(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状光を出射する面光源装置であって、
第１の光を発する第１の光源と、
入射面を有し、前記第１の光を当該入射面から入射して、第１の線状光に変換する第１の導光棒と、
前記第１の光よりも大きな発散角を有する第２の光を発する第２の光源と、
入射面を有し、前記第２の光を当該入射面から入射して、前記第１の線状光と同一方向に延びる第２の線状光に変換する第２の導光棒と、
を備え、
前記第１及び前記第２の導光棒より前記面状光の出射側に配置される反射バーと、
前記第１の導光棒、前記第２の光源、前記第２の導光棒及び前記反射バーを収容し、内壁が前記第１及び第２の線状光を反射する反射面となる箱形状であって、前記面状光の出射側の面に開口部を有する反射部と、
を備え、
前記第１及び第２の線状光は、前記反射バー及び前記反射面で反射され、前記開口部から前記反射部の外部に出射され、
前記第１の導光棒は、その長手方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて複数配置され、
前記第１の導光棒の入射面は、前記第１の導光棒の長手方向の端面である第１の入射面及び第２の入射面であり、
前記第１の光源は、前記第１及び第２の入射面に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源であり、
前記第１の光を集光して平行光にするレンズをさらに備え、
前記レンズは、前記第１の入射面とこれに対向する前記第１の光源との間に配置される第１のレンズと、前記第２の入射面とこれに対向する前記第１の光源との間に配置される第２のレンズとを含み、
前記第１の導光棒の配列方向において前記第１のレンズと前記第２のレンズが交互に配置される、
面光源装置。
【請求項２】
前記第１の導光棒は、前記第１及び第２の入射面を含む端部が前記反射部の外部に突出し、
前記第１の光源は、前記反射部の外部に配置され、
前記第２の光源及び前記第２の導光棒は、前記反射部の内側に配置される、
請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記第２の導光棒の入射面は、前記第２の導光棒の長手方向に沿って、前記出射側とは反対側に形成される第３の入射面であり、
前記第２の光源は、前記第３の入射面と対向する位置に配置される、
請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記第１の導光棒は、前記第２の導光棒よりも前記開口部側に配置される、
請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記第１の導光棒は、透明材料と前記透明材料よりも屈折率の高い拡散材とを用いて構成され、入射した前記第１の光を拡散反射して出射する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記第１の光源はレーザー光源である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記第２の光源はＬＥＤ光源である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項８】
面状光を出射する面光源装置であって、
光源と、
前記光源の光を受けて線状光に変換する導光棒と、
前記導光棒より前記面状光の出射側に配置される反射バーと、
前記光源、前記導光棒及び前記反射バーを収容し、内壁が前記線状光を反射する反射面となる箱形状であって、前記面状光の出射側の面に開口部を有する反射部と、
を備え、
前記線状光は、前記反射バー及び前記反射面で反射され、前記開口部から前記反射部の外部に出射され、
前記導光棒は、その長手方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて複数配置され、
前記導光棒の入射面は、前記導光棒の長手方向の端面である第１の入射面及び第２の入射面であり、
前記光源は、前記第１及び第２の入射面に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源であり、
前記光源の光を集光して平行光にするレンズをさらに備え、
前記レンズは、前記第１の入射面とこれに対向する前記光源との間に配置される第１のレンズと、前記第２の入射面とこれに対向する前記光源との間に配置される第２のレンズとを含み、
前記第１の導光棒の配列方向において前記第１のレンズと前記第２のレンズが交互に配置される、
面光源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置からの光で照明されることにより画像を表示する液晶パネルと、
を備える、
液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面光源装置の面内均一性を高める技術に関する。
【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側にバックライト装置（面光源装置）を備えている。
【０００３】
また、液晶表示素子は、カラーフィルタを備え、連続スペクトルで白色に発光する蛍光ランプからの光のうち、一部の波長の光のみをカラーフィルタによって透過させることで、赤、緑および青の表示色を抽出し色表現を行っている。このように、連続スペクトルの光源光から一部の波長帯域の光のみを切り出して表示色を得る場合、色再現範囲を広げるために表示色の色純度を高めようとすると、液晶表示素子が備えるカラーフィルタの透過波長帯域を狭く設定しなければならない。このため、表示色の色純度を高めようとすると、カラーフィルタを透過する光の透過光量が減少して輝度が落ちるという問題が発生する。
【０００４】
一般にバックライト装置の光源として採用される蛍光ランプは、蛍光体の特性から赤色波長域では６１５ｎｍ程度のオレンジ色にシフトした波長にピークを持つ発光スペクトルを有している。このため、特に赤色において純赤として好ましい６３０から６４０ｎｍの波長領域で色純度を高めようとすると、極めて透過光量が落ち、著しく輝度が低下するという問題が発生する。カラーフィルタによる光損失を最小限に抑制しながらも、色再現範囲を広げるためには、波長帯域幅の狭い光を発する光源を採用する必要がある。すなわち、色純度の高い光を発する光源を採用する必要がある。
【０００５】
このような問題の改善策として、近年では波長帯域幅の狭い、すなわち色純度の高い単色のＬＥＤまたはレーザーを光源として備える液晶表示装置が提案されている。特にレーザーは、非常に優れた単色性及び高い発光効率を有するため、色再現域が広く高輝度で良質な画像を提供し、また消費電力の低い液晶表示装置を可能にする。
【０００６】
近年ではＬＥＤの発光効率が向上してきたため、液晶表示素子用のバックライト装置などにおいて、３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤを用い、これら３種類のＬＥＤの発したＲＧＢの光を混色することによって白色光を得る手法が用いられるようになってきている。
【０００７】
さらに、光源からの光の利用効率を向上させるため、液晶表示素子に対して背面から光を直接供給する直下型のバックライト装置が用いられるようになってきている。
【０００８】
このようなバックライト装置を備える液晶表示装置において、簡易な構造により輝度むら及び色むらの少ない高品質な面光源装置を実現することが望まれている。
【０００９】
この点、例えば特許文献１には、液晶表示装置において、発光ダイオードチップ、またはその周囲を覆うレンズに、レンズ中心軸に沿って進む光を調整する発光ダイオード装置を取り付けることで、輝度むらおよび色むらを改善する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２８６９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の発光ダイオード装置は、ＬＥＤの発散角に対して設計されたものである。そして、レンズ中心軸に沿って進む光、つまり、表示面方向へ直接進む光の方向を調整することで、赤、緑および青のＬＥＤ光を混色してむらのない白色光を得ることができる。
【００１２】
しかしながら、表示装置の面状光源に発散角の大きく異なる複数種類の光源を用いる場合、各光源光は、配光分布の違いから発光ダイオード装置を出た後の進み方が異なるため、光源毎に表示面を照明する光の分布に違いが発生し、輝度むらが発生する。特に、異なる色の表示面における分布差は色むらとなって視認される。
【００１３】
一例として、レーザー光は波長帯域幅が狭いため、光源にレーザーを使用することで色再現性が向上する。しかしながら、レーザー光は非常に発散角が狭いため、ＬＥＤ光に対するものと同一の光学系を適用してもＬＥＤ光と同等の広がりを持たせることは難しい。表示面においてレーザー光の分布とＬＥＤ光の分布が異なると、輝度むらおよび色むらとなる。
【００１４】
このように、発散角の異なる複数種類の光源を同時に面光源装置に使用する場合、各光源光の広がり方を整合させる必要があるため、各光源光に同一の光学系を適用しても均一な面光源を作り出すことは困難である。また、２種類の光源に対し、それぞれで面光源を作成するための構造を持たせると構造が複雑になり、製造コストの増加につながる。
【００１５】
また、１種類の光源を面光源装置に使用する場合でも、光源光の面内均一性を高めることが高品質な画像表示を行う上で求められる。
【００１６】
そこで、本発明は上述の問題に鑑み、簡単な構造の面光源装置を用いた表示装置において高品質な画像表示を行う事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る第１の面光源装置は、面状光を出射する面光源装置であって、第１の光を発する第１の光源と、入射面を有し、第１の光を当該入射面から入射して、第１の線状光に変換する第１の導光棒と、第１の光よりも大きな発散角を有する第２の光を発する第２の光源と、入射面を有し、第２の光を当該入射面から入射して、第１の線状光と同一方向に延びる第２の線状光に変換する第２の導光棒と、を備え、第１の導光棒及び第２の導光棒より面状光の出射側に配置される反射バーと、第１の導光棒、第２の光源、第２の導光棒及び反射バーを収容し、内壁が第１及び第２の線状光を反射する反射面となる箱形状であって、面状光の出射側の面に開口部を有する反射部と、を備え、第１の線状光及び第２の線状光は、反射バー及び反射面で反射され、開口部から反射部の外部に出射され、第１の導光棒は、その長手方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて複数配置され、第１の導光棒の入射面は、第１の導光棒の長手方向の端面である第１の入射面及び第２の入射面であり、第１の光源は、第１及び第２の入射面に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源であり、第１の光を集光して平行光にするレンズをさらに備え、レンズは、第１の入射面とこれに対向する第１の光源との間に配置される第１のレンズと、第２の入射面とこれに対向する第１の光源との間に配置される第２のレンズとを含み、第１の導光棒の配列方向において第１のレンズと第２のレンズが交互に配置される。
【００１８】
本発明に係る第２の面光源装置は、面状光を出射する面光源装置であって、光源と、光源の光を受けて線状光に変換する導光棒と、導光棒より面状光の出射側に配置される反射バーと、光源、導光棒及び反射バーを収容し、内壁が線状光を反射する反射面となる箱形状であって、面状光の出射側の面に開口部を有する反射部と、を備え、線状光は、反射バー及び反射面で反射され、開口部から反射部の外部に出射され、導光棒は、その長手方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて複数配置され、導光棒の入射面は、導光棒の長手方向の端面である第１の入射面及び第２の入射面であり、光源は、第１及び第２の入射面に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源であり、光源の光を集光して平行光にするレンズをさらに備え、レンズは、第１の入射面とこれに対向する光源との間に配置される第１のレンズと、第２の入射面とこれに対向する光源との間に配置される第２のレンズとを含み、導光棒の配列方向において第１のレンズと第２のレンズが交互に配置される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る第１の面光源装置は、面状光を出射する面光源装置であって、第１の光を発する第１の光源と、入射面を有し、第１の光を当該入射面から入射して、第１の線状光に変換する第１の導光棒と、第１の光よりも大きな発散角を有する第２の光を発する第２の光源と、入射面を有し、第２の光を当該入射面から入射して、第１の線状光と同一方向に延びる第２の線状光に変換する第２の導光棒と、を備え第１の導光棒及び第２の導光棒より面状光の出射側に配置される反射バーと、第１の導光棒、第２の光源、第２の導光棒及び反射バーを収容し、内壁が第１及び第２の線状光を反射する反射面となる箱形状であって、面状光の出射側の面に開口部を有する反射部と、を備え、第１の線状光及び第２の線状光は、反射バー及び反射面で反射され、開口部から反射部の外部に出射され、第１の導光棒は、その長手方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて複数配置され、第１の導光棒の入射面は、第１の導光棒の長手方向の端面である第１の入射面及び第２の入射面であり、第１の光源は、第１及び第２の入射面に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源であり、第１の光を集光して平行光にするレンズをさらに備え、レンズは、第１の入射面とこれに対向する第１の光源との間に配置される第１のレンズと、第２の入射面とこれに対向する第１の光源との間に配置される第２のレンズとを含み、第１の導光棒の配列方向において第１のレンズと第２のレンズが交互に配置される。従って、簡単な構造で輝度むらや色むらのない面状光を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る第２の面光源装置は、面状光を出射する面光源装置であって、光源と、光源の光を受けて線状光に変換する導光棒と、導光棒より面状光の出射側に配置される反射バーと、光源、導光棒及び反射バーを収容し、内壁が線状光を反射する反射面となる箱形状であって、面状光の出射側の面に開口部を有する反射部と、を備え、線状光は、反射バー及び反射面で反射され、開口部から反射部の外部に出射され、導光棒は、その長手方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて複数配置され、導光棒の入射面は、導光棒の長手方向の端面である第１の入射面及び第２の入射面であり、光源は、第１及び第２の入射面に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源であり、光源の光を集光して平行光にするレンズをさらに備え、レンズは、第１の入射面とこれに対向する光源との間に配置される第１のレンズと、第２の入射面とこれに対向する光源との間に配置される第２のレンズとを含み、導光棒の配列方向において第１のレンズと第２のレンズが交互に配置される。従って、簡単な構造で輝度ムラのない面状光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るＬＥＤ導光棒の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】実施の形態１の変形例に係る面光源装置の構成を示す図である。
【図７】実施の形態１の変形例に係る面光源装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態１の変形例に係る液晶表示装置の構成を示す図である。
【図９】レンズの効果を説明する図である。
【図１０】レンズの効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面は模式的に示されたものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズ及び位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されたものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称及び機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
【００２３】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１，３は、実施の形態１に係る液晶表示装置１００の構成を示している。図１は、液晶表示装置１００を一方向から見た図であり、図３は、図１における方向とは異なる方向から液晶表示装置１００を見た図である。図２は、液晶表示装置１００の構成要素である面光源装置２００の構成を示している。
【００２４】
図１に示すように、液晶表示装置１００は、液晶表示素子からなる透過型の液晶パネル１と、光学シート２，３と、面光源装置２００とを備えている。
【００２５】
図５は、液晶表示装置１００の機能ブロック図である。図５に示すように液晶表示装置１００は、制御部３１と、液晶パネル駆動部３２と、ＬＥＤ光源駆動部３３ａと、レーザー光源駆動部３３ｂとをさらに備える。なお、これらの構成については詳述する。
【００２６】
面光源装置２００は、液晶パネル１の背面１ｂ側に光学シート２，３を介して配置され、光学シート２，３を通して背面１ｂに光を照明する。液晶パネル１は、背面１ｂが面光源装置２００の出射光で照明されることにより画像を表示する。
【００２７】
面光源装置２００は、薄板状の拡散板４、反射バー６、レーザー導光棒７（第１の導光棒）、ＬＥＤ導光棒８（第２の導光棒）、レーザー光源９（第１の光源）、ＬＥＤ光源１０（第２の光源）及び反射部５を備えている。
【００２８】
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。そして、図１において反射部５の側部５３から対面の側部５２に向かう方向（紙面の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、液晶パネル１の表示面１ａの短辺方向をｙ軸方向（図１の紙面に垂直な方向）とする。そして、図１において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。また、ｘ軸および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。そして、図１において、拡散板４から液晶パネル１に向かう方向（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。
【００２９】
図１に示すように、液晶表示装置１００では、ｚ軸負方向に向かって液晶パネル１、光学シート２、光学シート３及び面光源装置２００が順に配置されている。光学シート３は、拡散板４を透過する面光源装置２００の照明光Ｌ３００を液晶パネル１の背面１ｂの方向へ向ける機能を有している。光学シート２は、照明光Ｌ３００の細かな照明むらなどの光学的影響を抑制する機能を有している。
【００３０】
液晶パネル１は、表示面１ａ、背面１ｂおよび液晶層（図示省略）を備えている。表示面１ａは液晶パネル１の＋ｚ軸側の端面に設けられ、背面１ｂは液晶パネル１の−ｚ軸側の端面に設けられ、液晶層は液晶パネル１において表示面１ａと背面１ｂとの間に設けられている。
【００３１】
液晶パネル１の表示面１ａは、ｘ−ｙ平面に平行である。液晶パネル１の液晶層は、ｘ−ｙ平面に平行な面構造を有している。表示面１ａは一般的に矩形であり、その隣接する２辺（ｘ軸方向の長辺とｙ軸方向の短辺）は直交する。なお、本実施の形態では、液晶パネル１の表示面１ａを矩形として説明するが、液晶パネル１の表示面１ａの形状はこれに限らず他の形状であってもよい。
【００３２】
図１と図３に示すように、反射部５は、レーザー導光棒７、ＬＥＤ光源１０、ＬＥＤ導光棒８及び反射バー６を収容する箱形状である。具体的には、反射部５は、ｘ−ｙ平面に平行な背部５１と、４つの側部５２，５３，５４，５５と、開口部５６とを備えている。なお、図３は、図１の液晶表示装置１００を＋ｘ軸方向側からみた概略図である。
【００３３】
側部５２は背部５１の＋ｘ軸方向の端部に配置され、側部５３は背部５１の−ｘ軸方向の端部に配置される。側部５４は背部５１の＋ｙ軸方向の端部に配置され、側部５５は背部５１の−ｙ軸方向の端部に配置される。背部５１の主面（内側及び外側の面）は、液晶パネル１の表示面１ａよりも小さい平面である。そのため、４つの側部５２，５３，５４，５５は、背部５１の方へ行く程内方に傾斜している。開口部５６は、背部５１の法線方向であり、かつ、反射部５の出射側の面に設けられている。
【００３４】
反射部５の内側の面は反射面（図示せず）であり、当該反射面は、光を反射すると共に拡散する機能を有している。ここで、反射部５の内側の面とは、反射部５の箱形状の内側の面、すなわち内壁である。言い換えれば反射部５の反射面は、背部５１の＋ｚ軸方向の面と、側部５２の−ｘ軸方向の面と、側部５３の＋ｘ軸方向の面と、側部５４の−ｙ軸方向の面と、側部５５の＋ｙ軸方向の面である。この反射面は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シートを反射部５の内側の面全体に配置することで構成することができる。また、反射部５の内側の面全体に金属を蒸着することで反射面を構成してもよい。
【００３５】
反射部５の＋ｚ軸方向側には拡散板４が配置されている。拡散板４は、開口部５６の＋ｚ軸方向に開口部５６を覆うように配置されている。上記では反射部５が箱形状であると述べたが、反射部５と拡散板４とにより、拡散面（拡散板４の−ｚ軸方向の面）と反射面とを有する中空の箱形状が構成されるともいえる。
【００３６】
レーザー導光棒７は、この中空の箱形状内をｘ軸方向に貫いて配置されている。ここでｘ軸方向とは、＋ｘ軸方向と−ｘ軸方向の両方を含むものとし、ｙ軸方向とｚ軸方向についても同様である。ＬＥＤ導光棒８は、反射部５内でレーザー導光棒７よりも−ｚ軸方向側に配置されている。ＬＥＤ光源１０は、背部５１の＋ｚ軸方向の面（反射面）上に配置されている。また、反射バー６は、反射部５内でレーザー導光棒７よりも＋ｚ軸方向側に配置されている。すなわち、面光源装置２００は、反射部５及び拡散板４からなる中空の箱形状内に、ｚ軸の正方向から負方向へ順に、反射バー６、レーザー導光棒７、ＬＥＤ導光棒８及びＬＥＤ光源１０を有する構成である。
【００３７】
図１から図３に示すように、ＬＥＤ光源１０、ＬＥＤ導光棒８、レーザー導光棒７及び反射バー６はｚ軸方向に配置されている。そして、ｚ軸方向に配置されたＬＥＤ光源１０、ＬＥＤ導光棒８、レーザー導光棒７及び反射バー６の組は、ｙ軸方向に複数配置されている。
【００３８】
レーザー導光棒７は、反射部５の側部５２，５３を貫いて配置されている。すなわち、レーザー導光棒７は、その端部が反射部５の外部に突出した状態で反射部５に保持されている。具体的には、側部５２，５３のｙ−ｚ平面座標が共通する位置に、レーザー導光棒７のｘ軸方向の端面と同じか又はより大きい穴が設けられており、レーザー導光棒７が当該穴に刺し通されて反射部５に取り付けられている。従って、レーザー導光棒７の入射面７１は側部５２よりも＋ｘ軸方向側に配置され、入射面７２は側部５３よりも−ｘ軸方向側に配置されている。すなわち、入射面７１，７２は反射部５の外側に配置されている。
【００３９】
レーザー光源９は、入射面７１，７２と対向する位置にそれぞれ配置され、一方は側部５２よりも＋ｘ軸方向、他方は側部５３よりも−ｘ軸方向にある。すなわち、レーザー光源９は反射部５の外部に配置されている。レーザー光源９は、発光部（図示省略）を備えている。入射面７１に対向するレーザー光源９は、−ｘ軸方向に発光部を向けて配置され、−ｘ軸方向にレーザー光を出射する。また、入射面７２に対向するレーザー光源９は、＋ｘ軸方向に発光部を向けて配置され、＋ｘ軸方向にレーザー光を出射する。
【００４０】
レンズ１５は、レーザー導光棒７の入射面７１とこれに対向するレーザー光源９との間、及び入射面７２とこれに対向するレーザー光源９との間に配置されている。つまり、レーザー光源９、レンズ１５及びレーザー導光棒７はｘ軸方向に沿って一直線上に配置されている。
【００４１】
＜Ａ−２．光源＞
白色ＬＥＤは、青色から赤色まで広いスペクトルを有する白色光を出力する。また、発光効率が高く低消費電力化に有効である。そのため、近年、多くの液晶表示装置のバックライトユニットの光源として白色ＬＥＤが採用されている。
【００４２】
液晶表示装置の液晶表示素子は、カラーフィルタによって白色光から赤色、緑色及び青色の各波長の光を取り出して色表現を行っている。白色ＬＥＤのような波長帯域幅の広い連続スペクトルを有する光源を用いる場合、色再現範囲を広げるためには、カラーフィルタの透過光の波長帯域を狭く設定し表示色の色純度を高める必要がある。しかし、カラーフィルタの透過光の波長帯域を狭く設定すると、不要となる光の量が多くなり、液晶表示素子における光の利用効率が低下する。これは、液晶表示素子の表示面の輝度低下を引き起こし、さらには液晶表示装置の消費電力の増大を引き起こす。
【００４３】
一般に、人間は赤色の色差に対する感度が高いため、人間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」とは色純度の差のことである。従来の液晶表示装置で光源として使用される白色ＬＥＤでは、特に６００ｎｍから７００ｎｍまでの帯域の赤色スペクトルのエネルギー量が少ない。そのため、純赤として好ましい６３０ｎｍから６４０ｎｍまでの波長領域の色純度を高めるべく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、輝度の低下を招いてしまう。
【００４４】
これに対し、白色ＬＥＤよりも波長帯域幅が狭いレーザー発光素子によれば、色純度の高い光を得ることができる。また、カラーフィルタでの光量の損失を抑え、光の利用効率を高めることができる。
【００４５】
そこで、面光源装置２００では、レーザー発光素子により構成されるレーザー光源９を用い、とりわけ光の３原色のうちの赤色光を単色性の高いレーザー光源９で発光させる。これにより、他の色の光をレーザー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。
【００４６】
また、ＬＥＤ光源１０には青緑色ＬＥＤ素子を採用する。青緑色ＬＥＤ素子は、青色光を発する単色ＬＥＤ素子を備えたパッケージに、青色光を吸収して緑色光を発光する緑色蛍光体が充填された構成であり、青緑色光を発光する。青緑色ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ光源１０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、緑色光を発する単色ＬＥＤ光源又は緑色光を発するレーザー光源よりも消費電力が小さく高い出力を有する。
【００４７】
このため、青緑色ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ光源１０と赤色レーザー発光素子により構成されたレーザー光源９とを併用することで、従来よりも広い色再現範囲と低消費電力性とを兼ね備えた液晶表示装置を実現することができる。なお、ＬＥＤ光源１０は、青緑色ＬＥＤ素子に限らず、例えば青色光を発する青色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子とを備えるものであってもよい。ただし、この場合は、青緑色ＬＥＤ素子をＬＥＤ光源１０に採用した場合に比べて省電力効果が劣る。
【００４８】
白色ＬＥＤ光における赤色光の波長帯域幅は、赤色レーザー光の波長帯域幅よりも広い。そして、緑色のフィルタを透過する光のスペクトルは赤色光のスペクトルに隣接する。そのため、白色ＬＥＤを光源に用いる従来の液晶表示装置では、赤色光の一部が緑色のフィルタを透過することで緑色の色純度が低下していた。これに対して、面光源装置２００では赤色レーザー発光素子により構成されたレーザー光源９を用いることにより赤色の色純度が向上する。また、緑色フィルタを透過する赤色の光量が低減されるため、緑色の色純度も向上する。
【００４９】
上記では、ＬＥＤ光源１０に青緑色ＬＥＤ素子を用い、レーザー光源９に赤色レーザー発光素子を用いたが、本発明の構成はこれに限らない。例えば、ＬＥＤ光源１０には青色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子を用いても良い。ただし、青緑色ＬＥＤ素子を用いる場合に比べて省電力効果は劣る。また、ＬＥＤ光源１０に緑色ＬＥＤ素子を用い、レーザー光源９に赤色レーザー発光素子と青色レーザー発光素子とを用いても良い。この場合、例えば赤色レーザー発光素子と青色レーザー発光素子とをｙ軸方向に交互に配置する。また、例えば、ＬＥＤ光源１０に赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子とを用い、レーザー光源９に青色レーザー発光素子を用いることもできる。この場合、例えば赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子とをｙ軸方向に交互に配置する。ただし、レーザー光源９に赤色レーザー発光素子を用いる方が、青色レーザー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の効果を得られる。
【００５０】
＜Ａ−３．導光棒＞
図２，３に示すように、レーザー導光棒７は、ｘ軸方向をその長手方向とし、ｙ軸方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。各レーザー導光棒７における長手方向の両端面は、＋ｘ軸側が入射面７１（第１の入射面）、−ｘ軸側が入射面７２（第２の入射面）である。レーザー光源９（より具体的には、レーザー光源９の発光部）は、レンズ１５を挟んで入射面７１，７２に対向する位置にそれぞれ配置されている。レーザー光源９から出射されたレーザー光Ｌ９０（第１の光）は、入射面７１，７２からレーザー導光棒７の内部に入射する。
【００５１】
レーザー光Ｌ９０は、レーザー導光棒７と空気層との界面で全反射しながら、入射した入射面とは反対側の入射面に向かって伝播する。つまり、図１において、レーザー導光棒７の−ｘ軸側の入射面７２から入射したレーザー光Ｌ９０は、レーザー導光棒７の内部を＋ｘ軸方向へ向かう。また、レーザー導光棒７の＋ｘ軸側の入射面７１から入射したレーザー光Ｌ９０は、レーザー導光棒７の内部を−ｘ軸方向へ向かう。
【００５２】
レーザー導光棒７は、例えば透明材料とその透明材料よりも屈折率の高い物質（拡散材）によって構成されている。またレーザー導光棒７は、例えば直径３ｍｍ程度の円柱状部材である。レーザー光Ｌ９０は、レーザー導光棒７と空気層との界面で全反射しながらレーザー導光棒７の内部を伝搬するが、拡散材に入射すると拡散反射され進行方向を変える。進行方向が変化したレーザー光Ｌ９０の中には、レーザー導光棒７の表面と空気層との界面での全反射条件を満たさなくなる光があり、それらはレーザー導光棒７から様々な方向へ出射する。
【００５３】
レーザー導光棒７では、レーザー導光棒７から出射するレーザー光Ｌ９０が線状の光としてそのｘ軸方向の強度分布が均一になるよう、透明材料に含まれる拡散材の濃度が調整されている。ここで、透明材料としては、例えばアクリル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）などが採用される。レーザー光Ｌ９０は、レーザー導光棒７によってｘ軸方向に伸びる線状光（第１の線状光）に変換される。
【００５４】
入射面７１，７２からレーザー導光棒７に入射し、＋ｚ軸方向へ出射したレーザー光Ｌ９０は、反射バー６によって−ｚ軸方向へ反射される。−ｚ軸方向へ進行したレーザー光Ｌ９０は反射部５の背部５１に達し、反射面で拡散反射することで、ｙ軸方向へ広がる。ｙ軸方向へ広がることによって、レーザー光Ｌ９０は隣接するレーザー導光棒７から出射されたレーザー光Ｌ９０と空間的に重なり合う。また、反射バー６に達しない方向へ出射されたレーザー光Ｌ９０は、反射部５の内部に広がりながら背部５１又は側部５２，５３，５４，５５に達すると、反射面で拡散反射される。
【００５５】
上記のように、レーザー光Ｌ９０は、レーザー導光棒７によってレーザー導光棒７の長手方向（ｘ軸方向）に延びる線状光となる。その後、線状光は、反射バー６によってレーザー導光棒７の配列方向（ｙ軸方向）に広がり、隣接するレーザー導光棒７から出射された線状光と重なり合うことで、液晶パネル１の背面１ｂを照明する面状光となる。
【００５６】
レーザー光源９としては、例えば、半導体レーザーが採用される。半導体レーザーはその構造から、発散角が大きい速軸方向と発散角が小さい遅軸方向とを有している。遅軸方向は、速軸方向と直交する方向である。つまり、レーザー光源９の発光点からは一方向に大きく広がった光を発する。
【００５７】
レンズ１５は、レーザー光源９から発したレーザー光を集光して平行光にする。レンズ１５の焦点距離近傍にレーザー光源９の発光点が位置するように、レンズ１５をレーザー導光棒７の入射面７１，７２とレーザー光源９との間に配置する。
【００５８】
レンズ１５の効果を図９，１０を用いて説明する。図９は、比較例としてレンズ１５を使用せずレーザー光Ｌ９０をレーザー導光棒７に入射させる様子を示している。レーザー光源９から発する広がった光を効率よくレーザー導光棒７に入射するためには、レーザー導光棒７の入射面７１，７２をレーザー光源９に近接して配置する必要がある。しかし、レーザー導光棒７は温度が高くなると伸び、低くなると縮む傾向があるため、レーザー導光棒７とレーザー光源９の間隔は温度により変化する。特に、レーザー導光棒７の材料にプラスチック材料を使用した場合、温度のみならず湿度によっても長さが大きく変化する。すなわち、湿度が高くなると伸びる傾向にある。レーザー導光棒７の長さは、対面するレーザー光源９の配置間隔と温度及び湿度により伸びた時を考慮して、レーザー光源９とレーザー導光棒７が干渉しないように設計する必要があるが（図９（ａ））、低温でレーザー導光棒７が縮むと入射面７１，７２がレーザー光源９から遠ざかり、入射面に取り込まれない成分が発生して損失となる（図９（ｂ））。
【００５９】
図１０はレンズ１５を使用してレーザー光Ｌ９０をレーザー導光棒７に入射させる様子を示している。図１０（ａ）は通常時の状態を、図１０（ｂ）はレーザー導光棒７が縮んだ状態を示している。レーザー光Ｌ９０はレンズ１５により平行光となるため、レーザー導光棒７の入射面７１，７２の位置が変化しても損失なく導光棒に入射することが可能となる。つまり、温度及び湿度によってレーザー導光棒７の長さが変化しても、常に一定の強度のレーザー光Ｌ９０をレーザー導光棒７に入射できる。なお、レンズ１５の焦点距離近傍にレーザー光源９の発光点が位置するようにして、レンズ１５から出る光を平行化しているが、公差を考慮すると、レンズ１５から出る光は発散傾向よりも収束傾向のほうが望ましいため、レンズ１５の焦点位置よりも遠くにレーザー光源９の発光点が位置することが望ましい。
【００６０】
次に、図１，３，４を用いてＬＥＤ導光棒８について説明する。図４は、ＬＥＤ導光棒８の構造を概略的に示す模式図である。ＬＥＤ導光棒８は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの透明材料と、透明材料よりも屈折率の高い物質（拡散材）によって構成されている。また、ＬＥＤ導光棒８は、例えば、５ｍｍ角程度の角柱状の棒に入射面８１（第３の入射面）、反射面８２、微小構造８３及び出射面８４を備えている。
【００６１】
ＬＥＤ導光棒８は、レーザー導光棒７に近接して、レーザー導光棒７の−ｚ軸側に配置されている。より具体的には、ＬＥＤ導光棒８は、ｘ軸方向を向くように配置され、かつ、ｙ軸方向に所定の間隔をあけて複数列並ぶように配置されている。また、各レーザー導光棒７に対して、ｘ軸方向に３つのＬＥＤ導光棒８がそれぞれ所定の間隔をあけて配置されている。
【００６２】
図３では、反射部５の出射側、すなわち面状光の出射側からの平面視においてＬＥＤ導光棒８をレーザー導光棒７と重ねて配置する様子を示しているが、両者は必ずしも重ならなくてもよく、並列して並べても良い。しかし、その場合は、レーザー導光棒７及びＬＥＤ導光棒８からの光を反射バー６の同一面で反射させて混色させるため、レーザー導光棒７とＬＥＤ導光棒８の間隔が広がった分だけ反射バー６の幅を大きくしなければならない。そして、反射バー６の幅が大きくなると、反射バー６の上面（開口部５６側）にＬＥＤ光やレーザー光を分布させることが困難になるため、その部分が影になって投影され、輝度むらが発生するおそれがある。これを防ぐためには、導光棒７とＬＥＤ導光棒８は出来るだけ近くに設置する必要があり、並列して並べる場合であっても、その間隔は３ｍｍ以内であることが望ましい。
【００６３】
入射面８１は、各々のＬＥＤ導光棒８の長手方向（ｘ軸方向）に沿って形成され、かつ、反射部５の出射側とは反対側に形成される面である。より具体的には、入射面８１は、ＬＥＤ導光棒８の−ｚ軸方向側の面に設けられている。これと同様に、微小構造８３も、ＬＥＤ導光棒８の−ｚ軸方向側の面に設けられている。また、反射面８２及び出射面８４は、ＬＥＤ導光棒８の＋ｚ軸方向側の面に設けられている。
【００６４】
ＬＥＤ光源１０は、ＬＥＤ導光棒８よりも−ｚ軸方向、かつ、反射部５の背部５１上に配置されている。ＬＥＤ光源１０（より具体的には、ＬＥＤ光源１０の発光部）は、ＬＥＤ導光棒８の入射面８１の−ｚ軸方向に近接した位置に配置されている。ＬＥＤ導光棒８の入射面８１から入射したＬＥＤ光Ｌ１００は、＋ｚ軸方向に伝搬し、反射面８２にて＋ｘ軸方向と−ｘ軸方向に伝搬する光に分かれる。
【００６５】
ＬＥＤ光Ｌ１００は、ＬＥＤ導光棒８と空気層との界面で全反射しながら＋ｘ軸方向または−ｘ軸方向へ伝播する。＋ｘ軸方向または−ｘ軸方向へ進む光のうち、微小構造８３に入射した光は進行方向を変える。進行方向が変化したＬＥＤ光Ｌ１００の中には、ＬＥＤ導光棒８の表面と空気層との界面での全反射条件を満たさなくなる光があり、それらはＬＥＤ導光棒８の出射面８４から＋ｚ軸方向へ出射される。
【００６６】
ＬＥＤ導光棒８の入射面８１及び反射面８２は、ＬＥＤ光Ｌ１００をＬＥＤ導光棒８の内部で＋ｘ軸方向と−ｘ軸方向に伝搬する光に分けるための構造を有している。また、出射面８４から出射するＬＥＤ光Ｌ１００が線状の光として、そのｘ軸方向の強度分布が均一な線状光となるよう、微小構造８３の形状、配置位置及び配置密度が決められる。例えば、入射面８１、反射面８２及び微小構造８３の形状は、ｙ軸方向に延びるプリズム構造である。ＬＥＤ光Ｌ１００は、ＬＥＤ導光棒８によってｘ軸方向に延びる線状光（第２の線状光）に変換される。なお、入射面８１、反射面８２および微小構造８３の形状はプリズム構造に限るものではなく、上述した機能を果たすことが可能な形状であればよい。
【００６７】
ＬＥＤ導光棒８の出射面８４から＋ｚ軸方向へ出射されたＬＥＤ光Ｌ１００は、図３に示すように反射バー６によって−ｚ軸方向へ反射される。−ｚ軸方向へ進行したＬＥＤ光Ｌ１００は、反射部５の背部５１に達し背部５１で拡散反射することでｙ軸方向へ広がる。ＬＥＤ光Ｌ１００は、ｙ軸方向へ広がることによって、隣接するＬＥＤ導光棒８から出射されたＬＥＤ光１００の他、隣接するレーザー導光棒７から出射されたレーザー光Ｌ９０と空間的に重なり合い、開口部５６から出射されて液晶パネル１の背面１ｂを照明する面状の光となる。
【００６８】
上記のように、反射バー６は、レーザー導光棒７及びＬＥＤ導光棒８によってｘ軸方向に延びる線状光となったレーザー光Ｌ９０及びＬＥＤ光Ｌ１００をｙ軸方向に広げる役割を有している。さらに、反射バー６は、レーザー導光棒７に近接してその正面に配置され、レーザー光Ｌ９０とＬＥＤ光Ｌ１００は同一の反射バー６によって反射される。レーザー導光棒７の＋ｚ軸側に近接して反射バー６を配置し、−ｚ軸側に近接してＬＥＤ導光棒８を配置することにより、レーザー導光棒７から出射した赤色のレーザー光Ｌ９０とＬＥＤ導光棒８から出射した青緑色のＬＥＤ光Ｌ１００とを、各々の光源が有する発散角によって広がる前に混色して白色光を得ることができる。
【００６９】
また、反射バー６がレーザー導光棒７に近接することで、反射バー６のｙ軸方向の幅を最小限にすることができる。反射バー６のｙ軸方向の幅は、反射バー６からレーザー光源９又はＬＥＤ光源１０までのｙ軸方向の距離と、背部５１から開口部５６までの距離に基づき、液晶パネル１の表示面１ａにおいてレーザー光Ｌ９０とＬＥＤ光Ｌ１００が同一の強度分布となるように設計されている。なお、反射バー６は、光反射シート又はミラーのような反射率の高い部材であることが望ましい。
【００７０】
次に、図５を用いて、液晶表示装置１００の制御系について説明する。図５は、液晶表示装置１００のブロック図である。ＬＥＤ光源１０の発光量とレーザー光源９の発光量とを個別に制御することで、消費電力を低減することが可能である。液晶パネル駆動部３２は、液晶パネル１を駆動する。ＬＥＤ光源駆動部３３ａは、ＬＥＤ光源１０を駆動する。レーザー光源駆動部３３ｂは、レーザー光源９を駆動する。制御部３１は、液晶パネル駆動部３２、ＬＥＤ光源駆動部３３ａ及びレーザー光源駆動部３３ｂを制御する。
【００７１】
例えば、制御部３１は、ＬＥＤ光源駆動部３３ａ及びレーザー光源駆動部３３ｂを個別に制御して、ＬＥＤ光源１０から出射する青緑色光の光量と、レーザー光源９から出射する赤色光の光量との割合を調整することが可能である。制御部３１に入力される映像信号によって、必要となる各色の光強度の割合は異なる。映像信号に対応して各光源の発光量を調整することで、低消費電力化を実現することが可能である。
【００７２】
ＬＥＤ素子とレーザー発光素子とは異なる特性をもつ光源である。特に、両者は出力光の発散角（角度強度分布）が大きく異なる。具体的には、ＬＥＤ光は、レーザー光よりも大きな発散角を有している。すなわち、レーザー光はＬＥＤ光に比べて発散角が小さく直進性が強い。このため、レーザー光Ｌ９０は少ない損失でレーザー導光棒７に入射することができる。本実施の形態では、反射部５の外側にレーザー光源９及びレーザー導光棒７の入射面７１，７２が配置されているが、発散角の小さいレーザー光は、少ない損失でレーザー導光棒７内に入射できるため、多くの光を表示に用いることができる。
【００７３】
また、ＬＥＤ素子とレーザー発光素子は、熱（温度）に対する発光効率が異なる。特にレーザー発光素子は、温度に応じて出射光量および波長が変化しやすい。このため、例えば、一般的な直下型液晶表示装置のように表示面の背面側にＬＥＤ素子とレーザー発光素子を同様に並べて配置すると、ＬＥＤ素子が発した熱がレーザー発光素子の発光に影響を与えてしまう。したがって、レーザー発光素子の近くには熱源を配置しないことが望ましい。その点、本実施の形態では、ＬＥＤ光源１０が反射部５の背部５１の内側に配置され、レーザー光源９は反射部５の側部５２，５３の外側に配置されている。このようにＬＥＤ光源１０とレーザー光源９とを離間して配置することで、互いの熱の影響を受けにくい構造となっている。
【００７４】
また、レーザー導光棒７を直径３ｍｍ程度の円柱状部材として説明したが、これに限るものではない。例えば、端面が四角形の角柱状部材でもよい。また、端面が長方形または楕円形の棒状部材でもよい。ただし、端面が長方形または楕円形の場合、長方形の長辺又は楕円の長軸をレーザー発光素子の速軸方向と平行に配置することが望ましい。
【００７５】
また、反射部５において、側部５２，５３，５４，５５はｘ−ｙ平面に平行な背部５１に対して垂直な向きから傾斜する構成とした。このように構成することで、傾斜した側部５２，５３，５４，５５に入射したレーザー光Ｌ９０及びＬＥＤ光Ｌ１００は＋ｚ軸方向へ反射するため、液晶パネル１の表示面１ａの周辺部分を明るくすることができる。また、側部５２，５３をこのように傾斜させることで、図１のようにレーザー光源９を拡散板４の背面側（−ｚ軸方向側）に配置することができる。これにより、狭ベゼル化が可能となる。ここで、レーザー光源９を拡散板４の背面側に配置するとは、レーザー光源９が、拡散板４のｘ軸方向の端面の外側に突出しないか、一部のみ突出するという意味である。
【００７６】
＜Ａ−４．変形例＞
図６は、本実施の形態の変形例１に係る面光源装置２０１の構成図である。図１，２に示す面光源装置２００では、レンズ１５をレーザー導光棒７の入射面７１，７２のそれぞれに対向して配置していた。これに対し、面光源装置２０１では、レーザー導光棒７の入射面７２とレーザー光源９との間にレンズ１５を配置するものの、入射面７１の側にはレンズ１５を配置せず、レーザー光源９の出力光を入射面７１に直接入射する。この場合、入射面７１とレーザー光源９の間隔は温度や湿度により変化しないよう固定して近接配置される。一方、レンズ１５を備えた入射面７２側は、温度及び湿度によりレーザー導光棒７の長さが変化できるように構成する。これによりレンズ１５の個数を半減して面光源装置２００を構成できる。
【００７７】
図７は、本実施の形態の変形例２に係る面光源装置２０２の構成図である。面光源装置２０１のように、一方の入射面７２に対してのみレンズ１５を設けると、レンズ１５の透過率により入射面７１，７２それぞれから入射されるレーザー光Ｌ９０に強度差が発生する。そこで、面光源装置２０２では、あるレーザー導光棒７に対しては入射面７１の側にのみレンズ１５を設け、当該レーザー導光棒７に隣接するレーザー導光棒７に対しては入射面７２の側にのみレンズ１５を設ける、というように、ｙ軸方向に沿って入射面７１側と入射面７２側とに互い違いにレンズ１５を配置する。これにより、面光源装置２００面内全体に均一な強度分布が得られる。
【００７８】
図８は、本実施の形態の変形例３に係る面光源装置２０３と、これを含む液晶表示装置１０３の構成図である。図１に示す面光源装置２００では、一つのレーザー導光棒７に対して、ｘ軸方向に３つのＬＥＤ導光棒８をそれぞれ所定の間隔を空けて配置し、一つのＬＥＤ導光棒８は一つの入射面８１を有していた。しかし、面光源装置２０３では、ＬＥＤ導光棒８に代えて、複数の入射面８１を有するＬＥＤ導光棒８５を有する。ＬＥＤ導光棒８５は、一つのレーザー導光棒７に対してｘ軸方向に１つ配置される。
【００７９】
本実施の形態では、赤色光を発するレーザー発光素子によりレーザー光源９を構成し、青緑色光を発するＬＥＤ素子によりＬＥＤ光源１０を構成すると説明した。しかし、これに限らず、例えば、緑色光を発するＬＥＤ素子によりＬＥＤ光源１０を構成し、赤色光を発するレーザー発光素子と青色光を発するレーザー発光素子とによりレーザー光源９を構成してもよい。また、赤色光を発するＬＥＤ素子と緑色光を発するＬＥＤ素子とによりＬＥＤ光源１０を構成し、青色光を発するレーザー発光素子によりレーザー光源９を構成しても良い。
【００８０】
なお、赤色光を発するレーザー発光素子によりレーザー光源９を構成する場合には、青色光を発するレーザー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。
【００８１】
また、面光源装置２０１〜２０３では、発散角の異なる光源としてレーザー光源９とＬＥＤ光源１０を用いたが、本発明は１種類の光源を用いる場合にも適用可能である。例えば、面光源装置２０１の構成からＬＥＤ光源１０及びＬＥＤ導光棒８を排し、レーザー光源９に赤色、青色及び緑色のレーザー発光素子を用いる。このような構成でも、レーザー導光棒７に近接して出射側（＋ｚ軸方向）に反射バー６が設けられることから、レーザー導光棒７から出射する線状光が反射バー６と反射部５の反射面との間で反射してｙ軸方向に拡がり、隣り合うレーザー導光棒７からの出射光と混ざり合う。これにより、出射光の優れた面内均一性が得られる。なお、面光源装置２０１の構成からレーザー光源９及びレーザー導光棒７を排し、ＬＥＤ光源１０に赤色、青色及び緑色のＬＥＤ発光素子を用いる場合にも同様の効果が得られる。
【００８２】
＜Ａ−５．効果＞
面状光を出射する面光源装置２００〜２０３は、レーザー光Ｌ９０（第１の光）を発するレーザー光源９（第１の光源）と、入射面７１，７２を有し、第１の光を入射面７１，７２から入射して、第１の線状光に変換するレーザー導光棒７（第１の導光棒）と、レーザー光Ｌ９０よりも大きな発散角を有するＬＥＤ光Ｌ１００（第２の光）を発するＬＥＤ光源１０（第２の光源）と、入射面８１を有し、ＬＥＤ光１００を入射面８１から入射して、第１の線状光と同一方向に延びる第２の線状光に変換するＬＥＤ導光棒８（第２の導光棒）と、を備える。また、面光源装置２００は、レーザー導光棒７及びＬＥＤ導光棒８より面状光の出射側に配置される反射バー６と、レーザー導光棒７、ＬＥＤ光源１０、ＬＥＤ導光棒８及び反射バー６を収容する反射部５を備える。反射部５は、内壁が第１及び第２の線状光を反射する反射面となる箱形状であって、面状光の出射側の面に開口部５６を有する。このような構成によって、第１及び第２の線状光は、反射バー６及び反射面で反射されることにより混ざり合う他、隣接するレーザー導光棒７及びＬＥＤ導光棒８の線状光とも混ざり合うため、色むらや輝度むらがない均一な面状光を、開口部５６から反射部５の外部に出射することができる。
【００８３】
また、レーザー導光棒７（第１の導光棒）の入射面は、レーザー導光棒７の長手方向の端面である入射面７１（第１の入射面）及び入射面７２（第２の入射面）であり、レーザー光源９は、入射面７１，７２に対向する位置にそれぞれ設けられた一対の光源である。従って、レーザー導光棒７における第１の線状光の、長手方向の輝度均一性が高まる。
【００８４】
また、レーザー導光棒７は、入射面７１，７２を含む端部が反射部５の外部に突出し、レーザー光源９は反射部５の外部に配置され、ＬＥＤ光源１０及びＬＥＤ導光棒８は、反射部５の内側に配置される。このような配置により、レーザー光源９とＬＥＤ光源１０が離間するため、互いの光源の熱により出力特性が変化することを避けることができる。
【００８５】
また、ＬＥＤ導光棒８の入射面８１は、ＬＥＤ導光棒８の長手方向に沿って、出射側とは反対側に形成される第３の入射面であり、ＬＥＤ光源１０は、第３の入射面と対向する位置に配置される。このようにＬＥＤ光源１０を配置することにより、レーザー光源９とＬＥＤ光源１０が離間するため、互いの光源の熱により出力特性が変化することを避けることができる。
【００８６】
また、面光源装置２００〜２０３は、レーザー光Ｌ９０を集光するレンズ１５を備える。そして、レンズ１５は、入射面７１とこれに対向するレーザー光源９との間、及び入射面７２とこれに対向するレーザー光源９との間の少なくともいずれか一方に配置される。これにより、第１の導光棒が温度や湿度によって伸縮し入射面と第１の光源との間隔が変化しても、レンズ１５により第１の光を平行光にすることで、レーザー光Ｌ９０を漏れなく第１の導光棒に入射させることができ、光効率の低下を避けると共に安定した強度分布が得られる。
【００８７】
また、レーザー導光棒７はＬＥＤ導光棒８よりも開口部５６側に配置される。面光源装置２００〜２０３では、ＬＥＤ光源１０が直下型配置として筐体５３の背部５１に配置されるため、ＬＥＤ導光棒８がレーザー導光棒７より背部５１側（開口部５６と反対側）に配置されることで、ＬＥＤ光がＬＥＤ導光棒８に伝搬する前にレーザー導光棒７の影響を受けて拡散してしまうことを防ぐことができる。また、ＬＥＤ光源１０とＬＥＤ導光棒８との距離を近づけることで、ＬＥＤ導光棒８内に効率よく光線を伝搬させることができ、光線の制御が容易になる。そのため、色むら、輝度むらをより軽減しやすくなる。
【００８８】
また、レーザー導光棒７は、透明材料と透明材料よりも屈折率の高い拡散材とを用いて構成されるため、レーザー導光棒７に入射したレーザー光Ｌ９０は、拡散材で拡散反射してレーザー導光棒７の長手方向に拡がり線状光に変換される。そして、レーザー光Ｌ９０は反射バー６及び反射部５の反射面で反射されることにより、隣接するレーザー導光棒７から出射したレーザー光Ｌ９０と混ざり合い、均一な面状光を得ることができる。
【００８９】
また、面状光源装置２００〜２０３では第１の光源としてレーザー光源９を用いている。レーザー光はＬＥＤ光に比べて発散角が小さく直進性が強いため、レーザー導光棒７の長手方向の端面をレーザー光の入射面とする場合でも、少ない損失でレーザー導光棒７に入射することができる。また、レーザー光源は白色ＬＥＤ光源よりも波長帯域幅が狭く、色純度の高い光を得ることができるため、広い色再現範囲が得られる。カラーフィルタでの光量の損失を抑え、光の利用効率を高めることができる。例えば赤色レーザー発光素子により構成されたレーザー光源９を用いる場合には、赤色の色純度が向上し、緑色フィルタを透過する赤色の光量が低減されるため、緑色の色純度も向上する。
【００９０】
また、面状光源装置２００〜２０３では第２の光源としてＬＥＤ光源１０を用いている。例えば、第１の光源として赤色レーザー発光素子により構成されたレーザー光源９を用いる場合には、第２の光源として青緑色ＬＥＤ素子により構成されたＬＥＤ光源１０を用いることによって、第１及び第２の線状光の重ね合せにより白色光を得ることができる。特に、青緑色ＬＥＤ光源を採用した場合、緑色の光を発する単色ＬＥＤ光源または緑色の光を発するレーザー光源よりも消費電力が小さく高い出力が得られる。
【００９１】
また、１種類の光源を用いる面光源装置に本発明を適用しても良い。そのような面光源装置は、面状光を出射する面光源装置であって、光源と、光源の光を受けて線状光に変換する導光棒と、導光棒より面状光の出射側に配置される反射バー６と、光源、導光棒及び反射バー６を収容し、内壁が線状光を反射する反射面となる箱形状であって、面状光の出射側の面に開口部５６を有する反射部と、を備える。そして、当該線状光は、反射バー６及び反射面で反射され、開口部５６から反射部の外部に出射される。このような構成では、導光棒から出射する線状光が反射バー６と反射部５の反射面との間で反射して広がることにより、隣り合う導光棒からの出射光と混ざりあう。従って、優れた面内均一性を有する出射光が得られる。
【００９２】
また、本実施の形態の液晶表示装置は、面光源装置２００〜２０３と、面光源装置２００〜２０３からの光で照明されることにより画像を表示する液晶パネル１と、を備える。従って、色ムラや輝度ムラのない表示を行うことができる。
【００９３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  液晶パネル、１ａ  表示面、１ｂ  背面、２，３  光学シート、４  拡散板、５  反射部、６  反射バー、７  レーザー導光棒、８，８５  ＬＥＤ導光棒、９  レーザー光源、１０  ＬＥＤ光源、１５  レンズ、３１  制御部、３２  液晶パネル駆動部、３３ａ  ＬＥＤ光源駆動部、３３ｂ  レーザー光源駆動部、５１  背部、５２〜５５  側部、５６  開口部、７１，７２，８１，８３  入射面、８２  反射面、８３  微小構造、８４  出射面、１００，１０３  液晶表示装置、２００〜２０３  面光源装置、Ｌ９０  レーザー光、Ｌ１００  ＬＥＤ光、Ｌ３００  照明光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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