(57)【要約】  広い色再現範囲を有し、かつ、消費電力の小さい面発光装置及び液晶表示装置であって、これらの装置（１００，２００）は、レーザ光源（１０）と、光入射面に入射したレーザ光線（Ｌ１０）をその断面形状が直線状である線状のレーザ光線（Ｌ１１０）に変更して、光出射面から出射する光路変更素子（６）と、線状のレーザ光線（Ｌ１１０）を、線状のレーザ光線の断面形状である線（ｙ方向）と線状のレーザ光線の進行方向（ｘ方向）とを含む平面（ｘ−ｙ平面）に平行な第２平面における空間強度分布を調整して面状のレーザ照明光（Ｌ１１１）に変換し、出射する第１の面発光導光板（５）と、ＬＥＤ光源（９）と、第１の面発光導光板（５）と平行に積層配置され、ＬＥＤ光線の空間強度分布を調整して面状のＬＥＤ照明光（Ｌ９０）に変換し、レーザ照明光（Ｌ１１１）の出射方向と同じ方向に該ＬＥＤ照明光（Ｌ９０）を出射する第２の面発光導光板（４）とを備える。
2013161811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ発光素子を有し、該複数のレーザ発光素子で生成されたレーザ光線を発するレーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられた前記レーザ光線が入射する光入射面と光出射面とを有し、前記レーザ光源から発せられ前記光入射面に入射した前記レーザ光線の、該レーザ光線の進行方向と垂直な第１平面における空間強度分布を調整して、前記レーザ光源から発せられ前記光入射面に入射した前記レーザ光線を、前記第１平面における前記レーザ光線の断面形状が直線状である線状のレーザ光線に変更して前記光出射面から前記線状のレーザ光線を出射する光路変更素子と、
前記光路変更素子から出射された前記線状のレーザ光線を、前記線状のレーザ光線と該線状のレーザ光線の進行方向とを含む平面に平行な第２平面における空間強度分布を調整して面状のレーザ照明光に変換し、前記第２平面と垂直な方向に該レーザ照明光を出射する第１の面発光導光板と、
複数のＬＥＤ素子を有し、該複数のＬＥＤ素子で生成されたＬＥＤ光線を発するＬＥＤ光源と、
前記第１の面発光導光板と平行に積層配置され、前記ＬＥＤ光源から発せられた前記ＬＥＤ光線を前記第２平面に平行な第３平面における空間強度分布を調整して面状のＬＥＤ照明光に変換し、前記レーザ照明光の出射方向と同じ方向に該ＬＥＤ照明光を出射する第２の面発光導光板と、
を備えた面光源装置。
【請求項２】
前記光路変更素子による前記第１平面における前記線状のレーザ光線の前記空間強度分布の調整は、前記第１平面における前記空間強度分布の均一化であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記第１の面発光導光板による前記第２平面における前記レーザ照明光の前記空間強度分布の調整は、前記第２平面における前記空間強度分布の均一化であることを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記第２の面発光導光板による前記第３平面における前記ＬＥＤ照明光の前記空間強度分布の調整は、前記第３平面における前記空間強度分布の均一化であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記第１の面発光導光板は、複数のレーザ光出射領域に区分されており、
前記光路変更素子は、前記複数のレーザ光出射領域にそれぞれ対応する複数の光路変更素子部材を含み、
前記第１平面における前記線状のレーザ光線の前記空間強度分布の調整は、前記複数のレーザ光出射領域の各々についての、前記第１平面における前記空間強度分布の均一化であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記第２平面における前記レーザ照明光の前記空間強度分布の調整は、前記複数のレーザ光出射領域の各々についての、前記第２平面における前記空間強度分布の均一化であることを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記第２の面発光導光板は、複数のＬＥＤ光出射領域に区分されており、
前記第３平面における前記面状のＬＥＤ照明光の前記空間強度分布の調整は、前記複数のＬＥＤ光出射領域の各々についての、前記第３平面における前記空間強度分布の均一化であることを特徴とする請求項１、５、６のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記第１の面発光導光板は、前記線状のレーザ光線が入射される側の端面に、前記第１の面発光導光板の厚み方向における前記線状のレーザ光線の角度強度分布を変更する拡散部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記光路変更素子は、
前記レーザ光源から発せられた前記レーザ光線が前記線状のレーザ光線となる光路長を有する導光部と、
前記導光部により導光された前記線状のレーザ光線の進行方向を前記第１の面発光導光板へ向けて出射するよう変更する光路変更部と、
を備えることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記導光部は、前記光入射面から前記光路変更部までを繋ぐ薄板状の部分を有し、
前記薄板状の部分は、前記光路変更部に近づくほどに、厚さが増加する楔形形状を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源は、前記第１の面発光導光板を挟んで前記第２の面発光導光板とは異なる側に設けられていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１２】
液晶パネルと、
前記液晶パネルに前記レーザ照明光と前記ＬＥＤ照明光とを照射する、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の面光源装置と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状の発光面を有する面光源装置、及び、面光源装置と液晶パネルとを有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。近年では、青色発光ダイオード（以下、発光ダイオードを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。【０００３】
この青色ＬＥＤを利用した光源とは、青色のＬＥＤと、青色ＬＥＤから発せられる光を吸収し青色の補色（すなわち、緑色と赤色を含む色で黄色である。）となる光を発光する蛍光体とを有している。このようなＬＥＤを白色ＬＥＤと呼ぶ。【０００４】
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−光変換効率」とは、電気を光に変換する際の効率である。しかし一方で、白色ＬＥＤは、その波長帯域幅が広く、色再現範囲がレーザに比べて狭いという問題がある。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、緑色及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を用いて色再現範囲を広げるには、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を所望の色純度に応じて狭く設定する必要がある。この場合、カラーフィルタを透過する光の光量が減少するため、光の利用効率が低下する。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。つまり、画面表示に使用される光量が減るため液晶表示素子の表示面における輝度が低下する。そのため、カラーフィルタを透過する波長帯域を狭く設定することで色再現範囲を広げた液晶表示装置において、従来の液晶表示装置と同等の輝度を実現するためには、白色ＬＥＤに供給する電力を増やさねばならない。このため、液晶表示装置の消費電力が増大するという問題が生じる。【０００５】
上記のような色再現範囲の問題を解決するため、従来、白色ＬＥＤに代えて、より色純度の高い赤色、緑色及び青色の単色ＬＥＤを採用したバックライト装置が提案されている（特許文献１）。また、単色ＬＥＤよりもさらに色純度の高い赤色、緑色及び青色のレーザを用いたバックライト装置が提案されている（特許文献２）。ここで、「色純度が高い」とは、波長帯域幅が狭く単色性に優れていることをいう。これらの光源をバックライト装置に採用することにより、液晶表示装置の色再現範囲を広げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６６３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０１９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、３原色の単色ＬＥＤ又は３原色の単色レーザによる光源は、白色ＬＥＤに比べて電気−光変換効率が低い。このため、白色ＬＥＤを用いた液晶表示装置に比べて、液晶表示素子の表示面における輝度が低くなる。また、白色ＬＥＤを用いた液晶表示装置と同等の輝度を実現しようとすれば、単色ＬＥＤ光源又は単色レーザ光源に供給する電力を増やさねばならず、液晶表示装置の消費電力が増大する。このように、従来の液晶表示装置においては、広い色再現範囲と低消費電力性を兼ね備えた液晶表示装置を得ることは困難であった。【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、従来の白色ＬＥＤ光源のみを用いた装置と同程度の低消費電力を維持しつつ広い色再現性を有する面光源装置及び液晶表示装置を得ることを目的とする。つまり、本発明に係る液晶表示装置は、従来の白色ＬＥＤ光源による液晶表示装置よりも広い色再現範囲を有する。また、本発明に係る液晶表示装置は、従来の白色ＬＥＤ光源のみを用いた液晶表示装置と同等の輝度を、単色ＬＥＤ光源又はレーザ光源のみを用いた液晶表示装置よりも低消費電力で実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る面光源装置は、複数のレーザ発光素子を有し、該複数のレーザ発光素子で生成されたレーザ光線を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられた前記レーザ光線が入射する光入射面と光出射面とを有し、前記レーザ光源から発せられ前記光入射面に入射した前記レーザ光線の、該レーザ光線の進行方向と垂直な第１平面における空間強度分布を調整して、前記レーザ光源から発せられ前記光入射面に入射した前記レーザ光線を、前記第１平面における前記レーザ光線の断面形状が直線状である線状のレーザ光線に変更して前記光出射面から前記線状のレーザ光線を出射する光路変更素子と、前記光路変更素子から出射された前記線状のレーザ光線を、前記線状のレーザ光線と該線状のレーザ光線の進行方向とを含む平面に平行な第２平面における空間強度分布を調整して面状のレーザ照明光に変換し、前記第２平面と垂直な方向に該レーザ照明光を出射する第１の面発光導光板と、複数のＬＥＤ素子を有し、該複数のＬＥＤ素子で生成されたＬＥＤ光線を発するＬＥＤ光源と、前記第１の面発光導光板と平行に積層配置され、前記ＬＥＤ光源から発せられた前記ＬＥＤ光線を前記第２平面に平行な第３平面における空間強度分布を調整して面状のＬＥＤ照明光に変換し、前記レーザ照明光の出射方向と同じ方向に該ＬＥＤ照明光を出射する第２の面発光導光板とを備えたものである。【００１０】
本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照明する面光源装置を備えたものである。前記面光源装置は、複数のレーザ発光素子を有し、該複数のレーザ発光素子で生成されたレーザ光線を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられた前記レーザ光線が入射する光入射面と光出射面とを有し、前記レーザ光源から発せられ前記光入射面に入射した前記レーザ光線の、該レーザ光線の進行方向と垂直な第１平面における空間強度分布を調整して、前記レーザ光源から発せられ前記光入射面に入射した前記レーザ光線を、前記第１平面における前記レーザ光線の断面形状が直線状である線状のレーザ光線に変更して前記光出射面から前記線状のレーザ光線を出射する光路変更素子と、前記光路変更素子から出射された前記線状のレーザ光線を、前記線状のレーザ光線と該線状のレーザ光線の進行方向とを含む平面に平行な第２平面における空間強度分布を調整して面状のレーザ照明光に変換し、前記第２平面と垂直な方向に該レーザ照明光を出射する第１の面発光導光板と、複数のＬＥＤ素子を有し、該複数のＬＥＤ素子で生成されたＬＥＤ光線を発するＬＥＤ光源と、前記第１の面発光導光板と平行に積層配置され、前記ＬＥＤ光源から発せられた前記ＬＥＤ光線を前記第２平面に平行な第３平面における空間強度分布を調整して面状のＬＥＤ照明光に変換し、前記レーザ照明光の出射方向と同じ方向に該ＬＥＤ照明光を出射する第２の面発光導光板とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、面光源装置及び液晶表示装置は、上記の構成を備えたことにより、従来の白色ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置よりも広い色再現範囲を有し、かつ、従来の白色ＬＥＤ光源のみを用いた液晶表示装置と同等の輝度を、単色ＬＥＤ光源又は単色レーザ光源のみを用いた液晶表示装置よりも低消費電力で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の面光源装置の光路変更素子を概略的に示す斜視図及び側面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の面光源装置の光路変更素子及び第１の面発光導光板を概略的に示す斜視図及び側面図である。
【図４】図１に記載の面光源装置の第１の面発光導光板を背面側から見た概略的な平面図である。
【図５】図１に記載の面光源装置の第２の面発光導光板を背面側から見た概略的な平面図である。
【図６】図１に記載の面光源装置の第１の面発光導光板の他の例を背面側から見た概略的な平面図である。
【図７】図１に記載の面光源装置の第２の面発光導光板の他の例を背面側から見た概略的な平面図である。
【図８】図１に記載の液晶表示装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】図１に記載の液晶表示装置の制御系の構成を概略的に示す別のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の他の例を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の一例を概略的に示す断面図である。
【図１２】図１１に記載の液晶表示装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】図１２に記載の面光源装置を液晶表示装置の背面側から見た概略的な平面図である。
【図１４】図１２に記載の面光源装置を液晶パネル側から見た概略的な平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る光路変更素子部材の他の例を背面側から見た状態を模式的に示す平面図である。
【図１６】図１５に記載の光路変更素子部材を備えた液晶表示装置を背面側から見た概略的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本発明を実施するための実施の形態１に係る面光源装置２００及び液晶表示装置１００を、図１から図９までを参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置１００（面光源装置２００を含む）の構成の一例を概略的に示す断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の面光源装置２００の光路変更素子６を概略的に示す斜視図及び側面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の面光源装置２００の光路変更素子６及び第１の面発光導光板５を概略的に示す斜視図及び側面図である。また、図４は、図１に記載の面光源装置２００の第１の面発光導光板５を背面側から見た概略的な平面図であり、図５は、図１に記載の面光源装置２００の第２の面発光導光板４を背面側から見た概略的な平面図である。また、図６は、図１に記載の面光源装置２００の第１の面発光導光板５の他の例を背面側から見た概略的な平面図であり、図７は、図１に記載の面光源装置２００の第２の面発光導光板４の他の例を背面側から見た概略的な平面図である。さらに、図８は、図１に記載の液晶表示装置１００の制御系の構成を概略的に示すブロック図であり、図９は、図１に記載の液晶表示装置１００の制御系の構成の他の例を概略的に示すブロック図である。
【００１４】
図１において、液晶表示装置１００は、液晶表示素子を有する透過型の液晶パネル１及び面光源装置２００を備えている。また、液晶表示装置１００は、光学シート（第１の光学シート）２及び光学シート（第２の光学シート）３を備えることができる。ここで、「面光源装置」とは、液晶パネル１の背面１ｂ（後述）に光を照明する面光源装置をいう。面光源装置２００は、光学シート３，２を通して液晶パネル１の背面１ｂ（後述）に光を照明している。
また、図１には示していないが、液晶表示装置１００は、図８に示すように、制御部３１、液晶表示素子駆動部３２及び光源駆動部３３を備えることができる。また、図９に示すように、光源駆動部３３は、ＬＥＤ光源９（後述）を駆動するＬＥＤ光源駆動部（第１の光源駆動部）３３ａ及びレーザ光源１０（後述）を駆動するレーザ光源駆動部（第２の光源駆動部）３３ｂを個別に備えるようにしても良い。
【００１５】
ここで、説明を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系を以下のように規定し、各図中にもｘｙｚ直交座標系の座標軸を示す。液晶パネル１の表示面１ａの長辺方向をｘ軸方向（図１における左右方向）とする。液晶パネル１の表示面１ａの短辺方向をｙ軸方向（図１が描かれている紙面に垂直な方向）とする。ｘ軸及びｙ軸を含むｘ−ｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向（図１における上下方向）とする。また、図１において、ＬＥＤ光源９がＬＥＤ光線Ｌ９を出射する方向（ＬＥＤ光線の中心光線の方向であって、図１が描かれている紙面において左から右へ向かう方向）をｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向）とし、その反対方向をｘ軸の負方向（−ｘ軸方向）とする。また、図１が描かれている紙面の手前から奥へ向かう方向をｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向）とし、その反対方向をｙ軸の負方向（−ｙ軸方向）とする。さらに、図１において、面発光導光板５から液晶パネル１に向かう方向（図１が描かれている紙面の下から上へ向かう方向）をｚ軸の正方向（＋ｚ軸方向）とし、その反対方向をｚ軸の負方向（−ｚ軸方向）とする。
【００１６】
図１に示すように、液晶表示装置１００は、ｚ軸の正方向側から負方向側へ順に配設された液晶パネル１、光学シート２、光学シート３及び面光源装置２００を有している。ここで、「配設」とは、それぞれの位置に設けることを意味する。つまり、「配設」とは、所定の位置に設けることを意味する。光学シート２は、この光学シート２を透過するＬＥＤ照明光Ｌ９０（後述）とレーザ照明光Ｌ１１１（後述）とを液晶パネル１の背面１ｂへ向ける機能を持つ。光学シート３は、ＬＥＤ照明光Ｌ９０とレーザ照明光Ｌ１１１とによる細かな照明むらなどの光学的影響を抑制する機能を持つ。
【００１７】
液晶パネル１は、＋ｚ軸側の面に表示面１ａ、−ｚ軸側の面に背面１ｂ、及び表示面１ａと背面１ｂとの間の液晶層（図示しない）を備えている。液晶パネル１の表示面１ａは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。液晶パネル１の液晶層は、ｘ−ｙ平面に平行な方向に広がる面状の構造を有する。液晶パネル１の表示面１ａは、通常、矩形形状であり、表示面１ａの隣接する２辺（ｘ軸方向に沿って設けられた長辺とｙ軸方向に沿って設けられた短辺）は、直交する。なお、本実施の形態１では、液晶パネル１の表示面１ａは矩形形状として説明するが、液晶パネル１の表示面１ａの形状はこれに限るものではなく、他の形状であってもよい。
【００１８】
図１に示されるように、面光源装置２００は、薄板状の面発光導光板４（第２の面発光導光板）、別の薄板状の面発光導光板５（第１の面発光導光板）、光路変更素子６、ＬＥＤ光源９及びレーザ光源１０を備えている。また、面光源装置２００は、必要に応じて光反射シート８を備えることができる。また、面光源装置２００は、ｚ軸の正方向側から負方向側へ順に、面発光導光板４、面発光導光板５、光反射シート８及び光路変更素子６を配置している。また、面光源装置２００は、面発光導光板４の−ｘ軸側にＬＥＤ光源９を配置している。また、面光源装置２００は、光反射シート８の背面側（−ｚ軸側）であって光路変更素子６の＋ｘ軸側にレーザ光源１０を配置している。つまり、レーザ光源１０は、面発光導光板５を挟んで面発光導光板４とは異なる側に設けられている。
【００１９】
ＬＥＤ光源９は、青色ＬＥＤ及び蛍光体を有する光源である。レーザ光源１０は、赤色のレーザ光を発光するレーザ発光素子を有する光源である。ＬＥＤ光源９は、より具体的には、青色の光を発する青色の単色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光する緑色蛍光体を充填した青緑色ＬＥＤを採用した光源である。青緑色のＬＥＤは、ディスプレイに適用可能な簡易で小型なものにおいて、緑色の光を発する単色ＬＥＤよりも消費電力が小さく高い出力を有し、緑色の光を発するレーザよりも消費電力が小さく高い出力を有する。
このため、青色ＬＥＤ及び緑色蛍光体を有するＬＥＤ光源９と、赤色のレーザ光を発するレーザ光源１０とを組合せることにより、従来よりも広い色再現範囲と低消費電力性を兼ね備えた液晶表示装置を得ることができる。
なお、ＬＥＤ光源９は、例えば青色の光を発する青色ＬＥＤチップと緑色の光を発する緑色ＬＥＤチップとを備えるものであっても良い。ただし、これらのＬＥＤをＬＥＤ光源９に採用した場合には、青緑色ＬＥＤをＬＥＤ光源９に採用した場合に比べ、省電力効果では劣る。
【００２０】
また、一般に、人間は赤色の色差に対する感度が高い。そのため、人間の視覚には、赤色における波長帯域幅の差が、他の色の波長帯域幅の差よりも顕著な差として感じられる。ここで、「波長帯域幅の差」とは、色純度の差をいう。従来の液晶表示装置で光源として使用される白色ＬＥＤは、特に６００ｎｍ〜７００ｎｍ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、純赤として好ましい６３０〜６４０ｎｍの波長領域の色純度を高めるために波長帯域幅の狭いカラーフィルタを用いると、透過光量が減少して光の利用効率が低下し、輝度が低下する。ここで、「帯域」とは波長の範囲を示す。また、「純赤」とは、純粋な赤色のことである。
【００２１】
これに対し、レーザ発光素子は白色ＬＥＤよりも波長帯域幅が狭く、光量をほとんど損失すること無く色純度の高い光を得ることができる。本実施の形態１における液晶表示装置１００及び面光源装置２００は、光の３原色の中でも特に、赤色の光を単色性の高いレーザ光源１０で発光させる。このことにより、赤色以外の色の光をレーザ光源で発光させる場合よりも、消費電力の低下及び色純度の向上に著しい効果を奏する。
【００２２】
また、従来の白色ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置において、白色ＬＥＤから発せられる赤色の光の波長帯域幅は、レーザ発光素子による赤色の光の波長帯域幅よりも広い。そのため、従来の液晶表示装置では、赤色の光の一部が、緑色のフィルタを透過することにより、緑色の色純度も低下させていた。緑色のフィルタを透過する光のスペクトルは、赤色の光のスペクトルに隣接する。本実施の形態１における液晶表示装置１００及び面光源装置２００では、赤色のレーザ光源１０を用いることにより、赤色の色純度が増す。また、赤色のレーザ光源１０を用いることにより緑色フィルタを透過する赤色の光量が低減されるため、緑色の色純度を向上させることもできる。
【００２３】
ここでは、ＬＥＤ光源９を青緑色の光を発するＬＥＤ光源として説明した。また、レーザ光源１０を赤色の光を発するレーザ光源として説明した。しかし、本発明の構成はこれに限るものではない。例えば、ＬＥＤ光源９を緑色の光を発するＬＥＤ素子により構成し、レーザ光源１０を赤色の光を発するレーザ発光素子と青色の光を発するレーザ発光素子とにより構成することもできる。また、例えば、ＬＥＤ光源９を赤色の光を発するＬＥＤ素子と緑色の光を発するＬＥＤ素子とにより構成し、レーザ光源１０を青色の光を発するレーザ発光素子により構成することもできる。
なお、レーザ光源１０に赤色のレーザ発光素子を用いる場合には、青色のレーザ発光素子を用いる場合に比べて、消費電力の低下及び色純度の向上において、従来の液晶表示装置との顕著な差を示すことができる。
【００２４】
ＬＥＤ素子とレーザ発光素子とでは、発せられる光の角度強度分布が異なる。異なる角度強度分布の光源を用いる場合には、各色の空間強度分布にむらが生じるため、液晶表示素子の表示面１ａ上に色むらとなって現れる。つまり、各色の光強度むらは、これら各色の光を混合して白色を生成する際に色むらとなって現れる。光強度むらは、輝度むらとも呼ばれる。「角度強度分布」とは、光の出射角度に対する光の強度の分布である。
【００２５】
色むらを防ぐには、面内における空間強度分布の均一性を高める必要がある。光源の発光原理や発光素子の材料特性が異なる場合には、これらの光源から出射される光は、角度強度分布の他に発光効率も異なる。このため、配置される各光源の個数や配置方法を調整する必要がある。「面内」とは、液晶パネル１の表示面１ａ内のことをいう。本実施の形態１では、ＬＥＤ光源９及びレーザ光源１０に対応するそれぞれの面内において、空間強度分布を均一化する手段を設けている。
【００２６】
まず、ＬＥＤ光源９について説明する。
ＬＥＤ光源９は、ｙ軸方向に一列に１次元配列した複数のＬＥＤ素子により構成される。ＬＥＤ光源９の発光部（各ＬＥＤ素子のＬＥＤ光線Ｌ９を出射する端面）は、面発光導光板４の光入射面４１ｃに対向して配置されている。「対向」とは、互いに向き合うことである。ＬＥＤ光源９は、複数のＬＥＤ素子を有し、複数のＬＥＤ素子の各々で生成されたＬＥＤ光線Ｌ９を発する。
【００２７】
ＬＥＤ光源９は、青緑色のＬＥＤ光線Ｌ９を出射する。この青緑色のＬＥＤ光線Ｌ９は、例えば４５０ｎｍ付近と５３０ｎｍ付近にピークを有し、４２０ｎｍ〜５８０ｎｍの帯域に連続的なスペクトルを有する光である。
また、ＬＥＤ光源９は、ｘ−ｙ平面及びｚ−ｘ平面において、半値全角１２０度のランバート分布の角度強度分布を有する。ここで、「半値全角」とは、光強度がピークとなる方向に対する、光強度がピーク時の５０％になる方向の角度（全角）をいう。また、「ランバート分布」とは、発光面の輝度が見る方向によらず一定となる分布である。つまり、完全拡散した場合の配光分布のことである。
【００２８】
次に、レーザ光源１０について説明する。
レーザ光源１０は、ｙ軸方向に一列に１次元配列した複数のレーザ発光素子により構成される。これらのレーザ発光素子は、それぞれ赤色のレーザ光線Ｌ１０を発する。この赤色のレーザ光線Ｌ１０は、例えば波長６４０ｎｍ付近に光強度のピークを有する光である。レーザ光線Ｌ１０の波長幅は半値全幅で１ｎｍであり、そのスペクトル幅は単色のＬＥＤ素子や蛍光体を使用したＬＥＤ素子から発せられる光のスペクトル幅に比べて極めて狭い。ここで、「半値全幅」とは、光強度が最高になる波長に対する、光強度が最高強度の５０％になる波長幅をいう。
【００２９】
レーザ光線Ｌ１０の発散角は、例えば、速軸方向（発散角の大きい方向）において半値全角で４０度である。また、レーザ光線Ｌ１０の発散角は、遅軸方向（発散角の小さい方向）において半値全角で１０度である。ここで、「発散角」とは光線の広がる角度である。「速軸方向」とは発散角の大きい方向をいい、「遅軸方向」とは発散角の小さい方向をいう。また、「半値全角」とは、光強度がピークとなる方向に対する、光強度がピーク時の５０％になる方向の角度（全角）までの幅をいう。
【００３０】
面光源装置２００におけるレーザ光源１０のレーザ発光素子は、速軸方向がレーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）と平行となるよう配置されている。また、レーザ光源１０のレーザ発光素子は、遅軸方向が光路変更素子６の厚み方向（ｚ軸方向）と平行となるよう配置されている。また、レーザ光源１０の発光部（各レーザ発光素子のレーザ光線Ｌ１０を出射する端面）は、光路変更素子６の光入射面６１（後述）に対向して配置されている。
レーザ光源１０は、複数のレーザ発光素子を有し、複数のレーザ発光素子の各々で生成されたレーザ光線Ｌ１０を発する。また、レーザ光源１０は、面発光導光板５を挟んで面発光導光板４とは異なる側に設けられている。
【００３１】
次に、図１、図２（ａ）及び（ｂ）、図３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、光路変更素子６について説明する。
光路変更素子６は、透明材料により構成されている。例えば、光路変更素子６の材料には、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）又はガラスなどが用いられる。光路変更素子６は、レーザ光源１０から発せられたレーザ光線Ｌ１０が入射する光入射面６１、導光部６２、光路変更部６３、及び光出射面６４を備える。光路変更部６３は、反射面６３ａ（第１の反射面）と、反射面６３ｂ（第２の反射面）とを備える。光路変更素子６の光出射面６４は、図１のｙ−ｚ平面と平行な面である。図１並びに図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、光路変更素子６の光出射面６４は、面発光導光板５の光入射面５１ｃ（後述）と対向して配置されている。なお、光路変更素子６の長辺方向（ｙ軸方向）の長さは、面発光導光板５の光入射面５１ｃのｙ軸方向における長さと等しいか、又はそれよりも短い。光出射面６４とを有する。なお、上述のように、液晶パネル１の表示面１ａの長辺方向はｘ軸方向（図１における左右方向）である。
【００３２】
光路変更素子６の反射面６３ａ，６３ｂは、何れも界面の屈折率差を利用した反射面である。反射面６３ａは、光路変更素子６の導光部６２内を光路変更部６３に向かって進行するレーザ光線Ｌ１０を、＋ｚ軸方向に向ける機能を有する。反射面６３ｂは、光路変更素子６の光路変更部６３内を＋ｚ軸方向に進行するレーザ光線Ｌ１０を、＋ｘ軸方向に向ける機能を有する。
【００３３】
光路変更素子６の導光部６２は、その厚み（ｚ−ｘ平面における幅）が、光入射面６１から光路変更部６３に向かうほど、厚くなっている。つまり、導光部６２は楔形の形状を有する。このような楔形の形状とすることにより、光入射面６１から入射するレーザ光線Ｌ１０のｚ−ｘ平面における発散角を小さくできる。例えば、レーザ光線Ｌ１０の発散角を平行な光とすることができる。また、レーザ光線Ｌ１０を平行な光に変換することにより、光路変更部６３の反射面６３ａ，６３ｂにおける反射率を高く設計することが容易となる。このように、光路変更素子６の導光部６２のｚ−ｘ平面における形状を−ｘ軸方向に向けて厚みが広がる楔形の形状とすることは、特に、レーザのｚ−ｘ平面における発散角が大きい場合に有効である。なお、反射面６３ａ，６３ｂは、アルミニウムの蒸着などによる反射面を構成しても構わない。この場合には、光路変更素子６の製造工程が複雑となるが、全反射を利用した反射面よりも確実に光線を反射できる。
【００３４】
レーザ光源１０から発せられた直後のレーザ光線Ｌ１０の光束径は、光路変更素子６の光入射面６１のｙ軸方向の大きさに比較して極めて小さい。つまり、レーザ光源１０は、点光源として扱うことができる。レーザ光線Ｌ１０は、自らの発散角により配列方向（ｙ軸方向）に広がる。このため、レーザ光源Ｌ１０の各レーザ発光素子から出射された各レーザ光線は、光路変更素子６内を伝播する間に隣接する別のレーザ発光素子のレーザ光線と空間的に重なり合う。そして、各レーザ光線は、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）において輝度分布が均一な線状のレーザ光線となって光出射面６４より出射される。「配列方向」とは、レーザ光線の進行方向に垂直な方向である。「点光源」とは、発光部の大きさが受光部（ここでは光入射面）に比べて小さく、点とみなせる光源である。「伝播」とは、伝わり広がることである。ここでは、光が光路変更素子６又は面発光導光板４，５等の中を進行することを意味する。
【００３５】
光路変更素子６の導光部６２のｘ軸方向の長さを長くすることにより、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間光強度分布の均一性を向上させることができる。また、導光部６２のｘ軸方向の長さを長くすることにより、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）の空間光強度分布の均一化のために必要なレーザ発光素子の数を削減することもできる。
光路変更素子６は、レーザ光源１０から発せられ、光入射面６１に入射したレーザ光線の、該レーザ光線の進行方向と垂直な第１平面（図２（ａ）及び（ｂ）においては、ｘ−ｙ平面、又は、ｘ−ｙ平面に概ね平行な平面）における空間強度分布を調整して、光入射面６１に入射したレーザ光線を、第１平面におけるレーザ光線の断面形状が直線状である線状のレーザ光線に変更して、この線状のレーザ光線Ｌ１１０を光出射面６４から出射する。ここで、「概ね平行な平面」と記載したのは、図１に示すように、光路変更素子６の導光部６２がｘ−ｙ平面に対して３度から８度程度傾いているからである。導光部６２を傾斜させているのは、レーザ光源１０の位置にレーザ光源１０用の駆動基板及び放熱部材等を配置するスペースを確保するためである。これらの部材を小型化できる場合には、導光部６２を傾斜させる必要は無い。図２（ａ）において、線状のレーザ光線Ｌ１１０の断面形状が、面６４上においてｙ軸方向に長く、ｚ軸方向に狭い帯状（又は線状）の網掛け領域として示されている。光路変更素子６による第１平面における線状のレーザ光線の空間強度分布の調整は、第１平面における空間強度分布の均一化である。ここで、「線状」と示したのは、図２（ａ）は模式図であるので、線状のレーザＬ１１０のｚ軸方向の長さがｙ軸方向の長さに比べて比較的大きく描かれているが、実際では、ｚ軸方向の長さはｙ軸方向の長さに比べて非常に細いため、「線状」と言っても問題ないからである。
すなわち、光路変更素子６は、レーザ光源１０から発せられたレーザ光線Ｌ１０を、レーザ光線Ｌ１０の進行方向と垂直な方向における空間強度分布が均一な線状のレーザ光線に変更して出射する。実施の形態１では、光路変更素子６は、レーザ光源１０のレーザ発光素子が配列される方向と平行な方向における空間強度分布が均一な線状のレーザ光線に変更して出射する。
光路変更素子６は、レーザ光源１０により発せられたレーザ光線Ｌ１０が線状のレーザ光線となる光路長を有する導光部６２と、導光部６２により導光された線状のレーザ光線の進行方向を面発光導光板５へ向けて出射するよう変更する光路変更部６３とを備える。
導光部６２は、レーザ光源１０により発せられたレーザ光線Ｌ１０が入射する側の端面６１から光路変更部６３に向けて、線状のレーザ光線に垂直な方向であって線状のレーザ光線の進行方向に垂直な方向に広がる楔形形状を有する。
【００３６】
次に、図１、図４及び図７を参照しながら、面発光導光板４について説明する。
面発光導光板４は、光出射面４１ａ、背面４１ｂ、光入射面４１ｃ、端面４１ｄ、混合部４１ｅ及び導光部４１ｆを備えている。光出射面４１ａは、液晶パネル１側（＋ｚ軸側）の面である。光出射面４１ａは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。背面４１ｂは、−ｚ軸側の面であって光出射面４１ａに対向して設けられた面である。背面４１ｂは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。光入射面４１ｃは、−ｘ側の端面に設けられている。ＬＥＤ光源９から発せられたＬＥＤ光線Ｌ９は、光入射面４１ｃから面発光導光板４に入射する。端面４１ｄは、＋ｘ側の端面に設けられている。端面４１ｄは、面発光導光板４の光入射面４１ｃに対向して設けられた面である。混合部４１ｅは、光入射面４１ｃから入射されたＬＥＤ光線Ｌ９が混合するための領域（混合領域）である。隣り合うＬＥＤ光線Ｌ９は、混合部４１ｅで重畳して混ざり合う。導光部４１ｆは、面発光導光板４から混合部４１ｅを除いた領域である。
【００３７】
面発光導光板４は、透明材料で作製されている。例えば、面発光導光板４の材料は、アクリル樹脂（例えば、ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）又はガラスなどである。面発光導光板４は、板状部材である。面発光導光板４は、例えば厚み３ｍｍの板状部材である。面発光導光板４は、光学シート３と面発光導光板５との間に積層され、液晶パネル１の表示面１ａに対して平行に配置されている。「積層」とは、層を重ねるように配置されていることであり、各構成要素が接していることを要しない。ここでは、各構成要素がｘ−ｙ平面に平行でｚ軸方向に並べて配置されている。
混合部４１ｅは、光入射面４１ｃから面発光導光板４の中心に向けて（＋ｘ軸方向に向けて）、所定の長さを有する。ここで、「混合部４１ｅの所定の長さ」とは、ＬＥＤ光源９で用いられるＬＥＤ素子の発散角及び配置間隔によって決まる長さである。混合部４１ｅにおいて、面発光導光板４は、光出射面４１ａ及び背面４１ｂの両方とも光学構造を有さず、空気層に面している。つまり、ＬＥＤ光線Ｌ９は、混合部４１ｅの光出射面４１ａ及び背面４１ｂで全反射して導光部４１ｆに向けて進行する。
【００３８】
面発光導光板４の背面４１ｂの導光部４１ｆに対応する部分には、微小光学素子４２が設けられている。つまり、導光部４１ｆの背面４１ｂには、微小光学素子４２が設けられている。微小光学素子４２は、−ｚ軸方向に突出した半球状の凸形状を有している。また、微小光学素子４２は、面発光導光板４の背面４１ｂ上（ｘ−ｙ平面上）の位置に応じて異なる配置密度で配置されている。ここで、「配置密度」とは、微小光学素子４２の単位面積当たりの数又は微小光学素子４２の単位面積に占める大きさなどをいう。つまり、例えば、微小光学素子４２の大きさが等しい場合には、微小光学素子４２の単位面積当たりの数が異なり、微小光学素子４２の単位面積当たりの数が等しい場合には、微小光学素子４２の大きさが異なるということである。微小光学素子４２の大きさ及び微小光学素子４２の単位面積当たりの数が共に異なる場合も含まれる。この微小光学素子４２の配置密度の変化により、ＬＥＤ照明光Ｌ９０（後述）の面内輝度分布を制御することができる。つまり、光出射面４１ａから出射されるＬＥＤ照明光Ｌ９０の空間強度分布が均一となるように、微小光学素子４２は配置されている。ここで、「面内」とは、液晶パネル１の表示面１ａ内のことをいう。なお、「面内輝度分布」とは、任意の平面において、２次元で表される位置に対する輝度の高低を示す分布のことをいう。「輝度の高低」とは、輝度の高さということである。
【００３９】
微小光学素子４２は、例えば図７に示すように、その配置密度がＬＥＤ光線Ｌ９の進行方向（ｘ−ｙ平面の＋ｘ軸方向）の位置に対して変化するように設けられている。図７の例では、その配置密度は、光入射面４１ｃ近傍から端面４１ｄに向けて連続的に疎から密へと変化している。微小光学素子４２の配置密度を適切に設計することで、均一な空間強度分布を有するＬＥＤ照明光Ｌ９０を得ることができる。
なお、図７は微小光学素子４２の配置の一例であって、同様の機能を有するものであれば他の配置であっても良い。
面発光導光板４は、面発光導光板５と平行に積層配置され、ＬＥＤ光源９から発せられたＬＥＤ光線Ｌ９をレーザ照明光Ｌ１１１の出射方向に垂直な平面における空間強度分布が均一な面状のＬＥＤ照明光Ｌ９０に変換し、レーザ照明光Ｌ１１１の出射方向と同じ方向にＬＥＤ照明光Ｌ９０を出射する。
【００４０】
次に、図１、図３、図４、図６を参照しながら、面発光導光板５について説明する。
面発光導光板５は、光出射面５１ａ、背面５１ｂ、光入射面５１ｃ及び端面５１ｄを備えている。光出射面５１ａは、液晶パネル１側（＋ｚ軸側）の面である。光出射面５１ａは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。背面５１ｂは、−ｚ軸側の面であって光出射面５１ａに対向して設けられた面である。背面５１ｂは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。光入射面５１ｃは、−ｘ側の端面に設けられている。光路変換素子６の光出射面６４から出射されたレーザ光線Ｌ１０は、光入射面５１ｃから面発光導光板５に入射する。端面５１ｄは、面発光導光板５の光入射面５１ｃに対向して＋ｘ軸側の端面に設けられた面である。
【００４１】
面発光導光板５は、透明材料で作製されている。例えば、面発光導光板５の材料は、アクリル樹脂（例えば、ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）又はガラスなどである。面発光導光板５は、板状部材である。面発光導光板５は、例えば厚み３ｍｍの板状部材である。面発光導光板５は、面発光導光板４と光反射シート８との間に積層され、液晶パネル１の表示面１ａに対して平行に配置されている。
面発光導光板５の光入射面５１ｃは、光拡散構造を有する拡散部５１０ｃを備える。また、面発光導光板５は、背面５１ｂの光入射面５１ｃ近傍から端面５１ｄまでの領域に、微小光学素子５２を備える。
【００４２】
光入射面５１ｃの光拡散構造は、例えば細かな凸レンズがｚ軸方向に複数形成された構造である。なお、光入射面５１ｃの光拡散構造は、例えば細かな凹レンズを複数並べて形成した構造であっても良い。また、光入射面５１ｃの光拡散構造は、細かなピラミッド形状を複数並べて形成した構造であっても良い。また、光入射面５１ｃの光拡散構造は、ブラスト加工などにより細かでランダムな凹凸形状を形成した構造であっても良い。また、光入射面５１ｃの光拡散構造は、周囲の材質と異なる屈折率を有する粒子を塗装によって付着させたものであっても良い。また、光入射面５１ｃの光拡散構造に代えて、光拡散素子を用いることができる。つまり、光拡散素子を光入射面５１ｃの光拡散構造の代わりとしても良い。すなわち、光拡散素子を面発光導光板５とは別部材として備えても良い。つまり、拡散部５１０が面発光導光板５と別部材でできていても良い。また、光拡散素子を面発光導光板５の光入射面５１ｃに形成してもよい。光拡散素子は、上述のような光拡散構造を有することができる。また、例えば、光拡散素子は内部に周囲の材質と異なる屈折率を有する粒子を含んでいる構成としても良い。光拡散素子を採用する場合、光入射面５１ｃの光拡散構造を無くしても良い。光拡散素子を光入射面５１ｃの直前（−ｘ軸方向側）に配置しても良い。光拡散素子は、光入射面５１ｃに接していても、隙間を有していても良い。また、光拡散素子を光出射面６４の直後（＋ｘ軸方向側）に配置しても良い。光拡散素子は、光出射面６４に接していても、隙間を有していても良い。また、光拡散素子を光出射面６４と光入射面５１ｃとの間に配置しても良い。また、別部材の光拡散素子を面発光導光板５の光入射面５１ｃに貼って一体としても良い。別部材の光拡散素子を光路変更素子６の光出射面６４に貼って一体としても良い。
【００４３】
このように、面発光導光板５の光入射面５１ｃに光拡散構造を設けることにより、ｚ−ｘ平面上の角度強度分布が効率よく広げられたレーザ光線Ｌ１１０を得ることができる。上述のように、例えば、光路変更素子６の光出射面６４に光拡散構造を設けることも可能である。しかし、この構成の場合には、レーザ光線Ｌ１１０は、光路変更素子６から出射された時点で角度強度分布が広がるため、面発光導光板５の光入射面５１ｃから漏れる光が発生し、効率が低下する。このため、光拡散構造は光入射面５１ｃに設けることで光の効率の低下を抑えることができる。また、光拡散素子を光入射面５１ｃの近くに配置することで、光の効率の低下を抑えることができる。
【００４４】
また、面発光導光板５に入射する直前のレーザ光線Ｌ１０は、非常に直進性の強い光線である。このため、光入射面５１ｃに光拡散構造を設けない場合には、レーザ光線Ｌ１０の多くが、面発光導光板５に入射された後に、面発光導光板５と空気層との界面での全反射を繰り返すことなく、端面５１ｄに達することになる。光入射面５１ｃから入射されたレーザ光線Ｌ１１０は、＋ｘ軸方向に進む。その後、レーザ光線Ｌ１１０は、全反射を繰り返し面発光導光板５の内部を伝播する。レーザ光線Ｌ１１０のうち微小光学素子５２に入射した光線は、微小光学素子５２により進行方向を変えられ、光出射面５１ａより出射する。上記のように、光入射面５１ｃに光拡散構造を設けない場合には、面発光導光板５に入射した光線の多くが端面５１ｄに達する。この場合、微小光学素子５２に入射する光線が減少し、光出射面５１ａより出射する光線が減少し、光の利用効率は低化する。ここで、「光の利用効率」とは、面発光導光板５に入射した光量に対する液晶パネル１へ向けて出射される光量の割合をいう。
面発光導光板５は、光路変更素子６から出射された線状のレーザ光線を、線状のレーザ光線（図２（ａ）において、レーザ光線Ｌ１１０の断面形状が、面６４上においてｙ軸方向に長く、ｚ軸方向に狭い帯状（又は線状）の網掛け領域として示されている）と、その線状のレーザ光線の進行方向（図２（ａ）において、レーザ光線Ｌ１１０の進行方向を＋ｘ軸方向を向く太線の矢印で表している。）とを含む平面（図３（ａ）におけるｘ−ｙ平面）に平行な平面（図３（ａ）において、網掛けで示された平面（レーザ照明光）であり、レーザ照明光Ｌ１１１の進行方向をｚ軸方向を向く白色の太線矢印で表している。）における空間強度分布が均一な面状のレーザ照明光に変換し、線状のレーザ光線とその線状のレーザ光線の進行方向とを含む平面と垂直な方向にレーザ照明光Ｌ１１１を出射する。
面発光導光板５は、線状のレーザ光線が入射される側の端面に、線状のレーザ光線に垂直な方向であって線状のレーザ光線の進行方向に垂直な方向における線状のレーザ光線の角度強度分布を変換する拡散部５１０ｃを備える。
【００４５】
上記の通り、レーザ光線Ｌ１０のｚ−ｘ平面の角度強度分布を広げるための光拡散構造は、本実施の形態１のように、面発光導光板５の光入射面５１ｃに設けることが望ましい。または、光拡散構造は、光入射面５１ｃ近傍に設けることが望ましい。
【００４６】
微小光学素子５２は、−ｚ軸方向に突出した半球状の凸形状を有している。また、微小光学素子５２は面発光導光板５の背面５１ｂ上（ｘ−ｙ平面上）の位置に応じて異なる配置密度で配置されている。ここで、「配置密度」とは、微小光学素子５２の単位面積当たりの数や、微小光学素子５２の単位面積に占める大きさ（微小光学素子５２のｘ−ｙ平面における外形寸法）などをいう。つまり、例えば、微小光学素子５２の大きさが等しい場合には、微小光学素子５２の単位面積当たりの数が異なり、微小光学素子５２の単位面積当たりの数が等しい場合には、微小光学素子５２の大きさが異なるということである。微小光学素子４２の大きさ及び微小光学素子４２の単位面積当たりの数が共に異なる場合も含まれる。この微小光学素子５２の配置密度の変化により、レーザ照明光Ｌ１１１（後述）の面内輝度分布を制御することができる。つまり、光出射面５１ａから出射されるレーザ照明光Ｌ１１１の空間強度分布が均一となるように、微小光学素子５２は配置されている。ここで、「面内」とは液晶パネル１の表示面１ａ内のことをいう。
【００４７】
微小光学素子５２は、例えば図６に示すように、その配置密度がレーザ光線Ｌ１１０の進行方向（ｘ−ｙ平面の＋ｘ軸方向）の位置に対して変化するよう設けられている。図６の例では、その配置密度は、光入射面５１ｃ近傍から端面５１ｄに向けて連続的に疎から密へと変化している。微小光学素子５２の配置密度を適切に設計することで、均一な空間強度分布を有するレーザ照明光Ｌ１１１を得ることができる。なお、図６は微小光学素子５２の配置の一例であって、同様の機能を有するものであれば他の配置であっても良い。
【００４８】
なお、ここでは微小光学素子５２を凸レンズ形状としたが、これに限るものではない。微小光学素子５２は、レーザ光線Ｌ１１０を＋ｚ軸方向に反射してレーザ照明光Ｌ１１１を液晶パネル１の背面１ｂに向けて出射する機能を有する形状であれば別の形状であっても良い。例えば、プリズム形状又はランダムな凹凸パターンなどが、微小光学素子５２の別の形状として利用できる。
【００４９】
面発光導光板４，５は、通常、温度又は湿度の影響を受けて伸縮する。また、面発光導光板４，５は、加工時の公差によって１枚１枚のサイズが異なる。「サイズ」とは、面発光導光板４，５の大きさのことである。つまり、面発光導光板４，５の寸法にばらつきが出るということである。このような伸縮やサイズの違いを考慮して、本実施の形態１では光路変更素子６の光出射面６４と面発光導光板５の光入射面５１ｃとの間に、充分な隙間を設けている。光路変更素子６の光出射面６４から出射されるレーザ光線Ｌ１０は、ｘ−ｚ平面において強い直進性を持つ。そのため、光路変更素子６の光出射面６４と面発光導光板５の光入射面５１ｃとの間に隙間を設けても、レーザ光線Ｌ１０は、効率よく面発光導光板５の光入射面５１ｃに達することができる。
【００５０】
次に、光反射シート８について説明する。光反射シート８は、面発光導光板５の背面５１ｂに対向して配置されている。また、光反射シート８は、液晶パネル１の表示面１ａと平行に配置されている。光反射シート８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を反射するシートにより形成される。また、光反射シート８は、基板の表面に金属を蒸着した光を反射するシートであってもよい。
【００５１】
本実施の形態１の液晶表示装置１００において、面発光導光板５の光入射面５１ｃより−ｘ軸側は液晶パネル１が映像を表示可能な範囲（有効範囲）外であり、映像表示には利用されない。この液晶パネル１の映像を表示可能な範囲外の部分は額縁部となる。つまり、この領域の全ての構成部材は画面周辺の額縁部に配置される。面発光導光板４は、面発光導光板５の液晶パネル１側（＋ｚ軸方向側）に積層して配置されている。このことにより、面発光導光板４を光路変更部６３の液晶パネル１側（＋ｚ軸方向側）の領域にまで配置することができる。光路変更素子６の光路変更部６３の部分は、額縁部に配置される。このため、面発光導光板４の混合部４１ｅを光路変更部６３の＋ｚ軸方向側に配置することにより、映像表示に影響を与えることのない領域（混合部４１ｅ）で均一なＬＥＤ光線Ｌ９を作り出すことができる。つまり、ＬＥＤ光源９と光路変更部６３とを同じ額縁部の位置に配置することで、他の額縁部を細くすることができる。また、ＬＥＤ光源９と光路変更部６３とがｚ軸方向に重なる位置に配置されることで、混合部４１ｅの長さを長くでき、ＬＥＤ光線Ｌ９の混合を容易に実現できる。「額縁」とは、液晶パネルを囲う枠キャビネットである。表示面１ａの１辺の額縁部を太くすることを考えると、ＬＥＤ光源９及び光路変更部６３を液晶表示装置１００の下側とすることが有効である。通常、液晶表示装置１００の下側には、スイッチ類又はスピーカ等が配置されるため、額縁部が太くなってもデザイン的に問題が少ないからである。この場合には、当初説明したｘｙｚ直交座標系とはことなり、＋ｘ軸方向が上側となり、＋ｙ軸方向が表示面１ａに向かって左側となる。
【００５２】
ここで、液晶表示装置１００において、液晶パネル１に映像が表示されるまでの動作について説明する。
図８に示すように、液晶表示装置１００に設けられた制御部３１には、映像信号３４が入力される。つまり、映像信号３４は、制御部３１に入力される。制御部３１は、液晶表示素子制御信号３５を生成し、液晶表示素子制御信号３５を液晶表示素子駆動部３２へ送る。また、制御部３１は、光源制御信号３６を生成し、光源制御信号３６を光源駆動部３３へ送る。制御部３１が生成する光源制御信号３６は、入力された映像信号３４に基づく映像を液晶表示素子１に表示する際に必要とされる各色の光強度の割合に応じて生成される。
【００５３】
液晶表示素子駆動部３２は、液晶表示素子制御信号３５を受け取ると、これに応じて液晶表示素子１を駆動する。つまり、液晶表示素子駆動部３２は、液晶表示素子１に液晶表示素子制御信号３５に応じた電気信号を送り、各画素における光の透過率を変化させる。具体的には、液晶表示素子駆動部３２は、液晶層に印加する電圧を変化させることにより液晶の配向を変え、その位置の液晶層を透過する光の偏光方向を回転させる。偏光方向が回転した光は、液晶層の後方に備えられる偏光板により、透過する光量が制御される。この光の透過率の変化により、画像の明るさや色を変化させる。
光源駆動部３３は、光源制御信号３６を受け取ると、これに応じてＬＥＤ光源９及びレーザ光源１０を駆動する。
【００５４】
また、図９に示すように、光源駆動部３３の代わりにＬＥＤ光源駆動部３３ａ及びレーザ光源駆動部３３ｂを設けることができる。制御部３１に映像信号３４が入力されると、制御部３１は、液晶表示素子制御信号３５を生成し、液晶表示素子制御信号３５を液晶表示素子駆動部３２へ送る。また、制御部３１は、ＬＥＤ光源制御信号３６ａを生成し、ＬＥＤ光源制御信号３６ａをＬＥＤ光源駆動部３３ａに送る。また、制御部３１は、レーザ光源制御信号３６ｂを生成し、レーザ光源制御信号３６ｂをレーザ光源駆動部３３ｂに送る。
ＬＥＤ光源制御信号３６ａは、入力された映像信号３４に基づく映像を液晶表示素子１に表示する際に必要とされる各色の光強度の割合に応じて生成される。また、レーザ光源制御信号３６ｂは、入力された映像信号３４に基づく映像を液晶表示素子１に表示する際に必要とされる各色の光強度の割合に応じて生成される。
【００５５】
ＬＥＤ光源駆動部３３ａは、ＬＥＤ光源制御信号３６ａを受け取ると、これに応じてＬＥＤ光源９を駆動する。同様に、レーザ光源駆動部３３ｂは、レーザ光源制御信号３６ｂを受け取ると、これに応じてレーザ光源１０を駆動する。
【００５６】
制御部３１は、ＬＥＤ光源駆動部３３ａとレーザ光源駆動部３３ｂとを個別に制御する。この場合には、制御部３１は、ＬＥＤ光源９から出射する青緑色の光の光量と、レーザ光源１０から出射する赤色の光の光量との割合を容易に調整できる。つまり、制御部３１は、映像信号３４を液晶表示素子１に表示する際に必要となる各色の光強度の割合に応じてＬＥＤ光源９の発光量とレーザ光源１０の発光量とを調整する。これにより、液晶表示装置１００及び面光源装置２００は、消費電力を低減できる。
【００５７】
レーザ光線Ｌ１０は、光入射面６１から光路変更素子６の内部に入射し、導光部６２内を光路変更部６３に向かって進行する。レーザ光線Ｌ１０は、レーザ光源１０の発光部から出射する。導光部６２は、光入射面から光路変更部までを繋ぐ薄板状の部分を構成しており、この薄板状の部分は、光路変更部６３に近づくほどに、厚さが増加する楔形形状を有する。光路変更部６３に到達したレーザ光線Ｌ１０は、反射面６３ａにより＋ｚ軸方向に反射する。その後、レーザ光線Ｌ１０は、反射面６３ｂにより＋ｘ軸方向に反射する。
【００５８】
反射面６３ｂにより反射されたレーザ光線Ｌ１０は、光路変更素子６の光出射面６４から出射する。光路変更素子６の光出射面６４から出射されたレーザ光線Ｌ１０は、面発光導光板５の光入射面５１ｃの光拡散構造により、ｚ−ｘ平面において角度強度分布が広げられて、面発光導光板５の内部に入射する。レーザ光線Ｌ１０のｘ−ｙ平面上の角度強度分布は、光路変更素子６内で、光の重畳により均一化されている。しかし、レーザ光線Ｌ１０のｚ−ｘ平面上の角度強度分布は、保存されている。このため、光入射面５１ｃの光拡散構造により、レーザ光線Ｌ１０の角度強度分布を広げる必要がある。
【００５９】
面発光導光板５の内部に入射されたレーザ光線Ｌ１１０の多くは、面発光導光板５と空気層との界面で全反射をしながら、面発光導光板５の内部を＋ｘ軸方向に進行する。
また、レーザ光線Ｌ１１０の一部は、全反射を繰り返す過程で微小光学素子５２に入射し、微小光学素子５２の曲面で反射して進行方向を変える。進行方向が変化したレーザ光線Ｌ１１０の中には、面発光導光板５の表面と空気層との界面における全反射条件を満たさなくなる光線が含まれる。全反射条件を満たさなくなった光線（＋ｚ軸方向に進む光線）は、レーザ照明光Ｌ１１１として、面状の光となって面発光導光板５の光出射面５１ａから液晶パネル１の背面１ｂに向かって＋ｚ軸方向に出射する。このとき、レーザ照明光Ｌ１１１は、ｘ−ｙ平面における空間強度分布が均一な面状の光である。ｘ−ｙ平面は、レーザ照明光Ｌ１１１の出射方向に垂直な平面である。
【００６０】
また、ＬＥＤ光源９から出射されるＬＥＤ光線Ｌ９は、面発光導光板４の光入射面４１ｃから面発光導光板４の内部へ入射する。光入射面４１ｃから入射したＬＥＤ光線Ｌ９は、面発光導光板４と空気層との界面で全反射をしながら、混合部４１ｅを＋ｘ軸方向に進む。「面発光導光板４と空気層との界面」とは、混合部４１ｅの光出射面４１ａ側の面及び混合部４１ｅの背面４１ｂ側の面をいう。ＬＥＤ光線Ｌ９が光入射面４１ｃから面発光導光板４の内部へ入射すると、ＬＥＤ光線Ｌ９は、混合部４１ｅを伝播する間に、隣り合うＬＥＤ光線Ｌ９と空間的に重なり合う。「隣り合うＬＥＤ光線Ｌ９」とは、ＬＥＤ光源９に含まれる１つのＬＥＤ素子から出射する光線と、そのＬＥＤ素子に隣り合うＬＥＤ素子から出射する光線とである。そして、空間的に重なり合ったＬＥＤ光線９は、ＬＥＤ素子の配列方向（ｙ軸方向）の輝度分布が均一な線状の光となって、導光部４１ｆに進む。
【００６１】
導光部４１ｆへ進行したＬＥＤ光線Ｌ９の多くは、面発光導光板４と空気層との界面で全反射をしながら、面発光導光板４の内部を＋ｘ軸方向に進む。
また、導光部４１ｆへ進行したＬＥＤ光線Ｌ９の一部は、全反射を繰り返す過程で微小光学素子４２に入射し、微小光学素子４２の曲面で反射して進行方向を変える。進行方向が変化したＬＥＤ光線Ｌ９の中には、面発光導光板４の表面と空気層との界面における全反射条件を満たさなくなる光線が含まれる。全反射条件を満たさなくなった光線（＋ｚ軸方向に進む光線）は、ＬＥＤ照明光Ｌ９０として、面発光導光板４の光出射面４１ａから液晶パネル１の背面１ｂに向かって＋ｚ軸方向に出射する。このとき、ＬＥＤ照明光Ｌ９０は、ｘ−ｙ平面における空間強度分布が均一な面状の光である。ｘ−ｙ平面は、ＬＥＤ照明光Ｌ９０の出射方向に垂直な平面である。
【００６２】
ここで、面発光導光板４の内部を進行するＬＥＤ光線Ｌ９のうち、面発光導光板４の背面４１ｂから出射して−ｚ軸方向に進む光は、光反射シート８で反射され、＋ｚ軸方向に進む光（ＬＥＤ照明光Ｌ９０）となる。同様に、面発光導光板５の内部を進行するレーザ光線Ｌ１１０のうち、面発光導光板５の背面５１ｂから出射して−ｚ軸方向に進む光は、光反射シート８で反射され、＋ｚ軸方向に進む光（レーザ照明光Ｌ１１１）となる。光反射シート８で反射されたＬＥＤ光線Ｌ９及びレーザ光線Ｌ１１０は、液晶パネル１の背面１ｂを照明する。
【００６３】
ＬＥＤ照明光Ｌ９０及びレーザ照明光Ｌ１１１の両方は、光学シート３及び光学シート２を透過して液晶パネル１の背面１ｂを照明する。ＬＥＤ照明光Ｌ９０及びレーザ照明光Ｌ１１１の両方は、光学シート３及び光学シート２を透過して液晶パネル１の背面１ｂに到達する間に、混色して白色の照明光Ｌ１２０になる。
【００６４】
白色の照明光Ｌ１２０は、ＬＥＤ照明光Ｌ９０とレーザ照明光Ｌ１１１とが混色することにより生成される。ＬＥＤ照明光Ｌ９０及びレーザ照明光Ｌ１１１の両方は、各々ｘ−ｙ平面において空間強度分布の均一性が高い光である。このため、生成される照明光Ｌ１２０もまた、ｘ−ｙ平面において空間強度分布の均一性が高い白色の面状の光となる。
【００６５】
ＬＥＤ光源９は、比較的発散角の広いＬＥＤ素子を含む光源である。このため、ＬＥＤ光源９と面発光導光板４との間に特別な光学素子を設けなくとも、ＬＥＤ光線Ｌ９が面発光導光板４の混合部４１ｅを伝播することにより、ＬＥＤ素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間強度分布の均一性を高めることできる。
【００６６】
一方、レーザ光源１０は、比較的発散角の狭いレーザ発光素子を含む光源である。このため、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間強度分布の均一性を高めることが難しい。本実施の形態１では、光路変更素子６は、液晶表示装置１００の厚み方向（−ｚ軸方向側）に設置される。このため、液晶表示装置１００の額縁の領域を広げることなく、光路変更素子６の導光部６２に十分な光学距離を確保することができる。そして、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間強度分布の均一性を高めることができる。
【００６７】
図１０は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の他の例を概略的に示す断面図である。上記説明では、面発光導光板４の光入射面４１ｃと面発光導光板５の光入射面５１ｃとは、同一方向側（−ｘ軸方向側）の端面にある場合について説明した。しかし、光入射面４１ｃと光入射面５１ｃの位置関係は、これに限るものではない。例えば、図１０に示すように、面発光導光板５の光入射面５１ｃは、−ｘ軸方向側の端面に設け、面発光導光板４の光入射面４１ｃは、−ｙ軸方向側の端面に設けられている。光入射面４１ｃ，５１ｃの配置を、図１０に示すようにしてもよい。この場合、ＬＥＤ光源９は、ＬＥＤ素子をｘ軸方向に一次元配列する。
なお、光入射面４１ｃの向きを変更する場合には、面発光導光板４の微小光学素子４２の配置も適切な位置に変更する。具体的には、図７に示される微小光学素子４２の配置を左に９０°回転させた位置となる。また、面発光導光板４の光入射面４１ｃの代わりに面発光導光板５の光入射面５１ｃの向きを変更することも可能である。この場合も、光入射面４１ｃの向きを変更する場合と同様に、微小光学素子５２の配置を適切な位置に変更する。
【００６８】
また、面発光導光板４の光入射面４１ｃに加え、端面４１ｄも光入射面とすることができる。光入射面４１ｃが面発光導光板４の−ｘ軸方向側の端面であるのに対し、端面４１ｄは、面発光導光板４の＋ｘ軸方向側の端面である。つまり、光入射面４１ｃの−ｘ軸方向側の光入射面４１ｃに対向するようにＬＥＤ光源９を配置するとともに、端面４１ｄの＋ｘ軸方向側の端面４１ｄに対向するようにＬＥＤ光源９を配置する構成としても良い。光入射面４１ｃが−ｙ軸方向側の端面に設けられる場合、又は光入射面４１ｃが−ｙ軸方向側の端面及び＋ｙ軸方向側の端面の両方の端面に設けられる場合には、光路変更部６３を液晶表示装置１００の下側に配置することが考えられる。これは、拡散部５１０ｃの長さは、光路変更部６３のｘ軸方向の長さより短くすることが容易であるため、拡散部５１０ｃの方が狭い額縁部を容易に実現できるからである。つまり、この場合には、レーザ光線１１０は、液晶表示装置１００の下側から面発光導光板５に入射し、ＬＥＤ光線Ｌ９は液晶表示装置１００の左右側から面発光導光板４に入射する。
【００６９】
また、面発光導光板５の光入射面５１ｃに加え、端面５１ｄも光入射面とすることができる。光入射面５１ｃが面発光導光板５の−ｘ軸方向側の端面であるのに対し、端面５１ｄは、面発光導光板５の＋ｘ軸方向側の端面である。つまり、光入射面５１ｃの−ｘ軸方向側の光入射面５１ｃに対向するように光路変更素子６及びレーザ光源１０を配置するとともに、端面５１ｄの＋ｘ軸方向側の端面５１ｄに対向するように光路変更素子６及びレーザ光源１０を配置する構成としても良い。
このように、面発光導光板４，５の少なくとも一方において、対向する２つの端面を光入射面とすることにより、光源の数を増やし、光量を増加できる。これにより、例えば、液晶パネル１の画面サイズが大きく多くの照明光を必要とする場合においても、充分な光量を得ることができる。
しかし、これらのような構成は、上述したような、ＬＥＤ光源９と光路変更部６３とを同じ額縁部の位置に配置することで、他の額縁部を細くすることができる効果を得にくくなり、また、ＬＥＤ光源９と光路変更部６３とがｚ軸方向に重なる位置に配置されることで、混合部４１ｅの長さを長くでき、ＬＥＤ光線Ｌ９の混合を容易に実現できる効果を得にくくなる。
【００７０】
本実施の形態１によれば、面光源装置２００は、レーザ光源１０、光路変更素子６、面発光導光板５、ＬＥＤ光源９及び面発光導光板４を備える。レーザ光源１０は、複数のレーザ発光素子を有しレーザ光線Ｌ１０を発する。光路変更素子６は、レーザ光線Ｌ１０をｙ軸方向において空間強度分布の均一な線状のレーザ光線Ｌ１０に変換して出射する。ｙ軸方向は、レーザ光線Ｌ１０の進行方向に垂直な方向である。ｙ軸方向は、レーザ発光素子の配列方向である。面発光導光板５は、光路変更素子６から出射された線状のレーザ光線Ｌ１０を、ｘ−ｙ平面において空間強度分布が均一な面状のレーザ照明光Ｌ１１１に変換する。ｘ−ｙ平面は、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）と線状のレーザ光線Ｌ１０の進行方向（＋ｘ軸方向）とを含む平面である。レーザ照明光Ｌ１１１は、面発光導光板５から＋ｚ軸方向に出射する。ＬＥＤ光源９は、複数のＬＥＤ素子を有しＬＥＤ光線を発する。面発光導光板４は、面発光導光板５と平行に積層して配置されている。面発光導光板４は、ＬＥＤ光源９から発せられたＬＥＤ光線Ｌ９をｘ−ｙ平面において空間強度分布が均一な面状のＬＥＤ照明光Ｌ９０に変換する。ｘ−ｙ平面は、レーザ照明光Ｌ１１１の出射方向（＋ｚ軸方向）に垂直な平面である。また、ｘ−ｙ平面は、光出射面４１ａと平行な平面である。ＬＥＤ照明光（Ｌ９０）は、レーザ照明光Ｌ１１１の出射方向（＋ｚ軸方向）と同じ方向に出射する。
【００７１】
面光源装置２００は、従来の白色ＬＥＤ光源による面光源装置よりも広い色再現範囲を有する。また、面光源装置２００は、従来のＬＥＤ光源のみを用いた面光源装置と同等の輝度を、単色ＬＥＤ光源又はレーザ光源のみを用いた面光源装置よりも低消費電力で実現できる。すなわち、面光源装置２００は、広い色再現範囲を有することができる。また、面光源装置２００は、消費電力を低減できる。
【００７２】
また、液晶表示装置１００は、上記の面光源装置２００を備えることにより、従来のＬＥＤ光源のみを用いた液晶表示装置よりも広い色再現範囲を有することができる。また、液晶表示装置１００は、消費電力を低減できる。
また、面光源装置２００は、光入射面５１ｃ又は光入射面５１ｃの近傍に、線状のレーザ光線Ｌ１０のｚ軸方向の発散角を広げる拡散部５１０ｃを備えることにより、レーザ光線の光利用効率を高めることができる。
【００７３】
また、この液晶表示装置１００及び面光源装置２００は、液晶表示装置１００の厚み方向に光路変更素子６の大部分を設置している。このため、レーザ光線が自らの発散角で発散して、隣り合うレーザ光線と重なり合うのに十分な光学距離を確保でき、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間強度分布の均一性を高めることができる。
また、レーザ光源１０を液晶表示装置１００の厚み方向（すなわち、−ｚ軸方向側）に配置し、光路変更素子６の大部分を液晶表示装置１００の厚み方向（すなわち、−ｚ軸方向側）に配置することにより、額縁部分の狭化を可能にする。「額縁部分の狭化」とは、表示面１ａを正面から見た際の額縁部分の幅を狭くすることである。「正面」とは、映像が表示される方向である。さらに、レーザ光線Ｌ１０の空間強度分布の均一性を高めることにより、光利用効率が高くできる。また、空間光強度分布の均一性が高い面状の照明光Ｌ１２０を得ることができる。
【００７４】
また、この面光源装置２００を備える液晶表示装置１００は、空間光強度分布の均一性が高い面状の照明光Ｌ１２０を得るため、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できる。
また、液晶表示装置１００は、レーザ光源１０により赤色の光をレーザ発光素子から発光し、ＬＥＤ光源９により青緑色をＬＥＤ素子から発光する構成としたことにより、従来の液晶表示装置よりも広い色再現範囲と低消費電力を両立できる。また、量産性の高い液晶表示装置を得ることができる。
【００７５】
実施の形態２．
本発明を実施するための実施の形態２に係る面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１を、図１１から図１６を用いて説明する。
図１１に示す面光源装置２０１は、ローカルディミング（Ｌｏｃａｌ  Ｄｉｍｍｉｎｇ）に対応する面光源装置である。ローカルディミングは、複数の発光素子を独立して制御する調光制御方法である。ローカルディミングにより、画面内の画像の黒い部分に対応するエリアの光源の発光を抑え、画面内の画像の明るい部分に対応するエリアの光源は発光させるという制御が可能になる。このような制御により、例えば、画面全体が暗い映像の場合であっても、その画面の中の特に暗い特定の場所に対応するエリアの光源を暗く点灯させることによって、コントラスト比を高めることができる。
【００７６】
図１１は、実施の形態２の液晶表示装置１０１（面光源装置２０１を含む）の構成の一例を概略的に示す断面図である。図１２は、実施の形態２の液晶表示装置１０１の制御系の構成を示すブロック図である。図１１及び図１２において、実施の形態１の図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。
【００７７】
図１１に示される構成要素の内、実施の形態１（図１）における構成要素と同一の構成要素は、液晶パネル１、光学シート２，３、面発光導光板４，５、光反射シート８、ＬＥＤ光源９及びレーザ光源１０である。また、図１２に示される構成要素の内、実施の形態１（図８又は図９）における構成要素と同一の構成要素は、液晶表示素子駆動部３２、映像信号３４及び液晶表示素子制御信号３５である。また、実施の形態１と同様に、＋ｘ軸方向を液晶表示装置１０１の上側とすることができる。ただし。この場合には、ローカルディミングによって分けられる領域（後述する領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）は、表示面１ａ上で縦長の矩形形状が左右方向に並ぶ形となる。
【００７８】
液晶表示装置１０１の光路変更素子６０は、任意の数（任意の数は複数であり、例えば、５個である。）の導光素子を有する。また、ＬＥＤ光源駆動部３３０ａは、ＬＥＤ光源９に含まれる複数のＬＥＤ素子を任意の数（任意の数は複数であり、例えば、５個である。）に組分け（区分）して駆動制御する。同様に、レーザ光源駆動部３３０ｂは、レーザ光源１０に含まれる複数のレーザ発光素子を任意の数（例えば、任意の数は導光素子の数に等しい複数であり、例えば、５個である。）に組分け（区分）して駆動制御する。これらの点においてのみ、本実施の形態２の液晶表示装置１０１は、実施に形態１の液晶表示装置１００と異なる。
【００７９】
図１３は、図１２に記載の面光源装置２０１すなわち液晶表示装置１０１を−ｚ軸方向側（背面側）から見た概略的な平面図である。光路変更素子６０は、５個の光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅを有している。光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、実施の形態１の光路変更素子６をｙ軸方向に５等分に分割した形状と等しい。すなわち、実施の形態２においては、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、互いに等しい形状を有する。
【００８０】
光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、ｙ軸方向に等間隔で配置される。また、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、ｘ軸方向の位置及びｚ軸方向の位置が互いに等しい。
【００８１】
また、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅを有する光路変更素子６０のｙ軸方向の全長は、面発光導光板５と同等か又は短い。光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、透明材料で作製されている。光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅの材料は、例えば、アクリル樹脂（例えば、ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）又はガラスなどである。
【００８２】
ＬＥＤ光源９は、実施の形態１の場合と同様に、ｙ軸方向に１次元に配列された複数のＬＥＤ素子を備える。これら複数のＬＥＤ素子は、同じ個数を有する複数の組に分かれて（区分されて）いる。これら複数の組は、ｙ軸方向に一列に配置されている。例えば、図１３では、４個のＬＥＤ素子を含む組が、５組配置されている。なお、ＬＥＤ素子を含む組の数、及び一組に含まれるＬＥＤ素子の個数は、これに限るものではなく、任意に変更できる。
【００８３】
図１４は、図１２に記載の面光源装置２０１を液晶パネル１側から見た（液晶表示装置１０１を＋ｚ軸方向側から見た）概略的な平面図である。液晶パネル１の表示面１ａは、５つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに分けられ（区分され）ている。この領域の数は、光路変更素子６０を構成する光路変更素子部材の数、ＬＥＤ光源９を構成する組の数、及び、レーザ光源１０を構成する組の数に対応している。領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅの配置された位置と対応して決められる。ＬＥＤ光源９は、５つの組９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅにより構成される。これらＬＥＤ光源の組９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅは、それぞれ対応する領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを主に照明する。また、図１２に示すように、ＬＥＤ光源９を構成する５つのＬＥＤ光源の組は、組ごとに個別に駆動制御される。
【００８４】
レーザ光源１０は、実施の形態１と同様に、複数のレーザ発光素子がｙ軸方向に１次元に配列されている。レーザ光源１０に含まれる複数のレーザ発光素子は、ｙ軸方向に同じ個数を有する組に分かれている。組の数は、任意の数である。例えば図１３では、１つの組に含まれるレーザ発光素子の数は、２個である。レーザ光源の組１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは、それぞれ対応する領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを主に照明する。つまり、レーザ光源の組１０ａは、領域Ａを主に照明する。レーザ光源の組１０ｂは、領域Ｂを主に照明する。レーザ光源の組１０ｃは、領域Ｃを主に照明する。レーザ光源の組１０ｄは、領域Ｄを主に照明する。レーザ光源の組１０ｅは、領域Ｅを主に照明する。図１２に示すように、レーザ光源１０を構成する５つのレーザ光源の組は、組ごとに個別に駆動制御される。このため、画面の領域毎に輝度を制御するエリア制御が可能となる。「エリア制御」とは、ローカルディミングのことをいう。
【００８５】
領域Ａのレーザ光源１０ａから出射された光は、光路変更素子部材６０ａに入射する。同様に、領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのレーザ光源１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅから出射された光は、それぞれ光路変更素子部材６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅに入射する。つまり、領域Ｂのレーザ光源１０ｂから出射された光は、光路変更素子部材６０ｂに入射する。領域Ｃのレーザ光源１０ｃから出射された光は、光路変更素子部材６０ｃに入射する。領域Ｄのレーザ光源１０ｄから出射された光は、光路変更素子部材６０ｄに入射する。領域Ｅのレーザ光源１０ｅから出射された光は、光路変更素子部材６０ｅに入射する。すなわち、光路変更素子６０を構成する光路変更素子部材の数は、ＬＥＤ光源９を構成するＬＥＤ光源の組の数と等しい。また、光路変更素子６０を構成する光路変更素子部材の数は、レーザ光源１０を構成するレーザ発光素子の組の数と等しい。
【００８６】
エリア制御によって、画面内の暗い部分に対しては、対応する領域のＬＥＤ光源の組９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅの輝度を個別に下げることが可能となる。また、エリア制御によって、画面内の暗い部分に対しては、対応する領域のレーザ光源の組１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの輝度を個別に下げることが可能となる。このため、液晶表示装置１０１は、画面内のコントラストを向上させることが可能となる。また、液晶表示装置１０１は、上記の構成により、消費電力を低減することができる。
また、エリア制御によって、画像の切り替え時に、その領域に対応したＬＥＤ光源の組及びレーザ光源の組の両方を消灯することができる。画像の切り替え時とは、ブランキング期間のことをいう。「ブランキング期間」とは、テレビ画面のある一本の走査線の終わりから次の走査線に移るまでの期間をいう。このブランキング期間には、画像が表示されない。対応する領域のＬＥＤ光源の組の消灯及びレーザ光源の組の消灯により、液晶表示装置１０１は、残像の影響を低減できる。
【００８７】
本実施の形態２によれば、光路変更素子６０を光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅに分割することにより、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅに対応する領域毎の輝度の制御をより細やかに実現できる。各光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅと各レーザ光源の組１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは、対応して配置されている。レーザ光源の組１０ａから出射された光線は、対応する光路変更素子部材６０ａに入射し、光路変更素子部材６０ａと空気層との界面で全反射しながら−ｘ軸方向に伝播する。
【００８８】
このとき、レーザ光源の組１０ａから出射したレーザ光線のうち、互いに隣り合うレーザ光線は、光路変更素子部材６０ａ内を進行する間に重なり合う。つまり、レーザ光源の組１０ａを構成する１つのレーザ発光素子のレーザ光線と、同じレーザ光源の組１０ａを構成し、前記レーザ発光素子に隣り合う他のレーザ発光素子のレーザ発光素子のレーザ光線とが部分的に重なり合う。そして、重なりあったレーザ光線は、光路変更素子部材６０ａのｙ軸方向において輝度分布が均一化され、ｙ軸方向において輝度分布が均一な（又は概ね均一な）線状の光となる。
同様に、他のレーザ光源１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅから出射された光線も対応する光路変更素子部材６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅでｙ軸方向において輝度分布が均一化され、ｙ軸方向において輝度分布が均一な（又は概ね均一な）線状の光になる。つまり、レーザ光源１０ｂから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｂでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。レーザ光源１０ｃから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｃでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。レーザ光源１０ｄから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｄでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。レーザ光源１０ｅから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｅでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。
【００８９】
光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、液晶パネル１の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対応している。各光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光となることで、レーザ光線は液晶パネル１の領域毎に輝度分布の均一な線状光となって面発光導光板５に入射する。このため、領域毎にレーザ光源の組１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを点灯させた際に、隣り合う他の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに光が漏れることなく、精度の良いエリア制御を行うことができる。
【００９０】
光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、実施の形態１の光路変更素子６をｙ軸方向に５等分に分割した形状と等しい。つまり、図１１に示す光入射面６０１は、図１に示す光入射面６１と、ｙ軸方向の長さの点においてのみ異なり、他の形状及び機能の点においては同一である。同様に、導光部６０２は、導光部６２と、ｙ軸方向の長さの点においてのみ異なり、他の形状及び機能の点においては同一である。光路変更部６０３（反射面６０３ａ，６０３ｂ）は、光路変更部６３（反射面６３ａ，６３ｂ）と、ｙ軸方向の長さの点においてのみ異なり、他の形状及び機能の点においては同一である。光出射面６０４は、光出射面６４と、ｙ軸方向の長さの点においてのみ異なり、他の形状及び機能の点においては同一である。すなわち、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅは、互いに等しい形状を有する。そのため、光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅの構造及び機能は、実施の形態１の光路変更素子６の構造及び機能と同様であり、詳細の説明は省略する。
【００９１】
ここでは、光路変更素子６０の光入射面６０１を平面として説明したが、光入射面６０１に光拡散構造を設けても良い。図１５は、光路変更素子６００を構成する光路変更素子部材６００ａ（光路変更素子部材の他の例）を−ｚ軸方向側（背面側）から見た状態を模式的に示す平面図である。図１５に示されるように、光入射面６００１の光拡散構造は、例えば細かな凹形状のシリンドリカルレンズが、ｙ軸方向に複数並ぶように形成された構造を有する。光入射面６００１に光拡散構造を設けることにより、レーザ光源のｙ軸方向（速軸方向）の発散角を広げることができる。また、光入射面６００１の光拡散構造は、プリズム構造や台形を並べた構造であっても良い。つまり、ｚ軸方向の発散角は保持し、ｙ軸方向の発散角のみ広げるような構造で有れば良い。
【００９２】
このため、光入射面６００１より入射するレーザ光線は、隣り合うレーザ発光素子の光と重なり合い易くなる。このため、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間光強度分布の均一性を向上させることができる。
また、レーザ発光素子配列方向における空間光強度分布の均一化に要する距離が短くなる。このため、光路変更素子６００のｘ軸方向の長さを短く設定できる。
【００９３】
図１６は、図１５に記載の光路変更素子６００の光路変更素子部材６００ａ〜６００ｅを備えた液晶表示装置１０１を−ｚ軸方向側（背面側）から見た概略的な平面図である。光入射面に光拡散構造を設けた光路変更素子６００をｙ軸方向に任意の数並べて配置することによっても、図１３の場合と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
また、導光素子６００の光入射面６００１全体を光拡散構造とする場合を説明したが、実施の形態２はこれに限るものではない。光入射面６００１のレーザ光線が通過する箇所のみを光拡散構造とすることも可能である。このように、必要な箇所にのみ光拡散構造を設けることにより、光入射面の全面を光拡散構造とするよりも、導光素子の構成を簡素化することができる。
また、上述の光入射面６００１の光拡散構造と同様の構造を、実施の形態１の光路変更素子６の光入射面６１に設けることができる。
【００９５】
実施の形態２においては、光路変更素子６０を構成する光路変更素子部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅの数が５個である場合を説明した。しかし、本発明における光路変更素子部材の数はこれに限るものではない。光路変更素子部材の数は、個別に点灯するエリアの数に合わせて決定することができる。光路変更素子部材の数は、光路変更素子６０の分割数に等しい。
【００９６】
本実施の形態２における面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、実施の形態１と同等の構成を備えたことにより、実施の形態１に記載の効果を得ることができる。つまり、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、広い色再現範囲を有する。また、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、低消費電力で画像の表示を実現できる。また、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、レーザ光線の光利用効率を高めることができる。また、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間強度分布の均一性を高めることができる。また、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、額縁部分の狭化を可能にする。また、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、輝度むらを抑えた高品質な画像を提供することができる。また、面光源装置２０１及び液晶表示装置１０１は、量産性の高い液晶表示装置を得ることができる。
また、面光源装置２０１は、ローカルディミング（エリア制御）に対応する構成としたことにより、画像のコントラスト比を高めることができ、また、消費電力を低減することもできる。
また、液晶表示装置１０１は、ブランキング期間に該当する領域のＬＥＤ光源の組やレーザ光源の組を消灯することにより、残像の影響を低減できる。
【００９７】
上述の実施の形態１及び２において、部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語として「平行」、「垂直」などの表現を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。
【００９８】
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。
【符号の説明】
【００９９】
１  液晶パネル、  １ａ  液晶パネルの表示面、  １ｂ  液晶パネルの背面、  ２，３  光学シート、  ４，５  面発光導光板、  ４１ｃ，５１ｃ  光入射面、  ４１ａ，５１ａ  光出射面、  ４１ｄ，５１ｄ  端面、  ４１ｂ，５１ｂ  背面、  ４１ｅ  混合部、  ４１ｆ  導光部、  ４２，５２  微小光学素子、  ５１０ｃ  拡散部、  ６，６０，６００  光路変更素子、  ６０ａ〜６０ｅ，６００ａ〜６００ｅ  光路変更素子部材、  ６１，６０１，６００１  光入射面、  ６２，６０２  導光部、  ６３，６０３  光路変更部、  ６３ａ，６３ｂ，６０３ａ，６０３ｂ  反射面、  ６４  光出射面、  ８  光反射シート、  ９  ＬＥＤ光源、  ９ａ〜９ｅ  ＬＥＤ光源の組、  １０  レーザ光源、  １０ａ〜１０ｅ  レーザ光源の組、  ３１  制御部、  ３２  液晶表示素子駆動部、  ３３  光源駆動部、  ３４  映像信号、  ３５  液晶表示素子制御信号、  ３６  光源制御信号、  １００，１０１  液晶表示装置、  ２００，２０１  面光源装置、  Ｌ９  ＬＥＤ光線、  Ｌ９０  ＬＥＤ照明光、  Ｌ１０，Ｌ１１０  レーザ光線、  Ｌ１１１  レーザ照明光、  Ｌ１２０  照明光。
【図１】
2013161811.tif 000003
【図２】
2013161811.tif 000004
【図３】
2013161811.tif 000005
【図４】
2013161811.tif 000006
【図５】
2013161811.tif 000007
【図６】
2013161811.tif 000008
【図７】
2013161811.tif 000009
【図８】
2013161811.tif 000010
【図９】
2013161811.tif 000011
【図１０】
2013161811.tif 000012
【図１１】
2013161811.tif 000013
【図１２】
2013161811.tif 000014
【図１３】
2013161811.tif 000015
【図１４】
2013161811.tif 000016
【図１５】
2013161811.tif 000017
【図１６】
2013161811.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月28日(2014.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状の光強度分布を持つレーザ光線が入射する入射面を有し、前記入射面から入射した前記点状の光強度分布を持つレーザ光線から線状の光強度分布を持つレーザ光線を生成する導光部と、
前記導光部で生成された前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の進行方向を変える第１の面と、前記第１の面で進行方向が変えられた前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の進行方向を変える第２の面と、前記第２の面で進行方向が変えられた前記線状の光強度分布を持つレーザ光線を出射する出射面とを有する光路変更部と、
を有し、
前記導光部は、前記入射面から前記光路変更部までを繋ぎ、前記光路変更部に近づくほど厚さが増加する楔形形状の板状部材であり、
前記導光部及び前記光路変更部は一体に成形された
ことを特徴とする光路変更素子。
【請求項２】
前記導光部は、前記線状の光強度分布を持つレーザ光線が前記導光部内で進行するほど、前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の線状の光強度分布の均一性を向上させることを特徴とする請求項１に記載の光路変更素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光路変更素子と、
複数のレーザ発光素子を有し、該複数のレーザ発光素子で生成された前記点状の光強度分布を持つ複数のレーザ光線を発するレーザ光源と、
前記光路変更素子から出射された前記線状の光強度分布を持つレーザ光線を面状のレーザ照明光に変換して出射する第１の面発光導光板と、
複数のＬＥＤ素子を有し、該複数のＬＥＤ素子で生成された複数のＬＥＤ光線を発するＬＥＤ光源と、
前記第１の面発光導光板から出射した前記面状のレーザ照明光を透過させて出射するとともに、前記ＬＥＤ光源から発せられた前記複数のＬＥＤ光線を面状のＬＥＤ照明光に変換して前記面状のＬＥＤ照明光を出射する第２の面発光導光板と、
を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項４】
前記光路変更素子は、前記複数のレーザ発光素子に対応して複数配置され、
前記第１の面発光導光板は、複数の前記光路変更素子に対応して区分された複数の第１の出射領域を有し、
前記複数の光路変更素子から出射された線状の光強度分布を持つ複数のレーザ光線の各々は、前記複数の第１の出射領域のうちの対応する第１の出射領域内で面状のレーザ照明光に変換される
ことを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記第２の面発光導光板は、前記複数のＬＥＤ素子に対応して区分された複数の第２の出射領域を有し、
前記複数のＬＥＤ素子で生成された複数のＬＥＤ光線の各々は、前記複数の第２の出射領域のうちの対応する第２の出射領域内で面状のＬＥＤ照明光に変換される
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記第１の面発光導光板は、前記線状の光強度分布を持つレーザ光線が入射される側の端面に、前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の、前記第１の面発光導光板の厚み方向における角度強度分布を、変更する拡散部を備えたことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記レーザ光源は、前記第１の面発光導光板を挟んで前記第２の面発光導光板とは異なる側に設けられていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項８】
映像を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルに前記レーザ照明光及び前記ＬＥＤ照明光を照射する、請求項３から７のいずれか１項に記載の面光源装置と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願発明に係る光路変更素子は、点状の光強度分布を持つレーザ光線が入射する入射面を有し、前記入射面から入射した前記点状の光強度分布を持つレーザ光線から線状の光強度分布を持つレーザ光線を生成する導光部と、前記導光部で生成された前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の進行方向を変える第１の面と、前記第１の面で進行方向が変えられた前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の進行方向を変える第２の面と、前記第２の面で進行方向が変えられた前記線状の光強度分布を持つレーザ光線を出射する出射面とを有する光路変更部と、を有し、前記導光部は、前記入射面から前記光路変更部までを繋ぎ、前記光路変更部に近づくほど厚さが増加する楔形形状の板状部材であり、前記導光部及び前記光路変更部は一体に成形されたものである。
また、本発明に係る面光源装置は、前記光路変更素子と、複数のレーザ発光素子を有し、該複数のレーザ発光素子で生成された前記点状の光強度分布を持つ複数のレーザ光線を発するレーザ光源と、前記光路変更素子から出射された前記線状の光強度分布を持つレーザ光線を面状のレーザ照明光に変換して出射する第１の面発光導光板と、複数のＬＥＤ素子を有し、該複数のＬＥＤ素子で生成された複数のＬＥＤ光線を発するＬＥＤ光源と、前記第１の面発光導光板から出射した前記面状のレーザ照明光を透過させて出射するとともに、前記ＬＥＤ光源から発せられた前記複数のＬＥＤ光線を面状のＬＥＤ照明光に変換して前記面状のＬＥＤ照明光を出射する第２の面発光導光板とを備えたものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る液晶表示装置は、映像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルに前記レーザ照明光及び前記ＬＥＤ照明光を照明する面光源装置を備えたものである。前記面光源装置は、光路変更素子と、複数のレーザ発光素子を有し、該複数のレーザ発光素子で生成された前記点状の光強度分布を持つ複数のレーザ光線を発するレーザ光源と、前記光路変更素子から出射された前記線状の光強度分布を持つレーザ光線を面状のレーザ照明光に変換して出射する第１の面発光導光板と、複数のＬＥＤ素子を有し、該複数のＬＥＤ素子で生成された複数のＬＥＤ光線を発するＬＥＤ光源と、前記第１の面発光導光板から出射した前記面状のレーザ照明光を透過させて出射するとともに、前記ＬＥＤ光源から発せられた前記複数のＬＥＤ光線を面状のＬＥＤ照明光に変換して前記面状のＬＥＤ照明光を出射する第２の面発光導光板とを備えたものである。前記光路変更素子は、点状の光強度分布を持つレーザ光線が入射する入射面を有し、前記入射面から入射した前記点状の光強度分布を持つレーザ光線から線状の光強度分布を持つレーザ光線を生成する導光部と、前記導光部で生成された前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の進行方向を変える第１の面と、前記第１の面で進行方向が変えられた前記線状の光強度分布を持つレーザ光線の進行方向を変える第２の面と、前記第２の面で進行方向が変えられた前記線状の光強度分布を持つレーザ光線を出射する出射面とを有する光路変更部と、を有し、前記導光部は、前記入射面から前記光路変更部までを繋ぎ、前記光路変更部に近づくほど厚さが増加する楔形形状の板状部材であり、前記導光部及び前記光路変更部は一体に成形されたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、図１、図２（ａ）及び（ｂ）、図３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、光路変更素子６について説明する。
光路変更素子６は、透明材料により構成されている。例えば、光路変更素子６の材料には、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）又はガラスなどが用いられる。光路変更素子６は、レーザ光源１０から発せられたレーザ光線Ｌ１０が入射する光入射面６１、導光部６２、光路変更部６３、及び光出射面６４を備える。光路変更部６３は、反射面６３ａ（第１の反射面）と、反射面６３ｂ（第２の反射面）とを備える。光路変更素子６の光出射面６４は、図１のｙ−ｚ平面と平行な面である。図１並びに図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、光路変更素子６の光出射面６４は、面発光導光板５の光入射面５１ｃ（後述）と対向して配置されている。なお、光路変更素子６の長辺方向（ｙ軸方向）の長さは、面発光導光板５の光入射面５１ｃのｙ軸方向における長さと等しいか、又はそれよりも短い。なお、上述のように、液晶パネル１の表示面１ａの長辺方向はｘ軸方向（図１における左右方向）である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
レーザ光源１０から発せられた直後のレーザ光線Ｌ１０の光束径は、光路変更素子６の光入射面６１のｙ軸方向の大きさに比較して極めて小さい。つまり、レーザ光源１０は、点光源として扱うことができる。レーザ光線Ｌ１０は、自らの発散角により配列方向（ｙ軸方向）に広がる。このため、レーザ光源１０の各レーザ発光素子から出射された各レーザ光線は、光路変更素子６内を伝播する間に隣接する別のレーザ発光素子のレーザ光線と空間的に重なり合う。そして、各レーザ光線は、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）において輝度分布が均一な線状のレーザ光線となって光出射面６４より出射される。「配列方向」とは、レーザ光線の進行方向に垂直な方向である。「点光源」とは、発光部の大きさが受光部（ここでは光入射面）に比べて小さく、点とみなせる光源である。「伝播」とは、伝わり広がることである。ここでは、光が光路変更素子６又は面発光導光板４，５等の中を進行することを意味する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
光路変更素子６の導光部６２のｘ軸方向の長さを長くすることにより、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）における空間光強度分布の均一性を向上させることができる。また、導光部６２のｘ軸方向の長さを長くすることにより、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）の空間光強度分布の均一化のために必要なレーザ発光素子の数を削減することもできる。
光路変更素子６は、レーザ光源１０から発せられ、光入射面６１に入射したレーザ光線の、該レーザ光線の進行方向と垂直な第１平面（図２（ａ）及び（ｂ）においては、ｙ―ｚ平面、又は、ｙ−ｚ平面に概ね平行な平面）における空間強度分布を調整して、光入射面６１に入射したレーザ光線を、第１平面におけるレーザ光線の断面形状が直線状である線状のレーザ光線に変更して、この線状のレーザ光線Ｌ１１０を光出射面６４から出射する。ここで、「概ね平行な平面」と記載したのは、図１に示すように、光路変更素子６の導光部６２がｘ−ｙ平面に対して３度から８度程度傾いているからである。導光部６２を傾斜させているのは、レーザ光源１０の位置にレーザ光源１０用の駆動基板及び放熱部材等を配置するスペースを確保するためである。これらの部材を小型化できる場合には、導光部６２を傾斜させる必要は無い。図２（ａ）において、線状のレーザ光線Ｌ１１０の断面形状が、面６４上においてｙ軸方向に長く、ｚ軸方向に狭い帯状（又は線状）の網掛け領域として示されている。光路変更素子６による第１平面における線状のレーザ光線の空間強度分布の調整は、第１平面における空間強度分布の均一化である。ここで、「線状」と示したのは、図２（ａ）は模式図であるので、線状のレーザＬ１１０のｚ軸方向の長さがｙ軸方向の長さに比べて比較的大きく描かれているが、実際では、ｚ軸方向の長さはｙ軸方向の長さに比べて非常に細いため、「線状」と言っても問題ないからである。
すなわち、光路変更素子６は、レーザ光源１０から発せられたレーザ光線Ｌ１０を、レーザ光線Ｌ１０の進行方向と垂直な方向における空間強度分布が均一な線状のレーザ光線に変更して出射する。実施の形態１では、光路変更素子６は、レーザ光源１０のレーザ発光素子が配列される方向と平行な方向における空間強度分布が均一な線状のレーザ光線に変更して出射する。
光路変更素子６は、レーザ光源１０により発せられたレーザ光線Ｌ１０が線状のレーザ光線となる光路長を有する導光部６２と、導光部６２により導光された線状のレーザ光線の進行方向を面発光導光板５へ向けて出射するよう変更する光路変更部６３とを備える。
導光部６２は、レーザ光源１０により発せられたレーザ光線Ｌ１０が入射する側の端面６１から光路変更部６３に向けて、線状のレーザ光線に垂直な方向であって線状のレーザ光線の進行方向に垂直な方向に広がる楔形形状を有する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
次に、図１、図５及び図７を参照しながら、面発光導光板４について説明する。
面発光導光板４は、光出射面４１ａ、背面４１ｂ、光入射面４１ｃ、端面４１ｄ、混合部４１ｅ及び導光部４１ｆを備えている。光出射面４１ａは、液晶パネル１側（＋ｚ軸側）の面である。光出射面４１ａは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。背面４１ｂは、−ｚ軸側の面であって光出射面４１ａに対向して設けられた面である。背面４１ｂは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。光入射面４１ｃは、−ｘ側の端面に設けられている。ＬＥＤ光源９から発せられたＬＥＤ光線Ｌ９は、光入射面４１ｃから面発光導光板４に入射する。端面４１ｄは、＋ｘ側の端面に設けられている。端面４１ｄは、面発光導光板４の光入射面４１ｃに対向して設けられた面である。混合部４１ｅは、光入射面４１ｃから入射されたＬＥＤ光線Ｌ９が混合するための領域（混合領域）である。隣り合うＬＥＤ光線Ｌ９は、混合部４１ｅで重畳して混ざり合う。導光部４１ｆは、面発光導光板４から混合部４１ｅを除いた領域である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
微小光学素子５２は、−ｚ軸方向に突出した半球状の凸形状を有している。また、微小光学素子５２は面発光導光板５の背面５１ｂ上（ｘ−ｙ平面上）の位置に応じて異なる配置密度で配置されている。ここで、「配置密度」とは、微小光学素子５２の単位面積当たりの数や、微小光学素子５２の単位面積に占める大きさ（微小光学素子５２のｘ−ｙ平面における外形寸法）などをいう。つまり、例えば、微小光学素子５２の大きさが等しい場合には、微小光学素子５２の単位面積当たりの数が異なり、微小光学素子５２の単位面積当たりの数が等しい場合には、微小光学素子５２の大きさが異なるということである。微小光学素子５２の大きさ及び微小光学素子５２の単位面積当たりの数が共に異なる場合も含まれる。この微小光学素子５２の配置密度の変化により、レーザ照明光Ｌ１１１（後述）の面内輝度分布を制御することができる。つまり、光出射面５１ａから出射されるレーザ照明光Ｌ１１１の空間強度分布が均一となるように、微小光学素子５２は配置されている。ここで、「面内」とは液晶パネル１の表示面１ａ内のことをいう。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
また、面発光導光板４の光入射面４１ｃに加え、端面４１ｄも光入射面とすることができる。光入射面４１ｃが面発光導光板４の−ｘ軸方向側の端面であるのに対し、端面４１ｄは、面発光導光板４の＋ｘ軸方向側の端面である。つまり、面発光導光板４の−ｘ軸方向側の光入射面４１ｃに対向するようにＬＥＤ光源９を配置するとともに、面発光導光板４の＋ｘ軸方向側の端面４１ｄに対向するようにＬＥＤ光源９を配置する構成としても良い。光入射面４１ｃが−ｙ軸方向側の端面に設けられる場合、又は光入射面４１ｃが−ｙ軸方向側の端面及び＋ｙ軸方向側の端面の両方の端面に設けられる場合には、光路変更部６３を液晶表示装置１００の下側に配置することが考えられる。これは、拡散部５１０ｃの長さは、光路変更部６３のｘ軸方向の長さより短くすることが容易であるため、拡散部５１０ｃの方が狭い額縁部を容易に実現できるからである。つまり、この場合には、レーザ光線Ｌ１１０は、液晶表示装置１００の下側から面発光導光板５に入射し、ＬＥＤ光線Ｌ９は液晶表示装置１００の左右側から面発光導光板４に入射する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
また、面発光導光板５の光入射面５１ｃに加え、端面５１ｄも光入射面とすることができる。光入射面５１ｃが面発光導光板５の−ｘ軸方向側の端面であるのに対し、端面５１ｄは、面発光導光板５の＋ｘ軸方向側の端面である。つまり、面発光導光板５の−ｘ軸方向側の光入射面５１ｃに対向するように光路変更素子６及びレーザ光源１０を配置するとともに、面発光導光板５の＋ｘ軸方向側の端面５１ｄに対向するように光路変更素子６及びレーザ光源１０を配置する構成としても良い。
このように、面発光導光板４，５の少なくとも一方において、対向する２つの端面を光入射面とすることにより、光源の数を増やし、光量を増加できる。これにより、例えば、液晶パネル１の画面サイズが大きく多くの照明光を必要とする場合においても、充分な光量を得ることができる。
しかし、これらのような構成は、上述したような、ＬＥＤ光源９と光路変更部６３とを同じ額縁部の位置に配置することで、他の額縁部を細くすることができる効果を得にくくなり、また、ＬＥＤ光源９と光路変更部６３とがｚ軸方向に重なる位置に配置されることで、混合部４１ｅの長さを長くでき、ＬＥＤ光線Ｌ９の混合を容易に実現できる効果を得にくくなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
本実施の形態１によれば、面光源装置２００は、レーザ光源１０、光路変更素子６、面発光導光板５、ＬＥＤ光源９及び面発光導光板４を備える。レーザ光源１０は、複数のレーザ発光素子を有しレーザ光線Ｌ１０を発する。光路変更素子６は、レーザ光線Ｌ１０をｙ軸方向において空間強度分布の均一な線状のレーザ光線Ｌ１０に変換して出射する。ｙ軸方向は、レーザ光線Ｌ１０の進行方向に垂直な方向である。ｙ軸方向は、レーザ発光素子の配列方向である。面発光導光板５は、光路変更素子６から出射された線状のレーザ光線Ｌ１０を、ｘ−ｙ平面において空間強度分布が均一な面状のレーザ照明光Ｌ１１１に変換する。ｘ−ｙ平面は、レーザ発光素子の配列方向（ｙ軸方向）と線状のレーザ光線Ｌ１０の進行方向（＋ｘ軸方向）とを含む平面である。レーザ照明光Ｌ１１１は、面発光導光板５から＋ｚ軸方向に出射する。ＬＥＤ光源９は、複数のＬＥＤ素子を有しＬＥＤ光線Ｌ９を発する。面発光導光板４は、面発光導光板５と平行に積層して配置されている。面発光導光板４は、ＬＥＤ光源９から発せられたＬＥＤ光線Ｌ９をｘ−ｙ平面において空間強度分布が均一な面状のＬＥＤ照明光Ｌ９０に変換する。ｘ−ｙ平面は、レーザ照明光Ｌ１１１の出射方向（＋ｚ軸方向）に垂直な平面である。また、ｘ−ｙ平面は、光出射面４１ａと平行な平面である。ＬＥＤ照明光（Ｌ９０）は、レーザ照明光Ｌ１１１の出射方向（＋ｚ軸方向）と同じ方向に出射する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
このとき、レーザ光源の組１０ａから出射したレーザ光線のうち、互いに隣り合うレーザ光線は、光路変更素子部材６０ａ内を進行する間に重なり合う。つまり、レーザ光源の組１０ａを構成する１つのレーザ発光素子のレーザ光線と、同じレーザ光源の組１０ａを構成し、前記レーザ発光素子に隣り合う他のレーザ発光素子のレーザ発光素子のレーザ光線とが部分的に重なり合う。そして、重なりあったレーザ光線は、光路変更素子部材６０ａのｙ軸方向において輝度分布が均一化され、ｙ軸方向において輝度分布が均一な（又は概ね均一な）線状の光となる。
同様に、他のレーザ光源の組１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅから出射された光線も対応する光路変更素子部材６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅでｙ軸方向において輝度分布が均一化され、ｙ軸方向において輝度分布が均一な（又は概ね均一な）線状の光になる。つまり、レーザ光源１０ｂから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｂでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。レーザ光源１０ｃから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｃでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。レーザ光源１０ｄから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｄでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。レーザ光源１０ｅから出射された光線は、光路変更素子部材６０ｅでｙ軸方向の輝度分布が均一な線状の光になる。
【国際調査報告】
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