WO2018020952A1 - 光源装置及びそれを備えた表示装置 - Google Patents

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laser light
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代工　康宏
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株式会社オルタステクノロジー
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    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer

Definitions

  • the present invention relates to a light source device and a display device including the same.
  • a backlight using a white LED as a light source is known as a backlight for a liquid crystal display panel. Since the LED has a width in the wavelength band, the color purity tends to decrease. Further, since two polarizing plates are used in the liquid crystal display panel, the light intensity output from the liquid crystal display panel is less than half of the light intensity of the backlight.
  • the present invention provides a light source device capable of improving color purity and a display device including the same.
  • a light source device is a light source device that supplies laser light to a display panel, and is disposed so that a light emitting element that emits laser light and a laser beam from the light emitting element are received by a side portion. And a light guide plate having a stepped bottom. The bottom portion of the light guide plate has a plurality of reflecting surfaces arranged in a first direction in which the laser light travels.
  • a light source device is a light source device that supplies laser light to a display panel, and a light emitting element that emits laser light and a laser beam from the light emitting element are received by a first side portion.
  • a light guide plate disposed on the opposite side of the first side and having a second side made of a Fresnel lens and having a stepped bottom; a reflective film provided to cover the Fresnel lens; It comprises.
  • the bottom portion of the light guide plate has a plurality of reflecting surfaces arranged in a first direction in which the laser light travels.
  • a display device includes any one of the light source devices described above and a display panel that modulates laser light from the light source device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment.
  • the perspective view of a light source device The top view of a light source device.
  • Sectional drawing of a light-guide plate Sectional drawing of a liquid crystal panel.
  • the graph explaining the characteristic of a laser beam and a color filter The graph explaining the characteristic of the display light after the laser beam from a light source device permeate
  • Sectional drawing of the liquid crystal display device which concerns on the modification of 1st Embodiment.
  • the top view of the light source device which concerns on 2nd Embodiment.
  • Sectional drawing of the light-guide plate which concerns on 2nd Embodiment.
  • Sectional drawing of the liquid crystal display device which concerns on 3rd Embodiment.
  • the top view of the light source device which concerns on 4th Embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device 1 according to a first embodiment.
  • the liquid crystal display device 1 includes a light source device (backlight) 10 and a liquid crystal panel (liquid crystal display panel) 30.
  • the light source device 10 is arranged on the back side of the liquid crystal panel 30, that is, on the side opposite to the display surface (surface on which an image is displayed) of the liquid crystal panel 30, with a predetermined interval, for example.
  • a fixing method between the light source device 10 and the liquid crystal panel 30 is arbitrary, and a special support member or case may be used.
  • the light source device 10 functions as a surface light source, and supplies planar illumination light to the liquid crystal panel 30.
  • the light source device 10 generates illumination light using laser light.
  • the light source device 10 is also called a laser backlight.
  • the light source device 10 includes a case 11, a support member 12, a light emitting element (laser element) 13, an optical system 14, a reflection sheet 15, and a light guide plate 16.
  • the case 11 accommodates a plurality of modules included in the light source device 10.
  • the case 11 has, for example, a quadrangular outer shape when viewed from above, and has a size and depth that can accommodate a plurality of modules included in the light source device 10.
  • the case 11 is made of metal, for example.
  • the support member 12 has a function of holding the light emitting element 13 and the optical system 14 at predetermined positions.
  • the support member 12 is made of resin, for example.
  • the support member 12 can take a complicated shape according to the shape and position of the light emitting element 13 and the optical system 14.
  • the light emitting element 13 emits laser light and emits white light.
  • a semiconductor laser is used as the light emitting element 13.
  • White light is generated by, for example, additive color mixing of red, green, and blue laser light, which are the three primary colors of light.
  • the light emitting element 13 includes a red laser light source, a green laser light source, and a blue laser light source, and generates white light with three colors of light emitted from these.
  • the red laser light source emits monochromatic light (single wavelength light), and the monochromatic light has strong directivity. The same applies to the green laser and the blue laser.
  • the optical system 14 receives laser light from the light emitting element 13.
  • the optical system 14 has a function of converting the laser light from the light emitting element 13 into parallel light having substantially the same width as the length of the light guide plate 16 in the Y direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).
  • the optical system 14 is simplified by a square block, but actually, as will be described later, the optical system 14 includes a plurality of lenses.
  • the reflection sheet 15 reflects light toward the liquid crystal panel 30.
  • the light guide plate 16 emits laser light incident from the optical system 14 toward the liquid crystal panel 30.
  • the light guide plate 16 emits linearly polarized light in a predetermined direction toward the liquid crystal panel 30. A specific configuration of the light guide plate 16 for realizing such a function will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view of the light source device 10.
  • FIG. 3 is a plan view of the light source device 10.
  • the optical system 14 includes a rod lens 14A and a cylindrical lens 14B.
  • the rod lens 14A is a rod-shaped (columnar) lens that extends in a direction perpendicular to the XY plane.
  • the rod lens 14A is disposed on the optical path of the laser light from the light emitting element 13, and is disposed so as to receive the laser light on its curved surface.
  • the rod lens 14A has a short focal length and emits laser light at a predetermined radiation angle (expansion angle). By appropriately setting the diameter and refractive index of the rod lens 14A, the radiation angle of the laser light emitted from the rod lens 14A can be set as appropriate.
  • Cylindrical lens 14B receives the laser beam from rod lens 14A.
  • the cylindrical lens 14B is a plano-convex cylindrical lens having a curved surface formed of a part of a cylindrical shape and a linear plane.
  • the cylindrical lens 14B has a function of converting the laser light from the rod lens 14A into parallel light.
  • the width of the parallel light can be appropriately set according to the distance between the rod lens 14A and the cylindrical lens 14B.
  • the light guide plate 16 receives the laser light from the cylindrical lens 14B.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the light guide plate 16. In FIG. 4, an enlarged view and a perspective view of a part of the light guide plate 16 are added.
  • the bottom of the light guide plate 16 is formed in a step shape and has a plurality of steps.
  • Each step is composed of a staircase surface 16A and a reflecting surface 16B intersecting with the staircase surface 16A.
  • the plurality of reflection surfaces 16B are arranged side by side in the X direction, and each of the plurality of reflection surfaces 16B extends in the Y direction.
  • Each of the plurality of reflecting surfaces 16 ⁇ / b> B reflects the laser light toward the liquid crystal panel 30.
  • Each of the plurality of reflecting surfaces 16B is inclined by an angle ⁇ 1 with respect to the vertical direction.
  • Each of the plurality of step surfaces 16A is inclined by an angle ⁇ 2 with respect to the horizontal direction.
  • the light emitting element 13 emits laser light downward by an angle ⁇ 1 with respect to the horizontal direction so that the laser light emitted by the light emitting element 13 is substantially parallel to the step surface 16A.
  • the support member 12 shown in FIG. 1 supports the light emitting element 13 so that the light emitting element 13 faces downward by an angle ⁇ 1.
  • the support member 12 supports the rod lens 14A so that the laser light from the light emitting element 13 is incident on the curved surface of the rod lens 14A substantially perpendicularly, that is, the rod lens 14A is inclined downward by an angle ⁇ 1.
  • the support member 12 supports the cylindrical lens 14B so that the laser light from the rod lens 14A is perpendicularly incident on the incident surface of the cylindrical lens 14B, that is, the cylindrical lens 14B is inclined downward by an angle ⁇ 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel 30.
  • the liquid crystal panel 30 includes a TFT substrate 31 on which TFTs, pixel electrodes, and the like are formed, a color filter substrate (CF substrate) 32 on which color filters, common electrodes, and the like are formed and disposed to face the TFT substrate 31, and a TFT substrate 31. And a liquid crystal layer 33 sandwiched between the CF substrates 32.
  • Each of the TFT substrate 31 and the CF substrate 32 is composed of a transparent substrate (for example, a glass substrate).
  • the TFT substrate 31 is disposed on the light source device 10 side, for example, and illumination light from the light source device 10 enters the liquid crystal layer 33 from the TFT substrate 31 side.
  • the main surface opposite to the light source device 10 is the display surface of the liquid crystal panel 30.
  • the liquid crystal layer 33 is composed of a liquid crystal material sealed by a sealing material 34 that bonds the TFT substrate 31 and the CF substrate 32 together.
  • a region surrounded by the sealing material 34 is a display region of the liquid crystal panel 30.
  • the alignment of liquid crystal molecules is manipulated according to the electric field applied between the TFT substrate 31 and the CF substrate 32, and the optical characteristics change.
  • liquid crystal mode for example, a VA (Vertical Alignment) mode is used.
  • a TN (Twisted Nematic) mode and a homogeneous mode can be used.
  • a display mode a normally black mode (mode in which light transmittance or luminance in the off state is lower than that in the on state) may be used, or normally white mode (light transmittance in the off state).
  • normally black mode mode in which light transmittance or luminance in the off state is lower than that in the on state
  • normally white mode light transmittance in the off state
  • a mode in which the luminance is higher than that in the on state may be used.
  • the display mode can be changed by appropriately setting the polarization direction by the polarizing plate and the phase difference of the liquid crystal layer.
  • the sealing material 34 is made of, for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or an ultraviolet / heat combination type curable resin, and is applied to the TFT substrate 31 or the CF substrate 32 in the manufacturing process, and then irradiated with ultraviolet rays or heated. Cured.
  • a gap material such as glass fiber or glass beads for dispersing a distance (that is, a gap) between the TFT substrate and the CF substrate to a predetermined value is dispersed.
  • the gap material may be arranged in a peripheral region located around the image display region.
  • a plurality of switching elements (active elements) 35 are provided on the TFT substrate 31 on the liquid crystal layer 33 side.
  • the switching element 35 for example, a TFT (Thin-Film-Transistor) is used, and an n-channel TFT is used.
  • the TFT 35 includes a gate electrode electrically connected to the scanning line GL, a gate insulating film provided on the gate electrode, a semiconductor layer (for example, an amorphous silicon layer) provided on the gate insulating film, and a semiconductor layer.
  • a source electrode and a drain electrode provided in contact with each other and spaced apart from each other; The source electrode is electrically connected to the signal line SL.
  • An insulating layer 36 is provided on the TFT 35.
  • a plurality of pixel electrodes 37 are provided on the insulating layer 36.
  • a contact plug 38 electrically connected to the pixel electrode 37 is provided in the insulating layer 36 and on the drain electrode of the TFT 35.
  • a color filter 39 is provided on the liquid crystal layer 33 side of the CF substrate 32.
  • the color filter 39 includes a plurality of coloring filters (coloring members), and specifically includes a plurality of red filters 39-R, a plurality of green filters 39-G, and a plurality of blue filters 39-B.
  • a general color filter is composed of three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B).
  • a set of three colors R, G, and B adjacent to each other is a display unit (pixel), and any single color portion of R, G, B in one pixel is a minimum called a subpixel (subpixel). It is a drive unit.
  • the TFT 35 and the pixel electrode 37 are provided for each subpixel. In the following description, a subpixel is referred to as a pixel unless it is particularly necessary to distinguish between a pixel and a subpixel.
  • a black matrix (light shielding film) 40 for light shielding is provided at the boundary part of the red filter 39-R, the green filter 39-G, and the blue filter 39-B and the boundary part of the pixel (subpixel). That is, the black matrix 40 is formed in a mesh shape.
  • the black matrix 40 has a function of shielding unnecessary light between the coloring members and improving the contrast.
  • a common electrode 41 is provided on the color filter 39 and the black matrix 40.
  • the common electrode 41 is formed in a planar shape over the entire display area of the liquid crystal panel 30.
  • a polarizing plate (polarizer) 42 is provided on the opposite side of the CF substrate 32 from the liquid crystal layer 33.
  • the polarizing plate 42 extracts light having a vibrating surface in one direction parallel to the transmission axis, that is, light having a linearly polarized light state, from light having a vibrating surface in a random direction.
  • the transmission axis of the polarizing plate 42 is set so as to be substantially orthogonal to the vibration direction (also referred to as polarization direction or polarization axis) of the laser light emitted from the light source device 10. In the present embodiment, only one polarizing plate is necessary, and no polarizing plate is provided on the TFT substrate 31 side.
  • the pixel electrode 37, the contact plug 38, and the common electrode 41 are made of transparent electrodes, and for example, ITO (indium tin oxide) is used.
  • ITO indium tin oxide
  • As the insulating layer 36 a transparent insulating material is used, for example, silicon nitride (SiN).
  • the light emitting element 13 emits laser light that vibrates in the horizontal direction (Y direction) and has high directivity.
  • the laser light from the light emitting element 13 is diffused by the rod lens 14A so as to have a predetermined radiation angle.
  • the laser light from the rod lens 14A is converted into parallel light by the cylindrical lens 14B.
  • the parallel light from the cylindrical lens 14B enters the light guide plate 16 from its side (side surface).
  • the light emitting element 13 and the optical system 14 (rod lens 14A and cylindrical lens 14B) emit laser light downward by an angle ⁇ 1 with respect to the horizontal direction. Therefore, the parallel light from the cylindrical lens 14B enters the side portion of the light guide plate 16 so as to travel downward by an angle ⁇ 1 with respect to the horizontal direction.
  • the laser light in the light guide plate 16 reaches the bottom of the light guide plate and is reflected upward by a plurality of reflecting surfaces 16B formed on the bottom of the light guide plate 16. Further, since the vibration direction of the laser light in the light guide plate 16 is substantially parallel to the plurality of step surfaces 16A formed on the bottom of the light guide plate 16, the laser light is efficiently incident on the plurality of reflection surfaces 16B. And reflected.
  • a reflection sheet 15 is provided on the lower side of the light guide plate 16. Therefore, the laser light transmitted and diffused to the lower side of the light guide plate 16 is reflected by the reflection sheet 15 and enters the light guide plate 16 again. Thereby, the utilization efficiency of a laser beam can be improved.
  • the laser light from the light source device 10 is a surface light source and has a polarization direction in the Y direction.
  • Laser light from the light source device 10 enters the liquid crystal panel 30.
  • the polarization direction of the laser light from the light guide plate 16 is substantially orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate 42. Therefore, normally black display is realized according to the light modulation by the liquid crystal layer 33. Thereby, the liquid crystal panel 30 can display a desired image.
  • FIG. 6 is a graph for explaining the characteristics of the laser beam and the color filter 39.
  • the horizontal axis in FIG. 6 represents wavelength (nm), and the vertical axis in FIG. 6 represents relative intensity (%).
  • the relative intensity is an intensity when the maximum value is 100%.
  • FIG. 6 shows three types of monochromatic light included in the laser light emitted from the light emitting element 13, and characteristics of the red filter 39-R, the green filter 39-G, and the blue filter 39-B.
  • FIG. 7 is a graph for explaining the characteristics of the display light after the laser light from the light source device 10 passes through the color filter 39.
  • laser light since laser light is used as the light source, it is possible to realize image display with high color purity.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device 1 according to a modified example of the first embodiment.
  • the reflective film 17 may be provided on the side portion (side surface) of the light guide plate 16 far from the light emitting element 13.
  • the reflection film 17 reflects light emitted from the side surface of the light guide plate 16 in contact with the reflection film 17 into the light guide plate 16 again. Thereby, the utilization efficiency of a laser beam can be improved.
  • the liquid crystal display device 1 includes the light source device 10 that supplies laser light to the liquid crystal panel 30.
  • the light source device 10 includes a light emitting element 13 that emits laser light, and a light guide plate 16 that is disposed so as to receive the laser light from the light emitting element 13 at the side and has a stepped bottom.
  • the bottom of the light guide plate 16 has a plurality of reflection surfaces 16B arranged side by side in the first direction in which the laser light travels, and each of the plurality of reflection surfaces 16B has the first perpendicular to the upper surface of the light guide plate 16. Tilt in one direction.
  • the color purity can be improved and the light intensity can be improved as compared with the case where a white LED is used as the light source. Moreover, high color reproducibility is realizable by using a laser as a light source.
  • the light source device 10 also includes an optical system 14 (rod lens 14A and cylindrical lens 14B) that converts laser light from the light emitting element 13 into parallel light. Thereby, the light source device 10 can function as a surface light source.
  • an optical system 14 (rod lens 14A and cylindrical lens 14B) that converts laser light from the light emitting element 13 into parallel light.
  • the light source device 10 can generate linearly polarized light in a predetermined direction. Therefore, the liquid crystal panel 30 does not need to include a polarizing plate on the light source device 10 side. Thereby, since the fall of the light intensity by a polarizing plate can be suppressed, it can suppress that the light intensity of the image which the liquid crystal display device 1 displays falls.
  • the second embodiment is a configuration example of the light source device 10 having a polarization direction different from that of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view of the light source device 10 according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the light guide plate 16 according to the second embodiment.
  • the light-emitting element 13 oscillates in a direction substantially perpendicular to the XY plane and emits laser light having high directivity.
  • the light guide plate 16 reflects the laser beam incident from the light emitting element 13 through the optical system 14 to the liquid crystal panel 30 side. Thereby, the laser light from the light source device 10 becomes a surface light source and has a polarization direction in the X direction.
  • the polarizing plate 42 of the liquid crystal panel 30 is configured such that its transmission axis is in the Y direction.
  • the polarization direction of the laser light from the light guide plate 16 is substantially orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate 42. Therefore, normally black display is realized according to the light modulation by the liquid crystal layer 33. Thereby, the liquid crystal panel 30 can display a desired image.
  • the polarization directions of the light source device 10 and the liquid crystal panel 30 can be set to different directions from the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device 1 according to a third embodiment.
  • a reflective polarizing plate (reflective polarizer) 43 is provided on the opposite side of the TFT substrate 31 from the liquid crystal layer 33.
  • transmission axes when the polarizing plate 42 and the reflective polarizing plate 43 are viewed in plan view are added.
  • the configuration other than the reflective polarizing plate 43 is the same as that of the first embodiment.
  • the reflective polarizing plate 43 has a transmission axis and a reflection axis that are orthogonal to each other in a plane orthogonal to the traveling direction of light.
  • the reflection-type polarizing plate 43 transmits linearly polarized light (linearly polarized light component) having a vibration surface parallel to the transmission axis out of light having a vibration surface in a random direction, and has a vibration surface parallel to the reflection axis. Reflects linearly polarized light (linearly polarized light component).
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 43 is parallel to the polarization direction of the light source device 10 and is orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate 42.
  • the linearly polarized light from the light source device 10 passes through the reflective polarizing plate 43 and enters the liquid crystal layer 33. Thereby, a sufficiently polarized laser beam can be obtained. For example, when the polarized light is not sufficient with only the light source device 10, more desirable linearly polarized light can be obtained by using the reflective polarizing plate 43.
  • the laser light reflected by the reflective polarizing plate 43 is reflected by the reflection sheet 15 of the light source device 10 and reused. Thereby, the utilization efficiency of a laser beam can be improved.
  • the reflective polarizing plate 43 of the third embodiment may be applied to the second embodiment.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 43 is set parallel to the polarization direction of the light source device 10.
  • the fourth embodiment is another configuration example of the light source device 10 and generates a surface light source of laser light by utilizing Fresnel reflection on the light guide plate.
  • FIG. 12 is a plan view of the light source device 10 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the light guide plate 16 according to the fourth embodiment. Unlike the first embodiment, the light emitting element 13 emits laser light in the horizontal direction. Therefore, the laser light from the light emitting element 13 enters the side surface of the light guide plate 16 perpendicularly.
  • the light guide plate 16 includes a light diffusion portion 16C on the side surface on the light emitting element 13 side.
  • the light diffusion portion 16C is a semi-cylindrical lens extending in a direction perpendicular to the XY plane.
  • the light diffusing unit 16C is disposed on the optical path of the laser light from the light emitting element 13, and is disposed so as to receive the laser light on its curved surface.
  • the light diffusing unit 16C has a short focal length, and diffuses laser light at a predetermined radiation angle (expansion angle). By appropriately setting the radius and refractive index of the light diffusion portion 16C, the radiation angle of the laser light diffused by the light diffusion portion 16C can be appropriately set.
  • the rod lens 14A shown in the first embodiment may be used in place of the light diffusing unit 16C.
  • the light guide plate 16 includes a Fresnel lens 16D on the side surface opposite to the light diffusion portion 16C.
  • the Fresnel lens 16D has a function of converting the laser light diffused by the light diffusion unit 16C into parallel light.
  • a reflective film 50 is provided on the side surface of the Fresnel lens 16D. The reflection film 50 reflects the laser light transmitted through the light guide plate 16 into the light guide plate 16 again.
  • the side surface of the Fresnel lens 16D is inclined downward by an angle ⁇ 2.
  • the Fresnel lens 16D and the reflective film 50 can reflect the laser light incident on the Fresnel lens 16D in the horizontal direction downward by an angle ⁇ 2.
  • the bottom of the light guide plate 16 is formed in a step shape and has a plurality of steps.
  • Each step is composed of a staircase surface 16A and a reflecting surface 16B intersecting with the staircase surface 16A.
  • the plurality of reflection surfaces 16B are arranged side by side in the X direction, and each of the plurality of reflection surfaces 16B extends in the Y direction.
  • Each of the plurality of reflecting surfaces 16 ⁇ / b> B reflects the laser light from the Fresnel lens 16 ⁇ / b> D toward the liquid crystal panel 30.
  • Each of the plurality of reflecting surfaces 16B is inclined by an angle ⁇ 1 with respect to the vertical direction.
  • Each of the plurality of step surfaces 16A is inclined by an angle ⁇ 2 with respect to the horizontal direction.
  • the inclination of the step of the light guide plate 16 in the fourth embodiment is opposite to that in the first embodiment. Thereby, the laser light from Fresnel lens 16D can be efficiently incident on the plurality of reflecting surfaces 16B.
  • a reflective sheet 15 is provided below the light guide plate 16.
  • the light emitting element 13 emits laser light that vibrates in the horizontal direction (Y direction) and has high directivity.
  • the laser light from the light emitting element 13 is diffused by the light diffusion portion 16C so as to have a predetermined radiation angle.
  • the laser light from the light diffusion portion 16C is converted into parallel light by the Fresnel lens 16D.
  • the parallel light is reflected by the reflective film 50 and passes through the light guide plate 16 again. Further, the Fresnel lens 16D and the reflection film 50 reflect the laser light from the light diffusion portion 16C downward by an angle ⁇ 2 with respect to the horizontal direction.
  • the laser light in the light guide plate 16 is reflected upward by a plurality of reflecting surfaces 16 ⁇ / b> B formed at the bottom of the light guide plate 16. Further, since the vibration direction of the laser light in the light guide plate 16 is substantially parallel to the plurality of step surfaces 16A formed on the bottom of the light guide plate 16, the laser light is efficiently incident on the plurality of reflection surfaces 16B. And reflected.
  • a reflective sheet 15 is provided below the light guide plate 16. Therefore, the laser light transmitted and diffused to the lower side of the light guide plate 16 is reflected by the reflection sheet 15 and enters the light guide plate 16 again. Thereby, the utilization efficiency of a laser beam can be improved.
  • the laser light from the light source device 10 is a surface light source and has a polarization direction in the Y direction. Laser light from the light source device 10 enters the liquid crystal panel 30. Thereby, the liquid crystal panel 30 can display a desired image.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the size of the light source device 10 in the X direction can be reduced as compared with the first embodiment.
  • the second and third embodiments can be applied to the fourth embodiment.
  • a liquid crystal panel is described as an example of the display panel.
  • the display panel is not limited to a liquid crystal panel, and various display panels that require a backlight and can be modulated using light received from the backlight can be used.
  • parallel is preferably completely parallel, but is not necessarily strictly parallel, and includes those that can be regarded as substantially parallel in view of the effects of the present invention. An error that may occur in the manufacturing process may be included.
  • vertical does not necessarily have to be strictly vertical, and includes what can be regarded as substantially vertical in view of the effects of the present invention, and may include errors that may occur in the manufacturing process. Good.
  • a sheet, a plate, a film, and the like are expressions illustrating the members, and are not limited to the configurations.
  • the polarizing plate is not limited to a plate-like member, and may be a film having other functions described in the specification or other members.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and are obtained by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in one embodiment or by appropriately combining constituent elements disclosed in different embodiments. Various inventions can be configured. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements disclosed in the embodiments, the problems to be solved by the invention can be solved and the effects of the invention can be obtained. Embodiments made can be extracted as inventions.

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Abstract

光源装置（１０）は、表示パネル（３０）にレーザー光を供給する。光源装置（１０）は、レーザー光を発光する発光素子（１３）と、発光素子（１３）からのレーザー光を側部で受けるように配置され、階段状の底部を有する導光板（１６）とを含む。導光板（１６）の底部は、レーザー光が進む第１方向に並んで配置された複数の反射面（１６Ｂ）を有する。

Description

光源装置及びそれを備えた表示装置
　本発明は、光源装置及びそれを備えた表示装置に関する。
　液晶表示パネル用のバックライトとして、白色ＬＥＤを光源としたバックライトが知られている。ＬＥＤは、波長帯域に幅があるため、色純度が低下する傾向にある。また、液晶表示パネルに２枚の偏光板を用いるため、液晶表示パネルから出力される光強度は、バックライトの光強度の半分以下になってしまう。
特開２０１２－９４５４０号公報
　本発明は、色純度を向上させることが可能な光源装置及びそれを備えた表示装置を提供する。
　本発明の一態様に係る光源装置は、表示パネルにレーザー光を供給する光源装置であって、レーザー光を発光する発光素子と、前記発光素子からのレーザー光を側部で受けるように配置され、階段状の底部を有する導光板とを具備する。前記導光板の底部は、前記レーザー光が進む第１方向に並んで配置された複数の反射面を有する。
　本発明の一態様に係る光源装置は、表示パネルにレーザー光を供給する光源装置であって、レーザー光を発光する発光素子と、前記発光素子からのレーザー光を第１側部で受けるように配置され、前記第１側部と反対側に配置されかつフレネルレンズからなる第２側部を有し、階段状の底部を有する導光板と、前記フレネルレンズを覆うように設けられた反射膜とを具備する。前記導光板の底部は、前記レーザー光が進む第１方向に並んで配置された複数の反射面を有する。
　本発明の一態様に係る表示装置は、上記いずれかの光源装置と、前記光源装置からのレーザー光を変調する表示パネルとを具備する。
　本発明によれば、色純度を向上させることが可能な光源装置及びそれを備えた表示装置を提供することができる。
第１実施形態に係る液晶表示装置の断面図。 光源装置の斜視図。 光源装置の平面図。 導光板の断面図。 液晶パネルの断面図。 レーザー光及びカラーフィルターの特性を説明するグラフ。 光源装置からのレーザー光がカラーフィルターを透過した後の表示光の特性を説明するグラフ。 第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の断面図。 第２実施形態に係る光源装置の平面図。 第２実施形態に係る導光板の断面図。 第３実施形態に係る液晶表示装置の断面図。 第４実施形態に係る光源装置の平面図。 第４実施形態に係る導光板の断面図。
実施形態
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
　［１］第１実施形態
　［１－１］液晶表示装置の全体の構成
　図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置１の断面図である。液晶表示装置１は、光源装置（バックライト）１０と、液晶パネル（液晶表示パネル）３０とを備える。
　光源装置１０は、液晶パネル３０の裏面側、すなわち、液晶パネル３０の表示面（画像が表示される面）と反対側に、例えば所定の間隔を空けて配置される。光源装置１０と液晶パネル３０との固定方法は任意であり、特別な支持部材やケースなどを用いてもよい。
　光源装置１０は、面光源として機能し、面状の照明光を液晶パネル３０に供給する。本実施形態では、光源装置１０は、レーザー光を利用して照明光を生成する。光源装置１０は、レーザーバックライトとも呼ばれる。光源装置１０は、ケース１１、支持部材１２、発光素子（レーザー素子）１３、光学系１４、反射シート１５、及び導光板１６を備える。
　ケース１１は、光源装置１０に含まれる複数のモジュールを収容する。ケース１１は、上から見た平面的な外形が例えば四角形であり、光源装置１０に含まれる複数のモジュールを収容可能なサイズ及び深さを有する。ケース１１は、例えば金属から構成される。
　支持部材１２は、発光素子１３及び光学系１４を所定の位置に保持する機能を有する。支持部材１２は、例えば樹脂から構成される。支持部材１２は、発光素子１３及び光学系１４の形状及び位置に応じて、複雑な形状を取り得る。
　発光素子１３は、レーザー光を発光し、また、白色光を発光する。発光素子１３としては、例えば、半導体レーザーが用いられる。白色光は、例えば、光の三原色である赤、緑、及び青のレーザー光を加法混色して生成される。この例の場合、発光素子１３は、赤色レーザー光源、緑色レーザー光源、及び青色レーザー光源を備え、これらが発光する３色の光で白色光を生成する。赤色レーザー光源は、単色光（単一波長の光）を発光し、この単色光は、指向性が強い。緑色レーザー、及び青色レーザーについても同様である。
　光学系１４は、発光素子１３からのレーザー光を受ける。光学系１４は、発光素子１３からのレーザー光を、導光板１６のＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）における長さと概略同じ幅の平行光に変換する機能を有する。なお、図１では、光学系１４を四角のブロックで簡略化して示しているが、実際には、後述するように、光学系１４は、複数のレンズを備える。
　反射シート１５は、液晶パネル３０に向けて光を反射する。
　導光板１６は、光学系１４から入射したレーザー光を液晶パネル３０に向けて出射する。また、導光板１６は、所定方向の直線偏光を液晶パネル３０に向けて出射する。このような機能を実現するための導光板１６の具体的な構成は、後述する。
　［１－２］光源装置１０の構成
　次に、光源装置１０の具体的な構成について説明する。図２は、光源装置１０の斜視図である。図３は、光源装置１０の平面図である。
　光学系１４は、ロッドレンズ１４Ａ、及びシリンドリカルレンズ１４Ｂを備える。ロッドレンズ１４Ａは、ＸＹ平面に対して垂直方向に伸びる棒状（円柱状）のレンズである。ロッドレンズ１４Ａは、発光素子１３からのレーザー光の光路上に配置され、このレーザー光をその曲面で受けるように配置される。ロッドレンズ１４Ａは、その焦点距離が短く設定され、所定の放射角（広がり角）でレーザー光を出射する。ロッドレンズ１４Ａの直径と屈折率とを適宜設定することで、ロッドレンズ１４Ａから出射されるレーザー光の放射角を適宜設定できる。
　シリンドリカルレンズ１４Ｂは、ロッドレンズ１４Ａからのレーザー光を受ける。シリンドリカルレンズ１４Ｂは、円筒形の一部からなる曲面と直線状の平面とを有する平凸シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ１４Ｂは、ロッドレンズ１４Ａからのレーザー光を平行光に変換する機能を有する。平行光の幅は、ロッドレンズ１４Ａとシリンドリカルレンズ１４Ｂとの距離に応じて適宜設定できる。
　導光板１６は、シリンドリカルレンズ１４Ｂからのレーザー光を受ける。図４は、導光板１６の断面図である。図４には、導光板１６の一部の拡大図及び斜視図を追記している。
　導光板１６の底部は、階段状に構成され、複数の段差を有する。各段差は、階段面１６Ａと、これに交差する反射面１６Ｂとからなる。複数の反射面１６Ｂは、Ｘ方向に並んで配置され、複数の反射面１６Ｂの各々は、Ｙ方向に伸びる。複数の反射面１６Ｂはそれぞれ、レーザー光を液晶パネル３０に向けて反射する。複数の反射面１６Ｂはそれぞれ、垂直方向に対して角度θ１だけ傾いている。複数の階段面１６Ａはそれぞれ、水平方向に対して角度θ２だけ傾いている。
　発光素子１３は、自身が出射するレーザー光が階段面１６Ａと概略平行になるように、水平方向に対して角度θ１だけ下側に向けてレーザー光を出射する。発光素子１３が角度θ１だけ下側に向くように、図１に示す支持部材１２は、発光素子１３を支持する。また、発光素子１３からのレーザー光がロッドレンズ１４Ａの曲面に概略垂直に入射するように、すなわちロッドレンズ１４Ａを角度θ１だけ下側に傾けるように、支持部材１２は、ロッドレンズ１４Ａを支持する。同様に、ロッドレンズ１４Ａからのレーザー光がシリンドリカルレンズ１４Ｂの入射面に垂直に入射するように、すなわちシリンドリカルレンズ１４Ｂを角度θ１だけ下側に傾けるように、支持部材１２は、シリンドリカルレンズ１４Ｂを支持する。
　［１－３］液晶パネル３０の構成
　次に、液晶パネル３０の構成の一例について説明する。図５は、液晶パネル３０の断面図である。
　液晶パネル３０は、ＴＦＴ及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板３１と、カラーフィルター及び共通電極等が形成されかつＴＦＴ基板３１に対向配置されるカラーフィルター基板（ＣＦ基板）３２と、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２間に挟持された液晶層３３とを備える。ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板）から構成される。ＴＦＴ基板３１は、例えば、光源装置１０側に配置され、光源装置１０からの照明光は、ＴＦＴ基板３１側から液晶層３３に入射する。液晶パネル３０の２つの主面のうち光源装置１０と反対側の主面が、液晶パネル３０の表示面である。
　液晶層３３は、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２間を貼り合わせるシール材３４によって封入された液晶材料により構成される。シール材３４によって囲まれた領域が、液晶パネル３０の表示領域である。液晶材料は、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２間に印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。
　液晶モードとしては、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードが用いられる。しかし、これに限定されず、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、及びホモジニアスモードなど種々の液晶モードを用いることができる。表示モードとしては、ノーマリーブラックモード（オフ状態での光透過率又は輝度が、オン状態でのそれよりも低いモード）を用いてもよいし、ノーマリーホワイトモード（オフ状態での光透過率又は輝度が、オン状態でのそれよりも高いモード）を用いてもよい。表示モードは、偏光板による偏光方向、及び液晶層の位相差を適宜設定することで変更可能である。
　シール材３４は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板３１又はＣＦ基板３２に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。シール材３４の中には、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間隔（即ち、ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。なお、シール材３４にギャップ材を混入させることに加えて若しくは代えて、画像表示領域の周辺に位置する周辺領域にギャップ材を配置するようにしてもよい。
　ＴＦＴ基板３１の液晶層３３側には、複数のスイッチング素子（アクティブ素子）３５が設けられる。スイッチング素子３５としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。ＴＦＴ３５は、走査線ＧＬに電気的に接続されるゲート電極と、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層（例えばアモルファスシリコン層）と、半導体層に部分的に接しかつ互いに離間して設けられたソース電極及びドレイン電極とを備える。ソース電極は、信号線ＳＬに電気的に接続される。
　ＴＦＴ３５上には、絶縁層３６が設けられる。絶縁層３６上には、複数の画素電極３７が設けられる。絶縁層３６内かつＴＦＴ３５のドレイン電極上には、画素電極３７に電気的に接続されたコンタクトプラグ３８が設けられる。
　ＣＦ基板３２の液晶層３３側には、カラーフィルター３９が設けられる。カラーフィルター３９は、複数の着色フィルター（着色部材）を備え、具体的には、複数の赤フィルター３９－Ｒ、複数の緑フィルター３９－Ｇ、及び複数の青フィルター３９－Ｂを備える。一般的なカラーフィルターは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ３５及び画素電極３７は、サブピクセルごとに設けられる。以下の説明では、画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。
　赤フィルター３９－Ｒ、緑フィルター３９－Ｇ、及び青フィルター３９－Ｂの境界部分、及び画素（サブピクセル）の境界部分には、遮光用のブラックマトリクス（遮光膜）４０が設けられる。すなわち、ブラックマトリクス４０は、網目状に形成される。ブラックマトリクス４０は、例えば、着色部材間の不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させる機能を有する。
　カラーフィルター３９及びブラックマトリクス４０上には、共通電極４１が設けられる。共通電極４１は、液晶パネル３０の表示領域全体に平面状に形成される。
　ＣＦ基板３２の液晶層３３と反対側には、偏光板（偏光子）４２が設けられる。偏光板４２は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な一方向の振動面を有する光、すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。偏光板４２の透過軸は、光源装置１０から出射されるレーザー光の振動方向（偏光方向、偏光軸ともいう）と概略直交するように設定される。本実施形態では、偏光板は１つのみ必要であり、ＴＦＴ基板３１側には、偏光板が設けられていない。
　画素電極３７、コンタクトプラグ３８、及び共通電極４１は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。絶縁層３６としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。
　［１－４］動作
　次に、上記のように構成された液晶表示装置１の動作について説明する。
　図３に示すように、発光素子１３は、水平方向（Ｙ方向）に振動し、かつ指向性の強いレーザー光を発光する。発光素子１３からのレーザー光は、ロッドレンズ１４Ａによって、所定の放射角を持つように拡散される。ロッドレンズ１４Ａからのレーザー光は、シリンドリカルレンズ１４Ｂによって、平行光に変換される。シリンドリカルレンズ１４Ｂからの平行光は、導光板１６にその側部（側面）から入射する。
　また、図４に示すように、発光素子１３及び光学系１４（ロッドレンズ１４Ａ及びシリンドリカルレンズ１４Ｂ）は、水平方向に対して角度θ１だけ下側に向けてレーザー光を出射する。よって、シリンドリカルレンズ１４Ｂからの平行光は、水平方向に対して角度θ１だけ下側に進むようにして、導光板１６の側部に入射する。
　続いて、導光板１６内のレーザー光は、導光板の底部に到達し、導光板１６の底部に形成された複数の反射面１６Ｂで上側に反射される。また、導光板１６内のレーザー光の振動方向は、導光板１６の底部に形成された複数の階段面１６Ａと概略平行であるため、このレーザー光は、効率よく複数の反射面１６Ｂに入射しかつ反射される。
　さらに、図２に示すように、導光板１６の下側には反射シート１５が設けられている。よって、導光板１６の下側に透過及び拡散したレーザー光は、反射シート１５によって反射され、再度、導光板１６に入射する。これにより、レーザー光の利用効率を向上できる。
　光源装置１０からのレーザー光は、面光源となり、かつＹ方向に偏光方向を持つ。光源装置１０からのレーザー光は、液晶パネル３０に入射する。導光板１６からのレーザー光の偏光方向は、偏光板４２の透過軸と概略直交する。よって、液晶層３３による光変調に応じて、ノーマリーブラックの表示が実現される。これにより、液晶パネル３０は、所望の画像を表示することができる。
　図６は、レーザー光及びカラーフィルター３９の特性を説明するグラフである。図６の横軸が波長（ｎｍ）、図６の縦軸が相対強度（％）を表している。相対強度は、最大値を１００％とした時の強度である。図６には、発光素子１３が発光するレーザー光に含まれる３種類の単色光と、赤フィルター３９－Ｒ、緑フィルター３９－Ｇ、及び青フィルター３９－Ｂの特性とを示している。
　図７は、光源装置１０からのレーザー光がカラーフィルター３９を透過した後の表示光の特性を説明するグラフである。光源装置１０からのレーザー光の強度と、カラーフィルター３９の特性とが重なる領域の光が液晶パネル３０の表示光となる。このように、本実施形態では、光源としてレーザー光を用いているため、色純度が高い画像表示を実現できる。
　［１－５］変形例
　図８は、第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置１の断面図である。導光板１６の発光素子１３から遠い側の側部（側面）に、反射膜１７を設けるようにしてもよい。
　反射膜１７は、導光板１６の反射膜１７に接する側面から出射する光を再び導光板１６内に反射させる。これにより、レーザー光の利用効率を向上できる。
　［１－６］第１実施形態の効果
　以上詳述したように第１実施形態では、液晶表示装置１は、液晶パネル３０にレーザー光を供給する光源装置１０を備える。光源装置１０は、レーザー光を発光する発光素子１３と、発光素子１３からのレーザー光を側部で受けるように配置され、階段状の底部を有する導光板１６とを備える。導光板１６の底部は、レーザー光が進む第１方向に並んで配置された複数の反射面１６Ｂを有し、複数の反射面１６Ｂの各々は、導光板１６の上面の垂線に対して前記第１方向に傾いている。
　従って第１実施形態によれば、光源として白色ＬＥＤを用いた場合と比べて、色純度を向上させることができ、また光強度を向上させることができる。また、光源としてレーザーを用いることで、高い色再現性を実現できる。
　また、光源装置１０は、発光素子１３からのレーザー光を平行光に変換する光学系１４（ロッドレンズ１４Ａ、及びシリンドリカルレンズ１４Ｂ）を備える。これにより、光源装置１０を面光源として機能させることができる。
　また、光源装置１０は、所定方向の直線偏光を生成できる。よって、液晶パネル３０は、光源装置１０側に偏光板を備える必要がない。これにより、偏光板による光強度の低下が抑制できるため、液晶表示装置１が表示する画像の光強度が低下するのを抑制できる。
　また、偏光板の数を減らせるため、製造コストを低減できる。さらに、バックライト用の光を拡散する拡散シートも不要である。
　［２］第２実施形態
　第２実施形態は、第１実施形態と異なる偏光方向を持つ光源装置１０の構成例である。図９は、第２実施形態に係る光源装置１０の平面図である。図１０は、第２実施形態に係る導光板１６の断面図である。
　図９及び図１０に示すように、発光素子１３は、ＸＹ平面に概略垂直な方向に振動し、かつ指向性の強いレーザー光を発光する。導光板１６は、発光素子１３から光学系１４を介して入射したレーザー光を液晶パネル３０側に反射する。これにより、光源装置１０からのレーザー光は、面光源となり、かつＸ方向に偏光方向を持つ。
　液晶パネル３０の偏光板４２は、その透過軸がＹ方向になるように構成される。導光板１６からのレーザー光の偏光方向は、偏光板４２の透過軸と概略直交する。よって、液晶層３３による光変調に応じて、ノーマリーブラックの表示が実現される。これにより、液晶パネル３０は、所望の画像を表示することができる。
　このように、第２実施形態では、光源装置１０及び液晶パネル３０の偏光方向を第１実施形態と異なる方向に設定することができる。
　［３］第３実施形態
　図１１は、第３実施形態に係る液晶表示装置１の断面図である。ＴＦＴ基板３１の液晶層３３と反対側には、反射型偏光板（反射型偏光子）４３が設けられる。図１１には、偏光板４２及び反射型偏光板４３を上から平面で見た場合の透過軸が付記されている。反射型偏光板４３以外の構成は、第１実施形態と同じである。
　反射型偏光板４３は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する。反射型偏光板４３は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、反射軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を反射する。反射型偏光板４３の透過軸は、光源装置１０の偏光方向と平行であり、偏光板４２の透過軸と直交する。
　光源装置１０からの直線偏光は、反射型偏光板４３を透過して、液晶層３３に入射する。これにより、十分に偏光されたレーザー光を得ることができる。例えば、光源装置１０のみでは偏光が十分でない場合、反射型偏光板４３を用いることで、より望ましい直線偏光を得ることができる。
　さらに、反射型偏光板４３により反射されたレーザー光は、光源装置１０の反射シート１５によって反射されて再利用される。これにより、レーザー光の利用効率を向上できる。
　なお、第３実施形態の反射型偏光板４３を第２実施形態に適用してもよい。この場合、反射型偏光板４３の透過軸は、光源装置１０の偏光方向と平行に設定される。
　［４］第４実施形態
　第４実施形態は、光源装置１０の他の構成例であり、導光板でのフレネル反射を利用して、レーザー光の面光源を生成するようにしている。
　図１２は、第４実施形態に係る光源装置１０の平面図である。図１３は、第４実施形態に係る導光板１６の断面図である。第１実施形態と異なり、発光素子１３は、水平方向にレーザー光を出射する。よって、発光素子１３からのレーザー光は、導光板１６の側面に垂直に入射する。
　導光板１６は、発光素子１３側の側面に、光拡散部１６Ｃを備える。光拡散部１６Ｃは、ＸＹ平面に垂直方向に伸びる半円柱状のレンズである。光拡散部１６Ｃは、発光素子１３からのレーザー光の光路上に配置され、このレーザー光をその曲面で受けるように配置される。光拡散部１６Ｃは、その焦点距離が短く設定され、所定の放射角（広がり角）でレーザー光を拡散する。光拡散部１６Ｃの半径と屈折率とを適宜設定することで、光拡散部１６Ｃが拡散するレーザー光の放射角を適宜設定できる。なお、光拡散部１６Ｃに代えて、第１実施形態で示したロッドレンズ１４Ａを用いてもよい。
　導光板１６は、光拡散部１６Ｃと反対側の側面にフレネルレンズ１６Ｄを備える。フレネルレンズ１６Ｄは、光拡散部１６Ｃにより拡散されたレーザー光を平行光に変換する機能を有する。フレネルレンズ１６Ｄの側面には、反射膜５０が設けられる。反射膜５０は、導光板１６内を透過したレーザー光を再び導光板１６内に反射する。
　フレネルレンズ１６Ｄの側面は、角度θ２だけ下側に傾いている。これにより、フレネルレンズ１６Ｄ及び反射膜５０は、フレネルレンズ１６Ｄに水平方向に入射したレーザー光を、角度θ２だけ下側に向けて反射することができる。
　導光板１６の底部は、階段状に構成され、複数の段差を有する。各段差は、階段面１６Ａと、これに交差する反射面１６Ｂとからなる。複数の反射面１６Ｂは、Ｘ方向に並んで配置され、複数の反射面１６Ｂの各々は、Ｙ方向に伸びる。複数の反射面１６Ｂはそれぞれ、フレネルレンズ１６Ｄからのレーザー光を液晶パネル３０に向けて反射する。複数の反射面１６Ｂはそれぞれ、垂直方向に対して角度θ１だけ傾いている。複数の階段面１６Ａはそれぞれ、水平方向に対して角度θ２だけ傾いている。第４実施形態における導光板１６の段差の傾きは、第１実施形態と逆である。これにより、フレネルレンズ１６Ｄからのレーザー光を複数の反射面１６Ｂに効率よく入射させることができる。
　なお、第１実施形態と同様に、導光板１６の下側には反射シート１５が設けられている。
　（動作）
　次に、上記のように構成された液晶表示装置１の動作について説明する。
　図１２及び図１３に示すように、発光素子１３は、水平方向（Ｙ方向）に振動し、かつ指向性の強いレーザー光を発光する。発光素子１３からのレーザー光は、光拡散部１６Ｃによって、所定の放射角を持つように拡散される。光拡散部１６Ｃからのレーザー光は、フレネルレンズ１６Ｄにより、平行光に変換される。この平行光は、反射膜５０によって反射され、導光板１６内を再び透過する。また、フレネルレンズ１６Ｄ及び反射膜５０は、光拡散部１６Ｃからのレーザー光を水平方向に対して角度θ２だけ下側に向けて反射する。
　続いて、導光板１６内のレーザー光は、導光板１６の底部に形成された複数の反射面１６Ｂで上側に反射する。また、導光板１６内のレーザー光の振動方向は、導光板１６の底部に形成された複数の階段面１６Ａと概略平行であるため、このレーザー光は、効率よく複数の反射面１６Ｂに入射しかつ反射される。
　さらに、第１実施形態と同様に、導光板１６の下側には反射シート１５が設けられている。よって、導光板１６の下側に透過及び拡散したレーザー光は、反射シート１５によって反射され、再度、導光板１６に入射する。これにより、レーザー光の利用効率を向上できる。
　光源装置１０からのレーザー光は、面光源となり、かつＹ方向に偏光方向を持つ。光源装置１０からのレーザー光は、液晶パネル３０に入射する。これにより、液晶パネル３０は、所望の画像を表示することができる。
　従って、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、光源装置１０のＸ方向におけるサイズを第１実施形態に比べて小さくすることができる。なお、第４実施形態に、第２及び第３実施形態を適用することも可能である。
　なお、上記第１乃至第４実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを例に挙げて説明している。表示パネルとしては、液晶パネルに限らず、バックライトを必要とし、バックライトから受けた光を用いて光変調可能な種々の表示パネルを用いることができる。
　本明細書において、「平行」とは、完全に平行であることが好ましいが、必ずしも厳密に平行である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に平行と同視できるものを含み、また、製造プロセス上発生しうる誤差を含んでいてもよい。また、「垂直」とは、必ずしも厳密に垂直である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に垂直と同視できるものを含み、また、製造プロセス上発生しうる誤差を含んでいてもよい。
　本明細書において、シート、板、及びフィルムなどは、その部材を例示した表現であり、その構成に限定されるものではない。例えば、偏光板は、板状の部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するフィルムやその他の部材であっても良い。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

Claims (15)

  1. 　表示パネルにレーザー光を供給する光源装置であって、
    　レーザー光を発光する発光素子と、
    　前記発光素子からのレーザー光を側部で受けるように配置され、階段状の底部を有する導光板と
    　を具備し、
    　前記導光板の底部は、前記レーザー光が進む第１方向に並んで配置された複数の反射面を有する
    　光源装置。
  2. 　前記複数の反射面の各々は、前記導光板の上面の垂線に対して前記第１方向に傾いている
    　請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記発光素子と前記導光板との間に配置され、前記発光素子からのレーザー光を平行光に変換する光学系をさらに具備する
    　請求項１に記載の光源装置。
  4. 　前記光学系は、前記発光素子からのレーザー光を拡散するロッドレンズと、前記ロッドレンズからのレーザー光を平行光に変換するシリンドリカルレンズとを含む
    　請求項３に記載の光源装置。
  5. 　前記導光板の底部と向き合うように配置された反射膜をさらに具備する
    　請求項１に記載の光源装置。
  6. 　前記レーザー光は、前記第１方向、又は前記第１方向に交差する第２方向に振動する
    　請求項１に記載の光源装置。
  7. 　前記発光素子は、赤色レーザー光、緑色レーザー光、及び青色レーザー光を発光する
    　請求項１に記載の光源装置。
  8. 　表示パネルにレーザー光を供給する光源装置であって、
    　レーザー光を発光する発光素子と、
    　前記発光素子からのレーザー光を第１側部で受けるように配置され、前記第１側部と反対側に配置されかつフレネルレンズからなる第２側部を有し、階段状の底部を有する導光板と、
    　前記フレネルレンズを覆うように設けられた反射膜と
    　を具備し、
    　前記導光板の底部は、前記レーザー光が進む第１方向に並んで配置された複数の反射面を有する
    　光源装置。
  9. 　前記複数の反射面の各々は、前記導光板の上面の垂線に対して前記第１方向と反対の第２方向に傾いている
    　請求項８に記載の光源装置。
  10. 　前記導光板の前記第１側部に設けられ、前記発光素子からのレーザー光を拡散する拡散部をさらに具備する
    　請求項８に記載の光源装置。
  11. 　前記導光板の底部と向き合うように配置された反射膜をさらに具備する
    　請求項８に記載の光源装置。
  12. 　前記レーザー光は、前記第１方向、又は前記第１方向に交差する第３方向に振動する
    　請求項８に記載の光源装置。
  13. 　前記請求項１に記載の光源装置と、
    　前記光源装置からのレーザー光を変調する表示パネルと
    　を具備する
    　表示装置。
  14. 　前記表示パネルの前記光源装置と反対側に設けられた偏光板をさらに具備する
    　請求項１３に記載の表示装置。
  15. 　前記表示パネルの前記光源装置と向き合う側に設けられ、交差する透過軸及び反射軸を有する反射型偏光板をさらに具備し、
    　前記反射型偏光板の透過軸は、前記光源装置の偏光方向と概略平行である
    　請求項１３に記載の表示装置。
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