(57)【要約】【課題】特性の異なる複数の光源を用いながらコンパクトな構成で輝度むらおよび色むらを抑えた光混合ユニットを得る。【解決手段】光混合ユニットは光源６、光源１０および光強度分布整形部材１１０を備える。光源６は光線６００を出射する。光源１０は、光線６００より広い角度強度分布を有する光線１０００を出射する。光強度分布整形部材１１０は、角度強度分布整形領域で光線６００の角度強度分布を変え、光線６００および光線１０００を光入射面から入射して混合し線状の光８０９として出射する。光線６００は光強度分布整形部材１１０の基準平面に対して傾斜して入射して角度強度分布整形領域で反射しながら伝播し、光線１０００は光強度分布整形部材１１０の基準平面に対して略垂直に入射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光線を出射する第１の光源と、
前記第１の光線より広い角度強度分布を有する第２の光線を出射する第２の光源と、
角度強度分布整形領域を有し、前記角度強度分布整形領域で前記第１の光線の角度強度分布を変え、前記第１の光線および前記第２の光線を光入射面から入射して混合し線状の光として出射する光強度分布整形部材とを備え
前記第１の光線は前記光強度分布整形部材の基準平面に対して傾斜して入射して前記角度強度分布整形領域で反射しながら伝播し、
前記第２の光線は前記光強度分布整形部材の基準平面に対して略垂直に入射する光混合ユニット。
【請求項２】
前記第１の光源は複数の発光部を有し、前記線状の光の光軸に対して対称な角度で配置される請求項１に記載の光混合ユニット。
【請求項３】
前記光入射面は前記第１の光線を散乱する光学構造を有する請求項１または２に記載の光混合ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光混合ユニットを有し、
前記光混合ユニットの出射する前記線状の光を入射し面状の光として出射する面発光導光板をさらに有する面光源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の面光源装置を有する液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性の異なる複数の光源から出射した光を混合して均一な強度分布を有する光とする光混合ユニット、面光源装置および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。バックライト装置の光源として、従来は、ガラス管の内壁に蛍光体を塗布し白色の光を得る冷陰極蛍光ランプ（以下、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ）））が主流であった。しかし近年では、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ））の性能が飛躍的に向上したことに伴い、ＬＥＤを光源に用いたバックライト装置の需要が急速に高まっている。
【０００３】
ＬＥＤと呼ばれる素子には、単色ＬＥＤや白色ＬＥＤ等がある。単色ＬＥＤは、ＬＥＤの直接発光により赤色、緑色、あるいは青色等の単色光を得る。白色ＬＥＤは、パッケージ内に青色のＬＥＤと黄色の蛍光体とを備えている。黄色の蛍光体は青色の光によって励起される。これにより、白色ＬＥＤは、白色光を得る。特に、白色ＬＥＤは発光効率が高く、低消費電力化に有効である。このため、白色ＬＥＤはバックライト装置の光源として広く用いられている。なお、単色とは、一色だけで他の色のまじっていない色のことである。また、単色光とは、波長幅の狭い単一の光のことである。
【０００４】
一方で、白色ＬＥＤはその波長帯域幅が広い。このため、白色ＬＥＤは色再現の範囲が狭いという問題を有する。液晶表示装置は、その液晶表示素子の内部にカラーフィルタを備えている。液晶表示装置は、このカラーフィルタによって赤色、緑色および青色の波長のスペクトル範囲だけを取り出して、色表現を行っている。白色ＬＥＤのように波長帯域幅の広い連続スペクトルを有する光源は、色再現範囲を広げるために、カラーフィルタの表示色の色純度を高める必要がある。つまり、カラーフィルタを透過する波長帯域は狭く設定される。しかし、カラーフィルタを透過する波長帯域を狭く設定すると、光の利用効率が低下する。なぜなら、液晶表示素子の画像表示に用いられない不要な光の量が多くなるからである。また、液晶表示素子の表示面の輝度の低下、さらには液晶表示装置の消費電力の増大につながるという問題が発生する。
【０００５】
白色ＬＥＤは、特に６００ｎｍから７００ｎｍ帯の赤色のスペクトルのエネルギ量が少ない。つまり、波長域幅の狭いカラーフィルタを用いて純赤として好ましい６３０〜６４０ｎｍの波長領域で色純度を高めようとすると、極めて透過光量が減少するという問題が発生する。従って、著しく輝度が低下するという問題が発生する。
【０００６】
このような問題点の改善策として、近年では色純度の高い単色のＬＥＤやレーザを光源に用いたバックライト装置が提案されている。色純度の高いとは、波長幅が狭く単色性に優れていることである。特にレーザは、非常に優れた単色性を有し、また、高い発光効率を有する。このため、レーザ光源を採用して、色再現域が広く高輝度な画像を表示する液晶表示装置の提供が可能となった。また、光源にレーザを採用して、消費電力の低い液晶表示装置の提供が可能となった。
【０００７】
単色のＬＥＤやレーザを光源は、単色光を出射する。このため、単色の光源を用いて白色の光を生成するために、バックライト装置は赤色、緑色および青色の光源を備える必要がある。つまり、バックライト装置は３原色の光を発光する異なる光源を備える必要がある。バックライト装置はこれらの光源から出射される光を混合して白色を生成する。このとき、各色の液晶表示素子の表示面上での空間強度分布にむらがあると、色むらとなって現れる。つまり、各色の光強度むらは、混合して白色を生成する際に色むらとなって現れる。
【０００８】
この問題を解決するために、各色の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。しかし、発光原理や発光素子の材料特性が異なる光源から出射される光は、発散角や発光効率が異なる。このため、各光源の配置する個数や配置方法は異なる。これらの理由から、それぞれの光源に対応した面内における空間強度分布を均一化する最適な手段を設ける必要がある。
【０００９】
従来のバックライト装置は、各光源の特性に合った専用の導光板を用いて色むら抑制していた。例えば特許文献１では、各色の光源に対し専用の導光板を備えた平面ディスプレイパネル用バックライト装置が提案されている。この平面ディスプレイパネル用のバックライト装置は、色毎に異なる光源と、各色の光源に対応した導光板とを備えている。バックライト装置は、それらの導光板を積層した構成をしている。バックライト装置は、各導光板から出射する単色の面状の光を足し合わせることで白色の照明光を生成する。この構成は、各導光板の構造を対応する光源の特性に最適化できる。従って各色の面内における空間強度分布の均一性を高めることが可能となり、色むらを抑制することが可能となる。なお、面内における空間強度分布とは、任意の平面において、２次元で表される位置に対する光強度の高低を示す分布である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１３８４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の構成は、積層した複数の導光板を有している。このため、上記の構成は、特に装置の厚み方向におけるバックライト装置の大型化といった問題を有する。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、特性の異なる複数の光源を用いながらコンパクトな構成で光強度むらおよび色むらを抑えた光混合ユニット、面光源装置および液晶表示装置を得ることを目的とする。なお、バックライト装置は液晶表示素子の表示面を照明する光源であるので面光源装置としての機能を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光混合ユニットは、第１の光線を出射する第１の光源と、前記第１の光線より広い角度強度分布を有する第２の光線を出射する第２の光源と、角度強度分布整形領域を有し、前記角度強度分布整形領域で前記第１の光線の角度強度分布を変え、前記第１の光線および前記第２の光線を光入射面から入射して混合し線状の光として出射する光強度分布整形部材とを備え、前記第１の光線は前記光強度分布整形部材の基準平面に対して傾斜して入射して前記角度強度分布整形領域で反射しながら伝播し、前記第２の光線は前記光強度分布整形部材の基準平面に対して略垂直に入射する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、特性の異なる複数の光源から出射した光を光強度むらおよび色むらを抑えて混合するコンパクトな光混合ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における液晶表示素子および光源の駆動方法を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光強度分布整形部材と光源との配置を示した構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の出射光のＸ−Ｙ平面上における角度強度分布を示した特性図である。
【図６】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の出射光のＸ−Ｙ平面上における角度強度分布を示した特性図である。
【図７】本発明の実施の形態１における光強度分布整形部材と光源との配置を示した構成図である。
【図８】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態１における光強度分布整形部材と光源との配置を示した構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るバックライト装置および液晶表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の透過型表示装置である液晶表示装置８００の構成を模式的に示す図である。図の説明を容易にするために液晶光学素子１の短辺方向をＹ軸方向とし、長辺方向をＸ軸方向とし、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸方向とし、液晶表示素子１の表示面１ａ側を＋Ｚ軸方向とする。また、液晶表示装置の上方向を＋Ｙ軸方向とし、後述する第１の光源６および第２の光源１０の光出射方向を＋Ｘ軸方向とする。
【００１８】
図１に示すように、液晶表示装置８００は、透過型の液晶表示素子１、光学シート３１、光学シート３２、バックライト装置３０３および光反射シート１５を備えている。これら構成要素１，３１，３２，３０３，１５は、Ｚ軸方向に配列されている。液晶表示素子１は、Ｚ軸に直交するＸ軸及びＹ軸を含むＸ−Ｙ平面と平行な表示面１ａを有する。なお、Ｘ軸及びＹ軸は互いに直交している。また、光学シート３１は第１の光学シートである。光学シート３２は第２の光学シートである。
【００１９】
図２は、図１に示す液晶表示装置８００を−Ｚ軸方向から示した構成図である。なお、説明を容易にするため、光反射シート１５は省略している。図１および図２に示されるように、バックライト装置３０３は、導光板８１１、光拡散反射部８１２、光強度分布整形部材１１０、光源６および光源１０を備えている。なお、光源６は第１の光源であり、光源１０は第２の光源である。なお、バックライト装置３０３は、面状の光を出射する面光源装置の機能を有する。また、図１において、光源１０は光源６と重なるため、区別するため破線で示している。
【００２０】
図３は、液晶表示素子１および光源６，１０の駆動方法を示すブロック図である。液晶表示素子駆動部５２は、液晶表示素子１を駆動する。光源駆動部５３ａは、第１の光源である光源６を駆動する。光源駆動部５３ｂは、第２の光源である光源１０を駆動する。制御部５１は、液晶表示素子駆動部５２と光源駆動部５３ａ，５３ｂとを制御する。
【００２１】
制御部５１は図示しない信号源から供給された映像信号５４に画像処理を施して制御信号（液晶表示素子制御信号５５および光源制御信号５６ａ，５６ｂ）を生成する。制御部５１は、これら制御信号を液晶表示素子駆動部５２および光源駆動部５３ａ，５３ｂに供給する。光源駆動部５３ａは、制御部５１からの光源制御信号５６ａに基づいて光源６を駆動して光源６から光を出射させる。光源駆動部５３ｂは、制御部５１からの光源制御信号５６ｂに基づいて光源１０を駆動してこれら光源１０から光を出射させる。
【００２２】
なお、制御部５１が光源駆動部５３ａ，５３ｂを制御して、出射光６００の光強度と出射光１０００の光強度との割合を調整することができる。出射光６００は第１の光である。また、出射光１０００は第２の光である。
【００２３】
光源６および光源１０は角度強度分布の異なる種類の光源である。光源６は、例えばレーザ素子から成る。光源６の角度強度分布は半値全角（最高強度の半値における角度）の小さいガウシアン分布形状を有する。また、光源６は、６４０ｎｍをピークとする赤色の光を放射し、波長幅が半値全幅で１ｎｍの極めて単色性の高いスペクトルを有する。
【００２４】
光源１０は、例えばＬＥＤ素子から成る。その角度強度分布は半値全角の大きいランバート分布形状を有する。また、光源１０は、４５０ｎｍ付近と５３０ｎｍ付近にピークを有し、４２０ｎｍから５８０ｎｍの帯域に連続的なスペクトルを有する青緑色（シアン色）の光を放射する。詳しくは、直接発光の青色ＬＥＤを備えたパッケージに、この青色の光を吸収して緑色の光を発する緑色蛍光体を充填している。また、このような光源１０としては、例えば、励起光源にＬＥＤ以外の光源を採用しその励起光源により緑色の蛍光体を励起し青緑色の光を発する光源を採用することもできる。また、例えば、紫外領域の波長の光を放射する光源により青色と緑色の光を発する蛍光体を励起し青緑色の光を発する光源を採用することもできる。また、例えば、直接発光の青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを備える構成としてもよい。
【００２５】
光源６から出射する出射光６００と光源１０から出射する出射光１０００とは、光強度分布整形部材１１０を介して導光板８１１に入射する。導光板８１１に入射した出射光６００および出射光１０００は、導光板８１１の裏面（―Ｚ軸側）に備えられる光拡散反射部８１２により＋Ｚ軸方向に向かう照明光８１０に変換される。照明光８１０は液晶表示素子１の背面１ｂに向けて放射される。すなわち、照明光８１０は赤色の出射光６００と青緑色の出射光１０００が混合した白色の面状の光である。つまり、導光板８１１は面発光導光板としての機能を有する。
【００２６】
この照明光８１０は、第２の光学シート３２と第１の光学シート３１とを透過して液晶表示素子１の背面１ｂに照射される。ここで、第１の光学シート３１は、バックライト装置３０３から放射された光を液晶表示装置８００の画面に対する法線方向に集光する作用を有するものである。また第２の光学シート３２は、細かな照明むらなどの光学的影響を抑制するものである。
【００２７】
光拡散反射部８１２の直下（−Ｚ軸方向）には光反射シート１５が配置されている。導光板８１１及び光拡散反射部８１２からその背面側（−Ｚ軸方向）に放射された光は、光反射シート１５で反射され、液晶表示素子１の背面１ｂを照射する照明光として利用される。光反射シート１５としては、たとえば、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や、基板の表面に金属を蒸着させた光反射シートを使用することができる。
【００２８】
液晶表示素子１は、Ｚ軸方向に垂直なＸ−Ｙ平面に平行な液晶層を有する。液晶表示素子１の表示面１ａは矩形状をしている。図１に示すＸ軸方向及びＹ軸方向は、それぞれ、この表示面１ａの互いに直交する２辺に沿った方向である。液晶表示素子駆動部５２は、制御部５１から供給された制御信号（液晶表示素子制御信号５５）に応じて液晶層の光透過率を画素単位で変化させる。各画素はさらに３つの副画素から構成されており、当該副画素は各々赤色の光、緑色の光および青色の光のみを透過させるカラーフィルタを備えている。液晶表示素子駆動部５２は、各副画素の透過率を制御することによりカラー画像を生成する。これにより、液晶表示素子１は、バックライト装置３０３から入射した照明光を空間的に変調して画像光を生成する。そして、液晶表示素子１は、この画像光を表示面１ａから出射することができる。なお、画像光とは、画像情報を有する光のことである。本実施の形態１によれば、例えば、制御部５１により各光源駆動部５３ａ，５３ｂを個別に制御して、第１の光源６から出射する赤色の光の光量と、第２の光源１０から出射する青緑色の光の光量との割合を調整することが可能である。このため、各映像信号５４に対し必要となる各色光強度の割合に応じて各光源の発光量を調整することにより、低消費電力化を実現することも可能である。
【００２９】
導光板８１１は透明材料から成る。また、導光板８１１は板状の部材である。透明材料とは、例えばアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などが採用できる。また、導光板８１１は例えば厚み３ｍｍの板状部材とすることができる。
【００３０】
光拡散反射部８１２は導光板８１１の−Ｚ軸方向面に接するように配置されている。光拡散反射部８１２は、導光板８１１に入射した線状の空間強度分布を有する光を面状の空間強度分布を有する光に変換する機能を持つ。そして、光拡散反射部８１２は、その面状の空間強度分布を有する光を液晶表示素子１に向けて放射する機能を持つ。線状の光とは、この線状の空間強度分布を有する光である。また、面状の光とは、この面状の空間強度分布を有する光である。
【００３１】
例えば、光拡散反射部８１２は、導光板８１１の裏面に拡散反射材８１２ａをドット状に塗布する構成を採用できる。その際、ドット状に塗布される拡散反射材８１２ａの密度は、光入射面８１１ａの近傍においては疎であり、光入射面８１１ａから離れるにつれ密である。拡散反射材８１２ａの密度は、導光板８１１の＋Ｘ軸方向の端面の近傍において最も密になる。このことにより、Ｘ−Ｙ平面における照明光８１０の面内の空間強度分布は均一になる。照明光８１０は導光板８１１から放射される照明光である。
【００３２】
出射光６００は、光源６から出射する際、点状の空間強度分布を有する。また、出射光１０００は、光源１０から出射する際、点状の空間強度分布を有する。光強度分布整形部材１１０は、点状の空間強度分布を有する出射光６００，１０００を線状の空間強度分布を有する光８０９に変換する。このとき生成される線状の光８０９のＺ軸方向およびＹ軸方向の幅は、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂのＺ軸方向およびＹ軸方向の幅と同等の大きさを有する。
【００３３】
本実施の形態１においては、出射光６００と出射光１０００とが混合される。このことにより、線状の光８０９は、線状の白色光となる。なお、出射光６００は、光源６から出射される赤色の光である。また、出射光１０００は、光源１０から出射される青緑色の光である。線状の光８０９は、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂから出射される光である。
【００３４】
さらに、光強度分布整形部材１１０は、出射光６００，１０００の角度強度分布を略近似させる機能を有する。ここで、角度強度分布とは角度毎の光強度の変化を表すものである。詳しくは、光源６および光源１０が配置される平面と平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）において、光強度分布整形部材１１０は、光６００の角度強度分布を、光１０００の角度強度分布と近似する角度強度分布に広げる機能を有する。ここで、光源６から出射する際の光６００の角度強度分布は狭い。また、光源１０から出射する際の光１０００の角度強度分布は広い。上述のように、光６００は半値全角の小さいガウシアン分布形状を有する。また、光１０００は半値全角の大きいランバート分布形状を有する。
【００３５】
以下に、光強度分布整形部材１１０の詳細な構造について示す。
【００３６】
光強度分布整形部材１１０は板状の部材で構成される。光強度分布整形部材１１０は、例えば、厚み２ｍｍの板状の部材である。また、光強度分布整形部材１１０は、Ｘ−Ｙ平面に平行でかつＺ軸方向において導光板８１１と略同じ位置に配置される。つまり、光強度分布整形部材１１０は、光出射面１１０ｂと光入射面８１１ａとが対向する位置に配置される。光強度分布整形部材１１０は、例えば、Ｘ軸方向の大きさは９０ｍｍ、Ｙ軸方向の大きさは２５５ｍｍである。光強度分布整形部材１１０は、例えば、ＰＭＭＡなどのアクリル樹脂の透明材料で作製されている。
【００３７】
図１および図２に示すように、光強度分布整形部材１１０の光入射面１１０ａは第１の光源６および第２の光源１０の発光部と対向している。ここで、発光部とは、光源６，１０から出射光６００，１０００が出射する部分である。また、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂは導光板８１１の光入射面８１０ａと対向している。
【００３８】
第１の光源６は、例えば、レーザ素子をＹ軸方向に略等間隔に配置した光源装置である。第１の光源６は、自然数の倍数となる個数のレーザ素子を備える。ここで、自然数とは、１から始まり、１につぎつぎと１を加えて得られる数であり、ゼロは含まない。第２の光源１０は、例えば、ＬＥＤ素子をＹ軸方向に略等間隔に配置した光源装置である。第２の光源１０は、自然数の個数のＬＥＤ素子を備える。
【００３９】
本実施の形態１においては、第１の光源６は、Ｙ軸方向に配置された６個のレーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆを有している。また、第２の光源１０は、Ｙ軸方向に配置された３個のＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有している。図２の上側（図２中−Ｙ軸方向）から順にレーザ素子６ａ、ＬＥＤ素子１０ａ、レーザ素子６ｂ，レーザ素子６ｃ，ＬＥＤ素子１０ｂ、レーザ素子６ｄ，レーザ素子６ｅ，ＬＥＤ素子１０ｃ、レーザ素子６ｆと並ぶ。
【００４０】
また、第１の光源６のレーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆは、Ｚ軸を回転軸として−Ｚ軸方向から見て時計回り、または反時計回りに回転した位置で配置されている。このため、出射光６００は、Ｘ−Ｙ平面上でＸ軸方向から所定の角度を持った方向に出射される。つまり、第１の光線６００を出射する発光部は、Ｚ軸を回転軸としてＸ軸方向から任意の角度回転した方向に向けて配置されている。
【００４１】
レーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆの内隣り合うものは、互いにＸ軸に対し同じ角度だけ逆向きに回転して配置されている。つまり、レーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆの内隣り合うものは、回転方向のみ正負が異なり、回転角度は全て同じである。図２で示すように、レーザ素子６ａはＺ軸を回転軸として所定の角度だけ反時計回りに回転して配置されている。一方、隣接するレーザ素子６ｂはＺ軸を回転軸として同じ角度だけ時計回りに回転して配置されている。また、レーザ素子６ｂに隣接するレーザ素子６ｃは、Ｚ軸を回転軸として同じの角度だけ反時計回りに回転して配置されている。第１の光源６の第１の光線６００を出射する発光部は、光強度分布整形部材１１０の光入射面１１０ａに対向して配置されている。
【００４２】
一方、ＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、Ｘ軸方向に出射光１０００を出射するように配置されている。つまり、ＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、発光部をＸ軸方向に向けて配置されている。ＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの発光部は、光強度分布整形部材１１０の光入射面１１０ａに対向して配置されている。なお、ＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの発光部は、第２の光線１０００を出射する部分である。
【００４３】
図４は光強度分布整形部材１１０と第１の光源６および第２の光源１０との配置を示した構成図である。図４は光強度分布整形部材１１０の一部を拡大表示している。図４は光強度分布整形部材１１０のＸ−Ｙ平面における形状を示している。図４は光強度分布整形部材１１０の形状を示している。
【００４４】
光強度分布整形部材１１０の光入射面１１０ａのうち、レーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと対向する光入射面１１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅ，１１０６ｆは、交互にＺ軸回りに回転した凹凸形状となっている。詳しくは、レーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと対向する光入射面１１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅ，１１０６ｆは対応するレーザ素子から出射される第１の出射光６００の主光線に対して垂直に配置されている。ここで、主光線とは角度強度分布において最大強度を有する角度方向に進行する光線を指す。
【００４５】
レーザ素子６ａと対向する面は光入射面１１０６a（図示せず）である。レーザ素子６ｂと対向する面は光入射面１１０６ｂである。レーザ素子６ｃと対向する面は光入射面１１０６ｃである。レーザ素子６ｄと対向する面は光入射面１１０６ｄである。レーザ素子６ｅと対向する面は光入射面１１０６ｅである。レーザ素子６ｆと対向する面は光入射面１１０６ｆ（図示せず）である。
【００４６】
本実施の形態１においては、第１の光源６から出射する各第１の光線６００の主光線の方向はＺ軸を回転軸として＋Ｘ軸方向から±２０度回転した方向に向けられている。レーザ素子６ａ，６ｃ，６ｅから各々出射される第１の光線６００は、Ｘ−Ｙ平面上で−Ｚ軸方向から見て反時計回りに２０度回転した方向に出射される。また、レーザ素子６ｂ，６ｄ，６ｆから各々出射される光線６００は、Ｘ−Ｙ平面上で−Ｚ軸方向から見て時計回りに２０度回転した方向に出射される。
【００４７】
また、光入射面１１０６ａ，１１０６ｃ，１１０６ｅは、Ｚ軸を回転軸として−Ｚ軸方向から見て反時計回りに２０度回転している。光入射面１１０６ｂ，１１０６ｄ，１１０６ｆは、Ｚ軸を回転軸として−Ｚ軸方向から見て時計回りに２０度回転している。つまり、光入射面１１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅ，１１０６ｆは、Ｙ−Ｚ平面に対して傾いて形成されている。Ｙ−Ｚ平面は基準平面である。なお、図４には、レーザ素子６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅと光入射面１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅを示している。
【００４８】
光強度分布整形部材１１０の光入射面１１０ａのうち、ＬＥＤ素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃと対向する光入射面１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃは、対応するＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから出射される第２の光線１０００の主光線に対して垂直に配置されている。ＬＥＤ素子１０ａと対向する面は光入射面１１１０ａ（図示せず）である。ＬＥＤ素子１０ｂと対向する面は光入射面１１１０ｂである。ＬＥＤ素子１０ｃと対向する面は光入射面１１１０ｃ（図示せず）である。
【００４９】
本実施の形態１においては、第２の光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃから出射する各第２の光線１０００の主光線は＋Ｘ軸方向に向けて出射する。また、対応する光入射面１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃはＹ−Ｚ平面と平行に配置されている。なお、図４には、ＬＥＤ素子１０ｂと光入射面１１１０ｂを示している。
【００５０】
すなわち、光強度分布整形部材１１０は、第１の光源６が有するレーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆの個数と第２の光源１０が有するＬＥＤ素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの個数との総和と同数の光入射面１１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅ，１１０６ｆ，１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃを有する。
【００５１】
光強度分布整形部材１１０は、光入射面１１０ａのうち第１の光源６と対向する面に微細光学構造１１１を有している。本実施の形態１においては、レーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと対向する光入射面１１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅに微細光学構造１１１を有している。
【００５２】
微細光学構造１１１は、入射する光の進行方向を屈折により変化させる機能を有する。図４に示すように、例えば、微細光学構造１１１は、円柱の側面形状の凹形状がＹ軸方向に一定間隔で光入射面１１０ａ上に形成された構成をしている。ここで、円柱の中心軸はＺ軸と平行である。図４で示した凹形状は、円柱の中心軸を通る平面で切断した側面形状である。微細光学構造１１１をＸ−Ｙ平面で切断した断面は、第１の光源６側に凹形の円弧形状をしている。また、光入射面１１０ａをＺ−Ｘ平面で切断した断面は、Ｚ軸方向に延びる直線形状をしている。
【００５３】
本実施の形態１に係る光強度分布整形部材１１０の微細光学構造１１１は、Ｘ−Ｙ平面上で、半径４０μｍの凹形の円弧形状である。円弧形状の中心は、各光入射面１１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅの平面上にある。凹形の深さは２０μｍである。円弧形状の間隔は、円弧の中心の間隔で８０μｍである。
【００５４】
光入射面１１０ａに入射する第１の出射光６００は、光入射面１１０ａに入射する際に微細光学構造１１１により拡散する。したがって、光強度分布整形部材１１０に入射した第１の出射光６００の角度強度分布の全角は、第１の光源６から出射した直後の角度強度分布の全角と比べて大きくなる。また、第１の出射光６００は光強度分布整形部材１１０内においてランダムな方向に進む。ただし、図４においては、第１の光線６００の光路を明確にするために、微細光学構造１１１による拡散作用を考慮していない。
【００５５】
本実施の形態１においては、第１の光源６から出射する第１の出射光６００は、Ｘ−Ｙ平面上において、全角が３５度の狭い角度強度分布を有する。出射光６００の角度強度分布の形状は略ガウシアン分布をしている。レーザ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆから出射した各々の出射光６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｄ，６００ｅ，６００ｆは光強度分布整形部材１１０の中で足し合わされる。これにより、出射光６００の光出射面１１０ｂにおける角度強度分布の全角は大きな角度となっている。
【００５６】
具体的に説明すると、レーザ素子６ａ，６ｃ，６ｅは、Ｘ軸方向に対してＺ軸を中心に−Ｚ軸方向から見て反時計回りに２０度回転して配置されている。レーザ素子６ｂ，６ｄ，６ｆは、Ｘ軸方向に対してＺ軸を中心に−Ｚ軸方向から見て時計回りに２０度回転して配置されている。その結果、出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅの光線の軸は、＋Ｘ軸方向に対してＺ軸を中心に−Ｚ軸方向から見て反時計回りに２０度傾いている。出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆの光線の軸は、＋Ｘ軸方向に対してＺ軸を中心に−Ｚ軸方向から見て時計回りに２０度傾いている。つまり、出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅの光線の軸と出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆの光線の軸とは、Ｘ軸に対し対称な方向を向いている。
【００５７】
ここで光線の軸とは、任意の平面における光線の角度強度分布の加重平均となる角度方向の軸を指す。加重平均となる角度は、各角度に光の強度の重みづけをして平均することで求められる。光強度のピーク位置が角度強度分布の中心からずれている場合、光線の軸は光強度のピーク位置の角度とはならない。光線の軸は、角度強度分布の面積の中の重心位置の角度となる。
【００５８】
これらの出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅと出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆの光線を足し合わせた光線の角度強度分布は、光線の軸が＋Ｘ軸方向を向いている。また、これらの光線を足し合わせた光線の角度強度分布は、元の出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅおよび出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆの角度強度分布より広い全角を有する。
【００５９】
図５、図６は、実施の形態１における出射光６００および出射光１０００のＸ−Ｙ平面上における角度強度分布を示した特性図である。図５は、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂにおける出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅの角度強度分布１２１ａと光出射面１１０ｂにおける出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆの角度強度分布１２１ｂとを足し合わせた光線の角度強度分布１２２を示す図である。横軸は角度［ｄｅｇ］を示し、縦軸は光の強度（任意単位。図５中［ａ．ｕ．］はａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔｓの略。）を示している。ここで、角度は＋Ｘ軸方向からＺ軸を中心に回転した角度である。−Ｚ軸方向から見て、時計回りをプラス側とし、反時計回りをマイナス側とする。
【００６０】
図６は、３つの角度強度分布１００，１２０，１２２を比較する図である。角度強度分布１００は、第２の光源１０から出射され光強度分布整形部材１１０を介し光出射面１１０ｂから出射される出射光１０００の角度強度分布である。角度強度分布１２０は、第１の光源６から出射した直後の出射光１０００の角度強度分布である。角度強度分布１２２は、第１の光源６から出射され光強度分布整形部材１１０を介し光出射面１１０ｂから出射される出射光６００の角度強度分布である。横軸は角度［ｄｅｇ］を示し、縦軸は光の強度（任意単位。図６中［ａ．ｕ．］はａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔｓの略。）を示している。ここで、角度強度分布１００，１２２については、角度は＋Ｘ軸方向からＺ軸を中心に回転した角度である。−Ｚ軸方向から見て、時計回りをプラス側とし、反時計回りをマイナス側とする。角度強度分布１２０については、角度はその主光線の方向を０度としている。
【００６１】
図５に示すように、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂにおける出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅは、略＋２０度回転した方向に最高強度を有する（角度強度分布１２１ａ）。これは、第１の光源６ａ，６ｃ，６ｅがＺ軸を中心に＋２０度回転して配置されることに起因する。また、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂにおける出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅは、第１の光源６ａ，６ｃ，６ｅから出射される出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅとは異なる角度強度分布を有する。第１の光源６ａ，６ｃ，６ｅから出射した直後の出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅは全角３５度の略ガウシアン分布である。この出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅが光強度分布整形部材１１０と同等の屈折率の部材に入射するとき、その角度強度分布は屈折により狭められ、全角は略２４度となる。本実施の形態１の光強度分布整形部材１１０はその光入射面１１０６ａ，１１０６ｃ，１１０６ｅに微細光学構造１１１を有している。出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅは微細光学構造１１１により拡散され、角度強度分布１２１ａの全角は約４０度に広げられる。また、角度強度分布１２１ａは、緩やかに変化する形状となる。
【００６２】
光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂにおける出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆは、略−２０度回転した方向に最高強度を有する（角度強度分布１２１ｂ）。これは、第１の光源６ｂ，６ｄ，６ｆがＺ軸を中心に−２０度回転して配置されることに起因する。また、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂにおける出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆは、第１の光源６ｂ，６ｄ，６ｆから出射される出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆとは異なる角度強度分布を有する。第１の光源６ｂ，６ｄ，６ｆから出射した直後の出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆは全角３５度の略ガウシアン分布である。この出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆが光強度分布整形部材１１０と同等の屈折率の部材に入射するとき、その角度強度分布は屈折により狭められ、全角は略２４度となる。しかしながら、本実施の形態１の光強度分布整形部材１１０はその光入射面１１０６ｂ，１１０６ｄ，１１０６ｆに微細光学構造１１１を有している。出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆは微細光学構造１１１により拡散され、角度強度分布１２１ｂの全角は約４０度に広げられる。また、角度強度分布１２１ｂは、緩やかに変化する形状となる。
【００６３】
以上より、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂにおいて、２つの光線の角度強度分布１２１ａ，１２１ｂは、Ｘ軸（角度０度）を中心として対称な形状を有する。また、出射光６００ａ，６００ｃ，６００ｅと出射光６００ｂ，６００ｄ，６００ｆとを足し合わせた光線の角度強度分布１２２の光線の軸は、Ｘ軸（角度０度）上にある。角度強度分布１２２の全角は、約８０度である。
【００６４】
図６に示すように、Ｘ−Ｙ平面上において、第１の光源６から出射した出射光６００の角度強度分布は、全角の狭い略ガウシアン分布形状である。光強度分布整形部材１１０を介すことにより、光出射面１１０ｂにおける出射光６００の角度強度分布１２２は、全角の広い略ランバート分布形状となる。これにより、導光板８１１に入射した直後の出射光６００は、導光板８１１に入射した直後の出射光１０００と略近似した角度強度分布を有する。このように出射光６００の角度強度分布を出射光１０００の角度強度分布に略近似させる領域を光強度分布整形部材１１０の角度強度分布整形領域と呼ぶ。
【００６５】
光強度分布整形部材１１０に入射した出射光６００および出射光１０００は、光強度分布整形部材１１０の中を＋Ｘ軸方向に向かって進行する。出射光６００は、光強度分布整形部材１１０により、その角度強度分布を出射光１０００と近似する形状に変換される。その後、出射光６００および出射光１０００は、自らの発散角により広がることで混ざり合い、線状の白色光となって光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂから導光板８１１の光入射面８１０ａに向かって出射する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態１によれば、バックライト装置に角度強度分布や配置される発光素子の数の異なる複数の種類の光源を備えた場合においても、光強度分布整形部材１１０により色むらの無い線状の白色光を生成することが可能である。
【００６７】
また、光強度分布整形部材１１０は異なる角度強度分布を有する光源を備える場合においても、それらの角度強度分布を近似する形状に変換する機能を有する。このため、光強度分布整形部材１１０の後方に備えられる導光板８１１から面状の光となって出射される際においても、液晶表示装置の表示面内における色むらの無い面状の白色光である照明光８１０を生成することができる。また、照明光８１０を構成する赤色の光と青緑色の光の角度強度分布が等しくなるため、液晶表示装置の表示面と成す角度の変化に対する色むらも抑制することができる。
【００６８】
特に、幅が非常に狭く急峻に変化する形状の角度強度分布を有するレーザと幅が非常に広く緩やかに変化する形状の角度強度分布を有するＬＥＤとを備える場合において、それらの角度強度分布を近似させることが困難であった。しかし、本実施の形態１においてはそれらの光源の角度強度分布を近似させることを実現している。従って、本実施の形態１の液晶表示装置８００においては、色むらの無い高画質な画像を提供することが可能となる。
【００６９】
従来、液晶表示装置の光源に特性の異なる種類の光源を採用する場合、色むらを抑制するためには、各光源にその特性に適した導光板を備え、それらの導光板を積層していた。そのため、装置の薄型化が困難であった。しかしながら、本実施の形態１の液晶表示装置８００においては、光強度分布整形部材１１０を備えることにより装置の薄型化を実現している。
【００７０】
また、本実施の形態１の液晶表示装置８００においては、光強度分布整形部材１１０を採用することによって、異なる特性を有する複数の光源に対して備える導光板を共通化し、かつそれらの光源の導光板厚み方向（Ｚ軸方向）における光線の軸を一致させている。従って、より色むらを抑制することが可能となる。
【００７１】
また、本実施の形態１においては、光源に単色性に優れたレーザを採用している。例えば、白色ＬＥＤと比較し波長帯域幅の狭い赤色の単色ＬＥＤの波長帯域幅は数十ｎｍ程度である。これに対し、赤色のレーザの波長帯域幅は数ｎｍ程度しかない。赤色は色差に対する人間の感度が高い色である。従って、赤色における単色ＬＥＤとレーザの波長帯域幅の差は、人間の視覚にはより顕著な差となって感じられる。ここで、波長帯域幅は色純度の差である。
【００７２】
従って、３原色の色の中でも特に、赤色の光をレーザに置き換えることによる低消費電力化に対する効果および色純度向上に対する効果は高い。これらの理由から、本実施の形態１の液晶表示装置８００においては、赤色の光源に対しレーザを適用している。
【００７３】
また、従来、青色から赤色までの連続スペクトルを有する白色ＬＥＤや波長帯域幅の広い赤色の単色ＬＥＤを使用していた。この場合においては、赤色の光の一部がスペクトルの隣接する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。しかしながら、本実施の形態１の液晶表示装置８００においては、赤色の色純度が増すため、緑色フィルタを透過する赤色の光量が低減され、緑色の色純度を向上させることが可能となる。
【００７４】
また、液晶表示装置８００においては、青色の光と緑色の光とは、青色の単色ＬＥＤと青色の光を吸収して緑色を発光する蛍光体とを備える青緑色ＬＥＤにより生成している。緑色については、緑色の光を発光する単色ＬＥＤや単色レーザの採用も考えられる。しかし、ディスプレイに適用可能な簡易で小型なものにおいて、これらの単色ＬＥＤや単色レーザは、蛍光体を使った多色ＬＥＤより低消費電力および高出力の点で劣る。そこで、本実施の形態１の液晶表示装置８００は、装置の簡易化、小型化および低消費電力化のため、緑色の光は単色ＬＥＤや単色レーザなどの発光素子ではなく、蛍光体を用いる構成としている。
【００７５】
本実施の形態１において、青色の光を発光し、かつ緑色蛍光体を励起する光源として、青色の単色ＬＥＤを採用している。より色再現範囲を広げるために、青色の単色ＬＥＤの代わりに青色のレーザを採用することも有効である。しかしながら、本実施の形態１の光源１０のように、青色の発光素子によって蛍光体を励起し他色の光を得る構成とする場合、レーザよりＬＥＤを採用する方が望ましい。
【００７６】
これは、以下の理由による。低電流駆動で低出力のＬＥＤに対し、レーザは高電流駆動で高出力である。このため、駆動時のレーザからの発熱量が非常に大きい。また、ＬＥＤから出射される光は広い発散角を有するのに対し、レーザから出射される光は非常に狭い発散角を有する。このため、レーザの場合、蛍光体に入射する励起光の強度密度（蛍光体の単位体積あたりに入射する光の強度）が非常に高くなる。蛍光体に入射し吸収された光は、一部が他波長に変換され外部に放射され、その他の光は主に熱エネルギーとなる。一般に、蛍光体の内部変換効率（吸収される光量に対する他波長の光に変換される光量）は４０％から８０％程度である。すなわち同時に発生する熱エネルギーは入射した光エネルギーの２０％から６０％にも及ぶ。従って、高出力で光強度密度の高いレーザの光が入射した場合、蛍光体の発熱量は非常に大きくなる。
【００７７】
蛍光体を備えるレーザ自身の発熱量が増加すると、蛍光体の温度が上昇する。また、蛍光体自身の発熱量が増加しても、蛍光体の温度が上昇する。蛍光体の温度が上昇すると、蛍光体の内部変換効率が大幅に低下し、液晶表示装置の表示面における輝度の低下や消費電力の増加を引き起こす。従って、本実施の形態１における光源１０は、青色のＬＥＤと、この青色の光によって励起され緑色の光を発する蛍光体とを備えた青緑色ＬＥＤを採用している。
【００７８】
上記のように、本実施の形態１の液晶表示装置８００において、３原色のうち赤色のみにレーザを採用し、青色と緑色には青緑色ＬＥＤを採用している。青緑色ＬＥＤは、青色の単色ＬＥＤと、その青色の光を吸収し緑色の光を発光する蛍光体とを備えている。これにより、従来の白色ＬＥＤや、３原色の単色ＬＥＤや３原色の単色レーザを採用した液晶表示装置と比較して、簡易で安価な構成によって、低消費電力で広い色再現範囲を実現する液晶表示装置を提供することを可能にしている。
【００７９】
なお、本実施の形態１においては、バックライト装置８００の光源に６４０ｎｍにピーク波長を有する赤色レーザを採用した。しかし、本発明はこれに限るものではない。例えば、波長の異なる赤色レーザを採用してもよい。例えば、比較的単色性に優れた単色光を発光するＬＥＤを第１の光源６として採用することも有効である。しかし、より広い色再現領域を得るためにはできる限り波長幅の狭いレーザを採用する方が色再現領域の広域化に対する効果が高い。なお、波長幅の狭いレーザとは、単色性に優れたレーザである。なお、本実施の形態１において、第２の光源１０は、第１の光源として採用する単色の光源６に対し、白色を作り出すために必要な補色の光を放射する光源を採用する必要がある。
【００８０】
本実施の形態１においては、第１の光源６を６個のレーザ素子から構成したが、本発明はこれに限るものではない。本発明においては、第１の光源６の角度強度分布を第２の光源１０の角度強度分布と近似させるため、２つのレーザ素子の角度強度分布を足し合わせその分布形状を最適な形状に整形している。従って、第１の光源６は２の倍数の数のレーザ素子を備えればよい。このとき、複数のレーザ素子の配置間隔は、光強度分布整形部材１１０から放射される光の空間強度分布にむらが出来ないように規則的に配置されることが望ましい。
【００８１】
本実施の形態１においては、第２の光源１０を３個のＬＥＤ素子から構成したが、本発明はこれに限るものではない。このとき、ＬＥＤ素子の配置間隔は、光強度分布整形部材１１０から放射される光の空間強度分布にむらが出来ないように規則的に配置されることが望ましい。
【００８２】
本実施の形態１においては、光強度分布整形部材１１０は一体の部品としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図７に示す光強度分布整形部材２１０は、図２に示す光強度分布整形部材１１０を光源の配列方向（図２中Ｙ軸方向）の任意の位置で分割している。図８に示すように、この光強度分布整形部材２１０をＹ軸方向に並べている。
【００８３】
これにより、導光板８１１のサイズが変化した場合でも、同じ部品を用いることができる。つまり、導光板８１１のサイズによって、並べる光強度分布整形部材２１０の数を変えれば良い。
【００８４】
図７の光強度分布整形部材２１０において、その側面２１０ｃ，２１０ｄは光出射面２１０ｂと垂直に形成されている。また、その側面２１０ｃ，２１０ｄで生じる光の反射は光強度分布整形部材２１０と空気層との屈折率差による正反射である。このため、その側面２１０ｃ，２１０ｄによる出射光６００および出射光１０００の角度強度分布形状への影響は無い。
【００８５】
また、光強度分布整形部材２１０の変わりに、例えば、図９の光強度分布整形部材３１０を採用することも可能である。光強度分布整形部材３１０の側面３１０ｃ，３１０ｄは、曲率を有している。この点で光強度分布整形部材２１０の側面２１０ｃ，２１０ｄと異なる。側面３１０ｃ，３１０ｄの形状を設計することによって、第１の光源６から出射される出射光６００の角度強度分布形状をきめ細かに調整することが可能となる。
【００８６】
実施の形態２．
図１０は、本発明に係る実施の形態２の透過型表示装置である液晶表示装置２０００の構成を模式的に示す図である。実施の形態２の液晶表示装置２０００は、実施の形態１の液晶表示装置８００に対して、光強度分布整形部材１１０を光反射シート１５の背面側（図１中−Ｚ軸方向）に備える点が異なる。また、光強度分布整形部材１１０の出射面１１０ｂと導光板８１１の光入射面８１１ａとの間に光進行方向変更部材としてのシリンドリカルミラー５００が新たに加えられる点においても異なる。実施の形態１で示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８７】
シリンドリカルミラー５００の反射面５００ａは、光強度分布整形部材１１０の光出射面１１０ｂと対向して配置されている。反射面５００ａは導光板８１１の光入射面８１１ａとも対向して配置されている。また、光強度分布整形部材１１０は、導光板８１１と略平行に配置されている。図１０に示すように、反射面５００ａのＸ−Ｚ平面で切断された断面は、光入射面８１１ａ側に凹形の円弧形状をしている。また、反射面５００ａのＸ−Ｙ平面で切断された断面は、Ｙ軸方向に延びる直線状である。なお、反射面５００ａは、シリンドリカルミラー５００の反射面である。
【００８８】
第１の光源６および第２の光源１０から放射される出射光６００および出射光１０００は、光強度分布整形部材１１０に入射しその内部を−Ｘ軸方向に進行する。その後、出射光６００および出射光１０００は、光出射面１１０ｂからシリンドリカルミラー５００に向かって出射する。シリンドリカルミラー５００は、光進行方向変更部材としての機能を有し、光出射面１１０ｂから−Ｘ軸方向に出射される出射光６００および出射光１０００を＋Ｘ軸方向に向け導光板８１１の光入射面８１１ａに向けて出射する。
【００８９】
実施の形態１においては、異なる特性を有する光源を採用した場合に発生する色むらの問題を解消するため、液晶表示装置８００の表示面１ａと平行な平面上に光強度分布整形部材１１０を配置して液晶表示装置８００の薄型化を実現した。実施の形態２によると、光強度分布整形部材１１０を導光板８１１あるいは光反射シート１５の背面側（−Ｚ軸方向）に配置している。これにより、実施の形態１に対して液晶表示装置８００のベゼルを狭くすることが可能となる。ここで、ベゼルとは液晶表示装置の表示画面周辺を取り囲む外枠の部材を指す。
【００９０】
本実施の形態２においては、光進行方向変更部材として、半円形状のシリンドリカルミラー５００を採用したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図１１のように、１／４円形状のシリンドリカルミラー５１０を採用してもよい。この場合、シリンドリカルミラー５１０は＋Ｚ軸方向に進行する光を＋Ｘ軸方向に向ける機能を有する。このため、光強度分布整形部材の内部を−Ｘ軸方向に進行する光を＋Ｚ軸方向に向ける機能を付加した光強度分布整形部材１１００を採用する必要がある。
【００９１】
例えば、光強度分布整形部材１１００の光入射面１１００ａと対向する側の面にプリズム形状を追加する。これにより、−Ｘ軸方向に進む光を光強度分布整形部材１１００と空気層との屈折率差を用いて反射し＋Ｚ軸方向に向けることができる。さらに、プリズム面に反射膜を蒸着させることにより、プリズム面で反射されず透過する光の発生を抑え、光損失を抑制することが可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態２においては、光強度分布整形部材１１０および光強度分布整形部材１１００を導光板８１１あるいは光反射シート１５と平行に配置したが、本発明はこれに限るものではない。図１２のように、光強度分布整形部材１１００を導光板８１１あるいは光反射シート１５と任意の角度を成す構成としてもよい。これは、光強度分布整形部材１１０においても同様である。
【００９３】
このように、液晶表示装置２０００の筐体における主平面（図１２中Ｘ−Ｙ平面）に対して光強度分布整形部材１１００を傾けて配置する。これによって、出射光６００および出射光１０００の光線の軸の方向と、プリズム面の傾き角と、光進行方向変換部材としてのシリンドリカルミラー５１０と、導光板８１１との関係を最適化し易くなる利点がある。また、光源６および光源１０が大きさを有するため、導光板８１１と光強度分布整形部材１１００とを遠隔配置する場合においても、光強度分布整形部材１１００を傾けることによって、液晶表示装置２０００の端部（導光板８１１の光入射面近傍）の厚みを抑制することが可能となる。
【００９４】
上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。また、略正方形、略９０度および略平行など「略」または「ほぼ」などの用語をつけた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。例えば、「略−Ｚ軸方向」も、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを含む用語である。このため、請求の範囲に例え「略」を記載しない場合であっても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ものである。また、請求の範囲に「略」を記載した場合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示している。
【符号の説明】
【００９５】
１  液晶光学素子、  １ａ  表示面、  １５  光反射シート、  １１０，２１０，３１０，１１００  光強度分布整形部材、  １１０ａ，１１００ａ  光入射面、  １１０ｂ  光出射面、  １１０６ａ，１１０６ｂ，１１０６ｃ，１１０６ｄ，１１０６ｅ，１１０６ｆ  光入射端面、  １１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃ  光入射面、  １１１  微細光学構造、  １００，１２０，１２１ａ，１２１ｂ，１２２  角度強度分布、  ２１０ｂ  光出射面、  ２１０ｃ，２１０ｄ，３１０ｃ，３１０ｄ  側面、  ３１，３２  光学シート、  ３０３  バックライト装置、  ５１  制御部、  ５２  液晶表示素子駆動部、  ５３ａ，５３ｂ  光源駆動部、  ５５  液晶表示素子制御信号、  ５６ａ，５６ｂ  光源制御信号、  ５００，５１０  シリンドリカルミラー、  ５００ａ  反射面、  ６  光源、  ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ  レーザ素子、  ６００  出射光、  ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｄ，６００ｅ，６００ｆ  出射光、  ８０９  線状の光、  ８１０  照明光、  ８１１  導光板、  ８１１ａ  光入射面、  ８１２  光拡散反射部、  ８１２ａ  拡散反射材、  １０  光源、  １０ａ，１０ｂ，１０ｃ  ＬＥＤ素子、  １０００  出射光、  ８００，２０００  液晶表示装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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