JP6184618B2 - 面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、面状の光を発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備え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(液晶パネルともいう)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側に面光源装置を備えている。液晶表示素子は、面光源装置の発する光を入射して、画像情報を含んだ光(画像光)を出射する。
近年では、色再現範囲の広い液晶表示装置が要求されており、色純度の高い単色LEDを採用したバックライト装置が提案されている。単色LEDの色は、例えば、赤色、緑色、及び青色の3色である。また、単色LEDよりも更に色純度が高いレーザーを用いたバックライト装置も提案されている。レーザーの色は、例えば、赤色、緑色、及び青色である。色純度が高いということは、波長幅が狭く単色性に優れていることである。このため、レーザーを用いた液晶表示装置は、色再現範囲が広い画像の提供が可能となる。つまり、レーザーを用いた液晶表示装置は、画質を大幅に向上させることができる。
しかしながら、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面光源装置は、点状の光のレーザー光を面状の光に変換するための光学系を必要とする。この光学系として、例えば、平板状の導光板が使用される。導光板の端部に入射したレーザー光は、導光板の内部を進みながら混合され、線状の光となる。この線状の光を導光板の外部に順次放出することで面状の光を形成する。
しかし、3原色の単色LEDまたはレーザーを用いた光源には、素子の温度が上昇するに従い、光変換効率が著しく低下するものがある。「光変換効率」とは、電力(電気エネルギー)を光出力に変換するときの効率のことである。「光変換効率」は、発光効率ともいう。または、「光変換効率」は、単に変換効率ともいう。特に、赤色レーザーは高温状態で高出力の光を出射し続けると劣化が加速し、素子の寿命が短くなってしまう。その為、環境温度が高温時にも所望の光量を得るためには、一般的に、放熱機構が必要になる。
特許文献1に記載された液晶表示装置1は、長辺側端部が折り曲げられて形成された立ち上がり部8を備えた背面フレーム7を有している。2つの立ち上がり部8の対向面側には、薄板長方形状に形成されて複数のLED11が実装されたLEDモジュール(光源モジュール)9が配設されている(段落0009)。液晶表示装置1の背面には、背面フレーム7と熱的に接触するヒートシンク27が配設されている(段落0012)。そして、液晶表示装置1はLED11で発生した熱を空気中に放出できる(段落0015)。
特開2006−267936号(段落0009項、段落0012、段落0015、第1図、第2図)
しかしながら、特許文献1に記載された液晶表示装置1は、LED11の熱を背面フレーム7に伝えて、ヒートシンク27から放熱している。このため、LED11の熱が背面フレーム7の全体に広がり、背面フレーム7の広い領域にヒートシンク27を配置する必要がある。
本発明の目的は上記に鑑みて成されたものであって、光源の発する熱の移動を抑えて、限られた領域で放熱する面光源装置を提供する。
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、レーザー光線を出射するレーザー光源と、前記レーザー光源から出射された複数の前記レーザー光線を混合して線状の光に変換する第1の導光素子と、前記線状の光を入射して、面状の光に変換する第2の導光素子とを備え、前記レーザー光源は、前記第1の導光素子で囲まれた領域内に配置され、前記レーザー光源から前記領域内に放出された熱を放熱する。
本発明は、光源の発する熱の移動を抑えて、限られた領域で放熱することができる。
本発明に係る実施の形態1の液晶表示装置900の構成を示す展開図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の組立状態を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の導光板40,50とレーザー光源21,22の配置を示す模式図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の上向き導光板40の中を進行する光の挙動を説明する説明図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の下向き導光板50の中を進行する光の挙動を説明する説明図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の放熱器11,12の構成を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100のレーザー光源21,22の配置とレーザー光線25,26を示す模式図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100のレーザー光源21,22の熱伝達について説明する説明図である。 変形例1の面光源装置110に使用される上向き導光板40及びレーザー光源21,21,21の配置を示す図である。 変形例2の面光源装置120に使用される上向き導光板40及びレーザー光源21,21,21の配置を示す図である。 変形例3の面光源装置130に使用される上向き導光板40、レーザー光源21,21,21及び放熱器11の配置を示す図である。 変形例4の面光源装置140に使用される上向き導光板40、レーザー光源21,21,21の配置を示す構成図である。 変形例4の面光源装置140に使用される上向き導光板40の厚み条件を説明する説明図である。 変形例4の面光源装置140に使用される上向き導光板40の接続部200付近の内部を進行する光線の振る舞いを説明する説明図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の筐体30を外した状態の裏面側から見た図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の反射シート60を外した状態の表面側から見た図である。 本発明に係る実施の形態1の面光源装置100の組立状態を示す断面図である。
近年では、青色の発光ダイオード(以下、LED(Light Emitting Diode)という。)の性能が飛躍的に向上した。これに伴い、光源に3原色の単色LEDを採用した面光源装置が考案されている(例えば、特開2010−101989号公報(段落0113、0115、図9)、以下、先行文献という)。
先行文献には、LED光源100,101,102から発せられた単色光を、光源側導光板103に入射させ、三角柱形状のプリズム138,139で反射した後に、画像表示部側導光板106に入射させて面状の光として出射開口面106aから出射するディスプレイ装置が示されている。光源側導光板103に入射した光のうち、光源側導光板103の断面の短辺方向については導光板内で全反射を繰り返して進み、光源側導光板103の断面長辺方向の光は導光板内で反射されることなく進行する。
一方、レーザーは、非常に優れた単色性を有する。このため、レーザーを用いた液晶表示装置は、色再現範囲が広い画像の提供が可能となる。つまり、レーザーを用いた液晶表示装置は、画質を大幅に向上させることができる。
ところが、レーザーもLEDと同様に、点状の光を発する。このため、レーザーを光源に用いた面光源装置も、LEDと同様に、点状の光のレーザー光を面状の光に変換するための光学系が必要となる。この光学系として、例えば、平板状の導光素子が使用される。導光素子の端部に入射したレーザー光は、導光素子の内部を進みながら混合され、線状の光となる。この線状の光を導光板に入射させて、順次外部に放出することで面状の光を形成する。
しかしながら、点状の光を面状の光に変換する光学系で、光の損失が発生して、輝度を低下させるという問題がある。
例えば、導光素子から反射部材に光を送る際に発生する光損失が考えられる。ここで、導光素子は、点状の光を線状の光に変換する。この導光素子は、先行文献の光源側導光板103に相当する。
また、例えば、反射部材で光を反射する際に、全反射条件を満たさない光が反射部材の外に漏れるために発生する光損失が考えられる。ここで、反射部材は、先行文献のプリズム138,139に相当する。
また、例えば、反射部材から導光板に光を送る際に発生する光損失が考えられる。ここで、導光板は、先行文献の画像表示部側導光板106に相当する。
以下の実施の形態に記載された発明には、上記に鑑みて成されたものもあり、複数の光源から発せられた光を重畳して面状の光を生成する場合でも、輝度の低下を抑えた面光源装置を提供する。
つまり、以下の実施の形態には、複数の光源から発せられた光を重畳して面状の光を生成する場合でも、輝度の低下を抑えることができる面光源装置も記載されている。
また、上述の単色のLEDに代えて、光源として白色LEDを用いる場合もある。
この白色LEDの光源は、青色のLED及び蛍光体を備えている。この蛍光体は、青色LEDから発せられる光を吸収して青色の補色となる光を発光する。このようなLEDを白色LEDとよぶ。青色の補色は、緑色及び赤色を含む色の黄色である。
このような構成から、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している。
また、特許2006−267936号(段落0009項、段落0012、第1図、第2図)に示されるように、LEDの冷却機能を向上させるために、LEDが固定されるフレームにアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料を用いている。
レーザーもLEDと同様に、冷却を必要とする。レーザーは、温度上昇に伴い光変換効率が著しく低下する。そのため、レーザー自体の放熱対策に加えて、レーザーの周囲温度の上昇を抑える適切な放熱対策が必要である。
特に、赤色のレーザー(以下、赤色レーザーという。)は、高温状態で高出力の光を出射し続けると、劣化が加速され、寿命が短くなってしまう。このため、他の色の光源の発する熱が、赤色レーザーの光源(以下、赤色レーザー光源という。)の温度上昇に影響しないようにする必要がある。つまり、赤色レーザーを含む光源装置で、他の光源の発する熱の赤色レーザー光源への伝達を抑えることが有効である。
このためには、例えば、赤色レーザー光源を他の光源から離れた位置に配置することが考えられる。
また、赤色レーザー光源と他の光源との間に、熱の伝達を遮る障壁部品を配置することも考えられる。「障壁」とは、仕切りのための壁又は妨げるものという意味である。つまり、赤色レーザー光源と他の光源との間に、熱の伝達を妨げるための仕切りとなる部品を配置することが考えられる。「仕切り」とは、区切ることである。「区切る」とは、ある広さをもつものを、境をつけていくつかに分けることである。また、「区切る」とは、境界を設けることである。
この障壁部品により、暖められた空気の対流による熱の伝達を抑えることができる。また、この障壁部品により、光源から発せられる熱放射(輻射熱)による熱の伝達を抑えることができる。また、障壁部品によって囲われた領域の熱を面光源装置の外部に放熱する事が出来る。なお、この障壁部品は、部品の一部分で形成される障壁部であっても良い。
また、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。また、液晶表示素子は、液晶パネルともよばれる。また、液晶表示装置に用いられる面光源装置は、バックライト装置ともよばれる。
なお、以下の実施の形態で、液晶表示装置のバックライトとして面光源装置を説明する。しかし、以下に説明する面光源装置は、例えば、部屋などの空間を照明する照明装置として用いることができる。また、フィルム等に描かれた絵画または写真などを、背面から照明する照明装置としても用いることができる。また、夜間でも見ることのできる看板などの照明に用いることができる。これらの場合には、光源に用いられる色を選択して、白色以外の面状の光を作り出すこともできる。
実施の形態1
図1は、実施の形態1の液晶表示装置900の構成を示す展開図である。また、図1は、実施の形態1の面光源装置100の構成を示す展開図でもある。図2は、実施の形態1の面光源装置100の組立状態を示す部分断面図である。図3は、実施の形態1の面光源装置100の導光板40,50とレーザー光源21,22との配置を示す模式図である。
面光源装置100の面状の光を出射する面は、例えば、矩形形状をしている。また、面光源装置100の面状の光を出射する面を光出射面という。また、その他の光学部品の光を出射する面も、光出射面という。また、光出射面を、単に、出射面ともいう。
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。以下の説明において、面光源装置100の光出射面の長辺の方向をx軸とし、短辺の方向をy軸とする。y軸方向は、レーザー光源21,22が光を出射する方向である。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。
通常、液晶表示装置900の表示面は、設置された状態で、水平方向が長く、垂直方向が短い。このため、以下において、面光源装置100が、光出射面の長辺の方向を水平にして設置された場合で説明する。この場合には、光出射面の短辺の方向が垂直方向である。
面光源装置100の光出射面側から見て、右方向を+x軸方向とする。面光源装置100の光出射面側から見て、左方向を−x軸方向とする。面光源装置100を設置した状態で、上方向を+y軸方向とする。+y軸方向は、暖められた空気が上昇する方向である。面光源装置100を設置した状態で、下方向を−y軸方向とする。光出射面から光線が出射される方向(表面方向)を+z軸方向とする。+z軸方向は、面光源装置100が面状の光を出射する方向である。+z軸方向は、面光源装置100の表面方向である。面光源装置100の裏面方向を−z軸方向とする。
また、以下の実施の形態の説明で、例えば、レーザー光源21,21,21に対して、レーザー光源21と記載する場合がある。このような場合には、レーザー光源21は、レーザー光源21,21,21をまとめて表わしている。
実施の形態1に係る面光源装置100は、レーザー光源21,21,21,22,22,22及び導光板40,50,70を備える。また、面光源装置100は、放熱器11,12、筐体30、反射シート60又は光学シート80を備えることができる。
<レーザー光源21,22>
レーザー光源21,22は、例えば、3色のレーザーを含んでいる。レーザー光源21,22は、赤色のレーザー光源である。レーザー光源21,22は、緑色のレーザー光源である。レーザー光源21,22は、青色のレーザー光源である。
レーザー光源21,21,21は、+y軸方向に光線を出射する。レーザー光源22,22,22は、−y軸方向に光線を出射する。
レーザー光源21,21,21から出射された光線は、導光板40に入射する。レーザー光源22,22,22から出射された光線は、導光板50に入射する。
<導光板40,50>
導光板40,50は、レーザー光源21,22から出射された光線を、導光板70に導く。導光板40は、レーザー光源21から出射されたレーザー光線25を、導光板70に導く。導光板50は、レーザー光源22から出射されたレーザー光線26を、導光板70に導く。
導光板40は、上向き(+y軸方向)に出射された光線を入射するため、以下において「上向き導光板」とよぶ。導光板50は、下向き(−y軸方向)に出射された光線を入射するため、以下において「下向き導光板」とよぶ。
導光板40,50は、光を透過する材料で作製されている。つまり、導光板40,50は、透明な材料で作製されている。ここで、透明材料は、例えば、アクリル樹脂(PMMA)又はポリカーボネート樹脂(PC)などである。
また、導光板40,50は、光を入射する部分又は光を出射する部分に拡散構造を備えることができる。拡散構造は、凹凸などの形状的なものであって良い。また、拡散構造は、拡散材を含む構造であっても良い。ここで、拡散材は、導光板40,50の透明材料よりも屈折率の高い物質である。拡散材は、例えば、球形のビーズ等である。
導光板40,50は、板形状をしている。例えば、導光板40,50は、薄板形状をしている。板形状は、2つの面と、その2つの面を繋ぐ側面とを備えている。以下において、板形状の2つの面を、単に、「面」とよぶ。
図3は、上向き導光板40、下向き導光板50及び光源21,22の配置を示している。
上向き導光板40と下向き導光板50とは、各々1枚で対をなしている。上向き導光板40と下向き導光板50とは、1組でx−y平面に平行な面上に配置されている。つまり、導光板40,50の2つの面は、x−y平面に平行である。
上向き導光板40の−y軸方向側の面(入射面41)には、レーザー光源21,21,21が配置されている。下向き導光板50の+y軸方向側の面(入射面51)には、レーザー光源22,22,22が配置されている。
上述のように、導光板40,50は板形状をしている。例えば、導光板40,50の入射面41,51は、導光板40,50の板形状の側面に形成されている。
レーザー光源21,21,21は、導光板40の−y軸方向側の側面に対向して配置されている。レーザー光源22,22,22は、導光板40の+y軸方向側の側面に対向して配置されている。
導光板40,50に入射したレーザー光線25,26は、導光板40,50の内部を全反射しながら進行する。レーザー光線25,26は、導光板40,50の板形状の2つの面の間で全反射しながら進行する。
また、導光板40,50の拡散構造によって、レーザー光線25,26の発散角を変更することができる。「発散角」とは、光の広がる角度である。
導光板40,50の内部を進行するレーザー光線25,26は、導光板40,50の内部を進みながら隣接するレーザー光線25,26同士が混合される。そして、導光板40,50の内部を進行したレーザー光線25,26は、導光板40,50の出射面42,52において、光強度の均一性を増した線状の光として出射される。
また、実施の形態1に示すように、光源21,21,21から出射された光が混合されて白色となる場合には、導光板40の出射面42から出射される光は、線状の白色光となる。光源22,22,22から出射された光が混合されて白色となる場合には、導光板50の出射面52から出射される光は、線状の白色光となる。
図4は、上向き導光板40の中を進行する光の挙動を説明する説明図である。
図4に示すように、上向き導光板40は、2つの入射面41,41GBを備える。
レーザー光源21から出射したレーザー光線25は、入射面41から導光板40に入射する。レーザー光源21から出射したレーザー光線25は、入射面41GBから導光板40に入射する。また、レーザー光源21から出射したレーザー光線25も、入射面41GBから導光板40に入射する。
入射面41は、入射面41GBよりも−y軸方向に位置している。実施の形態1では、入射面41GBの−x軸方向側に、−y軸方向に伸びる導光領域47が形成されている。この導光領域47の−y軸方向の端部が入射面41である。
図4では、導光板40は板形状をしているので、入射面41,41GBは導光板40の側面となる。
実施の形態1では、レーザー光源21は、入射面41と対向して配置されている。レーザー光源21は、入射面41GBと対向して配置されている。レーザー光源21は、入射面41GBと対向して配置されている。
これにより、入射面41は、入射面41GBから離れた位置にある。そして、レーザー光源21は、レーザー光源21,21から離れた位置に配置される。そのため、レーザー光源21,21の発する熱は、レーザー光源21に伝わりにくい。また、レーザー光源21の発する熱は、レーザー光源21,21に伝わりにくい。
また、レーザー光源21,21の発する熱は、+y軸方向に伝わる。そして、レーザー光源21は、レーザー光源21,21よりも−y軸方向に配置されている。通常、暖められた空気は上昇する。つまり、暖められた空気は+y方向に移動する。このため、レーザー光源21,21の発する熱は、レーザー光源21に伝わりにくい。
また、レーザー光源21とレーザー光源21,21との間には、導光領域47が配置されている。このため、導光領域47は、レーザー光源21,21の発する熱が、レーザー光源21に伝わることを妨げている。同様に、導光領域47は、レーザー光源21の発する熱が、レーザー光源21,21に伝わることを妨げている。導光領域47は、レーザー光源21,21,21の発する熱の伝達を妨げるための仕切りとなる部分(障壁部)である。
図5は、下向き導光板50の中を進行する光の挙動を説明する説明図である。
図5に示すように、下向き導光板50は、2つの入射面51,51GBを備える。
レーザー光源22から出射したレーザー光線26は、入射面51から導光板50に入射する。レーザー光源22から出射したレーザー光線26は、入射面51GBから導光板50に入射する。また、レーザー光源22から出射したレーザー光線26も、入射面51GBから導光板50に入射する。
入射面51は、入射面51GBよりも−y軸方向に位置している。実施の形態1では、入射面51の+x軸方向側に、+y軸方向に伸びる導光領域57が形成されている。この導光領域57の+y軸方向の端部が入射面51GBである。
図5では、導光板50は板形状をしているので、入射面51,51GBは導光板50の側面となる。
実施の形態1では、レーザー光源22は、入射面51と対向して配置されている。レーザー光源22は、入射面51GBと対向して配置されている。レーザー光源22は、入射面51GBと対向して配置されている。
これにより、入射面51は、入射面51GBから離れた位置にある。そして、レーザー光源22は、レーザー光源22,22から離れた位置に配置される。そのため、レーザー光源22,22の発する熱は、レーザー光源22に伝わりにくい。また、レーザー光源22の発する熱は、レーザー光源22,22に伝わりにくい。
また、レーザー光源22,22の発する熱は、+y軸方向に伝わる。そして、レーザー光源22は、レーザー光源22,22よりも−y軸方向に配置されている。通常、暖められた空気は+y方向に移動する。このため、レーザー光源22,22の発する熱は、レーザー光源22に伝わりにくい。
また、レーザー光源22とレーザー光源22,22との間には、導光領域57が配置されている。このため、導光領域57は、レーザー光源22,22の発する熱が、レーザー光源22に伝わることを妨げている。同様に、導光領域57は、レーザー光源22の発する熱が、レーザー光源22,22に伝わることを妨げている。導光領域57は、レーザー光源22,22,22の発する熱の伝達を妨げるための仕切りとなる部分(障壁部)である。
また、図3に示すように、上向き導光板40と下向き導光板50とは、各々1枚で対をなしている。そして、導光領域47は、導光領域57の−x軸方向側に並べて配置されている。導光領域47と導光領域57とのx軸方向の隙間は小さく設定されている。この隙間は、熱の伝達を妨げる程度の間隔である。例えば、この隙間は、2mm以下程度である。この隙間は、2mm以下である。ここで、熱の伝達は、例えば、暖められた空気の対流によるものである。
また、レーザー光源21とレーザー光源22とは、領域48に配置されている。この領域48は、入射面41、入射面51及び導光領域57の側面で囲まれている。
同様に、レーザー光源21,21とレーザー光源22,22とは、領域58に配置されている。この領域58は、入射面41GB、入射面51GB及び導光領域47の側面で囲まれている。
このように、レーザー光源21,22は、レーザー光源21,21,22,22の配置されている領域58と異なる領域48に配置されている。レーザー光源21,21,22,22は、レーザー光源21,22の配置されている領域48と異なる領域58に配置されている。そして、各々の領域48,58は、入射面41,51,41GB,51GB及び導光領域47,57で囲まれている。
領域48,58の入射面41,51,41GB,51GB及び導光領域47,57は、障壁部に相当する。
以上より、レーザー光源22,22の発する熱は、レーザー光源22に伝わりにくい。同様に、レーザー光源22の発する熱は、レーザー光源22,22に伝わりにくい。
また、レーザー光源21,22の発する熱は、面光源装置100の内部で広がらない。このため、小さい領域で、レーザー光源21,22の発する熱を、面光源装置100の外部に取り出すことができる。そのため、面光源装置100の冷却構造を小型化することができる。また、面光源装置100の放熱設計を容易にすることができる。そして、液晶表示装置900の放熱設計を容易にすることができる。また、レーザー光源21,22の発する熱を、効率的に面光源装置100の外部に放出することができる。
また、上述のように、上向き導光板40は、出射面42を備える。下向き導光板50は、出射面52を備える。
上向き導光板40は、混合領域43を備える。下向き導光板50は、混合領域53を備える。
上向き導光板40は、反射領域44を備える。下向き導光板50は、反射領域54を備える。
混合領域43は、光学的に、入射面41,41GBと出射面42との間に位置している。混合領域53は、光学的に、入射面51,51GBと出射面52との間に位置している。
混合領域43は、光学的に、入射面41,41GBと反射領域44との間に位置している。混合領域53は、光学的に、入射面51,51GBと反射領域54との間に位置している。
反射領域44は、光学的に、混合領域43と出射面42との間に位置している。反射領域54は、光学的に、混合領域53と出射面52との間に位置している。
「光学的に位置している」とは、光が進行する経路上での位置関係を示している。「経路」とは、通る道順のことである。つまり、例えば、ミラーなどで光が反射されて、進行方向が変更されている場合でも、光学的には、位置関係を直線的に考える。
出射面42は、入射面71に光学的に接続している。例えば、上向き導光板40の出射面42は、導光板70の入射面71に対向している。出射面52は、入射面72に光学的に接続している。例えば、下向き導光板50の出射面52は、導光板70の入射面72に対向している。
「光学的に接続している」とは、一方の光学素子から出射された光が、他方の光学素子に入射することを示している。つまり、2つの光学部品が、物理的に離れていても、光線の経路としては繋がっている。
実施の形態1では、入射面41,41GB,51,51GBは、z−x平面に平行な面である。また、実施の形態1では、出射面42,52は、z−x平面に平行な面である。
入射面41は、導光領域47の−y軸方向側の端部に配置されている。入射面41GBは、混合領域43の−y軸方向側の端部に配置されている。なお、入射面41GBと混合領域43との間に、レーザー光線25,25を導光する導光領域があってもよい。
入射面51は、混合領域53の+y軸方向側の端部に配置されている。入射面51GBは、導光領域57の+y軸方向側の端部に配置されている。なお、入射面51と混合領域53との間に、レーザー光線26を導光する導光領域があってもよい。
なお、導光板40,50は、点状の光を線状の光に変換する導光素子の一例である。他の例に関しては、後述する。
<放熱器11,12>
図6は、放熱器11,12の構成を示す斜視図である。
レーザー光源21,22は、放熱器11,12に取り付けられている。レーザー光源21,21,22,22は、放熱器11に取り付けられている。レーザー光源21,22は、放熱器12に取り付けられている。
放熱器11は、放熱器12よりも+y軸方向に配置されている。
レーザー光源21,21,22,22が発生する熱は、放熱器11によって放熱される。レーザー光源21,22が発生する熱は、放熱器12によって放熱される。
上述のように、レーザー光源21,21,22,22は、領域58に配置されている。また、レーザー光源21,22は、領域48に配置されている。このため、領域58に放出された熱は、放熱器11によって、面光源装置100の外部に放出される。また、領域48に放出された熱は、放熱器12によって、面光源装置100の外部に放出される。
例えば、ホルダー部14,15の部分だけ、筐体30に穴34が設けられている場合には、領域48,58の−z軸側には、筐体30が配置される。この場合であっても、放熱部16,17を筐体30に熱的に接続することで、領域48,58の放熱が筐体30を伝わって、領域48,58外に広がることを抑えることができる。
「熱的に接続」とは、熱が伝わる状態をいう。「熱的に接続」は、通常では、主に熱伝導により、熱が伝わる状態を示す。このため、例えば、2つの部品間に熱伝導率の良い材料などが挟まれていても、2つの部品は熱的に接続されていることになる。
なお、図1に示すように、穴34aは、ホルダー部14a,14bをまとめて通す穴となっている。また、穴34bは、ホルダー部15a,15bをまとめて通す穴となっている。このため、領域48,58の−z軸側には、放熱器11,12の面が配置される。領域48,58の−z軸側には、放熱器11,12を筐体30に当接する面が配置される。「当接」とは、その部分に当たり,接することである。領域48,58の−z軸側には、放熱部16,17の+z軸側の面が配置される。
放熱器11,12は、熱伝導率の高い材料で作製されている。例えば、放熱器11,12の材料は、アルミニウム又は真鍮などである。
放熱器11,12は、ホルダー部14,15及び放熱部16,17を備えている。ホルダー部14,15は、レーザー光源21,22を保持する。放熱部16,17は、放熱フィンを備えている。
実施の形態1では、放熱部16,17のホルダー部14,15側の面が筐体30の外側の面に接している。
実施の形態1では、ホルダー部14,15と放熱部16,17とは、一体で構成されている。しかし、ホルダー部14,15と放熱部16,17とは、熱的に接続されていれば、それぞれ別部品で構成されていてもよい。
放熱器11は、ホルダー部14a,14bを備えている。放熱器12は、ホルダー部15a,15bを備えている。ホルダー部14a,14b,15a,15bは、x軸方向に等間隔で配置されている。ホルダー部14a,14b,15a,15bは、x軸方向に並べて配置されている。
図7は、放熱器11,12を+z軸方向から見た、ホルダー部14a,14b,15a,15bの断面図である。図7は、レーザー光源21,22の配置とレーザー光線25,26を示す模式図である。
ホルダー部14aは、x軸方向において、ホルダー部14bと同一の位置に配置されている。ホルダー部14aは、ホルダー部14bよりも+y軸方向に配置されている。ホルダー部14aの数は、ホルダー部14bの数と同一である。
また、ホルダー部15aは、x軸方向において、ホルダー部15bと同一の位置に配置されている。ホルダー部15aは、ホルダー部15bよりも+y軸方向に配置されている。ホルダー部15aの数は、ホルダー部15bの数と同一である。
ホルダー部14aには、緑色のレーザー光源21と、青色のレーザー光源21とが取り付けられている。ホルダー部14bには、緑色のレーザー光源22と、青色のレーザー光源22とが取り付けられている。
レーザー光源21は、+y軸方向に、レーザー光線25を出射する。レーザー光源21は、+y軸方向に、レーザー光線25を出射する。レーザー光源22は、−y軸方向に、レーザー光線26を出射する。レーザー光源22は、−y軸方向に、レーザー光線26を出射する。
このため、レーザー光源21,21,22,22の出射面の反対側に端子が付いている場合には、レーザー光源21,21,22,22に電源などを供給する基板を共通部品とすることができる。つまり、1つの基板にレーザー光源21,21,22,22を接続することができる。
ホルダー部15aには、赤色のレーザー光源21が取り付けられている。ホルダー部15bには、赤色のレーザー光源22が取り付けられている。
レーザー光源21は、+y軸方向に、レーザー光線25を出射する。レーザー光源22は、−y軸方向に、レーザー光線26を出射する。
このため、レーザー光源21,22の出射面の反対側に端子が付いている場合には、レーザー光源21,22に電源などを供給する基板を共通部品とすることができる。つまり、1つの基板にレーザー光源21,22を接続することができる。
つまり、放熱器11には、緑色のレーザー光源21,22及び青色のレーザー光源21,22が取り付けられている。緑色のレーザー光源21と青色のレーザー光源21とは、上向き導光板40にレーザー光線25,25を入射させる。また、緑色のレーザー光源22と青色のレーザー光源22とは、下向き導光板50にレーザー光線26,26を入射させる。
緑色のレーザー光源21と青色のレーザー光源21とから出射されたレーザー光線25,25は、上向き導光板40に入射する。また、緑色のレーザー光源22と青色のレーザー光源22とから出射されたレーザー光線26,26は、下向き導光板50に入射する。
また、放熱器12には、赤色のレーザー光源21,22が取り付けられている。赤色のレーザー光源21は、上向き導光板40にレーザー光線25を入射させる。赤色のレーザー光源22は、下向き導光板50にレーザー光線26を入射させる。
赤色のレーザー光源21から出射されたレーザー光線25は、上向き導光板40に入射する。また、赤色のレーザー光源22から出射されたレーザー光線26は、下向き導光板50に入射する。
レーザー光源21,21,22,22は、レーザー光線25を遮らない様に配置されている。また、レーザー光源21,22は、レーザー光線26,26を遮らない様に配置されている。図7では、レーザー光源21,21,22,22は、レーザー光線25の+x軸方向側に配置されている。また、レーザー光源21,22は、レーザー光線26,26の−x軸方向側に配置されている。
レーザー光源21,21,22,22は、放熱器11のホルダー部14a,14bに取り付けられている。レーザー光線25,25,26,26は、レーザー光源21,21,22,22から出射される。
レーザー光源21,22は、放熱器12のホルダー部15a,15bに取り付けられている。レーザー光線25,26は、レーザー光源21,22から出射される。
<反射シート60>
反射シート60は、光を反射する。つまり、反射シート60は光を透過しない。例えば、反射シート60はシート状である。反射シート60は、例えば、光を反射する面を備えたシートである。なお、反射シート60は、板形状であっても構わない。また、反射シート60は、膜状であっても構わない。つまり、反射シート60は、反射材の一例と言える。
反射シート60は、導光板70の−z軸方向に配置されている。つまり、反射シート60は、導光板70に対して出射面73と反対側に配置されている。反射シート60は、導光板70に対して面状の光を出射する方向と反対側に配置されている。反射シート60は、導光板70の裏面側に配置されている。
反射シート60は、導光板40,50の混合領域43,53及び導光領域47,57の+z軸方向に配置されている。反射シート60は、例えば、導光板40,50と導光板70との間に配置されている。
反射シート60は、導光板70から−z軸方向に出射した光を+z軸方向に反射する。反射シート60は、導光板70から裏面側に出射した光を表面側に反射する。これにより、導光板70から出射された光を有効に利用することができる。
反射シート60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でもよい。
<導光板70>
導光板70は、導光板40,50から出射される線状の光を、面状の光に変換する。
導光板70は、表面及び裏面を備える。表面は、+z軸方向側の面である。裏面は、−z軸方向側の面である。表面及び裏面は、例えば、互いに平行な平面である。表面は、出射面73である。
導光板70は、例えば、平板形状をしている。実施の形態1では、導光板70は、薄板形状をしている。板形状は、2つの面と、その2つの面を繋ぐ側面とを備えている。この2つの面の内の1つが、出射面73である。図1では、この2つの面の内の+z軸方向側の面が、出射面73である。
導光板70は、例えば、矩形形状である。導光板70の面を形成する隣接する二辺は直交している。実施の形態1では、隣接する二辺は、x軸方向の長辺と、y軸方向の短辺とである。
出射面73は、導光板70の+z軸側の面である。なお、出射面73と対向する面を裏面とよぶ。つまり、導光板70の2つの面は、出射面73(表面)と裏面とである。
入射面71は、導光板70の+y軸方向に形成されている。入射面72は、導光板70の−y軸方向に形成されている。入射面71,72は、導光板70の端部に形成されている。入射面71,72は、例えば、導光板70の側面に形成されている。側面は、出射面73と裏面とをつなぐ面である。
導光板70は、透明な材料で作製されている。ここで、透明な材料とは、例えば、アクリル樹脂(PMMA)又はポリカーボネート樹脂(PC)などである。
導光板70の−z軸方向側の面(裏面)には、例えば、微細な凹凸形状が形成されている。つまり、導光板70の−z軸方向側の面(裏面)には、微細加工が施されている。凹凸形状の大きさは、例えば、ミクロンオーダーである。
レーザー光線25,26は、全反射を繰り返しながら、導光板70の内部を進行する。レーザー光線25,26は、出射面73と裏面との間で全反射を繰り返す。
実施の形態1では、レーザー光線25は、導光板70の内部を−y軸方向に進行する。レーザー光線26は、導光板70の内部を+y軸方向に進行する。
導光板70の内部を進行するレーザー光線25,26は、凹凸形状に入射した際に進行方向を変更される。進行方向を変更されたレーザー光線25,26は、全反射条件を満たさなくなり、導光板70の出射面73から出射する。出射面73は、導光板70の+z軸方向の面である。
また、導光板70は、拡散材を備えることができる。ここで、拡散材とは、導光板70の透明な材料よりも屈折率の高い物質である。拡散材は、透明な材料の中に含まれている。ここで、「透明な材料」は、導光板70のレーザー光線25,26を導光する部分の材料である。
レーザー光線25,26は、全反射を繰り返しながら、導光板70の内部を進行する。導光板70の内部を進行するレーザー光線25,26は、拡散材を透過する際に屈折する。そして、拡散材を透過する際に屈折したレーザー光線25,26は、進行方向を変更される。進行方向を変更されたレーザー光線25,26は、全反射条件を満たさなくなり導光板70の出射面73から出射する。
導光板70の入射面71,72から入射したレーザー光線25,26は、導光板70の内部を進みながら、順次出射面73から外部に放出される。そして、光強度の均一性を増した面状の光が形成される。つまり、面光源装置100は、均一性の高い輝度の面光源となる。面光源装置100は、輝度の均一性を増した面光源となる。
導光板70は、筐体30の開口部31に配置されている。導光板70は、筐体30の開口部31に対応した形状をしている。実施の形態1では、導光板70は、筐体30の開口部31を覆うように配置されている。
なお、導光板70は、線状の光を面状の光に変換する導光素子の一例である。
<導光板40,50,70の他の構成>
以下において、点状の光を線状の光に変換する導光素子と、線状の光を面状の光に変換する導光素子との例を、図15、図16および図17を用いて説明する。
図15は、面光源装置100の筐体30を外した状態の裏面側から見た図である。図16は、面光源装置100の反射シート60を外した状態の表面側から見た図である。図17は、面光源装置100の組立状態を示す断面図である。
点状の光を線状の光に変換する他の導光素子について説明する。
導光素子400,500は、導光板40,50と同様の板形状をしている。そして、図3に示した、導光板40,50と同様に、導光素子400,500は、導光領域47,57、混合領域43,53および反射領域44,54を備えている。導光素子400,500は、例えば、薄板状をしている。
導光素子400,500の混合領域43,53は、光線が進行する方向に狭くなる形状をしている。つまり、導光素子400,500の混合領域43,53のx軸方向の幅は、光線が進行する方向に狭くなっている。そして、反射領域44,54は、棒形状をしている。
導光素子400は、導光板40に対応している。また、導光素子500は、導光板50に対応している。混合領域43,53に入射した光の幅が狭められて、棒形状の反射領域44,54に入射する以外は、導光素子400,500は、導光板40,50と同様である。混合領域43,53に入射した光の幅は、図15では、x軸方向の幅である。
導光素子400は、+y軸方向に照射するレーザー光線25を導光し混合する。導光素子500は、−y軸方向に照射されるレーザー光線26を導光し混合する。
導光素子400の−y軸方向側の面には、レーザー光源21,21,21が配置されている。導光素子500の+y軸方向側の面には、レーザー光源22,22,22が配置されている。
導光素子400の−y軸方向側の面と導光素子500の+y軸方向側の面とは、側面である。導光素子400,500の入射面41,51は、例えば、x−y平面に垂直な面である。そして、入射面41と入射面51とは、対向して配置される。
導光素子400と導光素子500とは、対をなしている。導光素子400と導光素子500とは、1組でx−y平面に平行な面上に配置されている。つまり、導光素子400,500の2つの面は、x−y平面に平行である。
レーザー光源21,22は、入射面41,51に対向して配置される。そして、レーザー光源21,22は、領域48,58に配置されている。
領域48は、入射面41、入射面51及び導光領域57の側面で囲まれている。同様に、領域58は、入射面41GB、入射面51GB及び導光領域47の側面で囲まれている。
入射面41,51から入射した光は、導光領域47,57の内部を進行して、混合領域43,53に進入する。導光素子400,500の混合領域43,53の側面には、光線の進行方向に進むにつれて、光路が狭くなるような傾斜面410,420,510,520が設けられている。混合領域43,53の側面は、例えば、x−y平面に垂直な面である。
傾斜面410と傾斜面420とのx軸方向の間隔は、光線が進行する方向(+y軸方向)で狭くなる。同様に、傾斜面510と傾斜面520とのx軸方向の間隔は、光線が進行する方向(−y軸方向)で狭くなる。x軸は、導光素子400,500の配置された面(x−y平面)に平行で、光線が進行する方向(y軸方向)に垂直である。
傾斜面410,420,510,520は、それぞれ、混合領域43,53の側面である。混合領域43,53は、導光領域43,53と反射領域44,54を接続する領域である。
導光素子400の入射面41から入射した入射光は、混合領域43で混合される。レーザー光線25,25,25が混合される際に、レーザー光線25,25,25は、傾斜面410,420で反射を繰り返して集められる。同様に、レーザー光線26,26,26が混合される際に、レーザー光線26,26,26は、傾斜面510,520で反射を繰り返して集められる。そして、集められたレーザー光線25,26は、反射領域44,54に入射する。
反射領域44に入射したレーザー光線25は、反射されて、進行方向を変更されて、出射面42に到達する。反射領域54に入射したレーザー光線26は、反射されて、進行方向を変更されて、出射面52に到達する。
反射領域44,54の出射面42,52は、導光素子450,550の入射面453,553に対向して配置されている。反射領域44,54から出射した出射光25,26は、導光素子450,550の入射面453,553に到達する。
導光素子450,550は、棒形状をしている。
反射領域44,54から出射した出射光25,26は、棒形状の導光素子450,550の入射面453,553から導光素子450,550内に入射する。
入射面453,553は、棒形状の長手方向の端部に形成されている。入射面453は、導光素子450の+y軸方向側の端部に形成されている。入射面553は、導光素子550の−y軸方向側の端部に形成されている。
入射面453,553から入射したレーザー光線25,26は、導光素子450,550の内部で反射を繰り返しながら、もう一方の端部に向かって進行する。
導光素子450,550は、導光素子70と同様に、透明な材料で出来ている。
導光素子450,550は、例えば、内部に拡散材を含んでいる。また、拡散材に代えて、導光素子450,550は、導光板7と同様に、側面に凹凸形状を備えることができる。そして、導光素子450,550は、棒形状の端部(入射面453,553)から入射した光を、順次外部に放出する。これにより、導光素子450,550は、線状の光を生成する。
次に、線状の光を面状の光に変換する他の導光素子について説明する。以下において、線状の光を面状の光に変換する他の導光素子を「反射部」とよぶ。
反射部600は、箱型の形状をしている。反射部600は、例えば、底板部、側板部及び開口部を備える。底板部および側板部は、板状の部分である。底板部は、例えば、x−y平面に平行である。側板部は、例えば、y−z平面またはz−x平面に平行である。開口部は、底板部の法線方向に設けられた開口部分である。開口部は、底板部と対向している。
なお、側板部は、側板部で囲まれた領域が開口部に向けて広くなるように傾斜していてもよい。つまり、この場合には、開口部側から側板部の反射面を見ることができる。
底板部は、例えば、液晶表示素子90の表示面と同じ大きさの平面又は表示面の大きさより小さい平面である。なお、底板部は、曲面であっても構わない。
反射部600の内側の面は光反射面である。「内側の面」とは、反射部600の箱形状の内側の面である。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600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600の+z軸側には光学シート80が配置されている。光学シート80は、反射部600の開口部の+z軸方向に配置されている。光学シート80は、開口部を覆うように配置されている。反射部600および光学シート80は、中空の箱形状を構成する。
導光素子450,550は、この中空の箱内をy軸方向に貫いて配置されている。導光素子450,550は、底板部および側板部で囲まれた部分に配置されている。つまり、導光素子450,550は、反射面に囲まれた部分に配置されている。
具体的には、+y軸側の側板部と−y軸側の側板部とに導光素子450,550のy軸方向の端部と同じ大きさの穴が設けられている。+y軸側の側板部と−y軸側の側板部とに設けられた導光素子450,550を通す穴の位置は、z−x平面上で同じ座標位置である。
導光素子450,550は、+y軸側の側板部と−y軸側の側板部とに設けられた穴に通されて反射部600に取り付けられる。導光素子450,550の入射面453,553は、側板部より外側に配置される。つまり、導光素子450,550の入射面453,553は、反射部600の箱形状の外側に位置している。
導光素子450,550の内部で反射または拡散反射されたレーザー光線25,26は、反射部600の内部に広がっていく。また、底板部および側板部に達したレーザー光線25,26は、底板部の反射面および側板部の反射面で反射される。レーザー光線25,26は、進行方向を変えながら反射部600の内部を進む。
同様に、隣接する導光素子450,550から出射したレーザー光線25,26も反射部600の内部を進む。このとき、各々の導光素子450,550から出射したレーザー光線25,26は反射部600の内部を進む中で空間的に重なり合う。
なお、底板部の反射面および側板部の反射面は、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、レーザー光線25,26が反射される際に、拡散されて、レーザー光線25,26の空間的な重なり合いが促進される。
レーザー光線25,26は、反射部600の開口部から光学シート80に向けて出射される。開口部から出射されたレーザー光線25,26は、光学シート80を透過して液晶表示素子90の裏面を照射する。
<光学シート80>
光学シート80は、導光板70から出射された面状の光をより均一化する。光学シート80は、導光板70から出射された面状の光の均一性を高める。
導光板70は、光学シート80の裏面に対向して配置されている。つまり、光学シート80は、導光板70の出射面73と対向して配置されている。
光学シート80は、裏面から入射したレーザー光線25,26を表面側に透過する。光学シート80は、レーザー光線25,26を透過する際に、任意の偏光のみを透過して、その他の偏光を反射する。
反射された光は、反射シート60で反射される。また、反射された光は、導光板70で拡散される。このように、反射された光は、再び拡散されて偏光の方向が回転する。また、反射された光は、再び反射されて偏光の方向が回転する。偏光の方向が回転した光は、再び+z軸方向に進行して、光学シート80を透過する。
ここで、光学シート80の表面は+z軸方向側の面である。光学シート80の裏面は−z軸方向にある面である。
光学シート80を透過したレーザー光線25,26は、光強度の均一性を増した面状の光となる。つまり、光学シート80を透過したレーザー光線25,26は、x−y平面における面内輝度分布が均一な面状の照明光となる。光学シート80を透過したレーザー光線25,26は、x−y平面における面内輝度分布の均一性を増した面状の照明光となる。
「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、面内は、液晶表示素子90の画像を表示する範囲である。
光学シート80は、光を透過する材料で作製されている。光学シート80は、シート状をしている。光学シート80は、例えば、薄板形状をしている。なお、光学シート80は、板形状であっても構わない。また、光学シート80は、膜状であっても構わない。
また、光学シート80は、光を拡散する拡散シートであってもよい。また、光学シート80は、拡散シートと偏光シートとを重ね合わせたものであってもよい。
<筐体30>
筐体30は、開口部31を有する箱型の形状をしている。
筐体30は、導光板40,50を内部に備えている。また、筐体30は、導光板70を開口部31に備えている。筐体30は、反射シート60を内部に備えることができる。
筐体30は、例えば、板金を成形して作製されている。または、筐体30は、例えば、樹脂を成形して作製されている。
筐体30は、例えば、1つの底板部32、4つの側板部33(33a,33b,33c,33d)及び開口部31を備える。開口部31は、側板部33で形成されている。開口部31は、底板部32と対向している。
実施の形態1では、筐体30の底板部32は、x−y平面に平行に配置される。側板部33aは、底板部32の+y軸方向に配置されている。側板部33bは、底板部32の+x軸方向に配置されている。側板部33cは、底板部32の−x軸方向に配置されている。側板部33dは、底板部32の−y軸方向に配置されている。
実施の形態1では、側板部33aは、底板部32の+y軸方向側の端部に接続している。側板部33bは、底板部32の+x軸方向側の端部に接続している。側板部33cは、底板部32の−x軸方向側の端部に接続している。側板部33dは、底板部32の−y軸方向側の端部に接続している。側板部33a,33b,33c,33dの−z軸方向側の端部が、底板部32に接続している。
筐体30の底板部32は、穴34を有している。例えば、穴34は、2つの穴34a,34bを備えている。図1に示すように、穴34aは、底板部32の+y軸方向側に形成されている。穴34bは、底板部32の−y軸方向側に形成されている。
穴34には、−z軸方向から放熱器11,12のホルダー部14,15が挿入される。放熱器11,12の放熱部16,17は、筐体30の底板部32の裏面側(−z軸方向側)に配置される。
放熱器11,12のホルダー部14,15は、筐体30の内部に配置される。放熱器11,12の放熱部16,17は、筐体30の外部に配置される。
この場合には、領域48,58の−z軸方向側には、放熱部16,17のホルダー部14,15側の面が配置されている。このため、領域48,58の内部に放出された熱は、放熱部16,17から面光源装置100の外部に放出される。領域48,58の内部に放出された熱は、放熱部16,17から筐体30の外部に放出される。
以上より、実施の形態1では、領域48は、導光領域57の側面、導光板50の入射面51、導光板40の入射面41、放熱部17のホルダー部15側の面および反射シート60の裏面で形成されている。なお、反射シート60を用いない場合には、反射シート60の裏面の代わりに導光板70の裏面とすることができる。
また、領域58は、導光領域47の側面、導光板50の入射面51GB、導光板40の入射面41GB、放熱部16のホルダー部14側の面および反射シート60の裏面で形成されている。なお、反射シート60を用いない場合には、反射シート60の裏面の代わりに、導光板70の裏面とすることができる。
放熱器11のホルダー部14a,14bは、筐体30の底面部32にある穴34aから+z軸方向側に突出した状態で配置されている。また、同様に、放熱器12のホルダー部15a,15bは、筐体30の底面部32にある穴34bから+z軸方向側に突出した状態で配置されている。
<液晶表示素子90>
液晶表示素子90は、面光源装置100の発する光を入射して画像光を出射する。画像光は、画像情報を含んだ光である。
液晶表示素子90は、面光源装置100の+z軸側に配置されている。
図1に示す液晶表示素子90は、例えば、矩形形状をしている。しかし、液晶表示素子90は、矩形形状以外の形状でも構わない。
筐体30及び額縁形状の部品(図示せず)は、例えば、導光板40,50、反射シート60、導光板70、光学シート80及び液晶表示素子90を、z軸方向から挟み込んで保持する。
「額縁形状の部品」とは、液晶表示素子90を囲う枠形状のキャビネットである。ここで、「キャビネット」とは、テレビ(表示装置)の外箱のことである。
額縁形状の部品は、開口部を有する箱型の形状の底面の部分にも開口部を有する形状のことである。つまり、「額縁形状の部品」は、箱型の形状の底面の部分に穴を有している。底面は、箱型形状の開口部と対向する面である。底面の部分に形成された穴(開口部)は、例えば、底面の中央に設けられている。また、底面の部分の開口部は、例えば、矩形形状をしている。その矩形形状の穴(開口部)は、液晶表示素子90の画像が表示される領域と同等の大きさである。底面の部分の開口部は、画像が表示される領域を遮らない様に設けられている。額縁形状の部品は、液晶表示素子90の側面の部分を覆う部品である。
額縁形状の部品は、底面が+z軸方向を向くように配置される。額縁形状の部品は、+z軸方向から液晶表示素子90及び導光板40,50,70等を挟み込むように筐体30に対して取り付けられる。
<面光源装置100内での光の挙動>
次に、面光源装置100内での光の挙動について説明する。
図4は、上向き導光板40の中を進行する光の挙動を説明する説明図である。
入射面41,41GBから上向き導光板40に入射したレーザー光線25,25,25は、+y軸方向に進行する。
図4に示す通り、赤色のレーザー光源21は、上向き導光板40の入射面41に対向して配置されている。赤色のレーザー光源21から出射された赤色のレーザー光線25は、導光板40の内部を反射しながら+y軸方向に進行する。
レーザー光線25は、導光領域47に入射する。レーザー光線25は、導光領域47を+y軸方向に進行する。そして、レーザー光線25は、導光領域47から混合領域43に入る。レーザー光線25は、混合領域43を+y軸方向に進行する。
一方、レーザー光線25,25は、混合領域43に入射する。レーザー光線25,25は、混合領域43を+y軸方向に進行する。なお、入射面41GBと混合領域43との間に、導光領域を設けてもよい。
図4に示す通り、緑色のレーザー光源21は、上向き導光板40の入射面41GBに対向して配置されている。緑色のレーザー光源21から出射された緑色のレーザー光線25は、導光板40の内部を反射しながら+y軸方向に進行する。
レーザー光線25は、混合領域43に入射する。レーザー光線25は、混合領域43を+y軸方向に進行する。
青色のレーザー光源21は、上向き導光板40の入射面41GBに対向して配置されている。青色のレーザー光源21から出射された青色のレーザー光線25は、導光板40の内部を反射しながら+y軸方向に進行する。
レーザー光線25は、混合領域43に入射する。レーザー光線25は、混合領域43を+y軸方向に進行する。
入射面41,41GBから上向き導光板40に入射したレーザー光線25,25,25は、+y軸方向に進行する。
レーザー光線25,25,25は、混合領域43を+y軸方向に進行する。そして、レーザー光線25,25,25は、混合領域43で全反射を繰り返す。レーザー光線25,25,25は、混合領域43で重畳される。
レーザー光線25、レーザー光線25及びレーザー光線25は、混合領域43で、混合されながら+y軸方向に進行する。混合領域43のy軸方向の長さが長い方が、3つのレーザー光線25,25,25を混合し易い。
なお、3つのレーザー光線25,25,25を混合は、出射面42に到達するまでに完了すればよい。つまり、出射面42から出射されるまでに、3つのレーザー光線25,25,25は、レーザー光線25となればよい。
このため、各実施の形態で、混合領域43を出てから出射面42に到達するまでの光線をレーザー光線25,25,25と示している箇所は、レーザー光線25と読み替えることができる。同様に、混合領域43を出てから出射面42に到達するまでの光線をレーザー光線25と示している箇所は、レーザー光線25,25,25と読み替えることができる。
実施の形態1では、反射領域44の内部のレーザー光線25,25,25は、レーザー光線25と読み替えることができる。また、反射領域44の内部のレーザー光線25は、レーザー光線25,25,25と読み替えることができる。
そして、混合領域43を進行したレーザー光線25,25,25は、反射領域44で進行方向を変更される。実施の形態1では、+y軸方向に進行するレーザー光線25,25,25は、反射領域44で、−y軸方向に進行方向を変更される。
レーザー光線25,25,25が混合領域43で混合されてレーザー光線25となった場合には、混合されたレーザー光線25は、上向き導光板40の混合領域43の内部を+y軸方向に進行する。なお、レーザー光線25は、出射面42から出射するまでに生成されればよい。
反射面45は、+y軸方向に進行するレーザー光線25,25,25を、+z軸方向に反射する。反射面46は、+z軸方向に進行するレーザー光線25,25,25を、−y軸方向に反射する。
混合されたレーザー光線25は、反射領域44で、進行方向を変更される。図4では、混合されたレーザー光線25は、反射面45で反射されて、+z軸方向に向けられる。また、反射面45で反射されたレーザー光線25は、反射面46で反射されて、−y軸方向に向けられる。
レーザー光線25の反射は、例えば、全反射である。反射面45,46での反射は、例えば、全反射である。
反射領域44で進行方向を変更されたレーザー光線25,25,25は、出射面42から出射される。
反射面46で反射されたレーザー光線25は、出射面42から−y軸方向に向かって出射される。
出射面42から出射するレーザー光線25,25,25は混合されて、レーザー光線25となっている。レーザー光線25は、例えば、白色の光である。
出射面42から出射されたレーザー光線25は、線状の光である。出射面42から出射されたレーザー光線25は、例えば、白色の線状の光である。
出射面42から出射したレーザー光線25は、導光板70の入射面71に到達する。そして、レーザー光線25は、入射面71から導光板70に入射する。
出射面42から出射されたレーザー光線25は、導光板70の入射光となる。つまり、出射面42から出射されたレーザー光線25は、導光板70の入射面71から入射する。
図5は、下向き導光板50の中を進行する光の挙動を説明する説明図である。
入射面51,51GBから下向き導光板50に入射したレーザー光線26,26,26は、−y軸方向に進行する。
図5に示す通り、緑色のレーザー光源22は、下向き導光板50の入射面51GBに対向して配置されている。緑色のレーザー光源22から出射された緑色のレーザー光線26は、導光板50の内部を反射しながら−y軸方向に進行する。
レーザー光線26は、導光領域57に入射する。レーザー光線26は、導光領域57を−y軸方向に進行する。そして、レーザー光線26は、導光領域57から混合領域53に入る。レーザー光線26は、混合領域53を−y軸方向する。
青色のレーザー光源22は、下向き導光板50の入射面51GBに対向して配置されている。青色のレーザー光源22から出射された青色のレーザー光線26は、導光板50の内部を反射しながら−y軸方向に進行する。
レーザー光線26は、導光領域57に入射する。レーザー光線26は、導光領域57を−y軸方向に進行する。そして、レーザー光線26は、導光領域57から混合領域53に入る。レーザー光線26は、混合領域53を−y軸方向に進行する。
以上のように、レーザー光線26,26は、導光領域57に入射する。レーザー光線26,26は、導光領域57を−y軸方向に進行する。そして、レーザー光線26,26は、導光領域57から混合領域53に入る。レーザー光線26,26は、混合領域53を−y軸方向に進行する。
一方、レーザー光線26は、混合領域53に入射する。レーザー光線26は、混合領域53を−y軸方向に進行する。なお、入射面51と混合領域53との間に、導光領域を設けてもよい。
図5に示す通り、赤色のレーザー光源22は、下向き導光板50の入射面51に対向して配置されている。赤色のレーザー光源22から出射された赤色のレーザー光線26は、導光板50の内部を反射しながら−y軸方向に進行する。
レーザー光線26は、混合領域53に入射する。レーザー光線26は、混合領域53を−y軸方向に進行する。
入射面51,51GBから下向き導光板50に入射したレーザー光線26,26,26は、−y軸方向に進行する。
レーザー光線26,26,26は、混合領域53を−y軸方向に進行する。そして、レーザー光線26,26,26は、混合領域53で全反射を繰り返す。レーザー光線26,26,26は、混合領域53で重畳される。
レーザー光線26、レーザー光線26及びレーザー光線26は、混合領域53で、混合されながら−y軸方向に進行する。混合領域53のy軸方向の長さが長い方が、3つのレーザー光線26,26,26を混合し易い。
なお、3つのレーザー光線26,26,26を混合は、出射面52に到達するまでに完了すればよい。つまり、出射面52から出射されるまでに、3つのレーザー光線26,26,26は、レーザー光線26となればよい。
このため、各実施の形態で、混合領域53を出てから出射面52に到達するまでの光線をレーザー光線26,26,26と示している箇所は、レーザー光線26と読み替えることができる。同様に、混合領域53を出てから出射面52に到達するまでの光線をレーザー光線26と示している箇所は、レーザー光線26,26,26と読み替えることができる。
実施の形態1では、反射領域54の内部のレーザー光線26,26,26は、レーザー光線26と読み替えることができる。また、反射領域54の内部のレーザー光線26は、レーザー光線26,26,26と読み替えることができる。
そして、混合領域53を進行したレーザー光線26,26,26は、反射領域54で進行方向を変更される。実施の形態1では、−y軸方向に進行するレーザー光線26,26,26は、反射領域54で、+y軸方向に進行方向を変更される。
レーザー光線26,26,26が混合領域53で混合されてレーザー光線26となった場合には、混合されたレーザー光線26は、下向き導光板50の混合領域53の内部を−y軸方向に進行する。なお、レーザー光線26は、出射面52から出射するまでに生成されればよい。
反射面55は、−y軸方向に進行するレーザー光線26,26,26を、+z軸方向に反射する。反射面56は、+z軸方向に進行するレーザー光線25,25,25を、+y軸方向に反射する。
混合されたレーザー光線26は、反射領域54で、進行方向を変更される。図5では、混合されたレーザー光線26は、反射面55で反射されて、+z軸方向に向けられる。また、反射面55で反射されたレーザー光線26は、反射面56で反射されて、+y軸方向に向けられる。
レーザー光線26の反射は、例えば、全反射である。反射面55,56での反射は、例えば、全反射である。
反射領域54で進行方向を変更されたレーザー光線26,26,26は、出射面52から出射される。
反射面56で反射されたレーザー光線26は、出射面52から+y軸方向に向かって出射される。
出射面52から出射するレーザー光線26,26,26は混合されて、レーザー光線26となっている。レーザー光線26は、例えば、白色の光である。
出射面52から出射されたレーザー光線26は、線状の光である。出射面52から出射されたレーザー光線26は、例えば、白色の線状の光である。
出射面52から出射したレーザー光線26は、導光板70の入射面72に到達する。そして、レーザー光線26は、入射面72から導光板70に入射する。
出射面52から出射されたレーザー光線26は、導光板70の入射光となる。つまり、出射面52から出射されたレーザー光線26は、導光板70の入射面72から入射する。
反射面45,46,55,56は、例えば、ミラー蒸着をすることでミラー面としても良い。しかし、反射面45,46,55,56は、光の利用効率(以下、光利用効率という)の観点から、全反射を利用することが好ましい。
なぜなら、全反射面はミラー面よりも反射率が高く、光利用効率の向上に寄与するからである。また、ミラー蒸着の工程をなくすことで、導光板40,50の製造工程を簡素化することができる。そして、導光板40,503の製造コストの低減に寄与する。
レーザー光線25は、導光板70の+y軸方向の入射面71から入射する。レーザー光線26は、導光板70の−y軸方向の入射面72から入射する。
レーザー光線25は、導光板70の内部を表面(出射面73)と裏面との間で、反射を繰り返しながら、−y軸方向に向かって進行する。レーザー光線26は、導光板70の内部を表面(出射面73)と裏面との間で、反射を繰り返しながら、+y軸方向に向かって進行する。
しかし、導光板70の表面(出射面73)の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線25,26は、導光板70の表面(出射面73)から外部に出射される。導光板70の裏面の凹凸形状での全反射条件を満たさなくなったレーザー光線25,26は、導光板70の裏面から外部に出射される。
裏面に出射されたレーザー光線25,26は、反射シート60によって、再び導光板70の内部へ戻される。
導光板70の+z軸方向には、光学シート80が設置されている。導光板70の表面(出射面73)は、光学シート80の裏面と対向している。
導光板70の表面(出射面73)から外部に出射されたレーザー光線25,26は、光学シート80の裏面側へ照射される。光学シート80の裏面に照射されるレーザー光線25,26は、導光板70の表面の形状とほぼ同等の矩形状の面状の光である。
光学シート80は、導光板70の表面(出射面73)から外部に出射されたレーザー光線25,26の細かな光強度のむら等を抑制する。
このように、面状の光となったレーザー光線25,26は、光学シート80から液晶表示素子90に向かって出射される際には、均一性を増して液晶表示素子90の表示面の全面を照明する。
<レーザー光源21,22の発熱>
レーザー光源21,22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、光を出射する際に熱を発生する。その熱は、半導体レーザーに加える電流量に比例する。よって、レーザー出力を上げて高輝度で動作するほど、レーザー光源21,22は発熱して高温になる。
また、半導体レーザーの特性は、温度の影響を受け易い。半導体レーザーの温度が上昇すると、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、最悪の場合には、半導体レーザー自身の破壊等が発生する。
特に、赤色のレーザー光源21,22は、熱の影響を受け易く、高温状態で使用し続けると、劣化が加速され、寿命が短くなってしまう。
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、光源に使用する電流量を増加させて使用される。また、光源の数量を増やして、光源の密度を上げた構成が採用されている。
但し、これらの方法は、いずれも光源の発熱量を増大させる。特に、隣接する光源同士がお互いに加熱し合う状態になる。
このため、緑色のレーザー光源21,22又は青色のレーザー光源21,22の発する熱が、赤色のレーザー光源21,22の温度上昇に影響する可能性がある。
上述のように、領域48にレーザー光源21,22を配置し、領域58にレーザー光源21,21,22,22を配置することで、緑色のレーザー光源21,22又は青色のレーザー光源21,22の発する熱が、赤色のレーザー光源21,22の温度上昇に影響することを抑えることができる。
図8は、レーザー光源21,22の熱伝達について説明する説明図である。
図8は、説明を容易にするために、筐体30、放熱器11,12、レーザー光源21,22,21,22のみを示して、それ以外の部品は省略している。
放熱器12には、赤色のレーザー光源21,22が取り付けられている。
赤色のレーザー光源21,22から発せられた熱は、放熱器12のホルダー部15a,15bに伝わる。放熱器12のホルダー部15a,15bは、赤色のレーザー光源21,22の外壁と接触している。レーザー光源21,22の外壁は、レーザー光源21,22のケースである。
ホルダー部15a,15bに伝わった熱は、放熱部17に設けられた放熱フィンに伝わり、そこから空気中に放熱される。
また、領域48に放出された熱は、放熱部17に伝わり、放熱フィンから空気中に放熱される。
放出された温かい空気12は、+y軸方向に上昇する。
このとき、ホルダー部15a,15bの熱は、筐体30にも伝わる。しかし、例えば、放熱器12と筐体30との接触面に、熱抵抗の高い材料を挟むことで、筐体30に伝わる熱量を抑えることができる。例えば、熱抵抗の高い材料としては、樹脂材又はゴム材等が考えられる。また、熱抵抗の高い材料に代えて、空気層を設けることが考えられる。
または、例えば、放熱部17を熱抵抗の小さい材料で作製することで、熱が放熱部17に伝わり易くして、筐体30に伝わる熱量を抑えることができる。
この様に、放熱器12は空気中に熱を放出する。放熱器12からの熱で暖められた空気12は、+y軸方向に上昇する。温かい空気12は、上昇して、上部に設置されている放熱器11と接触し、放熱器11を温める。なぜなら、空気中に放熱された温かい空気12は、周りの空気より軽いため上昇するからである。
このため、放熱器12の放熱部17には、−y軸方向から又は−z軸方向から新鮮な空気が流れ込む。「新鮮な空気」とは、放熱フィンの熱又は筐体30の熱を受け取っていない空気のことである。つまり、「新鮮な空気」は、温められていない空気である。「新鮮な空気」の温度は、空気12の温度よりも低い。
放熱器12の表面側(+z軸方向側)から空気中へ伝わる熱量は、放熱器12の表面温度と空気の温度との差が大きいほど大きくなる。つまり、放熱器12に流れ込む空気の温度が低いほど、放熱器12は効率よく熱を放出できる。
放熱器11には、緑色のレーザー光源21,22及び青色のレーザー光源21,22(図示せず)が取り付けられている。
同様に、レーザー光源21,22,21,22から発せられた熱は、放熱器11のホルダー部14a,14bに伝わる。放熱器11のホルダー部14a,14bは、レーザー光源21,22,21,22の外壁と接触している。レーザー光源21,22,21,22の外壁は、レーザー光源21,22,21,22のケースである。
ホルダー部14a,14bに伝わった熱は、放熱部16に設けられた放熱フィンに伝わり、そこから空気中に放熱される。
また、領域58に放出された熱は、放熱部16に伝わり、放熱フィンから空気中に放熱される。
放出された温かい空気11は、+y軸方向に上昇する。
このとき、ホルダー部14a,14bの熱は、筐体30にも伝わる。しかし、例えば、放熱器11と筐体30との接触面に、熱抵抗の高い材料を挟むことで、筐体30に伝わる熱量を抑えることができる。例えば、熱抵抗の高い材料としては、樹脂材又はゴム材等が考えられる。また、熱抵抗の高い材料に代えて、空気層を設けることが考えられる。
または、例えば、放熱部16を熱抵抗の小さい材料で作製することで、熱が放熱部16に伝わり易くして、筐体30に伝わる熱量を抑えることができる。
この様に、放熱器11は空気中に熱を放出する。放熱器11からの熱で暖められた空気11は、放熱器11よりも−y軸方向側に設置されている放熱器12を温めることは無い。つまり、赤色のレーザー光源21,22は、他のレーザー光源21,21,22,22の発する熱を受け難くなっている。
本実施の形態1の液晶表示装置100は、赤色のレーザー光源21,22の放熱器12を、それ以外の色のレーザー光源21,21,22,22の放熱器11と分けている。そして、液晶表示装置100は、放熱器12を、放熱器11よりも液晶表示装置100の下部分に配置している。
そうすることで、赤色のレーザー光源21,22は、他の色のレーザー光源21,21,22,22が発する熱の影響を受け難くなる。また、赤色のレーザー光源21,22の冷却には、新鮮な空気を使用することが可能となる。
面光源装置100は、レーザー光源21,22、第1の導光素子40,50及び第2の導光素子70を備える。
レーザー光源21,22は、レーザー光線を出射する。
第1の導光素子40,50は、レーザー光源21,22から出射された複数のレーザー光線25,26を混合して線状の光に変換する。
第2の導光素子70は、線状の光を入射して、面状の光に変換する。
レーザー光源21,22は、第1の導光素子40,50で仕切られた領域48,58内に配置される。
面光源装置100は、レーザー光源21,22から領域48,58内に放出された熱を放熱する。
放熱器11,12は、レーザー光源21,22から領域48,58内に放出された熱を放熱する。
<変形例1>
図9は、変形例1の面光源装置110に使用される上向き導光板40及びレーザー光源21,21,21の配置を示す図である。
変形例1は、上向き導光板40のみを使用している。つまり、下向き導光板50を使用していない。
上向き導光板40のみを使用した場合でも、レーザー光源21は、レーザー光源21,21よりも−y軸方向側に配置されている。このため、レーザー光源21は、レーザー光源21,21の発する熱の影響を受け難い。
また、レーザー光源21とレーザー光源21,21との間には、導光領域47が配置されている。このため、導光領域47は、レーザー光源21,21の発する熱が、レーザー光源21に伝わることを妨げている。同様に、導光領域47は、レーザー光源21の発する熱が、レーザー光源21,21に伝わることを妨げている。
また、下向き導光板50のみを使用した場合でも、同様の効果を得ることができる。
<変形例2>
図10は、変形例2の面光源装置120に使用される上向き導光板40及びレーザー光源21,21,21の配置を示す図である。変形例2は、x軸方向に隣接して複数配置していた導光板40を一体型にしている。
そして、変形例2では、変形例1と同様に、上向き導光板40のみを使用している。つまり、下向き導光板50を使用していない。
これにより、隣接して配置されていた導光板40同士の間に境界が無くなる。このため、導光板40同士の境界で発生していた光の損失を抑えることができる。
また、下向き導光板50も同様に、x軸方向に隣接して複数配置していた導光板50を一体型にすることができる。そして、導光板40と同様の効果を得ることができる。
また、図3に示す構成の代わりに、一体型とした導光板40と一体型とした導光板50とを使用することができる。
<変形例3>
図11は、変形例3の面光源装置130に使用される上向き導光板40、レーザー光源21,21,21及び放熱器11の配置を示す図である。
図11の破線は放熱器11を示している。
変形例3は、赤色のレーザー光源21と、他の色のレーザー光源21,21とを上下方向(y軸方向)に離して、同一の放熱器11に取り付けている。
つまり、変形例3では、赤色のレーザー光源21と、他の色のレーザー光源21,21とは、同一の放熱器11に取り付けられている。そして、赤色のレーザー光源21は、他の色のレーザー光源21,21に対して、上下方向(y軸方向)に離れて配置されている。
面光源装置130は、赤色のレーザー光源21を他の色のレーザー光源21,21よりも下側に、分離して配置している。分離距離Lは、赤色のレーザー光源21と他の色のレーザー光源21,21とのy軸方向の距離である。つまり、赤色のレーザー光源21は、他の色のレーザー光源21,21よりも下側に、距離Lだけ離れて配置されている。
分離距離Lを調整することで、レーザー光源21は、レーザー光源21,21の発する熱の影響を受け難くなる。そして、1つの放熱器11で、レーザー光源21,21,21の発する熱を放熱することができる。
これにより、面光源装置130の構成を簡素化することができる。
なお、変形例3では、変形例2と同様に、一体型の導光板40を使用した例を示している。変形例3において、図3に示すような分離型の導光板40を使用することができる。
<変形例4>
図12(A)は、変形例4の面光源装置140に使用される上向き導光板40、レーザー光源21,21,21の配置を示す上面図である。図12(B)は、変形例4の面光源装置140に使用される上向き導光板40、レーザー光源21,21,21の配置を示す側面図である。
図13は、上向き導光板40の厚みの条件を説明する説明図である。図14は、上向き導光板40の接続部200の内部を進行する光線の振る舞いを説明する説明図である。
変形例4では、導光板40を例として説明する。導光板50に関しては、導光板40と同様であるため、その説明を省略する。
図12(A)及び図12(B)に示す通り、上向き導光板40の入射面41には、赤色のレーザー光源21が配置されている。また、入射面41GBには、緑色のレーザー光源21及び青色レーザー光源21が配置されている。上向き導光板40は、導光領域47、混合領域43及び反射領域44の3つの領域に区別される。
図12では、入射面41GBから導光板40に入射したレーザー光線25,25は、一旦、導光領域47に入射する構成としている。
後述するように、これらの3つの領域43,44,47の各々の厚みは、異なる厚みである。
図12(B)の側面図を用いて説明する。なお、表面は+z軸方向側の面で、裏面は−z軸方向側の面である。
導光領域47は、例えば、厚みが均一である。導光領域47には、表面47a及び裏面47bがある。これら2つの平面47a,47bは、第1の平面である。表面47aは、例えば、裏面47bに対し平行である。従って、光入射面41と41GBのz軸方向の厚みは等しい。
混合領域43は、導光領域47の+y軸方向側に配置されている。混合領域43は、光学的に、導光領域47と反射領域44との間に設けられている。
混合領域43には、表面43a及び裏面43bがある。これら2つの平面43a,43bは、第2の平面である。混合領域43の裏面43bは、導光領域47の裏面47bと同一面上にある。
一方、表面43aは、裏面43bに対して、反射領域44に向かうに従い厚みが増すように傾斜している。つまり、表面43aは、裏面43bに対して、+y軸方向ほど厚みが増すように傾斜している。表面43aは、裏面43bに対して、レーザー光線25が進行する方向に光路が広くなるように傾斜している。光路が広くなるように面を傾斜させると、レーザー光線25が進行する方向から見て、傾斜している面が見えることになる。
導光領域47と混合領域43との接続部200の表面43a,47a側には、接続線200aがある。接続線200aは、導光領域47の表面47aと混合領域43の表面43aと接続している部分である。
反射領域44には、2つの反射面45,46がある。反射面45,46は、反射領域44に入射したレーザー光線25を反射する。反射面46で反射されたレーザー光線25は、導光板70の入射面71に向けて出射される。
図13に示すように、寸法Taは、導光板70の厚みを示す。つまり、寸法Taは、入射面71のz軸方向の寸法を示している。導光板70の表面(出射面73)と裏面とが平行でない場合には、寸法Taは、入射面71のz軸方向の寸法を示している。導光板70の表面(出射面73)と裏面とが平行でない場合には、寸法Taは、入射面71における表面(出射面73)と裏面との間隔の寸法を示している。
寸法Tbは、反射領域44の部分の厚みである。つまり、寸法Tbは、反射領域44のy軸方向の寸法である。寸法Tbは、反射面46へ入射するレーザー光線25の光束のy軸方向の寸法である。寸法Tbは、反射面46へ入射するレーザー光線25の光束の寸法Taに対応する方向の寸法である。
図13では、反射領域44の−y軸方向側の面(出射面42)と、+y軸方向側の面49とは平行である。図13では、一例として、反射領域44の−y軸方向側の面は、出射面42と同一面となっている。
寸法Tcは、混合領域43と反射領域44との接続部分のz軸方向の寸法である。寸法Tcは、反射面45へ入射するレーザー光線25の光束のz軸方向の寸法である。寸法Tcは、反射面45へ入射するレーザー光線25の光束の寸法Taに対応する方向の寸法である。
導光板70の寸法Taと上向き導光板40の寸法Tb,Tcとは、Ta>Tb>Tcの関係が成立している。
また、反射面46で−y軸方向に反射されたレーザー光線25の光束のz軸方向の寸法を寸法Tdとする。寸法Tdは、反射面46で−y軸方向に反射されたレーザー光線25の光束の寸法Taに対応する方向の寸法である。寸法Tdは、出射面42から出射される際のレーザー光線25の光束の寸法である。レーザー光線25の光束の寸法Tdは、Ta>Td>Tcの関係にある。
次に、上述の寸法Ta,Tb,Tc,Tdについて説明する。
y−z平面上で見ると、混合領域43から反射領域44に入射するレーザー光線25の光束は、z軸方向において、混合領域43で平行光束に近い状態に変換されている。
なお、以下において説明する「平行光束」は、y−z平面上で見た場合に光線が平行であることを示している。
しかし、レーザー光線25の光束が少し広がった光束であることを考慮して、反射面45のz軸方向の寸法は、寸法Tcよりも大きく設定される。
これにより、混合領域43から反射領域44に入射するレーザー光線25の多くを、反射面45で反射することができる。そして、レーザー光線25の光効率の低下を抑えることができる。つまり、y−z平面上で見た場合に光線が平行であるため、反射領域44に入射するレーザー光線25は、反射面45での全反射条件を満足しやすい。
このため、反射面45で反射されたレーザー光線25の光束のy軸方向の寸法は、寸法Tcよりも大きくなる。
反射領域44の寸法Tbは、反射面45で反射されたレーザー光線25の光束のy軸方向の寸法よりも大きく設定される。これは、反射面45で反射されたレーザー光線25の光線の進路を妨げないようにするためである。
このため、例えば、図13に示すように、反射領域44を板形状で形成した場合には、反射領域44の厚み方向(y軸方向)の寸法Tbは、混合領域43と反射領域44との接続部分の寸法Tcよりも大きくなる。
板形状の反射領域44の2つの平面が平行である場合には、その2つの平面の距離は寸法Tbとなる。図13では、反射領域44の2つの平面は、z−x平面に平行である。
また、板形状の反射領域44の2つの平面が傾斜している場合には、反射領域44の2つの平面は、+z軸方向に向けて2つの平面の距離が大きくなるように傾斜している。つまり、反射領域44の2つの平面は、レーザー光線25が進行する方向に、光路が広くなるように傾斜している。
この場合には、寸法Tbは、反射領域44の2つの平面の最も離れた部分の寸法となる。反射領域44の2つの平面は光路が広くなるように傾斜しているので、寸法Tbは、光学的に、反射領域44の入射面71側の端部の寸法となる。
また、以上の説明から、反射面46で反射されたレーザー光線25の光束のz軸方向の寸法Tdも、寸法Tcよりも大きくなる。
この条件は、例えば、反射領域44が三角プリズムの形状である場合でも成り立つ。
なぜなら、寸法Tcに対して、反射面45のz軸方向の寸法が大きく設定されている。そして、反射領域44の中でのレーザー光線25の光束は、平行光束とされているか、または、平行光束から広がるようにされているからである。
また、反射面46で−y軸方向に反射されたレーザー光線25の光束は、平行光束であるか、または、平行光束から広がるようにされている。そのため、寸法Taは、寸法Tdよりも大きく設定される。また、寸法Taは、寸法Tbよりも大きく設定される。
これらにより、反射領域44から導光板70に入射するレーザー光線25の光利用効率の低下を抑えることができる。
次に、導光板40の内部での光の挙動について説明する。
図14の接続部200の断面図を用いて説明する。図14では、レーザー光線25,25,25を、まとめて、レーザー光線25として示している。また、軸Cは、y軸に平行な軸である。
入射面41から入射した赤色のレーザー光線25は、全反射を繰り返して導光領域47の内部を接続部200まで進行する。
また、入射面41GBから入射した緑色のレーザー光線25及び青色のレーザー光線25も、同様に全反射を繰り返して導光領域47の内部を接続部200まで進行する。
レーザー光線25,25,25は、入射面41,41GBから導光板40に入射する。例えば、入射面41,41GBの厚みは等しい。
2つの平行な平面47aと平面47bとの間で反射を繰り返しながら進行する光線25の進行方向に対する角度Kは保存される。つまり、2つの平面47aと平面47bとがx−y平面に平行であるとすると、y−z平面上において、入射面41,41GBから入射する際のレーザー光線25,25,25のy軸に対する角度Kは、接続部200に到達した際にも変化することなく、保存されている。
つまり、y−z平面上において、レーザー光線25,25,25のy軸に対する角度Kは、導光領域47内で保存される。y軸は、レーザー光線25,25,25の進行方向に平行である。y−z平面は、平面47a,47bに垂直で、y軸に平行な平面である。
よって、入射面41、41GBから混合領域43までの距離が異なる場合でも、混合領域43に入射する際のレーザー光線25,25,25の角度Kを合わせることができる。混合領域43に入射する際のレーザー光線25,25,25の角度Kを合わせることで、混合領域43に入射する際のレーザー光線25,25,25の条件を同一とすることができる。これにより、レーザー光線25,25,25の混合が容易になる。
なお、レーザー光源21,21,21からレーザー光線25,25,25が放射される際の放射角度(発散角)が等しいとして説明した。しかし、放射角度が各レーザー光源21,21,21によって異なる場合には、導光領域47の面を混合領域43と同様に傾斜させることで、混合領域43に入射する際の角度Kを合わせることができる。
この場合には、レーザー光源21,21,21ごとに異なる導光領域47を備えることになる。
図14に示す混合領域43では、表面43aはy軸に対して傾斜している。表面43aは、レーザー光線25,25,25が進行するに従って、裏面43bに対して光路が広くなるように傾斜している。図14では、裏面43bは、y軸に対して平行である。
図14に示す混合領域43では、表面43aはx−y平面に対して傾斜している。図14では、裏面43bは、x−y平面に対して平行である。
レーザー光線25,25,25は、傾斜している表面43aで反射するたびに、y−z平面上において、y軸に対する角度Kが小さくなる。つまり、レーザー光線25,25,25は、傾斜している表面43aで反射するたびに、y軸に対する平行光束となっていく。
レーザー光線25,25,25は、傾斜している表面43aで反射するたびに、x−y平面に対する角度Kが小さくなる。つまり、レーザー光線25,25,25は、傾斜している表面43aで反射するたびに、x−y平面に対する平行光束となっていく。レーザー光線25,25,25は、傾斜している表面43aで反射するたびに、裏面43bに対する角度Kが小さくなる。
反射面45,46は、上述のように、全反射面とすることが望ましい。このため、反射面45,46に入射するレーザー光線25,25,25の入射角を、全反射条件を満たす範囲内に収める必要がある。
混合領域43で、レーザー光線25,25,25を平行光束に近づけることで、容易に全反射条件を満足させることができる。これにより、導光板40内での光の利用効率を上げることができる。
このように、複数のレーザー光源21を離れた位置に配置した場合でも、導光板40の2つの面47aと面47bとを平行とすることで、レーザー光線25の進行方向に対する角度Kを保存できる。面47aと面47bとは、レーザー光線25を導光するための反射面である。これにより、複数のレーザー光線25を同じ入射面41から入射させた場合と、同様の扱いをすることができる。そして、複数のレーザー光線25を容易に混合することができる。
例えば、混合領域43の表面43aと同様に、裏面43bもy軸に対して傾斜させることもできる。つまり、裏面43bをx−y平面に対して傾斜させることもできる。+x軸方向から見て、裏面43bをx−y平面に対して時計回りに傾斜させる。つまり、裏面43bをx−y平面に対して光路を広げるように傾斜させる。これにより、レーザー光源21を平行光束に近づけることができる。
しかし、例えば、導光板40,50を金型で成形した場合には、接続線200aの部分は、光学設計のされていない曲面で形作られることが通常である。また、導光板40,50を切削で加工した場合でも、接続線200aの部分は、光学設計のされていない曲面で形作られることが通常である。
このような曲面の部分では、光学設計時には予定されていない光線27の透過又は反射により、光の損失が発生する。光線27は、導光板40の外部に進行する。そして、光線27は、液晶表示素子90を照明する光として利用されない。
このため、図12(B)に示すように、混合領域43の片方の面だけ傾斜させることで、接続部200における光の損失を低減することができる。
また、導光板40を金型成形で加工する場合には、図12(B)に示すように、混合領域43の裏面43bを導光領域47の裏面47bと同一の平面とすることで、裏面43b,47bを金型の分割面とすることができる。
成形品を金型から取り出す際には、通常、金型を2つまたは3つに分割する。この金型の分割面を「パーティング面」ともいう。
このように、混合領域43の裏面43bを導光領域47の裏面47bと同一の平面とすることで、金型の作製を容易にすることができる。また、金型の寿命を長くすることができる。
なお、上述の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。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。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
また、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。
以下の内容を付記として記載する。
<付記1>
赤色のレーザー光を出射する赤色のレーザー光源と、
青色のレーザー光を出射する青色のレーザー光源と、
緑色のレーザー光を出射する緑色のレーザー光源と、
前記赤色のレーザー光、前記緑色のレーザー光及び前記青色のレーザー光を混合して線状に光に変換する第1の導光板と、
前記線状の光を入射して、面状の光に変換する第2の導光板と
を備え、
暖められた空気が上昇する方向を上側とすると、前記緑色のレーザー光源及び前記青色のレーザー光源は、前記赤色のレーザー光源よりも上側に配置される面光源装置。
<付記2>
付記1に記載の面光源装置と、
前記面状の光を入射して画像光を生成する液晶表示素子と
を備える液晶表示装置。
<付記3>
レーザー光を出射する複数のレーザー光源と、
前記複数のレーザー光源から出射された複数の前記レーザー光を混合して線状の光に変換する板形状の第1の導光板と、
前記線状の光を入射して、面状の光に変換する板形状の第2の導光板と
を備え、
前記第1の導光板は、前記レーザー光を導光する導光領域及び複数の前記レーザー光を混合する混合領域を備え、
前記導光領域から光が出射する部分は、前記混合領域に光が入射する部分に接続され、
板形状である前記導光領域の2つの平面は、第1の平面であり、
板形状である前記混合領域の2つの平面は、第2の平面であり、前記レーザー光が進行する方向に光路が広くなるように傾斜し、
前記第1の平面のうちの一面は、前記第2の平面のうちの一面と同一の平面上にある面光源装置。
<付記4>
2つの前記第1の平面は平行である付記3に記載の面光源装置。
<付記5>
前記第1の導光板は、前記混合領域から出射された光を反射する反射面を有する板形状の反射領域を備え、
前記混合領域から光が出射する部分は、前記反射領域に光が入射する部分に接続され、
前記反射領域から出射された光は、前記第2の導光板の板形状の側面に設けられた入射面から前記第2の導光板に入射し、
前記混合領域から光が出射する部分の板形状の厚みを第1の寸法とし、
前記反射領域の板形状の厚みを第2の寸法とし、
前記第2の導光板の前記入射面で、板形状の厚みに相当する寸法を第3の寸法とすると、
前記第2の寸法は、前記第1の寸法よりも大きく、前記第3の寸法よりも小さい付記3又は4に記載の面光源装置。
<付記6>
前記第1の導光板は、前記混合領域から出射された光を反射する反射面を有する反射領域を備え、
前記混合領域から光が出射する部分は、前記反射領域に光が入射する部分に接続され、
前記反射領域から出射された光は、前記第2の導光板の板形状の側面に設けられた入射面から前記第2の導光板に入射し、
前記混合領域から光が出射する部分の板形状の厚みを第1の寸法とし、
前記第2の導光板の前記入射面で、板形状の厚みに相当する寸法を第3の寸法とし、
前記反射領域から出射する光束の前記第3の寸法の方向の寸法を第4の寸法とすると、
前記第4の寸法は、前記第1の寸法よりも大きく、前記第3の寸法よりも小さい付記3又は4に記載の面光源装置。
<付記7>
前記複数のレーザー光源は、赤色のレーザー光を出射する赤色のレーザー光源、緑色のレーザー光を出射する緑色のレーザー光源及び青色のレーザー光を出射する青色のレーザー光源を含み、
前記複数のレーザー光源は、各々前記第1の導光板で仕切られた第1の領域又は第2の領域に配置され、
前記赤色のレーザー光源は、前記第1の領域に配置され、
前記緑色のレーザー光源及び前記青色のレーザー光源は、前記第2の領域配置される付記3から6のいずれか1項に記載の面光源装置。
<付記8>
前記複数のレーザー光源は、赤色のレーザー光を出射する赤色のレーザー光源、緑色のレーザー光を出射する緑色のレーザー光源及び青色のレーザー光を出射する青色のレーザー光源を含み、
暖められた空気が上昇する方向を上側とすると、前記緑色のレーザー光源及び前記青色のレーザー光源は、前記赤色のレーザー光源よりも上側に配置される付記3から6のいずれか1項に記載の面光源装置。
<付記9>
付記3から8のいずれか1項に記載の面光源装置と、
前記面状の光を入射して画像光を生成する液晶表示素子と
を備える液晶表示装置。
100,110,120,130,140 面光源装置、 200 接続部、 200a 接続線、 11,12 放熱器、 14,15 ホルダー部、 16,17 放熱部、 12C 温かい空気、 21,22,21,21,21,22,22,22 レーザー光源、 25,25,25,25,25,26,26,26,26,26,27 レーザー光線、 30 筐体、31 開口部、 32 底板部、 33 側板部、 34 穴、 40,50 導光板、 400,500,450,550 導光素子、 41,51,41,41G,51,51GB 入射面、 410、420、510、520 傾斜面、 42,52 出射面、 453,553 入射面、 43,53 混合領域、 43a,47a 表面、 43b,47b 裏面、 44,54 反射領域、 45,46,55,56 反射面、 47,57 導光領域、 48,58 領域、 49 面、 60 反射シート、 600 反射部、 70 導光板、 71,72 入射面、 73 出射面、 80 光学シート、 90 液晶表示素子、 900 液晶表示装置、 L 分離距離、 Ta,Tb,Tc,Td 寸法、 K 角度 、C軸。

Claims (19)

  1. レーザー光線を出射するレーザー光源と、
    前記レーザー光源から出射された複数の前記レーザー光線を混合して線状の光に変換する第1の導光素子と、
    前記線状の光を入射して、面状の光に変換する第2の導光素子と
    を備え、
    前記レーザー光源は、前記第1の導光素子で囲まれた領域内に配置され、
    前記レーザー光源から前記領域内に放出された熱を放熱する面光源装置。
  2. 前記領域に放出された熱を放熱する放熱器を備える請求項1に記載の面光源装置。
  3. 前記レーザー光源は、前記放熱器に取り付けられている請求項2に記載の面光源装置。
  4. 前記第2の導光素子は、板形状をしている請求項1から3のいずれか1項に記載の面光源装置。
  5. 前記第1の導光素子は、板形状をしている請求項1から4のいずれか1項に記載の面光源装置。
  6. 前記領域は、各々が前記第1の導光素子に囲まれた異なる領域である第1の領域と第2の領域とを含む請求項1から5のいずれか1項に記載の面光源装置。
  7. 前記レーザー光源は、赤色のレーザー光線を出射する赤色のレーザー光源、緑色のレーザー光線を出射する緑色のレーザー光源及び青色のレーザー光線を出射する青色のレーザー光源を含み、
    前記赤色のレーザー光源は、前記第1の領域に配置され、
    前記緑色のレーザー光源及び前記青色のレーザー光源は、前記第2の領域に配置される請求項6に記載の面光源装置。
  8. 暖められた空気が上昇する方向を上側とすると、前記第2の領域は、前記第1の領域よりも上側に配置される請求項7に記載の面光源装置。
  9. 前記第1の導光素子は、前記レーザー光線を導光する導光領域及び複数の前記レーザー光線を混合する混合領域を備える請求項1から8のいずれか1項に記載の面光源装置。
  10. 前記第1の導光素子は、
    前記混合領域から出射された光を反射する反射面を有し、前記第2の導光素子に向けて光を出射する反射領域を備える請求項9に記載の面光源装置。
  11. 前記導光領域から光が出射する部分は、前記混合領域に光が入射する部分に接続されている請求項10に記載の面光源装置。
  12. 前記導光領域は板形状であり、
    前記導光領域の2つの平面は、第1の平面であり、
    前記混合領域は板形状であり、
    前記混合領域の2つの平面は、第2の平面であり、前記レーザー光線が進行する方向に光路が広くなるように傾斜し、
    前記第1の平面のうちの一面は、前記第2の平面のうちの一面と同一の平面上にある請求項11に記載の面光源装置。
  13. 2つの前記第1の平面は平行である請求項12に記載の面光源装置。
  14. 前記混合領域から光が出射する部分の板形状の厚みを第1の寸法とし、
    前記反射領域は板形状であり、前記反射領域の板形状の厚みを第2の寸法とし、
    前記第2の導光素子は板形状であり、前記第2の導光素子の側面に設けられた入射面で、板形状の厚みに相当する寸法を第3の寸法とすると、
    前記第2の寸法は、前記第1の寸法よりも大きく、前記第3の寸法よりも小さい請求項12又は13に記載の面光源装置。
  15. 前記混合領域から光が出射する部分の板形状の厚みを第1の寸法とし、
    前記第2の導光素子は板形状であり、前記第2の導光素子の側面に設けられた入射面で、板形状の厚みに相当する寸法を第3の寸法とし、
    前記反射領域から出射する光束の前記第3の寸法の方向の寸法を第4の寸法とすると、
    前記第4の寸法は、前記第1の寸法よりも大きく、前記第3の寸法よりも小さい請求項12又は13に記載の面光源装置。
  16. 前記導光領域から光が出射する部分は、前記混合領域に光が入射する部分に接続されている請求項9に記載の面光源装置。
  17. 前記導光領域は板形状であり、
    前記導光領域の2つの平面は、第1の平面であり、
    前記混合領域は板形状であり、
    前記混合領域の2つの平面は、第2の平面であり、前記レーザー光線が進行する方向に光路が広くなるように傾斜し、
    前記第1の平面のうちの一面は、前記第2の平面のうちの一面と同一の平面上にある請求項16に記載の面光源装置。
  18. 2つの前記第1の平面は平行である請求項17に記載の面光源装置。
  19. 請求項1から18のいずれか1項に記載の面光源装置と、
    前記面状の光を入射して画像光を生成する液晶表示素子と
    を備える液晶表示装置。
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CN208156229U (zh) * 2018-05-25 2018-11-27 京东方科技集团股份有限公司 背光源及显示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4153776B2 (ja) * 2002-11-07 2008-09-24 三菱電機株式会社 面状光源装置および該装置を用いた液晶表示装置
AU2003289149A1 (en) * 2002-12-18 2004-07-09 Sharp Kabushiki Kaisha Light guide plate, illuminating device using same, area light source and display
KR100774061B1 (ko) * 2005-05-17 2007-11-06 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. 백라이트 및 액정 표시 장치
CN1296760C (zh) * 2005-05-20 2007-01-24 深圳市中电淼浩固体光源有限公司 一种使用匀光器的led光源
CN101666462A (zh) * 2008-09-03 2010-03-10 先进开发光电股份有限公司 侧光式背光模块、其导光元件及其线光源
JP2011238484A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Mitsubishi Electric Corp バックライト装置および液晶表示装置
JP2013025034A (ja) * 2011-07-20 2013-02-04 Mitsubishi Electric Corp 照明装置及び画像表示装置
US20140340931A1 (en) * 2011-09-15 2014-11-20 Mitsubishi Electric Corporation Light intensity distribution conversion element, planar light source device, and liquid crystal display device
AT512588B1 (de) * 2012-03-12 2014-12-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Lichtquellenmodul mit Laserlichtquelle sowie Fahrzeugscheinwerfer
JP5949259B2 (ja) * 2012-05-25 2016-07-06 三菱電機株式会社 液晶表示装置
JP6037904B2 (ja) * 2013-03-19 2016-12-07 三菱電機株式会社 液晶表示装置

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