(57)【要約】【課題】光源間の周辺温度差に起因する面状光の均一性低下を抑制できる照明装置及びこの照明装置を有する画像表示装置を提供する。【解決手段】照明装置１０Ａは、複数の光源１８１〜１８Ｎから入射された複数の光束を導光する導光反射部材１６，１７と、導光板１４とを有する。導光板１４は、導光反射部材１６，１７により導光された複数の光束が入射される第１の端面１４ｅａを有し、この端面１４ｅａから内部に入射された複数の光束を面状の光束に変換する。また導光板１４は、第１の端面１４ｅａの延在方向一端側に形成された第２の端面１４ｅｃを有する。光源１８１〜１８Ｎは、第２の端面１４ｅｃ側に配置され、且つ、第２の端面１４ｅｃの延在方向に沿って配列されている。【選択図】図３
2013025034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源から入射された複数の光束を導光する導光反射部材と、
前記導光反射部材により導光された複数の光束が入射される第１の端面を有し、前記第１の端面から内部に入射された複数の光束を面状の光束に変換する導光板と
を備え、
前記導光板は、
前記面状の光束を放射する発光面と、
前記第１の端面の延在方向一端側に形成され前記第１の端面に交差する方向に延在する第２の端面とを有し、
前記複数の光源は、前記第２の端面側に配置され、且つ、前記第２の端面の延在方向に沿って配列されている
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、前記導光反射部材は、前記複数の光源から入射された当該複数の光束を反射させて当該複数の光束の進行方向を前記第１の端面に近づく方向へ変える第１の反射面を有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、
前記導光反射部材は、前記第１の端面よりも外側に配置された第２の反射面を有し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面から入射された複数の光束を反射させて前記第１の端面に入射させる
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置であって、
前記導光板は、前記発光面に対向する裏面を有し、
前記導光反射部材は、
前記裏面側に配置され前記第１の反射面を有する導光部材と、
前記第２の反射面を有する反射部材と
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置であって、前記導光部材は、前記導光板の厚さ方向に互いに対向し、前記複数の光源から内部に入射された当該複数の光束を内面反射させる一対の反射面を有することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、
前記導光板の当該発光面は、矩形状を有し、
前記複数の光源は、前記発光面の長手方向に沿って配列されている
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項４から６のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、前記複数の光源は、前記導光板の厚さ方向とは垂直な方向に沿って配列されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、前記導光反射部材は、前記複数の光源から内部に入射された当該複数の光束を空間的に互いに重なり合わせる所定の光学距離を有することを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置であって、前記複数の光源は、３原色の波長域の光束を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光源及び青色レーザ光源からなることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、
補助光源と、
前記補助光源から伝播した光束が入射される入射端面を有し、前記面状の光束を透過させる補助導光板と
をさらに備え、
前記補助導光板は、当該補助導光板の入射端面から内部に入射された光束を面状の補助光束に変換し、前記面状の補助光束を前記面状の光束に混ぜて放射する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、
補助光源をさらに備え、
前記導光板の当該第１の端面には、前記補助光源から伝播した光束が入射される
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の照明装置であって、前記複数の光源は、同色の波長域の光束を出射する複数のレーザ光源からなることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置であって、前記レーザ光源は、赤色波長域の光束を出射する赤色レーザ光源であることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１０から１３のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、前記補助光源の発光色は、前記複数の光源の発光色とは異なることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の照明装置であって、前記補助光源は、発光ダイオード光源であることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のうちのいずれか１項に記載の照明装置であって、
前記導光板は、複数の微細光学素子が形成された裏面構造を有し、
前記複数の微細光学素子は、前記第１の端面から前記導光板の内部に入射された光束を内面全反射させて前記面状の光束を生成する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のうちのいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置をバックライトユニットとし、前記照明装置から放射された当該面状の光束の強度を空間的に変調して画像光を生成する空間光変調素子と、
映像信号に応じて前記空間光変調素子の動作を制御する制御部と
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の画像表示装置であって、前記複数の光源は、前記空間光変調素子の表示面の垂直画素方向一端側に配置されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の画像表示装置であって、前記複数の光源は、前記表示面の水平画素方向に沿って配列されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の画像表示装置であって、前記表示面の垂直画素方向一端側は、前記垂直画素方向の下端側であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２１】
請求項１７から２０のうちのいずれか１項に記載の画像表示装置であって、前記空間光変調素子は、液晶表示素子であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源から出射された光束を面状光に変換する照明装置及びこの照明装置を有する画像表示装置に関し、特に、液晶表示素子などの空間光変調素子を照明するために複数の光源から出射された光束を面状光に変換する照明装置及びこの照明装置を有する画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、面状光を放射する発光面を有するバックライトユニットと、その面状光の強度を空間的に変調して画像光をつくりだす空間光変調素子である液晶表示素子とを有している。液晶表示素子は、自ら光を発しないので、画像光をつくりだすためにはバックライトユニットが必要である。近年、液晶表示装置の薄型化を実現するためにエッジライト方式のバックライトユニット（ｅｄｇｅ−ｌｉｔ  ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）が広く用いられている。エッジライト方式は、薄い導光板の端面から導光板内に光束を入射させて面状光をつくりだす方式である。なお、エッジライト方式では、導光板の発光面を正面としたときの側方端面、底端面あるいは上端面のいずれかから導光板内に光束が入射させられるが、特に導光板の側方端面から導光板内に光束を入射させて面状光をつくりだす方式は、サイドライト方式と呼ばれている。エッジライト方式のバックライトユニットでは、光源は、導光板の光入射端面と対向する位置に配置されることが多い。
【０００３】
また、近年、光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）という。）を用いたバックライトユニットに対する需要が急速に高まっている。バックライトユニットに使用されるＬＥＤには大きく分けて２種類ある。第１の種類は、単色（赤色、緑色あるいは青色など）波長域の光を発する単色ＬＥＤのみを光源として用いるものであり、第２の種類は、単色ＬＥＤとこの単色ＬＥＤの光を励起光とする蛍光体との組み合わせを用いるものである。第２の種類としては、たとえば、青色波長域の光（青色光）を発する青色ＬＥＤと、青色光を吸収して励起することにより緑色波長域から赤色波長域にかけての光を発する蛍光体との組み合わせからなる白色ＬＥＤ光源が挙げられる。白色ＬＥＤ光源は、高い発光効率を有し、低消費電力化に有効であるためにバックライトユニット用光源として広く用いられている。
【０００４】
たとえば、特開２０１０−１６４９７６号公報（特許文献１）に開示されている表示装置は、サイドライト方式のバックライトユニットと、液晶表示素子としての液晶表示パネルとを有している。特許文献１に開示されているバックライトユニットは、互いに並列に配列された複数の導光板と、これら複数の導光板のエッジに取り付けられた複数の白色ＬＥＤとを有する。この表示装置では、これら白色ＬＥＤの点灯は、液晶表示パネルの各画素の電圧を書きかえるタイミングと同期して行われる。これにより、液晶表示パネルに表示される動画像のボケを改善することができる。なお、このような動画像のボケの発生原因の１つは、液晶の応答性である。液晶表示パネルの画素に電圧が印加されてから当該画素の液晶の光透過率が目標の光透過率に変化するまでに数十ミリ秒の時間がかかるので、この光透過率が時間とともに変化する画素の状態が動画像のボケの発生原因となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６４９７６号公報（たとえば、段落００６３〜００６５、段落００７３〜００８１，００９２及び図１，図１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、画像表示装置は、その表示面をほぼ縦方向（重力方向）に立てた状態で使用されることが多い。この状態では、従来のサイドライト方式のバックライトユニットの導光板もほぼ縦方向に立てられた状態で使用されるため、導光板のエッジに取り付けられた複数の白色ＬＥＤ光源は縦方向に配列されることとなる。言い換えれば、これら複数の白色ＬＥＤ光源は、重力方向に沿って配列される。一般に、空気には暖かくなると上昇し、冷たくなると下降する性質がある。よって、これら白色ＬＥＤ光源が発光時に発熱して周囲の空気を暖めると、暖められた空気は重力に逆らって上昇する。これにより、下方に配置された白色ＬＥＤ光源と、上方に配置された白色ＬＥＤ光源との間に温度差が生じる。一般にＬＥＤの発光効率は温度依存性を有し、温度が高いほど発光効率が低下する傾向があるので、バックライトユニット内の上方と下方との間の温度差に起因して白色ＬＥＤ光源間に輝度差や発光色差が発生し、これにより面状光の輝度や発光色の面内均一性が低下して、面状光の明るさや発光色にムラが生じるという問題があった。
【０００７】
上記に鑑みて本発明の目的は、ＬＥＤ光源やレーザ光源などの光源間の周辺温度差に起因する面状光の均一性低下を抑制することができるエッジライト方式の照明装置及びこの照明装置を有する画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様による照明装置は、複数の光源と、前記複数の光源から入射された複数の光束を導光する導光反射部材と、前記導光反射部材により導光された複数の光束が入射される第１の端面を有し、前記第１の端面から内部に入射された複数の光束を面状の光束に変換する導光板とを備え、前記導光板は、前記面状の光束を放射する発光面と、前記第１の端面の延在方向一端側に形成され前記第１の端面に交差する方向に延在する第２の端面とを有し、前記複数の光源は、前記第２の端面側に配置され、且つ、前記第２の端面の延在方向に沿って配列されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様による画像表示装置は、第１の態様による照明装置と、前記照明装置をバックライトユニットとし、前記照明装置から放射された当該面状の光束の強度を空間的に変調して画像光を生成する空間光変調素子と、映像信号に応じて前記空間光変調素子の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による照明装置では、複数の光源は、導光板の第１の端面とは異なる第２の端面側に配置され、且つ、この第２の端面の延在方向に沿って配列されている。また、複数の光源から出射された光束は、導光反射部材により導光されて導光板の第１の端面に入射させられる。このような照明装置を、その導光板の光入射端面（第１の端面）を立てた状態で使用する場合には、複数の光源は、重力方向に対して上方あるいは下方のいずれか一方に配置されるので、これら光源間の周辺温度差を小さくすることができる。これにより、光源間の発光特性のバラツキを抑制することができるので、明るさや発光色にムラのない面状光を照明光として提供することができる。したがって、この照明装置をバックライトユニットとして有する画像表示装置の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施の形態１の液晶表示装置の主要構成を概略的に示す装置底面図である。
【図３】図２の構成の概略斜視図である。
【図４】実施の形態１の導光部材の裏面を概略的に示す図である。
【図５】実施の形態１の導光拡散板の裏面構造を概略的に示す図である。
【図６】実施の形態１の微細光学素子の概略断面図である。
【図７】実施の形態１の導光拡散板の変形例を概略的に示す図である。
【図８】実施の形態１の第１の光学シートの光学構造の一例を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明に係る実施の形態２の液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】実施の形態２の液晶表示装置の主要構成を概略的に示す装置底面図である。
【図１１】実施の形態２の導光部材の裏面を概略的に示す図である。
【図１２】実施の形態２の補助導光拡散板の裏面構造を概略的に示す図である。
【図１３】実施の形態２の微細光学素子の概略断面図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態３の液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】実施の形態３の液晶表示装置の主要構成を概略的に示す装置底面図である。
【図１６】実施の形態３の導光拡散板の裏面構造を概略的に示す図である。
【図１７】実施の形態３の微細光学素子の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置１Ａの概略構成を示す機能ブロック図である。図１に示されるように液晶表示装置１Ａは、バックライトユニット１０Ａと、透過型の液晶表示素子１１と、液晶表示素子（液晶表示パネル）１１を駆動する液晶表示素子駆動部２２と、バックライトユニット１０Ａ内の赤色レーザ群１８ＲＧ，緑色レーザ群１８ＧＧ及び青色レーザ群１８ＢＧを個別に駆動する光源駆動部２３Ａと、液晶表示素子駆動部２２及び光源駆動部２３Ａの各動作を制御する制御部２１とを備えている。なお、後述するように、バックライトユニット１０Ａは、赤色レーザ群１８ＲＧ，緑色レーザ群１８ＧＧ及び青色レーザ群１８ＢＧ以外の構成要素を含む。
【００１４】
制御部２１は、ディジタルまたはアナログの映像信号が入力されると、この映像信号に画像処理を施して素子制御信号ＭＣを生成し、この素子制御信号ＭＣを液晶表示素子駆動部２２に与える。また、制御部２１は、素子制御信号ＭＣと同期して光源制御信号ＬＣを光源駆動部２３Ａに与えてバックライトユニット１０Ａを発光させる。
【００１５】
液晶表示素子１１としては、たとえば、アクティブマトリクス方式で動作する一般的な液晶表示パネルを採用することができる。アクティブマトリクス方式を採用する場合には、液晶表示素子１１は、基板上に形成された複数の水平走査配線（ゲート線）と複数のデータ配線とを有し、これら水平走査配線とデータ配線との交差点付近に副画素（サブピクセル）がそれぞれ形成されている。各副画素は、一対の画素電極及び対向電極と、これら画素電極及び対向電極で挟まれた液晶層と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子と、赤色，緑色及び青色のうちのいずれかの可視光波長域の単色光を透過させるカラーフィルタとを有する。たとえば、赤色カラーフィルタを含む副画素と緑色カラーフィルタを含む副画素と青色カラーフィルタを含む副画素とで１つの画素（ピクセル）を構成することが可能である。
【００１６】
液晶表示素子駆動部２２は、複数の水平走査配線を順次走査して選択し、選択された水平走査配線に副画素のスイッチング素子をオン状態にする制御電圧パルスを供給する機能を有する。また、液晶表示素子駆動部２２は、データ配線とオン状態のスイッチング素子とを介して副画素の画素電極に階調電圧を供給することにより当該副画素における画素電極及び対向電極間の液晶層に電界を形成する機能を有する。本実施の形態の駆動信号ＭＤは、このような制御電圧パルス及び階調電圧を含むものである。各副画素は、供給された階調電圧を保持することができる。この階調電圧に応じて液晶層内の液晶分子の配向状態が決まり、その配向状態に対応した光透過率が形成される。
【００１７】
図２は、液晶表示装置１Ａのうち制御部２１と液晶表示素子駆動部２２と光源駆動部２３Ａとを除いた構成を概略的に示す装置底面図である。図３は、図２の液晶表示装置１Ａの構成の概略斜視図である。なお、説明の便宜上、図２及び図３においては、３次元の直交座標系をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が示されている。±Ｘ軸方向は、矩形状をなす液晶表示素子１１の長辺方向（水平画素方向）と一致し、±Ｙ軸方向は、液晶表示素子１１の短辺方向（垂直画素方向）と一致し、＋Ｚ軸方向は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆの法線方向と一致する。＋Ｙ軸方向は、表示面１１ｆの垂直画素方向の上端側を指し、−Ｙ軸方向は、表示面１１ｆの垂直画素方向の下端側を指す。また、図３は、主に裏面側から見たときの液晶表示装置１Ａの通常使用時の状態を表しており、＋Ｙ軸方向は、重力方向（図３の下方向）とは逆の方向を意味するものとする。本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、特定方向を示すためにのみ使用されるので、直交座標系の原点は固定されるものではない。
【００１８】
液晶表示装置１Ａは、図２及び図３に示されるように、液晶表示素子１１、第１の光学シート１２、第２の光学シート１３、導光拡散板１４及び導光部材１６がＺ軸方向に沿って配列され且つ積層された構造を有する。
【００１９】
導光拡散板１４は、側方入射端面１４ｅａから内部に入射された複数の光束を面状の光束すなわち照明光ＤＬ，…，ＤＬに変換する機能を有する。この導光拡散板１４は、照明光ＤＬ，…，ＤＬを出射する前面（発光面）１４ｆと、側方入射端面１４ｅａの延在方向一端側に形成されＸ軸方向に延在する端面１４ｅｃとを有している。また、導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａの外側には反射部材１７が配置されている。本発明の導光反射部材は、たとえば、導光部材１６と反射部材１７とで構成され得る。
【００２０】
液晶表示素子１１には、バックライトユニット１０Ａの前面から＋Ｚ軸方向（図２の上方向）に放射された面状の光束すなわち照明光ＤＬ，…，ＤＬが光学シート１３，１２を介して入射される。液晶表示素子１１は、駆動信号ＭＤに応じて、裏面１１ｂに入射された照明光の強度を画素単位または副画素単位で空間的に変調することでカラー画像を生成する。このカラー画像の情報を有する光（画像光）は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆから前方に放射される。
【００２１】
図２の構成のうち、導光拡散板１４、光反射シート１５、レーザ光源１８１〜１８Ｎ、導光部材１６及び反射部材１７が本実施の形態の照明装置であるバックライトユニット１０Ａを構成している。導光部材１６は、図２及び図３に示されるように光反射シート１５と隣接し且つ光反射シート１５よりも後方に配置される。導光部材１６は、板形状を有するとともにＸ−Ｙ平面における断面がほぼ三角形となる三角柱の形状を有している。導光部材１６の構成材料としては、たとえば、ガラス材料や透光性樹脂材料（たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））といった透光性の光学材料が使用される。アクリル樹脂を使用する場合は、厚さ２ｍｍ程度の板状の導光部材１６を作製することができる。
【００２２】
図４は、実施の形態１の導光部材１６の裏面を概略的に示す図である。図４に示されるように、導光部材１６は、通常の装置使用状態で重力方向（−Ｙ軸方向）に対して下方に配置されるべき入射端面１６ｍを有し、この入射端面１６ｍは、導光拡散板１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されている。入射端面１６ｍは、Ｘ−Ｚ平面（Ｘ軸とＺ軸とに平行な平面）とほぼ平行である。また、導光部材１６は、入射端面１６ｍに対して約４５°の傾斜角度をなす内面反射面１６ｒを有するとともに、入射端面１６ｍに対してほぼ直交する出射端面１６ｅを有する。なお、本明細書において、出射とは、ある方向に向けて光を発することを意味する。出射端面１６ｅは、Ｙ−Ｚ平面（Ｙ軸とＺ軸とに平行な平面）とほぼ平行である。入射端面１６ｍの長手方向（Ｘ軸方向）の長さは、出射端面１６ｅの長手方向（Ｙ軸方向）の長さとほぼ等しいので、導光部材１６は、Ｘ−Ｙ平面（Ｘ軸とＹ軸とに平行な平面）における断面が直角二等辺三角形となる形状を有している。
【００２３】
導光部材１６の入射端面１６ｍの近傍には、複数のレーザ光源１８１，１８２，…，１８Ｎが入射端面１６ｍに対して対向配置されている。これらレーザ光源１８１，１８２，…，１８Ｎは、導光拡散板１４の−Ｙ軸方向側の端面１４ｅｃの延在方向すなわち導光拡散板１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って一列で配列されている。また、これらレーザ光源１８１〜１８Ｎは、白色光をつくりだすために互いに異なる色の波長域の光束をそれぞれ出射する複数種の点光源（半導体レーザ素子）で構成されている。各点光源から出射されるレーザ光の光径は、導光部材１６の入射端面１６ｍのＸ軸方向における大きさに対し極めて小さいが、各レーザ光は、自らの発散角により伝播するにつれて広がる。本実施の形態のレーザ光源１８１〜１８Ｎは、図４に概略的に示されるように、赤色、緑色及び青色という３原色の波長域の単色光を出射する赤色レーザ光源１８Ｒと緑色レーザ光源１８Ｇと青色レーザ光源１８Ｒとの組み合わせをＸ軸方向に沿って等間隔で配列したものである。図１の赤色レーザ群１８ＲＧは、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒからなる群であり、図１の緑色レーザ群１８ＧＧは、緑色レーザ光源１８Ｇ，…，１８Ｇからなる群であり、図１の青色レーザ群１８ＢＧは、青色レーザ光源１８Ｂ，…，１８Ｂからなる群である。
【００２４】
図４に示されるように、導光部材１６は、レーザ光源１８１，…，１８Ｎから放射され入射端面１６ｍから内部に入射された複数の光束を導光し、内面反射面１６ｒで反射させて出射端面１６ｅから反射部材１７の方向に放射する。導光部材１６は、Ｘ−Ｙ平面において直角二等辺三角形の断面形状を有するので、レーザ光源１８１〜１８Ｎより出射された光束は、入射端面１６ｍから出射端面１６ｅに到達するまでに導光部材１６の内部をほぼ同じ光学距離（光が伝播する幾何学的距離と導光部材１６の屈折率との積）伝播することとなる。
【００２５】
また、入射端面１６ｍから内部に入射した光束は導光部材１６と空気層との界面で全反射するので、導光部材１６の内部を進行する光束は、導光部材１６の前面１６ｆと裏面１６ｂとの間を全反射しつつ出射端面１６ｅに到達する。さらに、レーザ光源１８１〜１８Ｎの各々より出射された光束（レーザ光）の光径は、導光部材１６の入射端面１６ｍのＸ軸方向の大きさに対し極めて小さいが、各光束は、自らの発散角により伝播するにつれて広がるので、レーザ光源１８１〜１８Ｎから出射された複数の光束は出射端面１６ｅに到達するまでにほぼ同程度広がり、且つ、空間的に互いに重なり合う。赤色レーザ光源１８Ｒ、緑色レーザ光源１８Ｇ及び青色レーザ光源１８Ｂから出射された赤色レーザ光束、緑レーザ色光束及び青色レーザ光束も、導光部材１６の内部を伝播して出射端面１６ｅに到達するまでに空間的に重なり合って白色光を形成する。したがって、出射端面１６ｅは、ほぼ均一な輝度分布を有し且つ線状に広がる白色の光束ＷＬを出射することができる。
【００２６】
ここで、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、それぞれ、非常に指向性の高いレーザ光束を出射するので、これらレーザ光束が自らの発散角により空間的に重なり合い、輝度分布が均一な線状の白色光束ＷＬをつくりだすために所定の光学距離を確保する必要がある。導光部材１６は、このような光学距離を有するように設計されている。これにより、レーザ光源１８１〜１８Ｎから出射された複数のレーザ光束は、自らの発散角によりレーザ光源１８１〜１８Ｎの配列方向に空間的に互いに重なり合って線状の白色光束ＷＬを形成することができる。本実施の形態では、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色），Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色），…の発光色の順番でレーザ光源１８１〜１８Ｎが配列されているので、同じ色のレーザ光束が空間的に重なり合うようにレーザ光源１８１〜１８Ｎを配置すれば、良好な線状の白色光束ＷＬを形成することができる。
【００２７】
なお、上述したように、導光部材１６は、厚さ２ｍｍの透明部材として作製され得るものであるが、これに限定されるものではない。導光部材１６に必要な主機能は、横一列に配列されたレーザ光源１８１〜１８Ｎより出射された光束を反射部材１７に導くという機能である。この機能を有するのであれば、導光部材１６の構成を別の構成としてもよい。また、液晶表示装置１Ａの薄型化と軽量化とを実現する観点からは、導光部材１６の厚みを薄くすることが好ましいが、導光部材１６の厚みを薄くすると導光部材１６の剛性が低下する。このため、導光部材１６に必要な機能と剛性（機械的強度）とを考慮して導光部材１６の厚さを決定すればよい。
【００２８】
導光部材１６の出射端面１６ｅから出射された光束は、図２に示されるように、反射部材１７の反射曲面１７ｒで反射して導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａに入射する。導光拡散板１４は、側方入射端面１４ｅａから内部に入射された光束を厚み方向（＋Ｚ軸方向）に進行する照明光ＤＬ，…，ＤＬに変換する。これら照明光ＤＬ，…，ＤＬは、面状の均一な光として導光拡散板１４の前面（発光面）１４ｆから放射される。
【００２９】
反射部材１７は、図２及び図３に示されるように導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａよりも外側に配置された、Ｘ軸方向に厚さを持つ板状の部材である。この反射部材１７の反射曲面１７ｒは、導光部材１６の出射端面１６ｅと対向するように配置されている。反射曲面１７ｒは、導光部材１６の出射端面１６ｅより出射された光束を導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａに導くとともに、その光束の進行方向を−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向へ変える機能を有する。この機能を有するのであれば、反射部材１７の反射曲面１７ｒの形状は、図２の形状に限定されるものではない。
【００３０】
導光拡散板１４は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆに対して平行に配置された前面１４ｆと、微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄが形成された裏面構造とを有する板状の透明部材である。図２に示されるように微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄは、液晶表示素子１１とは逆側の裏面に形成されている。
【００３１】
微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄの各々は、裏面側（−Ｚ軸方向）に突出する凸形状を有している。導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａから内部に入射された光束は、導光拡散板１４と空気層との界面で全反射しつつ＋Ｘ軸方向に進行する。側方端面１４ｅｂに到達した光束は、この側方端面１４ｅｂで逆方向に鏡面反射される。微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄは、導光拡散板１４の裏面に到達した光束を前面１４ｆの方向に内面全反射させて照明光ＤＬに変換する機能を有する。すなわち、微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄにより内面全反射された光束の中には、導光拡散板１４の前面１４ｆと空気層との間の全反射条件を満たさずに前面１４ｆから液晶表示素子１１の方向に出射される光束がある。その出射光束が照明光ＤＬを構成する。
【００３２】
このような導光拡散板１４の構成材料としては、たとえば、ガラス材料や透光性樹脂材料といった光学材料が使用される。アクリル樹脂を使用する場合は、厚さ４ｍｍ程度の板状の導光拡散板１４を作製することができる。透光性樹脂材料としては、たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）やポリカーボネート樹脂が挙げられるが、これらに限定されず、光透過率が高く、成形加工性に優れた透光性樹脂材料を使用すればよい。液晶表示装置１Ａの薄型化及び軽量化の実現のためには、導光拡散板１４に必要な機能と剛性（機械的強度）とを考慮して導光拡散板１４の厚さを小さくすることが望ましい。
【００３３】
図５は、導光拡散板１４の裏面構造を概略的に示す図である。図５に示されるように、微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄの配置密度（単位面積当たりの微細光学素子１４ｄの数あるいは寸法）は、側方入射端面１４ｅａから離れるほど高くなり、側方入射端面１４ｅａに近づくほど低い。言い換えれば、微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄは、側方入射端面１４ｅａから離れるほど密となり、側方入射端面１４ｅａに近づくほど疎となる。このようにした理由は、照明光ＤＬの面内輝度分布（２次元面における輝度分布）を均一化させるためである。すなわち、側方入射端面１４ｅａに近いほど、光強度が大きいので、微細光学素子１４ｄの配置密度を低くして伝播光のうち微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄで内面全反射する光の割合を少なくし、側方入射端面１４ｅａから離れるほど、光の強度が弱くなるので、微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄの配置密度を高くして伝播光のうち微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄで内面全反射する光の割合を大きくすることによって面面内輝度分布の均一化が実現されている。微細光学素子１４ｄ，…，１４ｄの配置密度を変えることで、照明光ＤＬの面内輝度分布を制御することが可能である。
【００３４】
図６は、微細光学素子１４ｄの概略断面図である。図６の微細光学素子１４ｄは、凸レンズ形状を有している。また、微細光学素子１４ｄの形状は球面形状の一部をなし、その表面は一定の曲率を有している。たとえば、屈折率が約１．４９のアクリル樹脂を使用して導光拡散板１４を作製する場合には、表面の曲率が約０．１５ｍｍ、最大高さＨｍａｘが約０．００５ｍｍとなるように微細光学素子１４ｄを成形することができる。
【００３５】
導光拡散板１４の裏面構造は、図５に示した構造に限定されるものではない。図７は、導光拡散板１４の変形例である導光拡散板１４Ｍの裏面構造を概略的に示す図である。この導光拡散板１４Ｍの裏面構造は、凸レンズ形状の微細光学素子１４Ｍｄ，…，１４Ｍｄを有している。微細光学素子１４Ｍｄの寸法は、側方入射端面１４Ｍｅａから離れるほど大きくなり、側方入射端面１４Ｍｅａに近づくほど小さくなる。これにより、照明光ＤＬの面内輝度分布の均一化を実現することができる。
【００３６】
なお、上記微細光学素子１４ｄ，１４Ｍｄに代えて、他の凸状あるいは凹状の形状を有する微細光学素子や、断面プリズム形状を有する微細光学素子を採用してもよい。また、微細光学素子は、必ずしも規則的な位置に形成されている必要はなく、ランダムな位置に形成されてもよい。
【００３７】
光反射シート１５は、導光拡散板１４の裏面から後方（−Ｚ軸方向）に放射された光を液晶表示素子１１の方向に反射させる部材である。光反射シート１５で反射した光は、導光拡散板１４を透過して照明光ＤＬの一部を構成することとなる。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て有する光反射シートや、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。このような光反射シート１５を使用することにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００３８】
一方、第２の光学シート１３は、導光拡散板１４の前面１４ｆから放射された照明光ＤＬを透過させ、且つ、細かな照明ムラなどの光学的影響を抑制する構造を有する。
【００３９】
第１の光学シート１２は、第２の光学シート１３を透過した照明光ＤＬの進行方向を調整してその進行方向を液晶表示素子１１の裏面１１ｂに向ける光学構造を有する。図８は、第１の光学シート１２の光学構造の一例を概略的に示す斜視図である。図８に示されるように、第１の光学シート１２の表面（液晶表示素子１１の裏面１１ｂと対向する面）は、複数の凸状部１２ｐ，…，１２ｐが表示面１１ｆと平行な面に沿ってＸ軸方向に規則的に配列された構造を有している。各凸状部１２ｐは、断面が三角プリズム形状をなし、凸状部１２ｐの頂角部は液晶表示素子１１側に突出し、その頂角部をなす稜線はＹ軸方向に延在している。隣接する凸状部１２ｐ，１２ｐの間隔は一定である。
【００４０】
次に、以上に説明した実施の形態１のバックライトユニット１０Ａ及び液晶表示装置１Ａの効果や利点について説明する。
【００４１】
上記実施の形態１のバックライトユニット１０Ａでは、図２及び図３に示されるように、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、側方入射端面１４ｅａとは異なる底面側の端面１４ｅｃの延在方向に沿って配列されており、これらレーザ光源１８１〜１８Ｎから出射された光束は、導光部材１６と反射部材１７とにより導光されて側方入射端面１４ｅａに入射させられる。このようなバックライトユニット１０Ａを、側方入射端面１４ｅａを立てた状態（通常の装置使用状態）で使用した場合には、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、重力方向に対して垂直な横方向に配列されるので、レーザ光源１８１〜１８Ｎ間の周辺温度差を小さくして発光効率や発光色（発光波長）のバラツキを抑制することができる。
【００４２】
しかも、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、通常の装置使用状態で重力方向下方に配置されるので、これらレーザ光源１８１〜１８Ｎが発する熱は、周辺の空気を暖めるが、暖められた空気は重力に逆らって上昇する。それ故、これらレーザ光源１８１〜１８Ｎの周辺温度の上昇が抑制される。これにより、レーザ光源１８１〜１８Ｎの温度依存性を有する発光効率の低下を抑制することができ、レーザ光源１８１〜１８Ｎの寿命を延ばすことができる。また、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、当該レーザ光源１８１〜１８Ｎが発する熱が上方に逃げやすいように１列で配列されている。したがって、本実施の形態のバックライトユニット１０Ａは、明るさや発光色にムラのない均一な面状光を照明光として提供することができる。また、液晶表示装置１Ａの画質を良好にすることが可能である。
【００４３】
また、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、導光拡散板１４の厚さ方向（Ｚ軸方向）とはほぼ垂直な方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されているので、バックライトユニット１０Ａを容易に薄型化することができる。特に、図３に示されるように、導光拡散板１４の長手方向に沿ってレーザ光源１８１〜１８Ｎが配列されており、導光拡散板１４の長手方向は液晶表示素子１１の水平画素方向と一致するので、レーザ光源１８１〜１８Ｎの重力方向下方への配置と液晶表示装置１Ａの薄型化とを両立させることができる。
【００４４】
また、上記レーザ光源１８１〜１８Ｎに代えて、ＬＥＤ光源（発光ダイオード光源）を使用する場合にも、これらＬＥＤ光源間の周辺温度差を抑制することが可能である。しかしながら、レーザ素子を用いた光源の場合、単一発光色のＬＥＤ光源の場合と比べて電気・光変換効率が高いので、レーザ光源１８１〜１８Ｎを用いた場合の方が低消費電力駆動が可能であるという利点がある。さらに、レーザ素子を用いたレーザ光源の光は、ＬＥＤ光源の光よりも高い指向性を有する。このため、レーザ光源１８１〜１８Ｎと導光部材１６との間の光結合効率が良好であるという利点もある。なお、光結合効率とは、光源からの出射光の光量に対する導光部材１６に結合（入射）される光量の比率を意味する。
【００４５】
また、レーザ光源１８１〜１８Ｎの出射光の波長幅（スペクトル半値全幅）は、ＬＥＤ光源のそれと比べて狭いので、レーザ光源１８１〜１８Ｎの採用により表示色の色純度を高めることができる。よって、蛍光ランプや白色ＬＥＤ光源を用いた場合よりも、本実施の形態の液晶表示装置１Ａは、鮮やかな色彩表現を実現することができる。
【００４６】
ところで、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。白色ＬＥＤ光源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使用した場合には、色再現範囲を広げるためにカラーフィルタの透過帯域幅（透過波長域）を狭いものに設定し、表示色の色純度を高める必要がある。しかしながら、カラーフィルタの透過帯域幅を狭くすることで不要となる光の量が多くなるので、光の利用効率が低下し、表示画面の輝度の低下や消費電力の増大を引き起こすという問題がある。たとえば、蛍光体を有する白色ＬＥＤ光源や蛍光ランプは、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強度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６３０〜６４０ｎｍの波長領域で色純度を高めようとすると、カラーフィルタの透過光量が極めて低下し、著しく輝度が低下する。
【００４７】
これに対し、本実施の形態のレーザ光源１８１〜１８Ｎは、可視光波長域の単色光を出射する赤色レーザ群１８ＲＧ、緑色レーザ光源１８ＧＧ及び青色レーザ群１８ＢＧからなるので、ＬＥＤ光源よりも、単色性において優れている。よって、レーザ光源１８１〜１８Ｎの発光波長域に合わせて液晶表示素子１１のカラーフィルタの透過帯域幅を選択することができる。すなわち、カラーフィルタの透過光量の低減を抑制しつつ、カラーフィルタの透過帯域幅を狭くすることができる。これにより、表示色の色純度を高めて色再現範囲を広げることが可能である。したがって、液晶表示装置１Ａの画質を良好にすることができる。
【００４８】
また、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、赤色レーザ群１８ＲＧと緑色レーザ群１８ＧＧと青色レーザ群１８ＢＧとで構成されるので、図１の制御部２１が赤色レーザ群１８ＲＧの発光量と緑色レーザ群１８ＧＧの発光量と青色レーザ群１８ＢＧの発光量とを個別に制御することが容易である。このため、制御部２１は、映像信号に応じて液晶表示装置１Ａの消費電力量を低減するように、赤色レーザ群１８ＲＧの輝度と緑色レーザ群１８ＧＧの輝度と青色レーザ群１８ＢＧの輝度との割合を最適化することができる。
【００４９】
さらに、制御部２１は、赤色レーザ群１８ＲＧの発光量と緑色レーザ群１８ＧＧの発光量と青色レーザ群１８ＢＧの発光量とを個別に制御することで、表示画像の輝度に寄与せず、画像光の生成に不要な迷光を低減させることができる。これにより、表示画像のコントラストを向上させることができる。
【００５０】
ところで、従来から、エッジライト方式のバックライトユニットに組み込む光源としてレーザ光源が採用されると、液晶表示パネルの表示面の輝度ムラ（輝度の面内均一性の低下）が問題となっていた。この輝度ムラの原因の１つは、レーザ光源が指向性の高い光を出射する点光源という点にある。これに対し、本実施の形態のバックライトユニット１０Ａでは、導光部材１６の採用により、レーザ光源１８１〜１８Ｎのうち互いに近接配置されたレーザ光源から出射された指向性の高い光束を、それらの発散角により空間的に互いに重ね合わせる光学距離を十分に確保することができるので、導光部材１６は、均一な線状光束ＷＬ（図４）を出射端面１６ｅから出射することができる。このため、バックライトユニット１０Ａは、輝度や発光色の均一な面内分布の照明光ＤＬ，…，ＤＬを生成することができる。それ故、液晶表示素子１１の表示面１１ｆでの輝度や発光色の面内均一性の低下を抑制することができる。
【００５１】
また、上記したように特許文献１に記載される従来の表示装置のバックライトユニットは、互いに並列に配列された複数の導光板と、これら複数の導光板のエッジに取り付けられた複数の白色ＬＥＤ光源とを有する。これら白色ＬＥＤ光源の点灯は、液晶表示パネルの画素または副画素に保持される電圧を書きかえるタイミングと同期して行われる。すなわち、所定数の水平画素ラインごとに電圧を書き換えるタイミングに合わせてバックライトを点灯させる必要がある。このような構成を実現するには、複数の白色ＬＥＤ光源を垂直画素方向に沿って配列させる必要がある。これに対し、本実施の形態のバックライトユニット１０Ａでは、レーザ光源１８１〜１８Ｎは、液晶表示素子１１の垂直画素方向一端側に配置され、且つ、液晶表示素子１１の水平画素方向すなわち水平走査配線の延在方向に沿って配列される。水平走査配線に対する走査と同期して光源駆動部２３がレーザ光源１８１〜１８Ｎを順次点灯させる点灯制御を制御部２１が実行したとき、導光部材１６と反射部材１７とは、レーザ光源１８１〜１８Ｎから垂直画素方向（＋Ｙ軸方向）に放射された光束を導光して、水平画素方向の側（−Ｘ軸方向側）から導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａに入射させることができる。よって、液晶表示素子１１の所定数の水平画素ラインごとに副画素の階調電圧を書き換えるタイミングと同期してレーザ光源１８１〜１８Ｎを順次点灯させても、これらレーザ光源１８１〜１８Ｎの光束を導光して導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａに入射させることが可能である。
【００５２】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。図９は、実施の形態２の液晶表示装置１Ｂの概略構成を示す機能ブロック図である。図９に示されるように液晶表示装置１Ｂは、バックライトユニット１０Ｂと、透過型の液晶表示素子１１と、液晶表示素子（液晶表示パネル）１１を駆動する液晶表示素子駆動部２２と、バックライトユニット１０Ｂ内の赤色レーザ群１８ＲＧ及び青緑色ＬＥＤ群（青緑色発光ダイオード群）２０Ｇを個別に駆動する光源駆動部２３Ｂと、液晶表示素子駆動部２２及び光源駆動部２３Ｂの各動作を制御する制御部２１とを備えている。
【００５３】
本実施の形態の液晶表示装置１Ｂは、バックライトユニット１０Ｂの構成の一部と光源駆動部２３Ｂとを除いて、上記実施の形態１の液晶表示装置１Ａと同じ構成を有する。なお、実施の形態１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１０は、液晶表示装置１Ｂのうち制御部２１と液晶表示素子駆動部２２と光源駆動部２３Ｂとを除いた構成を概略的に示す装置底面図である。なお、図１０においては、３次元の直交座標系をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が示されている。±Ｘ軸方向は、矩形状をなす液晶表示素子１１の長辺方向（水平画素方向）と一致し、±Ｙ軸方向は、液晶表示素子１１の短辺方向（垂直画素方向）と一致し、＋Ｚ軸方向は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆの法線方向と一致する。＋Ｙ軸方向は、表示面１１ｆの垂直画素方向の上端側を指し、−Ｙ軸方向は、表示面１１ｆの垂直画素方向の下端側を指す。また、＋Ｙ軸方向は、重力方向とは逆の方向を意味するものとする。
【００５５】
図１０に示されるように、液晶表示装置１Ｂは、液晶表示素子１１、第１の光学シート１２、第２の光学シート１３、補助導光拡散板１９、導光拡散板１４及び導光部材１６がＺ軸方向に沿って配列され且つ積層された構造を有する。図１０の構成のうち、青緑色ＬＥＤ光源（補助光源）２０、補助導光拡散板１９、導光拡散板１４、光反射シート１５、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒ、導光部材１６及び反射部材１７が本実施の形態の照明装置であるバックライトユニット１０Ｂを構成している。このバックライトユニット１０Ｂの構成は、補助導光拡散板１９と青緑色ＬＥＤ光源２０と赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒとを除いて、実施の形態１のバックライトユニット１０Ａの構成と同じである。
【００５６】
図１１は、実施の形態２の導光部材１６の裏面を概略的に示す図である。図１１に示されるように、導光部材１６は、通常の装置使用状態で重力方向（−Ｙ軸方向）に対して下方に配置されるべき入射端面１６ｍを有し、この入射端面１６ｍは、導光拡散板１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されている。この入射端面１６ｍの近傍には、半導体レーザ素子を有する点光源である複数の赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒが入射端面１６ｍに対して対向配置されている。これら赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒは、導光拡散板１４の−Ｙ軸方向側の端面１４ｅｃの延在方向すなわち導光拡散板１４の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って一列で配列されている。図９の赤色レーザ群１８ＲＧは、これら赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒからなる群である。
【００５７】
図１１に示されるように、導光部材１６は、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒから放射され入射端面１６ｍから内部に入射された複数の光束を導光し、内面反射面１６ｒで反射させて出射端面１６ｅから反射部材１７の方向に放射する。導光部材１６は、Ｘ−Ｙ平面において直角二等辺三角形の断面形状を有するので、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒより出射された光束は、入射端面１６ｍから出射端面１６ｅに到達するまでに導光部材１６の内部をほぼ同じ光学距離（光が伝播する幾何学的距離と導光部材１６の屈折率との積）伝播することとなる。
【００５８】
入射端面１６ｍから内部に入射した光束は導光部材１６と空気層との界面で全反射するので、導光部材１６の内部を進行する光束は、導光部材１６の前面１６ｆと裏面１６ｂとの間を全反射しつつ出射端面１６ｅに到達する。さらに、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒの各々より出射された光束（レーザ光）の光径は、導光部材１６の入射端面１６ｍのＸ軸方向の大きさに対し極めて小さいが、各光束は、自らの発散角により伝播するにつれて広がるので、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒのうち互いに近接配置された赤色レーザ光源から出射された複数の光束は出射端面１６ｅに到達するまでにほぼ同程度広がり、且つ、空間的に互いに重なり合う。したがって、出射端面１６ｅは、ほぼ均一な輝度分布を有し且つ線状に広がる赤色光束ＲＬを出射することができる。
【００５９】
赤色レーザ光源１８Ｒとしては、たとえば、約６４０ｎｍ付近に形成されるピーク強度と１ｎｍ程度の波長幅（スペクトル半値全幅）とを持つ発光スペクトルの単色光を出力する半導体レーザ素子を使用すればよいが、これに限定されるものではない。赤色レーザ光源１８Ｒの出射光束の発散角は、たとえば、速軸方向において半値全幅で約４０度であり、遅軸方向においては半値全幅で約１０度である。
【００６０】
赤色レーザ光源１８Ｒは、その遅軸方向が導光部材１６の入射端面１６ｍの短辺方向（Ｚ軸方向）と平行になるように配置される。入射端面１６ｍの短辺方向は、導光部材１６の対向する面１６ｆ，１６ｂの間隔が最も狭くなる方向である。なお、赤色レーザ光源１８Ｒの配置方向は、これに限定されるものではないが、遅軸方向が入射端面１６ｍの短辺方向と平行になるように赤色レーザ光源１８Ｒを配置することで、導光部材１６の内面反射面１６ｒでの反射が効率よく行われる。入射端面１６ｍの短辺方向におけるレーザ光束の発散角が大きい場合には、レーザ光束の一部の入射端面１６ｍへの入射角が臨界角より大きくなり、内面反射面１６ｒに到達しなくなる可能性がある。
【００６１】
導光部材１６の出射端面１６ｅから出射された光束は、図１０に示されるように、反射部材１７の反射曲面１７ｒで反射して導光拡散板１４の側方入射端面１４ｅａに入射する。導光拡散板１４は、側方入射端面１４ｅａから内部に入射された光束を厚み方向（＋Ｚ軸方向）に進行する照明光ＤＬ１，…，ＤＬ１に変換する。これら照明光ＤＬ１，…，ＤＬ１は、面状の均一な光として導光拡散板１４の前面（発光面）１４ｆから放射される。
【００６２】
図１２は、補助導光拡散板１９の裏面構造を概略的に示す図である。図１０及び図１２に示されるように、補助導光拡散板１９は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆに対して平行に配置された前面１９ｆと、側方入射端面１９ｅａと、側方端面（光反射面）１９ｅｂと、微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄが形成された裏面構造とを有する板状の透明部材である。この補助導光拡散板１９は、導光拡散板１４の前面１４ｆから放射された照明光ＤＬ１，…，ＤＬ１を透過させる材料で構成されている。また、微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄの各々は、裏面側（−Ｚ軸方向）に突出する凸形状を有している。
【００６３】
図１２に示されるように、補助導光拡散板１９の側方入射端面１９ｅａと対向する位置に複数の青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０が配置され、これら青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０はＹ軸方向に沿って等間隔で配列されている。青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０は、補助導光拡散板１９の側方入射端面１９ｅａに向けて光束を出射する。側方入射端面１９ｅａから補助導光拡散板１９の内部に入射された光束は、補助導光拡散板１９と空気層との界面で全反射しつつ＋Ｘ軸方向に進行する。微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄは、補助導光拡散板１９の裏面に到達した光束を前面１９ｆの方向に内面全反射させて照明光（補助光束）ＤＬ２に変換する機能を有する。すなわち、微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄにより内面全反射された光束の中には、補助導光拡散板１９の前面１９ｆと空気層との間で全反射条件を満たさずに前面１９ｆから液晶表示素子１１の方向に出射される光束がある。その出射光束が照明光ＤＬ２を構成する。
【００６４】
このような補助導光拡散板１９の構成材料としては、たとえば、ガラス材料や透光性樹脂材料といった光学材料が使用される。アクリル樹脂を使用する場合は、厚さ４ｍｍ程度の板状の補助導光拡散板１９を作製することができる。透光性樹脂材料としては、たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）やポリカーボネート樹脂が挙げられるが、これらに限定されず、光透過率が高く、成形加工性に優れた透光性樹脂材料を使用すればよい。液晶表示装置１Ｂの薄型化及び軽量化の実現のためには、補助導光拡散板１９に必要な機能と剛性（機械的強度）とを考慮して補助導光拡散板１９の厚さを小さくすることが望ましい。
【００６５】
微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄの配置密度（単位面積当たりの微細光学素子１９ｄの数あるいは寸法）は、側方入射端面１９ｅａから離れるほど高くなり、側方入射端面１９ｅａに近づくほど低い。言い換えれば、微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄは、側方入射端面１９ｅａから離れるほど密となり、側方入射端面１９ｅａに近づくほど疎となる。このようにした理由は、照明光ＤＬ２の面内輝度分布を均一化させるためである。微細光学素子１９ｄ，…，１９ｄの配置密度を変えることで、照明光ＤＬ２の面内輝度分布を制御することが可能である。
【００６６】
図１３は、微細光学素子１９ｄの一例を示す概略断面図である。図１３の微細光学素子１９ｄは、凸レンズ形状を有している。また、微細光学素子１９ｄの形状は球面形状の一部をなし、その表面は一定の曲率を有している。たとえば、屈折率が約１．４９のアクリル樹脂を使用して補助導光拡散板１９を作製する場合には、表面の曲率が約０．１５ｍｍ、最大高さＤｍａｘが約０．００５ｍｍとなるように微細光学素子１９ｄを成形することができる。
【００６７】
補助導光拡散板１９の裏面構造は、図１２に示した構造に限定されるものではない。図１２に示した構造に代えて、図７の裏面構造と同様に、微細光学素子の寸法を側方入射端面から離れるほど大きくし、側方入射端面に近づくほど小さくしてもよい。これにより、照明光ＤＬ２の面内輝度分布の均一化を実現することができる。また、他の凸状あるいは凹状の形状を有する微細光学素子や、断面プリズム形状を有する微細光学素子を採用してもよい。さらに、微細光学素子は、必ずしも規則的な位置に形成されている必要はなく、ランダムな位置に形成されてもよい。
【００６８】
青緑色ＬＥＤ光源２０の発光色は、赤色レーザ光源１８Ｒの発光色に対して補色となる。青緑色ＬＥＤ光源２０としては、たとえば、４５０ｎｍ付近と５３０ｎｍ付近とにピーク強度を持つ発光スペクトルの光を出射する光源を使用すればよい。具体的には、青色波長域の光（青色光）を出射する青色ＬＥＤ光源と、この青色レーザ光源の出射光を励起光として吸収して緑色波長域の光（緑色光）を放射する緑色蛍光体との組み合わせからなる光源を使用することができる。このような光源は、約４２０ｎｍから約５８０ｎｍまでの波長域に連続的なスペクトルを持つ青緑色の光（青色光と緑色光とが混じり合った光）を出力する。また、各青緑色ＬＥＤ光源２０は広い発散角の青緑光を出射するので、青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０から出射された光束は、青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０の配列方向において互いに重なり合って線状の光を形成する。
【００６９】
本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、青色光と緑色光とを出力する青緑色ＬＥＤ光源２０を使用しているが、緑色光については、緑色を発光色とする単色ＬＥＤ光源や単色レーザ光源を使用することも考えられる。しかしながら、ディスプレイに適用可能な簡易且つ小型な光源の中で、そのような単色ＬＥＤ光源や単色レーザ光源は、蛍光体を使用するいわゆる多色ＬＥＤ光源よりも低消費電力および高出力の点で劣る。そこで、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、装置構成の簡易化、小型化および低消費電力化のため、緑色蛍光体を含む青緑色ＬＥＤ光源２０を使用している。
【００７０】
なお、青緑色ＬＥＤ光源２０の緑色蛍光体を励起させる光源として、青色ＬＥＤ光源が使用されているが、より色再現範囲を広げるという観点からは、青色ＬＥＤ光源に代えて青色レーザ光源を採用することも有効である。しかしながら、消費電力の低減や蛍光体の内部変換効率低下の抑制という観点からは、蛍光体を励起するための光源として、レーザ光源よりもＬＥＤ光源を使用することが好ましい。その理由は、以下のとおりである。
【００７１】
低電流駆動で低出力のＬＥＤ光源に対し、レーザ光源は高電流駆動で高出力である。このため、駆動時のレーザ光源からの発熱量が非常に大きい。また、ＬＥＤ光源から出射される光は広い発散角を有するのに対し、レーザ光源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、レーザ光源の場合、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の一部は、他波長の光に変換されて外部に放射され、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。したがって、高出力で光強度密度の高いレーザ光が入射した場合、蛍光体の発熱量は非常に大きくなる。
【００７２】
蛍光体を励起するためのレーザ光源自身の発熱量が増加すると、蛍光体の温度も上昇する。また、蛍光体自身の発熱量が増加しても、蛍光体の温度は上昇する。このように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、輝度の低下や消費電力の増加を引き起こす。上記の理由により、実施の形態２における青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０では、緑色蛍光体を励起するための光源として、青色ＬＥＤ光源が採用されている。
【００７３】
補助導光拡散板１９は、側方入射端面１９ｅａから内部に入射された光束を厚み方向（＋Ｚ軸方向）に進行する照明光ＤＬ２，…，ＤＬ２に変換する。これら照明光ＤＬ２，…，ＤＬ２は、面状の均一な光を構成している。補助導光拡散板１９は、照明光ＤＬ２，…，ＤＬ２を、後方の導光拡散板１４の前面１４ｆから入射された照明光ＤＬ１，…，ＤＬ１に混ぜて液晶表示素子１１の方向に放射する。補助導光拡散板１９の前面１９ｆから放射された赤色の照明光ＤＬ１と青緑色の照明光ＤＬ２とは、白色光となって光学シート１３，１２を介して液晶表示素子１１に入射する。補助導光拡散板１９は、照明光ＤＬ１に対して反射や吸収などの光学的影響をできるだけ低くする透明材料で構成されている。したがって、照明光ＤＬ１の損失は抑えられ、液晶表示素子１１を照明するために照明光ＤＬ１を効率良く利用することができる。
【００７４】
なお、液晶表示素子１１の方向に放射された照明光ＤＬ１，ＤＬ２の中には、光学シート１２，１３で反射して−Ｚ軸方向に進行する光があるが、光反射シート１５は、そのような光を液晶表示素子１１の方向（＋Ｚ軸方向）に反射させる。このため、照明光ＤＬ１，ＤＬ２の損失を抑えることができ、照明光ＤＬ１，ＤＬ２を効率良く利用することができる。
【００７５】
次に、以上に説明した実施の形態２のバックライトユニット１０Ｂ及び液晶表示装置１Ｂの効果や利点について説明する。
【００７６】
上記実施の形態２のバックライトユニット１０Ｂでは、図１０及び図１１に示されるように、レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、導光拡散板１４の底面側の端面１４ｅｃの延在方向に沿って配列されており、これらレーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒから出射された光束は、導光部材１６と反射部材１７とにより導光されて側方入射端面１４ｅａに入射させられる。このようなバックライトユニット１０Ｂを、側方入射端面１４ｅａを立てた状態（通常の装置使用状態）で使用した場合には、レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、重力方向に対して垂直な横方向に配列されるので、レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒ間の周辺温度差を小さくして発光効率や発光色（発光波長）のバラツキを抑制することができる。
【００７７】
しかも、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは重力方向下方に配置されるので、これら赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒが発する熱は、周辺の空気を暖めるが、暖められた空気は重力に逆らって上昇する。それ故、これら赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの周辺温度の上昇が抑制される。これにより、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの温度依存性を有する発光効率の低下を抑制することができ、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの寿命を延ばすことができる。また、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、これら赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒが発する熱が上方に逃げやすいように１列に配列されている。したがって、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、明るさや発光色にムラのない均一な面状光を照明光として提供することができる。また、液晶表示装置１Ｂの画質を良好にすることが可能である。
【００７８】
また、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒと青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０という２種類の光源が下方と側方とにそれぞれ分離されて配置されている。これにより、これら２種類の光源が発する熱による周辺温度の上昇を緩和することができる。よって、周辺温度の上昇に起因する発光効率の低下を抑制することができ、赤色レーザ光源１８Ｒ及び青緑色ＬＥＤ光源２０の各光源の寿命を延ばすことができる。
【００７９】
また、上記実施の形態１の場合と同様に、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、導光拡散板１４の厚さ方向（Ｚ軸方向）とはほぼ垂直な方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されているので、バックライトユニット１０Ｂを容易に薄型化することができる。特に、導光拡散板１４の長手方向に沿って赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒが配列されており、導光拡散板１４の長手方向は液晶表示素子１１の水平画素方向と一致するので、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの重力方向下方への配置と液晶表示装置１Ｂの薄型化とを両立させることができる。
【００８０】
また、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの使用により、蛍光ランプや白色ＬＥＤ光源を用いる場合よりも、赤色の色純度を向上させることができる。また、赤色の色純度の向上により、液晶表示装置１Ｂは、カラーフィルタによる光の損失を減少させることができる。このため、本実施の形態の液晶表示装置１Ｂは、低消費電力の実現と同時に高輝度で広い色域を実現することができる。
【００８１】
上記赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒに代えて、ＬＥＤ光源を使用する場合にも、これらＬＥＤ光源間の周辺温度差を抑制することが可能であるが、レーザ素子を用いたレーザ光源の場合、単一発光色のＬＥＤ光源の場合と比べて電気・光変換効率が高いので、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒを用いた場合の方が低消費電力駆動が可能であるという利点がある。さらに、レーザ素子を用いたレーザ光源の光は、ＬＥＤ光源の光よりも高い指向性を有する。このため、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒと導光部材１６との間の光結合効率が良好であるという利点もある。
【００８２】
ところで、赤色は、色差に対する人間の感度が高い色である。赤色を発光色とする典型的な単色ＬＥＤ光源の赤色の波長帯域幅は数十ｎｍ程度であるが、赤色レーザ光源の赤色の波長帯域幅は数ｎｍ程度しかないので、これら波長帯域幅の違いは、人間の視覚にはより顕著な差となって感じられる。人間の視覚は、波長帯域幅の違いを、色純度の差として感じる。従来のバックライトユニットで広く用いられている白色ＬＥＤ光源（たとえば、青色ＬＥＤ光源と黄色蛍光体との組み合わせ）の場合、赤色波長域の光のエネルギー量が比較的少なく、特に、赤色波長域の光のうち純赤として好ましい６３０ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域の光の割合は非常に少ない。このため、この波長域で色純度を高めようとすると、極めて透過光量が低下し、著しく輝度が低下する場合があった。
【００８３】
これに対し、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、赤色、緑色及び青色の３原色の中でも特に赤色を発光色とする赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒを用いているので、他の発光色（緑色や青色）のレーザ光源を用いる場合よりも、消費電力の低減や色純度向上についての効果が高いという利点がある。また、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの赤色の波長帯域幅は非常に狭いので、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、赤色を発光色とする単色ＬＥＤ光源を使用するバックライトユニットよりも、赤色の色純度を高めることが可能である。また、赤色レーザ光源１８Ｒの波長帯域幅に合わせて液晶表示素子１１の赤色カラーフィルタの透過帯域幅（透過波長域）を最適化することができる。具体的には、赤色カラーフィルタの透過光量の低減を抑制しつつ、赤色カラーフィルタの透過帯域幅を狭くすることができる。これにより、赤色の色純度を高めて色再現範囲を広げることが可能である。したがって、本実施の形態の液晶表示装置１Ｂは、鮮やかな色彩表現を実現して良好な画質を提供することができる。
【００８４】
また、青色波長域から赤色波長域までの連続スペクトルを有する白色ＬＥＤ光源や、波長帯域幅の広い赤色の単色ＬＥＤ光源を使用するバックライトユニットの場合には、緑色カラーフィルタで遮蔽することができない波長域の光が生成されることがある。この場合、緑色カラーフィルタは不要な光を透過させるため、緑色の色純度が低下するという問題がある。これに対し、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、波長帯域幅の狭い赤色光を出射する赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒを使用しているので、白色ＬＥＤ光源や赤色の単色ＬＥＤ光源を使用するバックライトユニットと比べて、緑色の色純度を向上させることができる。
【００８５】
また、上述したように、従来は、エッジライト方式のバックライトユニットにレーザ光源が採用されると、液晶表示パネルの表示面の輝度ムラ（輝度の面内均一性の低下）が問題となっていた。これに対し、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、導光部材１６を採用しているので、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒのうち互いに近接配置されたレーザ光源から出射された指向性の高い光束を、それらの発散角により空間的に互いに重ね合わせる光学距離を十分に確保することができる。これにより、導光部材１６は、均一な線状光束を出射端面１６ｅから出射することが可能である。このため、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｂは、均一な面内輝度分布の照明光ＤＬ１，…，ＤＬ１を生成することができる。それ故、液晶表示素子１１の表示面１１ｆでの輝度や発光色の面内均一性低下を抑制することができる。
【００８６】
本実施の形態の制御部２１は、映像信号に応じて液晶表示装置１Ｂの消費電力量を低減するように、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの輝度と青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０の輝度との割合を最適化することが可能である。さらに、制御部２１は、赤色レーザ群１８ＲＧの発光量と青緑色ＬＥＤ群２０Ｇの発光量とを個別に制御することで、画像光の生成に不要な迷光を低減させることができる。これにより、表示画像のコントラストを向上させることができる。
【００８７】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。図１４は、実施の形態３の液晶表示装置１Ｃの概略構成を示す機能ブロック図である。図１４に示されるように液晶表示装置１Ｃは、バックライトユニット１０Ｃと、透過型の液晶表示素子１１と、液晶表示素子（液晶表示パネル）１１を駆動する液晶表示素子駆動部２２と、バックライトユニット１０Ｃ内の赤色レーザ群１８ＲＧ及び青緑色ＬＥＤ群（青緑色発光ダイオード群）２０Ｇを個別に駆動する光源駆動部２３Ｃと、液晶表示素子駆動部２２及び光源駆動部２３Ｃの各動作を制御する制御部２１とを備えている。
【００８８】
本実施の形態の液晶表示装置１Ｃは、バックライトユニット１０Ｃの構成の一部と光源駆動部２３Ｃとを除いて、上記実施の形態１の液晶表示装置１Ａと同じ構成を有する。なお、実施の形態１，２の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
図１５は、液晶表示装置１Ｃのうち制御部２１と液晶表示素子駆動部２２と光源駆動部２３Ｃとを除いた構成を概略的に示す装置底面図である。なお、図１５においては、３次元の直交座標系をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が示されている。±Ｘ軸方向は、矩形状をなす液晶表示素子１１の長辺方向（水平画素方向）と一致し、±Ｙ軸方向は、液晶表示素子１１の短辺方向（垂直画素方向）と一致し、＋Ｚ軸方向は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆの法線方向と一致する。＋Ｙ軸方向は、表示面１１ｆの垂直画素方向の上端側を指し、−Ｙ軸方向は、表示面１１ｆの垂直画素方向の下端側を指す。また、＋Ｙ軸方向は、重力方向とは逆の方向を意味するものとする。
【００９０】
図１５に示されるように、液晶表示装置１Ｃは、液晶表示素子１１、第１の光学シート１２、第２の光学シート１３、導光拡散板３０及び導光部材１６がＺ軸方向に沿って配列され且つ積層された構造を有する。図１６は、導光拡散板３０の裏面構造を概略的に示す図である。図１５の構成のうち、青緑色ＬＥＤ光源（補助光源）２０、導光拡散板３０、光反射シート１５、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒ、導光部材１６及び反射部材３１が本実施の形態の照明装置であるバックライトユニット１０Ｃを構成している。
【００９１】
導光拡散板３０は、側方入射端面３０ｅａから内部に入射された複数の光束を面状の光束すなわち照明光ＤＬ，…，ＤＬに変換する機能を有する。この導光拡散板３０は、照明光ＤＬ，…，ＤＬを出射する前面（発光面）３０ｆと、側方入射端面３０ｅａの延在方向一端側に形成されＸ軸方向に延在する端面３０ｅｃとを有している。また、導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａの外側には反射部材３１が配置されている。本発明の導光反射部材は、たとえば、これら導光部材１６と反射部材３１とで構成され得る。
【００９２】
上記実施の形態２の場合と同様に、導光部材１６は、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒから放射され入射端面１６ｍから内部に入射された複数の光束を導光して、出射端面１６ｅから反射部材３１の方向に放射する。導光部材１６の入射端面１６ｍから内部に入射した光束は導光部材１６と空気層との界面で全反射するので、導光部材１６の内部を進行する光束は、導光部材１６の前面１６ｆと裏面１６ｂとの間を全反射しつつ出射端面１６ｅに到達する。
【００９３】
また、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒの各々より出射されたレーザ光束は、自らの発散角により伝播するにつれて広がるので、赤色レーザ光源１８Ｒ，１８Ｒ，…，１８Ｒのうち互いに近接配置された赤色レーザ光源から出射された複数の光束は出射端面１６ｅに到達するまでにほぼ同程度広がり、且つ、空間的に互いに重なり合う。したがって、出射端面１６ｅは、ほぼ均一な輝度分布を有し且つ線状に広がる赤色光束を出射することができる。
【００９４】
導光部材１６の出射端面１６ｅから出射された光束は、図１５に示されるように、反射部材３１の反射曲面３１ｒで反射して導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａに入射する。反射部材３１は、導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａよりも外側に配置された、Ｘ軸方向に厚さを持つ板状の部材である。この反射部材３１の反射曲面３１ｒは、導光部材１６の出射端面１６ｅと対向するように配置されている。反射曲面３１ｒは、導光部材１６の出射端面１６ｅより出射された光束を導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａに導くとともに、その光束の進行方向を−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向へ変える機能を有する。この機能を有するのであれば、反射部材３１の反射曲面３１ｒの形状は、図１５の形状に限定されるものではない。
【００９５】
導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａには、青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０と反射部材３１の反射曲面３１ｒとからそれぞれ光束が入射される。導光拡散板３０は、側方入射端面３０ｅａから内部に入射された光束を厚み方向（＋Ｚ軸方向）に進行する照明光ＤＬ，…，ＤＬに変換する。これら照明光ＤＬ，…，ＤＬは、面状の均一な光として導光拡散板３０の前面（発光面）３０ｆから放射される。
【００９６】
図１６に示されるように、導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａと対向する位置に複数の青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０が配置され、これら青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０はＹ軸方向に沿って等間隔で配列されている。これら青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０は、導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａに向けて光束を出射する。本実施の形態の青緑色ＬＥＤ光源２０には、上記実施の形態１の青緑色ＬＥＤ光源２０と同じものを使用すればよい。上記実施の形態２の場合と同様に、各青緑色ＬＥＤ光源２０は広い発散角の青緑光を出射するので、青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０から出射された光束は、青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０の配列方向において互いに重なり合って線状の光を形成する。
【００９７】
図１５及び図１６に示されるように、導光拡散板３０は、液晶表示素子１１の表示面１１ｆに対して平行に配置された前面３０ｆと、側方入射端面３０ｅａと、側方端面（光反射面）３０ｅｂと、微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄが形成された裏面構造とを有する板状の透明部材である。微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄの各々は、裏面側（−Ｚ軸方向）に突出する凸形状を有している。
【００９８】
導光拡散板３０の側方入射端面３０ｅａから導光拡散板３０の内部に入射された光束は、導光拡散板３０と空気層との界面で全反射しつつ＋Ｘ軸方向に進行する。微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄは、導光拡散板３０の裏面に到達した光束を前面３０ｆの方向に内面全反射させて照明光ＤＬに変換する機能を有する。すなわち、微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄにより内面全反射された光束の中には、導光拡散板３０の前面３０ｆと空気層との間の全反射条件を満たさずに前面３０ｆから液晶表示素子１１の方向に出射される光束がある。その出射光束が照明光ＤＬを構成する。
【００９９】
このような導光拡散板３０の構成材料としては、たとえば、ガラス材料や透光性樹脂材料といった光学材料が使用される。アクリル樹脂を使用する場合は、厚さ４ｍｍ程度の板状の導光拡散板３０を作製することができる。透光性樹脂材料としては、たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）やポリカーボネート樹脂が挙げられるが、これらに限定されず、光透過率が高く、成形加工性に優れた透光性樹脂材料を使用すればよい。液晶表示装置１Ｃの薄型化及び軽量化の実現のためには、導光拡散板３０に必要な機能と剛性（機械的強度）とを考慮して導光拡散板３０の厚さを小さくすることが望ましい。
【０１００】
微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄの配置密度（単位面積当たりの微細光学素子３０ｄの数あるいは寸法）は、側方入射端面３０ｅａから離れるほど高くなり、側方入射端面３０ｅａに近づくほど低い。言い換えれば、微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄは、側方入射端面３０ｅａから離れるほど密となり、側方入射端面３０ｅａに近づくほど疎となる。このようにした理由は、照明光ＤＬの面内輝度分布を均一化させるためである。微細光学素子３０ｄ，…，３０ｄの配置密度を変えることで、照明光ＤＬの面内輝度分布を制御することが可能である。
【０１０１】
図１７は、微細光学素子３０ｄの一例を示す概略断面図である。図１７の微細光学素子３０ｄは、凸レンズ形状を有している。また、微細光学素子３０ｄの形状は球面形状の一部をなし、その表面は一定の曲率を有する。たとえば、屈折率が約１．４９のアクリル樹脂を使用して導光拡散板３０を作製する場合には、表面の曲率が約０．１５ｍｍ、最大高さＥｍａｘが約０．００５ｍｍとなるように微細光学素子３０ｄを成形することができる。
【０１０２】
導光拡散板３０の裏面構造は、図１６に示した構造に限定されるものではない。図１６に示した構造に代えて、図７の裏面構造と同様に、微細光学素子の寸法を側方入射端面から離れるほど大きくし、側方入射端面に近づくほど小さくしてもよい。これにより、照明光ＤＬの面内輝度分布の均一化を実現することができる。また、他の凸状あるいは凹状の形状を有する微細光学素子や、断面プリズム形状を有する微細光学素子を採用してもよい。さらに、微細光学素子は、必ずしも規則的な位置に形成されている必要はなく、ランダムな位置に形成されてもよい。
【０１０３】
導光拡散板３０の前面３０ｆから放射された白色の照明光ＤＬは、光学シート１３，１２を介して液晶表示素子１１に入射する。なお、液晶表示素子１１の方向に放射された照明光ＤＬの中には、光学シート１２，１３で反射して−Ｚ軸方向に進行する光があるが、光反射シート１５は、そのような光を液晶表示素子１１の方向（＋Ｚ軸方向）に反射させる。このため、照明光ＤＬの損失を抑えることができ、照明光ＤＬを効率良く利用することができる。
【０１０４】
次に、以上に説明した実施の形態３のバックライトユニット１０Ｃ及び液晶表示装置１Ｃの効果や利点について説明する。
【０１０５】
上記実施の形態３のバックライトユニット１０Ｃでは、図１５に示されるように、レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、導光拡散板３０の底面側の端面３０ｅｃの延在方向に沿って配列されており、これらレーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒから出射された光束は、導光部材１６と反射部材３１とにより導光されて側方入射端面３０ｅａに入射させられる。このようなバックライトユニット１０Ｃを、側方入射端面３０ｅａを立てた状態（通常の装置使用状態）で使用した場合には、レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、重力方向に対して垂直な横方向に配列されるので、レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒ間の周辺温度差を小さくして発光効率や発光色（発光波長）のバラツキを抑制することができる。
【０１０６】
しかも、上記実施の形態２の場合と同様に、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは重力方向下方に配置されるので、これら赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの周辺温度の上昇が抑制される。これにより、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの温度依存性を有する発光効率の低下を抑制することができ、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの寿命を延ばすことができる。したがって、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｃは、明るさや発光色にムラのない均一な面状光を照明光ＤＬとして提供することができる。また、液晶表示装置１Ｃの画質を良好にすることが可能である。
【０１０７】
また、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｃは、単一の導光拡散板３０を使用しているので、実施の形態２のバックライトユニット１０Ｂと比べると、バックライトユニット１０Ｃの薄型化及び軽量化を実現することができる。したがって、液晶表示装置１Ｃの薄型化及び軽量化をも実現することができる。
【０１０８】
また、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒと青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０という２種類の光源が下方と側方とにそれぞれ分離されて配置されている。これにより、これら２種類の光源が発する熱による周辺温度の上昇を緩和することができる。よって、周辺温度の上昇に起因する発光効率の低下を抑制することができ、赤色レーザ光源１８Ｒ及び青緑色ＬＥＤ光源２０の各光源の寿命を延ばすことができる。
【０１０９】
また、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒは、導光拡散板３０の厚さ方向（Ｚ軸方向）とはほぼ垂直な方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されているので、バックライトユニット１０Ｂを容易に薄型化することができる。特に、導光拡散板３０の長手方向に沿って赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒが配列されており、導光拡散板３０の長手方向は液晶表示素子１１の水平画素方向と一致するので、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの重力方向下方への配置と液晶表示装置１Ｃの薄型化とを両立させることができる。
【０１１０】
また、上記実施の形態２の場合と同様に、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの使用により、蛍光ランプや白色ＬＥＤ光源を用いる場合よりも、赤色の色純度を向上させることができる。また、赤色の色純度の向上により、液晶表示装置１Ｃは、カラーフィルタによる光の損失を減少させることができる。さらには、ＬＥＤ光源を使用する場合と比べて、電気・光変換効率は高く、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒと導光部材１６との間の光結合効率が良好であるという利点もある。したがって、本実施の形態の液晶表示装置１Ｃは、低消費電力の実現と同時に高輝度で広い色域を実現することができる。また、上記実施の形態２の場合と同様に、白色ＬＥＤ光源や赤色の単色ＬＥＤ光源を使用するバックライトユニットと比べて、緑色の色純度を向上させることもできる。
【０１１１】
また、上述したように、従来は、エッジライト方式のバックライトユニットにレーザ光源が採用されると、液晶表示パネルの表示面の面内の輝度ムラが問題となっていたが、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｃは、導光部材１６を採用しているので、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒのうち互いに近接配置されたレーザ光源から出射された指向性の高い光束を、それらの発散角により空間的に互いに重ね合わせる光学距離を十分に確保することができる。したがって、本実施の形態のバックライトユニット１０Ｃは、輝度や発光色の均一な面内分布の照明光ＤＬ，…，ＤＬを生成することができる。それ故、液晶表示素子１１の表示面１１ｆでの輝度や発光色の面内均一性の低下を抑制することができる。
【０１１２】
本実施の形態の制御部２１は、映像信号に応じて液晶表示装置１Ｃの消費電力量を低減するように、赤色レーザ光源１８Ｒ，…，１８Ｒの輝度と青緑色ＬＥＤ光源２０，…，２０の輝度との割合を最適化することが可能である。さらに、制御部２１は、赤色レーザ群１８ＲＧの発光量と青緑色ＬＥＤ群２０Ｇの発光量とを個別に制御することで、画像光の生成に不要な迷光を低減させることができる。これにより、表示画像のコントラストを向上させることができる。
【０１１３】
実施の形態１〜３の変形例．
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、上記バックライトユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、液晶表示装置に適用されることが好適ではあるが、これに限定されるものではない。上記バックライトユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを室内照明器具や室外の街灯に適用することもできる。
【０１１４】
また、上記実施の形態１，２では、導光部材１６と反射部材１７とは、互いに独立した別の光学部材であるが、これに限定されるものではなく、導光部材１６と反射部材１７とが一体的に成形されていてもよい。同様に実施の形態３でも、導光部材１６と反射部材３１とが一体的に成形されていてもよい。
【０１１５】
また、上記実施の形態１〜３では、レーザ光源１８１〜１８Ｎ，１８Ｒは、通常装置使用状態で重力方向に対して下方に配置されるが、これに限定されるものではない。レーザ光源１８１〜１８Ｎ，１８Ｒを、通常の装置使用状態で重力方向に対して上方に配置する形態もあり得る。ただし、レーザ光源１８１〜１８Ｎ，１８Ｒの周辺温度の上昇を抑えてそれらの発光効率の低下を抑制する観点からは、レーザ光源１８１〜１８Ｎ，１８Ｒは、上方に配置されるよりも下方に配置される方が好適である。
【０１１６】
上記実施の形態１〜３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、「ほぼ三角形」や「ほぼ平行」など「ほぼ」という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。このため、特許請求の範囲にたとえ「ほぼ」を付けない用語が記載されている場合であっても、当該用語は、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ものである。
【符号の説明】
【０１１７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  液晶表示装置、  １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  バックライトユニット、  １１  液晶表示素子（空間光変調素子）、  １２  第１の光学シート、  １２ｐ  プリズム状の凸状部、  １３  第２の光学シート、  １４，１４Ｍ  導光拡散板、  １４ｅａ  側方入射端面、  １４ｅｂ  側方端面、  １４ｅｃ  底面側端面、  １４ｄ，１４Ｍｄ  微細光学素子、  １５  光反射シート、  １６  導光部材、  １７  反射部材、  １８１〜１８Ｎ  レーザ光源、  １８Ｒ  赤色レーザ光源、  １８Ｇ  緑色レーザ光源、  １８Ｂ  青色レーザ光源、  ＷＬ  白色光、  ＲＬ  赤色光、  １９  補助導光拡散板、  １９ｄ  微細光学素子、  ２０  青緑色ＬＥＤ光源（補助光源）、  ２１  制御部、  ２２  液晶表示素子駆動部、  ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ  光源駆動部、  ３０  導光拡散板、  ３０ｅａ  側方入射端面、  ３０ｅｃ  底面側端面、  ３０ｄ  微細光学素子、  ３１  反射部材。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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