TWI494662B

TWI494662B - Surface light source device and liquid crystal display device

Info

Publication number: TWI494662B
Application number: TW102114965A
Authority: TW
Inventors: Nami Nakano; Rena Nishitani; Shuichi Kagawa; Hirotaka Sakamoto; Eiji Niikura; Akihiro Nagase; Tomohiro Sasagawa; Koji Minami; Hiroaki Sugiura; Koji Shimizu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2015-08-01
Also published as: JPWO2013161811A1; WO2013161811A1; TW201409134A

Description

面光源裝置及液晶顯示裝置

本發明係有關於具有面狀發光面的面光源裝置及具有面光源裝置與液晶面板的液晶顯示裝置。

液晶顯示裝置具備的液晶顯示元件本身不會發光。因此，液晶顯示裝置會在液晶顯示元件的背面配置背光源，做為照明液晶顯示元件的光源。近年來，伴隨著藍色發光二極體(以下，將發光二極體稱為LED(Light Emitting Diode))的性能飛躍性的提昇，使用藍光LED作為光源的背光裝置也被廣泛地採用。

使用藍色LED的光源會具有藍色LED、以及將藍色LED發出的光吸收後發出藍色的補色(也就是說含有綠色與紅色的顏色，即黃色)的光的螢光體。這樣的LED稱之為白色LED。

白色LED的電光轉換效率高，因此對低耗電相當有幫助。所謂「電光轉換效率」是指將電轉換為光時的效率。然而另一方面，白色LED卻有波長帶域寬，顏色重現的範圍比雷射狹窄的問題。液晶顯示裝置在其液晶顯示元件內部具備彩色濾光片。液晶顯示裝置藉由這個彩色濾光片分別取出紅色、綠色與藍色頻譜，呈現出色彩。若要使用如白色LED一樣波長帶域寬的連續頻譜的光源來擴展顏色呈現的範圍，必須提高彩色濾光片的顯示顏色的顏色純度。也就是說，必須將透過彩色濾光片的波長帶域因應所希望的顏色純度而設定得更狹窄。在這個情況下，透過彩色濾光片的光量會減少，所以光的利用效率降低。這是因為不用於液晶顯示元件顯示影像的光的光量增加。也就是說，因為用於顯示影像的光量減少，所以液晶顯示元件的顯示面的亮度降低。因此，在將彩色濾光片的波長帶域設定狹窄來擴展顏色呈現範圍的液晶顯示器中，為了要呈現與習知的液晶顯示裝置相等的亮度，不得不增加供給白色LED的電力。這樣一來，就會產生液晶顯示裝置的消耗電力增大的問題。

為了解決上述色彩重現範圍的問題，習知技術提出了使用顏色純度更高的紅色、綠色、藍色的單色LED來取代白色LED，做為背光源裝置(專利文獻1)。或是使用比單色LED顏色純度更高的紅色、綠色、藍色雷射來做為背光源裝置(專利文獻2)。在此，所謂「顏色純度高」指的是波長帶域窄，有極佳的單色性。藉由採用這些光源做為背光源裝置，能夠擴展液晶顯示裝置顏色呈現的範圍。

先行技術文獻：

[專利文獻1]2009-26635號公報

[專利文獻2]2010-101912號公報

然而，3原色的單色LED或3原色的單色雷射組成的光源比起白色LED電光轉換效率低。因此，比起使用白色LED的液晶顯示裝置，液晶顯示元件的顯示面上的亮度降低。而若要讓其與使用白色LED的液晶顯示裝置呈現同等的亮度，必須增加供給至單色LED光源或單色雷射光源的電力，使得液晶顯示裝置的消耗電力增大。如此一來，在習知的液晶顯示裝置中，要獲得一種兼具廣色彩重現範圍與低消耗電力的液晶顯示裝置是困難的。

本發明為了解決上述問題，而提出一種面光源裝置及液晶顯示裝置，能夠維持與使用習知的白色LED光源的裝置相同程度的低消耗電力，也同時具有廣範圍的色彩重現性。也就是說，本發明的液晶顯示裝置具有比習知的白色LED光源的液晶顯示裝置有更廣的色彩重現範圍。且本發明的液晶顯示裝置能夠以比僅使用單色LED光源或雷射光源的液晶顯示裝置低的消耗電力來達成與僅使用習知白色LED光源的液晶顯示裝置同等的亮度。

本發明的面光源裝置，包括：一雷射光源，具有複數的雷射發光元件，並發射出該複數的雷射發光元件產生的雷射光線；一光路變更元件，具有該雷射光源發出的該雷射光線所入射的一光入射面、以及一光出射面，其中該光路變更元件調整該雷射光源發出且入射該光入射面的該雷射光線的垂直於該雷射光線行進方向的第1平面上的空間強度分布，並將該雷射光源發出且入射該光入射面的該雷射光線變更為在該第1平面上的該雷射光線的剖面形狀為直線狀的線狀的雷射光線，從該光出射面射出該線狀的雷射光線；一第1面發光導光板，調整平行於包含該線狀雷射光線與該線狀的雷射光線行進方向的平面的第2平面上的空間強度分布，將該光路變更元件射出的該線狀的雷射光線轉變為面狀的雷射照明光，使該雷射照明光朝在垂直於該第2平面的方向射出；一LED光源，具有複數LED元件，並發射出該複數LED元件產生的LED光線；以及一第2面發光導光板，平行於該第1面發光導光板積層配置，調整該LED光源發出的該LED光線在平行於該第2平面的第3平面上的空間強度分布並將該LED光源發出的該LED光線轉變為面狀的LED照明光，使該LED照明光在相同於該雷射照明光射出方向的方向射出。

本發明的液晶顯示裝置具備一液晶面板與照明該液晶面板的一面光源裝置。該面光源裝置，包括：一雷射光源，具有複數的雷射發光元件，並發射出該複數的雷射發光元件產生的雷射光線；一光路變更元件，具有該雷射光源發出的該雷射光線所入射的一光入射面、以及一光出射面，其中該光路變更元件調整該雷射光源發出且入射該光入射面的該雷射光線的垂直於該雷射光線行進方向的第1平面上的空間強度分布，並將該雷射光源發出且入射該光入射面的該雷射光線變更為在該第1平面上的該雷射光線的剖面形狀為直線狀的線狀的雷射光線，從該光出射面射出該線狀的雷射光線；一第1面發光導光板，調整平行於包含該線狀的雷射光線與該線狀的雷射光線行進方向的平面的第2平面上的空間強度分布，將該光路變更元件射出的該線狀雷射光線轉變為面狀的雷射照明光，使該雷射照明光朝在垂直於該第2平面的方向射出；一LED光源，具有複數LED元件，並發射出該複數LED元件產生的LED光線；以及一第2面發光導光板，平行於該第1面發光導光板積層配置，調整該LED光源發出的該LED光線在平行於該第2平面的第3平面上的空間強度分布並將該LED光源發出的該LED光線轉變為面狀的LED照明光，使該LED照明光在相同於該雷射照明光射出方向的方向射出。

根據本發明，面光源裝置及液晶顯示裝置藉由具備上述構造，能夠具有比使用習知的白色LED光源的液晶顯示裝置有更廣的色彩重現範圍，且能夠以比僅使用單色LED光源或單色雷射光源的液晶顯示裝置低的消耗電力來達成與僅使用習知白色LED光源的液晶顯示裝置同等的亮度。

1‧‧‧液晶面板

1a‧‧‧顯示面

1b‧‧‧背面

2、3‧‧‧光學片

4、5‧‧‧面發光導光板

6、60、600‧‧‧光路變更元件

8‧‧‧光反射片

9‧‧‧LED光源

9a~9e‧‧‧LED光源組

10‧‧‧雷射光源

10a~10e‧‧‧雷射光源組

31‧‧‧控制部

32‧‧‧液晶顯示元件驅動部

33‧‧‧光源驅動部

33a、330a‧‧‧LED光源驅動部

33b、330b‧‧‧雷射光源驅動部

34‧‧‧影像信號

35‧‧‧液晶顯示元件控制信號

36‧‧‧光源控制信號

36a‧‧‧LED光源控制信號

36b‧‧‧雷射光源控制信號

41a、51a‧‧‧光出射面

41b、51b‧‧‧背面

41c、51c‧‧‧光入射面

41d、51d‧‧‧端面

41e‧‧‧混合部

41f‧‧‧導光部

42、52‧‧‧微小光學元件

60a~60e、600a~600e‧‧‧光路變更元件構件

61、601、6001‧‧‧光入射面

62、602‧‧‧導光部

63、603‧‧‧光路變更部

63a、63b、603a、603b‧‧‧反射面

64‧‧‧光出射面

100、101‧‧‧液晶顯示裝置

200、201‧‧‧面光源裝置

510c‧‧‧光擴散部

L9‧‧‧LED光線

L10、L110‧‧‧雷射光線

L90‧‧‧LED照明光

L111‧‧‧雷射照明光

L120‧‧‧照明光

第1圖係概略顯示本發明實施例1的液晶顯示裝置(包括面光源裝置)的構造的一例的剖面圖。

第2(a)圖及第2(b)圖係概略顯示第1圖所示的面光源裝置的光路變更元件的立體圖與側視圖。

第3(a)圖及第3(b)圖係概略顯示第1圖所示的面光源裝置的光路變更元件與第1面發光導光板的立體圖與側視圖。

第4圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置的第1面發光導光板的概略平面圖。

第5圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置的第2面發光導光板的概略平面圖。

第6圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置的第1面發光導光板的其他例子的概略平面圖。

第7圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置的第2面發光導光板的其他例子的概略平面圖。

第8圖係概略顯示第1圖所示的液晶顯示裝置的控制系統架構的方塊圖。

第9圖係概略顯示第1圖所示的液晶顯示裝置的控制系統架構的其他例子的方塊圖。

第10圖係概略顯示本發明實施例1的液晶顯示裝置(包括面光源裝置)的構造的其他例子的剖面圖。

第11圖係概略顯示實施例2的液晶顯示裝置(包括面光源裝置)的構造的一例的剖面圖。

第12圖係顯示實施例2的液晶顯示裝置的控制系統的架構的方塊圖。

第13圖係從背面側觀看第12圖所示面光源裝置也就是液晶顯示裝置的概略平面圖。

第14圖係從液晶面板側觀看第12圖所示面光源裝置的概略平面圖。

第15圖係概略地顯示從背面側觀看實施例2的光路變更元件構件的其他例的平面圖。

第16圖係從背面側觀看具備第15圖所示的光路變更元件構件的液晶顯示裝置的概略平面圖。

實施例1：

以下，參照第1~9圖說明用以實施本發明的實施例1的面光源裝置200與液晶顯示裝置100。第1圖係概略顯示本發明實施例1的液晶顯示裝置100(包括面光源裝置200)的構造的一例的剖面圖。第2(a)圖及第2(b)圖係概略顯示第1圖所示的面光源裝置200的光路變更元件6的立體圖與側視圖。第3(a)圖及第3(b)圖係概略顯示第1圖所示的面光源裝置200的光路變更元件6與第1面發光導光板5的立體圖與側視圖。第4圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置200的第1面發光導光板5的概略平面圖。第5圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置200的第2面發光導光板4的概略平面圖。第6圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置200的第1面發光導光板5的其他例子的概略平面圖。第7圖係從背面觀看第1圖所示的面光源裝置200的第2面發光導光板4的其他例子的概略平面圖。第8圖係概略顯示第1圖所示的液晶顯示裝置100的控制系統架構的方塊圖。第9圖係概略顯示第1圖所示的液晶顯示裝置100的控制系統架構的其他例子的方塊圖。

在第1圖中，液晶顯示裝置100包括具有液晶顯示元件的透過型液晶面板1以及面光源裝置200。液晶顯示裝置100能具備光學片(第1光學片)2與光學片(第2光學片)3。在此，「面光源裝置」是指用光照明液晶面板1的背面1b(後述)的面光源裝置。面光源裝置200通過光學片3、2將光照射於液晶面板1的背面1b(後述)。雖第1圖並未顯示，但液晶顯示裝置100如第8圖所示，能夠具備控制部31、液晶顯示元件驅動部32及光源驅動部33。如第9圖所示，光源驅動部33可分別具備驅動LED光源9(後述)的LED光源驅動部(第1光源驅動部)33a以及驅動雷射光源10(後述)的雷射光源驅動部(第2 光源驅動部)33b。

在此，為了容易說明，規定xyz直角座標系如下，各圖中皆顯示XYZ直角座標系的座標軸。假設液晶面板1的顯示面1a的長邊方向為x軸方向(第1圖中的左右方向)，液晶面板1的顯示面1a的短邊方向為y軸方向(第1圖中的垂直紙面的方向)，垂直於包含x軸與y軸的x-y平面的方向為z軸方向(第1圖中的上下方向)。在第1圖中，假設LED光源9射出LED光線L9的方向(LED光線的中心光線方向，第1圖中紙面由左至右的方向)為x軸的正方向(+x軸方向)，其相反方向為x軸的負方向(-x軸方向)。又假設從第1圖的紙面前方朝向背面的方向為y軸的正方向(+y軸方向)，其相反方向為y軸的負方向(-y軸方向)。第1圖中，更假設從面發光導光板5朝向液晶面板1的方向(第1圖中紙面由下至上的方向)為z軸的正方向，其相反方向為z軸的負方向(-z軸方向)。

如第1圖所示，液晶顯示裝置100具有依序從z軸正方向往負方向配設的液晶面板1、光學片2、光學片3及面光源裝置200。在此，「配設」是指設置至個別的位置，也就設置至既定的位置的意思。光學片2具有將透過此光學片2的LED照明光L90(後述)與雷射照明光L111(後述)朝向液晶面板1的背面1b的功能。光學板3具有抑制LED照明光L90與雷射照明光L111造成的係為照明不均勻等的光學影響的功能。

液晶面板1在+z軸側的面具有顯示面1a，在-z軸側的面具有背面1b，在顯示面1a與背面1b之間具有液晶層(未圖示)。液晶面板1的顯示面1a為平行於x-y平面的表面。液晶面板1的液晶層具有在平行於x-y平面方向上展開的面狀構造。液晶面板1的顯示面1a通常為矩形，顯示面1a的鄰接兩邊(沿著x軸方向設置的長邊與沿著y軸方向設置的短邊)彼此垂直。在本實施例1中，雖說明液晶面板1的顯示面1a為矩形，但液晶面板1的顯示面1a的形狀並無限制，也可是其他的形狀。

如第1圖所示，面光源裝置200具備薄板狀的面發光導光板4(第2面發光導光板)、另一薄板狀的面發光導光板5(第1面發光導光板)、光路變更元件6、LED光源9及雷射光源10。面光源裝置200可應需要而具備光反射片8。而面光源裝置200從z軸的正方向側往負方向側依序配置有面發光導光板4、面發光導光板5、光反射片8及光路變更元件6。面光源裝置200在面發光導光板4的-x軸側配置LED光源9。面光源裝置200在光反射片8的背面側(-z軸側)且光路變更元件6的+x軸側配置雷射光源10。也就是說，雷射光源10設置於面發光導光板5的背對面發光導光板4的一側。

LED光源9是具有藍色LED與螢光體的光源。雷射光源10是具有發出紅色雷射光的雷射發光元件的光源。LED光源9更具體來說是採用了藍綠色LED的光源，其在具備發出藍光的藍色單色LED晶片的封裝內填充了吸收此藍光並發出綠光的綠色螢光體。藍綠色LED在適用於顯示器的簡單且小型的光源當中，比起發射綠光的單色LED有更小的消耗電力與更高的輸出，也比起發射綠光的雷射有更小的消耗電力與更高的輸出。因此，組合具有藍色LED與綠色螢光體的LED光源9以及發射紅色雷射光的雷射光源10，能夠獲得兼具比習知技術更廣的色彩重現範圍與低消耗電力特性的液晶顯示裝置。而LED光源9可以是具備例如發射藍光的藍色LED晶片與發射綠光的綠色LED晶片的光源。然而，當採用這些LED做為LED光源9的情況下，比起採用藍綠色LED來做為LED光源9的情況下，省電效果較差。

一般來說，人類對紅色的色差感度較高。因此，人類視覺會感覺到紅色的波長帶域的差比其他顏色的波長帶域的差更顯著。在此，所謂「波長帶域的差」是指色純度的差。習知的液晶顯示裝置中做為光源使用的白色LED特別是在600nm~700nm帶域的紅色頻譜的能量較少。也就是說，為了提高到色純度至接近純紅色的630~640nm的波長範圍而使用波長帶域較窄的彩色濾光片時，透過光量減少使得光的利用效率降低，亮度下降。在此。「帶域」表示波長的範圍。而「純紅」表示純粹的紅色。

對此，雷射發光元件的波長帶域比白色LED窄，能在光量幾乎沒有損失的情況下獲得色純度高的光。本實施例1的液晶顯示裝置100與面光源裝置200在光的三原色中特別已單色性高的雷射光源10來發射紅色的光。藉此，比起用雷射光源去發出紅色以外的光，能達成消耗電力下降與色純度上升的顯著效果。

而習知的使用白色LED光源的液晶顯示裝置中，從白色LED發出的紅光的波長帶域比雷射發光元件的紅光的波長帶域寬。因此，習知的液晶顯示裝置中，紅光的一部分會透過綠色的濾光片使綠色的色純度也跟著降低。透過綠色的濾光片的光的頻譜會鄰接紅色光的頻譜。本實施例1的液晶顯示裝置100與面光源裝置200中，藉由使用紅色的雷射光源10，紅色的色純度增加。而藉由使用紅色的雷射光源10使通過綠色的濾光片的紅色的光量減少，因此也能提高綠色的色純度。

在此，將LED光源9做為發出藍綠色光的LED光源來說明，將雷射光源10做為發出紅色光的雷射光源來說明。然而，本發明的構造並不限於此。例如，也能夠以發射綠光的LED元件來構成LED光源9，以發射紅光的雷射發光元件與發射藍光的雷射發光元件來構成雷射光源10。或是例如，以發射紅光的LED元件與發射綠光的LED元件來構成LED光源9，以發射藍光的雷射發光元件來構成雷射光源10。使用紅色的雷射發光元件來做為雷射光源10的情況下，比起使用藍色的雷射發光元件，在消耗電力的下降與色純度的提高這兩點，都能夠顯示出與習知的液晶顯示裝置明顯的差異。

LED元件與雷射發光元件兩者發射的光的角度強度分布不同。使用不同的角度強度分布的光源時，各色的空間強度分布產生不均，因此液晶顯示元件的顯示面1a上會出現色彩不均。也就是說，各色的光強度不均會在這些顏色的光混合後產生白色時呈現色彩不均。光強度不均也稱為亮度不均。所謂「角度強度分布」是指光的強度相對於光的射出角度的分布。

要防止色彩不均，必須提高平面上的空間強度分布的均一性。光源的發光原理或發光元件的材料特性不同的情況下，這些光源射出的光除了角度強度分布外，發光效率也會不同。因此，必須調整要配置的各光源的個數或配置方法。所謂「平面上」指的是液晶面板1的顯示面1a。本實施例1中，在分別對應LED光源9與雷射光源10的平面上，設置有使空間強度分布均一化的裝置。

首先說明LED光源9。LED光源9是由在y軸方向排成一列的複數LED元件組成。LED光源9的發光部(各LED元件射出LED光線L9的端面)會面向著面發光導光板4的光入射面41c而配置。「面向」是指彼此相向。LED光源9具有複數的LED元件，發射出複數的LED元件各自產生的LED光線L9。

LED光源9發射出藍綠色的LED光線L9。此藍綠色的LED光線L9在例如450nm附近與530nm附近具有峰值，為在420nm~580nm的帶域具有連續頻譜的光。而LED光源9在x-y平面與z-x平面，具有半值全角120度的朗伯分布的角度強度分布。在此，「半值角」是指相對於光強度為峰值的方向，光強度為峰值的50%的方向的夾角。「朗伯分布」是指發光面的亮度不受觀看方向影響而呈一定的分布。也就是，完全擴散的情況下的光分布。

接著，說明雷射光源10。雷射光源10是由在y軸方向排成一列的複數雷射發光元件組成。這些雷射發光元件分別發射紅色的雷射光源L10。此紅色的雷射光線L10是在例如波長640nm附近具有光強度的峰值的光。雷射光線L10的半值寬為1nm，頻譜寬比起單色LED元件或使用螢光體的LED元件發出的光的頻譜來說極為狹窄。在此，「半值寬」是指相對於光強度最高時的波長，光強度為最高強度的50%時的波長寬。

雷射光線L10的發散角例如為在快軸方向(發散角大的方向)上的半值角為40度。而雷射光線L10的發散角是慢軸方向(發散角小的方向)上半值角為10度。在此，「發散角」是指光線展開的角度。「快軸方向」為發散角大的方向，「慢軸方向」為發散角小的方向。「半值角」是指相對於光強度為峰值的方向，光強度為峰值的50%的方向的夾角。

面光源裝置200的雷射光源10的雷射發光元件以快軸方向平行於雷射發光元件的排列方向(y軸方向)的方式配置。而雷射光源10的雷射發光元件又以慢軸方向平行於光路變更元件6的厚度方向(z軸方向)的方式配置。雷射光源10的發光部(發出各雷射發光元件的雷射光線L10的端面)面向光路變更元件6的光入射面61(後述)而配置。雷射光源10具有複數的雷射發光元件，發出複數的雷射發光元件各自產生的雷射光線L10。雷射光源10設置於面發光導光板5的背對面發光導光板4的一側。

接著，參照第1圖、第2(a)圖、第2(b)圖、第3(a)圖、第3(b)圖，說明光路變更元件6。光路變更元件6由透明材料構成。例如，光路變更元件6的材料會使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、環烯烴聚合物(COP)或玻璃等。光路變更元件6具有雷射光源10發出的雷射光線L10入射的光入射面61、導光部62、光路變更部63、及光出射面64。光路變更部63具有反射面63a(第1反射面)與反射面63b(第2反射面)。光路變更元件6的光射出面64為平行於第1圖的y-z平面的面。如第1圖及第3(a)圖、第3(b)圖所示，光路變更元件6的光射出面64面向面發光導光板5的光入射面51c(後述)配置。光路變更元件6的長邊方向(y軸方向)的長度與面發光導光板5的光入射面51c的y軸方向的長度相等，或比光入射面51c的y軸方向的長度短。另外，如上述，液晶面板1的顯示面1a的長邊方向為x軸方向(第1圖中的左右方向)。

光路變更元件6的反射面63a、63b皆為利用介面折射率差的反射面。反射面63a具有使經過光路變更元件6的導光部62內並朝光路變更部63行進的雷射光線L10朝向+z軸方向的功能。反射面63b具有使經過光路變更元件6的光路變更部63內並朝+z軸方向行進的雷射光線L10朝向+x軸方向的功能。

光路變更元件6的導光部62其厚度(z-x平面的寬度)從光入射面61越接近光路變更部63越厚。也就是說，導光部62為楔形狀。例由這種楔形狀，能夠縮小從光入射面61入射的雷射光線L10的z-x平面的發散角。例如，能夠使雷射光線L10的發散角轉為平行光。藉由將雷射光線L10轉換為平行光，要將光路變更部63的反射面63a、63b設計更高反射率變得容易。像這樣，將光路變更元件6的導光部62的z-x平面的形狀做成朝-x軸方向變厚的楔形，特別對雷射的z-x平面的發散角大的情況下有效。反射面63a、63b也可使用鋁蒸鍍等方式來形成反射面。在這種情況下，光路變更元件6的製造程序變得複雜，但比起利用全反射的反射面能更確實地將光線反射。

雷射光源10剛發出的雷射光線L10的光束徑相對光路變更元件6的光入射面61的y軸方向大小來說極小。也就是說，能夠將雷射光源10當成點光源來處理。雷射光線L10因為本身的發散角而朝排列方向(y軸方向)展開。因此，雷射光源10的各雷射發光元件所射出的各雷射光線在光路變更元件6內傳播期間會與鄰接的其他雷射發光元件的雷射光線在空間中重疊。而各雷射光線在雷射發光元件的排列方向(y軸方向)上會形成亮度分布均一的線狀雷射光線射出光出射面64。「排列方向」是指與雷射光線的行進方向垂直的方向。「點光源」是指發光部的大小比受光部(在此為光入射面)小，可視為點的光源。「傳播」是指傳遞展開之意。在此，是指光在光路變更元件6或面發光導光板4、5等之中行進之意。

藉由拉長光路變更元件6的導光部62的x軸方向的長度，能夠提高雷射發光元件的排列方向(y軸方向)的空間光強度分布的均一性。而藉由拉長導光部62的x軸方向的長度，雷射發光元件的排列方向(y軸方向)的空間光強度分布均一化，所以也能夠減少需要的雷射發光元件的數目。光路變更元件6調整從雷射光源10發出且入射光入射面61的雷射光線在垂直於該雷射光線的行進方向的第1平面(在第2(a)圖與第2(b)圖中為y-z平面或大致平行於y-z平面的平面)上的空間強度分布，將入射光入射面61的雷射光線變更為在第1平面上的雷射光線剖面形狀為直線狀的雷射光線，再讓此線狀的雷射光線L110從光出射面64射出。在此，記載「大致平行的平面」是因為如第1圖所示，光路變更元件6的導光部62相對於x-y平面呈3~8度的傾斜。使導光部62傾斜是為了在雷射光源10的位置確保用來配置雷射光源10用的驅動基板及放熱構件等的空間。能夠將這些構件小型化的情況下，可不需要將導光部62傾斜。在第2(a)圖中，線狀的雷射光線L110的剖面形狀在面64 上顯示y軸方向長z軸方向窄的帶狀(或線狀)的網點區域。由光路變更元件6所進行的第1平面上的線狀雷射光線的空間強度分布的調整是第1平面上的空間強度分布的均一化。在此，以「線狀」來表示是因為第2(a)圖為概要圖，線狀的雷射L110的z軸方向長度比相較於y軸方向的長度來說已經畫得很長，但實際上，z軸方向的長度遠比y軸方向的長度細，因此即使稱之為「線狀」也不會有問題。也就是說，光路變更元件6將雷射光源10發出的雷射光線L10變更為在垂直於雷射光線L10的行進方向的方向上的空間強度分布均一的雷射光線後使其射出。在實施例1中，光路變更元件6將雷射光線變更為與雷射光源10的雷射發光元件的排列方向平行的方向上空間強度分布均一的線狀雷射光線後使其射出。光路變更元件6具備導光部62，具有雷射光源10發射的雷射光線L10變為線狀的雷射光線的光路長；以及光路變更部63，將導光部62所導光的線狀的雷射光線的行進方向朝向面發光導光板5射出。導光部62具有楔形狀，該楔形形狀係從雷射光源10發出的雷射光線L10所入射的端面61朝光路變更部63，在垂直於線狀的雷射光線的方向且垂直於線狀的雷射光線的行進方向的方向上展開。

接著，參照第1、5、7圖說明面發光導光板4。面發光導光板4具有光出射面41a、背面41b、光入射面41c、端面41d、混合部41e、導光部41f。光出射面41a為液晶面板1側(+z軸側)的表面。光出射面41a為平行於x-y平面的面。背面41b為-z軸側的面，且是設置在與光出射面41a相反方向的面。背面41b是平行於x-y平面的面。光入射面41c設置於-x軸側的端面。LED光源9發出的LED光線L9從光入射面41c入射至面發光導光板4。端面41d設置於+x軸側的端面。端面41d設置在與面發光導光板4的光入射面41c相反方向的面。混合部41e是用來將從光入射面41c入射的LED光線L9混合的領域(混合領域)。相鄰的LED光線L9在混合部41e重疊且混合。導光部41f是面發光導光板4除去混合部41e後的領域。

面發光導光板4以透明材料製作。例如，面發光導光板4的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(例如，PMMA)、聚碳酸脂(PC)、環烯烴聚合物(COP)或玻璃等。面發光導光板4是板狀構件。面發光導光板4是例如厚度3mm的板狀構件。面發光導光板4積層於光學片3與面發光導光板5之間，相對於液晶面板1的顯示面1a平行地配置。所謂「積層」是指層層重疊配置，並不需要各構成要素連接。在此，各構成要素平行於x-y平面並且排列於z軸方向。混合部41e從光入射面41c朝向面發光導光板4的中心(朝+x軸方向)具有既定的長度。在此，所謂「混合部41e的既定長度」是指由LED光源9所用的LED元件的發散角及配置間隔所決定的長度。混合部41e中，面發光導光板4光出射面41a與背面41b兩者皆沒有光學構造，而面向空氣層。也就是說，LED光線L9在混合部41e的光出射面41a及背面41b全反射，並朝導光部41f前進。

對應面發光導光板4的背面41b的導光部41f的部分設置有微小光學元件42。也就是說，微小光學元件42設置於導光部41f的背面41b上。微小光學元件42具有往-z軸方向突出的半球狀的凸形狀。微小光學元件42因應面發光導光板4的背面41b上(x-y平面上)的位置以不同的配置密度配置。在此，「配置密度」是指微小光學元件42的單位面積數目或微小光學元件42的單位面積所佔大小等。也就是說，例如，微小光學元件42的大小相等的情況下，微小光學元件42的單位面積的數目會不同，而微小光學元件42的單位面積數目相等的情況下，微小光學元件42的大小會不同。當然，也包括微小光學元件42的大小與微小光學元件42的單位面積數目皆不同的情況。藉由此微小光學元件42的配置密度的變化，能夠控制LED照明光L90(後述)的面內亮度分布。也就是說，微小光學元件42的配置會使得光出射面41a射出的LED照明光L90的空間強度分布均一。在此，「面內」是指液晶面板1的顯示面1a內。「面內亮度分布」是指任意平面上亮度高低在2維的位置上的分布。「亮度高低」是指亮度的物理量大小。

微小光學元件42例如第7圖所示，其配置密度隨著LED光線L9的行進方向(x-y平面的+x軸方向)的位置變化。在第7圖的例子中，配置密度從光入射面41c附近朝向端面41d連續地由疏變密。藉由適當地設置微小光學元件42的配置密度，能夠獲得具有均一空間強度分布的LED照明光L90。第7圖是微小光學元件42的配置的一例，只要具有相同功能的話也可使用其他配置。面發光導光板4與面發光導光板5平行積層，將LED光源9發出的LED光線L9轉變為在垂直於雷射照明光L111的出射方向的平面上為空間強度分布均一的面狀LED照明光L90，再朝向與雷射照明光L111的射出方向相同的方向射出LED照明光L90。

接著，參照第1、3、4、6圖說明面發光導光板5。面發光導光板5具有光出射面51a、背面51b、光入射面51c、端面51d。光出射面51a為液晶面板1側(+z軸側)的表面。光出射面51a為平行於x-y平面的面。背面51b為-z軸側的面，且是設置在與光出射面51a相反方向的面。背面51b是平行於x-y平面的面。光入射面51c設置於-x軸側的端面。從光路變換元件6的光出射面64射出的雷射光線L10從光入射面51c入射至面發光導光板5。端面51d設置在與面發光導光板5的光入射面51c相反方向之+x軸側的端面。

面發光導光板5以透明材料製作。例如，面發光導光板5的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(例如，PMMA)、聚碳酸脂(PC)、環烯烴聚合物(COP)或玻璃等。面發光導光板5是板狀構件。面發光導光板5是例如厚度3mm的板狀構件。面發光導光板5積層於面發光導光板4與光反射片8之間，相對於液晶面板1的顯示面1a平行地配置。面發光導光板5的光入射面51c具備有著光擴散構造的擴散部510c。面發光導光板5在背面51b上從光入射面51c附近至端面51d為止的領域具有微小光學元件52。

光入射面51c的光擴散構造為例如複數細微的凸透鏡形成在z軸方向的構造。光入射面51c的光擴散構造也可以是例如複數細微的凹透鏡形成的構造。光入射面51c的光擴散構造也可以是複數細微的金字塔狀形成的構造。光入射面51c的光擴散構造可以是藉由噴砂加工等形成細微的隨機凹凸狀的構造。光入射面51c的光擴散構造可以是以塗裝的方式將折射率與周圍材質不同的粒子附著上去的構造。另外，光入射面51c的光擴散構造也可以使用光擴散元件來代替。也就是說，可用光擴散元件來取代光入射面51c的光擴散構造。也就是說，可以具備做為與面發光導光板5不同構件的光擴散元件。換言之，擴散部510能夠以不同於面發光導光板5的構件的方式形成。可將光擴散元件形成於面發光導光板5的光入射面51c。光擴散元件能夠具有上述光擴散構造。例如，光擴散元件可包含折射率與周圍材質不同的粒子。採用光擴散元件時，可以拿掉光入射面51c的光擴散構造。也可將光擴散元件配置在光入射面51c的前方(-x軸方向側)。光擴散元件即使連接光入射面51c也可有間隙。另外，也可將光擴散元件配置在光出射面64的後方(+x軸方向側)。光擴散元件即使連接光出射面64也可有間隙。而光擴散元件可配置於光出射面64與光入射面51c之間。可將不同構件的光擴散元件貼在面發光導光板5的光入射面51c上形成一體。也可將不同構件的光擴散元件貼在光路變更元件6的光出射面64上形成一體。

如此一來，藉由在面發光導光板5的光入射面51c設置光擴散構造，能夠獲得z-x平面上的角度強度分布有效擴展的雷射光線L110。如上述，例如可在光路變更元件6的光出射面64上設置光擴散構造。然而，這個構造下，因為雷射光線L110從光路變更元件6射出的當下角度強度分布變廣，面發光導光板5的光入射面51c會發生漏光，使效率降低。因此，將光擴散構造設置在入射面51c能夠抑制光效率的下降。或者是，將光擴散元件設置在入射面51c的附近能夠抑制光效率的下降。

入射面發光導光板5前的雷射光線L10是直進性非常強的光線。因此不設置光擴散構造在光入射面51c的情況下，雷射光線L10的很大部分會在入射面發光導光板5後，不在面發光導光板5與空氣層的界面反覆全反射，直接到達端面51d。從光入射面51c入射的雷射光線L110朝+x軸方向前進。之後，雷射光線L110反覆全反射，在面發光導光板5內部傳播。雷射光線L110當中入射微小光學元件52的光線會因為微小光學元件52而改變行進方向，從光射出面51a射出。如上述，不在光入射面51c上設置光擴散構造的話，入射面發光導光板5的光線的一大部分會到達端面51d。在這個情況下，入射微小光學元件52的光線減少，從光出射面51a射出的光線減少，光的利用效率降低。在此，「光的利用效率」是指朝液晶面板1射出的光量相對於入射面發光導光板5的光量的比例。面發光導光板5將光路變更元件6射出的線狀的雷射光線轉換為在一平面上的空間強度分布均一的面狀雷射照明光，該平面(第3(a)圖中的網點表示的平面(雷射照明光)，雷射照明光L111的行進方向以朝向z軸方向的白色粗箭頭表示)平行於包含線狀的雷射光線(第2(a)圖中雷射光線L110的剖面形狀以在面64上y軸方向長且z軸方向窄的帶狀(或線狀)的網點領域表示)與該線狀的雷射光線的行進方向(第2(a)圖中雷射光線L110的行進方向以朝向+x軸方向的粗箭頭表示)的平面(第3(a)途中x-y平面)。面發光導光板5再將雷射照明光L111朝垂直於包含線狀的雷射光線與該線狀的雷射光線的行進方向的平面的方向射出。面發光導光板5在線狀的雷射光線入射側的端面具有擴散部510c，變換垂直於線狀雷射光線的方向且垂直於線狀雷射光線的行進方向上的線狀雷射光線的角度強度分布。

如上所述，用以擴展雷射光線L10的z-x平面的角度強度分布的光擴散構造如本實施例1，適合設置在面發光導光板5的光入射面51c。或是，光擴散構造適合設置在光入射面51c附近。

微小光學元件52具有往-z軸方向突出的半球狀的凸形狀。微小光學元件52因應面發光導光板5的背面51b上(x-y平面上)的位置以不同的配置密度配置。在此，「配置密度」是指微小光學元件52的單位面積數目或微小光學元件52的單位面積所佔大小(微小光學元件52的x-y平面的外型尺寸)等。也就是說，例如，微小光學元件52的大小相等的情況下，微小光學元件52的單位面積的數目會不同，而微小光學元件52的單位面積數目相等的情況下，微小光學元件52的大小會不同。當然，也包括微小光學元件52的大小與微小光學元件52的單位面積數目皆不同的情況。藉由此微小光學元件52的配置密度的變化，能夠控制雷射照明光L111(後述)的面內亮度分布。也就是說，微小光學元件52的配置會使得光出射面51a射出的雷射照明光L111的空間強度分布均一。在此，「面內」是指液晶面板1的顯示面1a內。

微小光學元件52例如第6圖所示，其配置密度隨著雷射光線L110的行進方向(x-y平面的+x軸方向)的位置變化。在第6圖的例子中，配置密度從光入射面51c附近朝向端面51d 連續地由疏變密。藉由適當地設置微小光學元件52的配置密度，能夠獲得具有均一空間強度分布的雷射照明光L111。第6圖是微小光學元件52的配置的一例，只要具有相同功能的話也可使用其他配置。

在此，微小光學元件52為凸透鏡形狀，但不限定於此。只要具有將雷射光線L110反射至+z軸方向使雷射照明光L111朝液晶面板1的背面1b射出的功能的話，微小光學元件52也可以是其他形狀。例如，能夠將稜鏡形狀或隨機凹凸圖樣等做為微小光學元件52的其他形狀使用。

面發光導光板4、5通常受到溫度或濕度的影響而伸縮。面發光導光板4、5會因為加工時的工差而每1片的尺寸不同。所謂「尺寸」是指面發光導光板4、5的大小。也就是說，面發光導光板4、5的尺寸可能會有偏差。考慮到這種伸縮與尺寸差異，本實施例1中，在光路變更元件6的光出射面64與面發光導光板5的光入射面51c之間設置充分的間隙。從光路變更元件6的光出射面64射出的雷射光線L10在x-z平面有很強的直進性。因此，光路變更元件6的光射出面64與面發光導光板5的光入射面51c之間即使設有間隙，雷射光線L10也能夠有效率地到達面發光導光板5的光入射面51c。

接著，說明光反射片8。光反射片8配置於面向面發光導光板5的背面51b的位置。光反射片8平行於液晶面板1的顯示面1a而配置。光反射片8例如是以聚對苯二甲酸乙二酯等的樹脂做為基材來形成反射光的片體。光反射片8也可以是在基板表面蒸鍍金屬來反射光的片體。

本實施例1的液晶顯示裝置100中，從面發光導光板5的光入射面51c往-x軸側是液晶面板1顯示影像的範圍(有效範圍)之外，故不用於顯示影像。此液晶面板1的顯示影像範圍之外的部分為額緣部。也就是說，此領域的全部的構成組件配置在畫面週邊的額緣部。面發光導光板4積層配置於面發光導光板5的液晶面板1側(+z軸側)。藉此，能夠將面發光導光板4的配置延伸到光路變更部63的液晶面板1側(+z軸方向側)的領域。光路變更元件6的光路變更部63的部分配置於額緣部。因此，藉由將面發光導光板4的混合部41e配置於光路變更部63的+z軸方向側，能夠在不影響影像顯示的領域(混合部41e)生成均一的LED光線L9。也就是說，將LED光源9與光路變更部63配置於相同的額緣部的位置，能夠縮窄其他的額緣部。而LED光源9與光路變更部63配置在重疊z軸方向上的位置，能夠拉長混合部41e的長度，容易實現LED光線L9的混合。所謂「額緣」是指包圍液晶面板的框體。若考慮到增大顯示面1a的1邊的額緣部，將LED光源9與光路變更部63配置在液晶顯示裝置100的下側是有幫助的。一般來說，液晶顯示裝置100的下側會配置開關類或揚聲器等。因此即使額緣部增大，在設計上也少有問題。在這個情況下，與當初說明的xyz直角座標系不同，+軸方向變為上側，+y軸方向變為朝向顯示面1a時的左側。

在此，說明液晶顯示裝置100中影像顯示至液晶面板1為止的動作。如第8圖所示，設置於液晶顯示裝置100的控制部31被輸入影像信號34。也就是說，影像信號34輸入控制部。控制部31產生液晶顯示元件控制訊號35，並將液晶顯示元件控制信號35送至液晶顯示元件驅動部32。另外，控制部31產生光源控制信號36，並將光源控制信號36送至光源驅動部33。控制部31產生的光源控制信號36係因應於將根據輸入的影像信號34的影像顯示於液晶顯示元件1時所需要的各色的光強度比例來產生。

液晶顯示元件驅動部32收到液晶顯示元件控制信號35後，因應該信號來驅動液晶顯示元件1。也就是說，液晶顯示元件驅動部32傳送因應液晶顯示元件控制信號35的電信號至液晶顯示元件1，變化各畫素的光透過率。具體來說，液晶顯示元件驅動部32藉由變化施加於液晶層的電壓來改變液晶的配向，轉動透過該位置的液晶層的光的偏光方向。偏光方向轉動的光會因為設置於液晶層後方的偏光板而使其透過的光量受到控制。藉由此光的透過率的變化，使影像的亮度或顏色改變。光源驅動部33收到光源控制信號36後，因應該信號來驅動LED光源9及雷射光源10。

又，如第9圖所示，能夠設置LED光源驅動部33a與雷射光源驅動部33b來取代光源驅動部33。當影像信號34輸入控制部31，控制部31會產生液晶顯示元件控制信號35，並將液晶顯示元件控制信號35送至液晶顯示元件驅動部32。控制部31也會產生LED光源控制信號36a，並將LED光源控制信號36a送至LED光源驅動部33a。控制部31也會產生雷射光源控制信號36b，並將雷射光源控制信號36b送至雷射光源驅動部33b。LED光源控制信號36a係因應將根據輸入的影像信號34的影像顯示於液晶顯示元件1時所需要的各色的光強度比例而產生。雷射光源控制信號36b係因應將根據輸入的影像信號34的影像顯示於液晶顯示元件1時所需要的各色的光強度比例而產生。

LED光源驅動部33a收到LED光源控制信號36a後，會因應於此信號來驅動LED光源9。同樣地，雷射光源驅動部33b收到雷射光源控制信號36b後，會因應於此信號來驅動雷射光源10。

控制部31個別控制LED光源驅動部33a與雷射光源驅動部33b。在這個情況下，控制部31能夠容易地調整LED光源9射出的藍綠色光的光量以及雷射光源10射出的紅色光的光量的比例。也就是說，控制部31會因應將影像信號34的顯示於液晶顯示元件1時所需要的各色的光強度比例來調整LED光源9的發光量與雷射光源10的發光量。藉此，液晶顯示裝置100與面光源裝置200能夠減低耗電。

雷射光線L10從光入射面61入射光路變更元件6的內部，在導光部62內朝光路變更部63前進。雷射光線L10從雷射光源10的發光部射出。導光部62構成聯繫光入射面至光路變更部的薄板狀部分，此薄板狀的部分具有越接近光路變更部63厚度越厚的楔形形狀。到達光路變更部63的雷射光線L10會被反射面63a朝+z軸方向反射。之後，雷射光線L10會被反射面63b朝+x軸方向反射。

被反射面63b反射的雷射光線L10從光路變更元件6的光出射面64射出。從光路變更元件6的光出射面64射出的雷射光線L10因面發光導光板5的光入射面51c的光擴散結構而使得z-x平面上的角度強度分布展開，再入射面發光導光板5的內部。雷射光線L10的x-y平面上的角度強度分布在光路變更元件6內因為光的重疊而均一化。然而，雷射光線L10的z-x平面上的角度分布則保持不變。因此，需要藉由光入射面51c的光擴散結構來展開雷射光線L10的角度強度分布。

入射面發光導光板5的內部的雷射光線L110的一大部分一邊在面發光導光板5與空氣層的界面全反射，一邊朝著+x軸方向在面發光導光板5的內部前進。雷射光線L110的一部分在反覆進行全反射的過程中會入射微小光學元件52，在微小光學元件52的曲面反射，改變行進方向。改變行進方向的雷射光線L110中包含不滿足在面發光導光板5的表面與空氣層的界面全反射的條件的光線。不滿足全反射條件的光線(朝+z軸方向前進的光線)會做為雷射照明光L111，成為面狀的光從面發光導光板5的光出射面51a沿著+z軸方向朝液晶面板1的背面1b射出。此時，雷射照明光L111為在x-y平面上空間強度分布均一的面狀光。x-y平面是垂直於雷射照明光L111的射出方向的平面。

LED光源9射出的LED光線L9會從面發光導光板4的入射面41c入射面發光導光板4的內部。從光入射面41c入射的LED光線L9一邊在面發光導光板4與空氣層的界面全反射，一邊在混合部41e內朝+x軸方向前進。「面發光導光板4與空氣層的界面」是指混合部41e的光出射面41a側的面與混合部41e的背面41b側的面。LED光線L9從光入射面41c往面發光導光板4的內部入射後，LED光線L9在混合部41e傳播的期間，相鄰的 LED光線L9會在空間中重疊。「相鄰的LED光線L9」是指包含於LED光源9的1個LED元件所發射的光線以及與該LED元件相鄰的LED元件所發射的光線。而在空間中重疊的LED光線9在LED元件的排列方向(y軸方向)的亮度分布成為均一的線狀光，並朝導光部41f前進。

朝導光部41f前進的LED光線L9的一大部分一邊在面發光導光板4與空氣層之間的界面全反射，一邊在面發光導光板4的內部朝+x軸方向前進。朝導光部41f前進的LED光線L9一部分在反覆進行全反射的過程中會入射微小光學元件42，在微小光學元件42的曲面反射，改變行進方向。改變行進方向的LED光線L9中包含不滿足在面發光導光板4的表面與空氣層的界面全反射的條件的光線。不滿足全反射條件的光線(朝+z軸方向前進的光線)會做為LED照明光L90，從面發光導光板4的光出射面41a沿著+z軸方向朝液晶面板1的背面1b射出。此時，LED照明光L90為在x-y平面上空間強度分布均一的面狀光。x-y平面是垂直於LED照明光L90的射出方向的平面。

在此，在面發光導光板4的內部行進的LED光線L9中從面發光導光板4的背面41b射出朝-z軸方向前進的光會在光反射片8反射，轉換為朝+z軸方向前進的光(LED照明光L90)。同樣地，在面發光導光板5的內部行進的雷射光線L110中從面發光導光板5的背面51b朝-z軸方向前進的光會在光反射片8反射，轉換為朝+z軸方向前進的光(雷射照明光L111)。光反射片8反射的LED光線L9及雷射光線L110照明液晶面板1的背面1b。

LED照明光L90及雷射照明光L111兩者透過光學片3與光學片2照明液晶面板1的背面1b。LED照明光L90及雷射照明光L111兩者透過光學片3與光學片2到達液晶面板1的背面1b的期間會混色而轉換為白色的照明光L120。

白色的照明光L120是由LED照明光L90及雷射照明光L111混色產生。LED照明光L90及雷射照明光L111兩者為在x-y平面上空間強度分布均一性高的光。因此，產生的照明光L120也是在x-y平面上空間強度分布均一性高的白色面狀光。

LED光源9為包括發散角比較廣的LED元件的光源。因此，LED光源9與面發光導光板4之間即使不特別設置光學元件，藉由LED光線L9在面發光導光板4的混合部41e內傳播，也能夠提高LED元件的排列方向(y軸方向)的空間強度分布的均一性。

另一方面，雷射光源10為包括發散角比較窄的雷射發光元件的光源。因此，要提高雷射發光元件的排列方向(y軸方向)上的空間強度分布的均一性較難。本實施例1中，光路變更元件6設置於液晶顯示裝置100的厚度方向(-z軸方向)。因此，不需要增加液晶顯示裝置100的額緣領域，就能夠確保光路變更元件6的導光部62有充分的光學距離。因而能夠提高雷射發光元件的排列方向(y軸方向)上的空間強度分布的均一性。

第10圖係概略顯示本發明實施例1的液晶顯示裝置(包括面光源裝置)的構造的其他例子的剖面圖。上述的說明中，說明了面發光導光板4的光入射面41c與面發光導光板5的光入射面51c為位於同一方向側(-x軸方向側)的端面。然而，光入射面41c與光入射面51c的位置關係並不限於此。例如，如第10圖所示，面發光導光板5的光入射面51c設置於-x軸方向側的端面，面發光導光板4的光入射面41c設置於-y軸方向側的端面。故可以將光入射面41c、51c配置如第10圖。在這個情況下，LED光源9將LED元件1維排列於x軸方向。另外，改變光入射面41c的面向時，面發光導光板4的微小光學元件42的配置也變更至適當的位置。具體來說，是將如第7圖所示的微小光學元件42的配置向左旋轉90°的位置。另外，也可不變更面發光導光板4的光入射面41c的面向，而變更面發光導光板5的光入射面51c的面向。在這個情況下，與變更面光入射面41c的面向時相同，要將微小光學元件52的配置變更至適當的位置。

另外，不只面發光導光板4的光入射面41c，端面41d也可做為光入射面。光入射面41c是面發光導光板4的-x軸方向側的端面，相對於此，端面41d是面發光導光板4的+x軸方向側的端面。也就是說，LED光源9面向面發光導光板4的-x軸方向側的光入射面41c配置，同時LED光源9也可面向面發光導光板4的+x軸方向側的端面41d配置。光入射面41c設置在-y軸方向側的端面的情況下，或是光入射面41c同時設置在-y軸方向側的端面與+y軸方向側的端面的情況下，會考慮將光路變更部63配置在液晶顯示裝置100的下側。這是因為將擴散部510c的長度做得比光路變更部63的x軸方向的長度短比較容易，擴散部510c側能夠較容易地實現窄的額緣部。也就是說，在這個情況下，雷射光線L110從液晶顯示裝置100的下側入射面發光導光板5，LED光線L9從液晶顯示裝置100的左右側入射面發光導光板4。

另外，不只面發光導光板5的光入射面51c，端面51d也可做為光入射面。光入射面51c是面發光導光板5的-x軸方向側的端面，相對於此，端面51d是面發光導光板5的+x軸方向側的端面。也就是說，光路變更元件6及雷射光源10面向面發光導光板5的-x軸方向側的光入射面51c配置，同時也可面向面發光導光板5的+x軸方向側的端面51d配置。如此一來，面發光導光板4、5至少一者能夠藉由將相對的2個端面做成光入射面，使得光源數增加，增加光量。藉此，例如在要增加液晶面板1的畫面尺寸而需要更大更多的照明光的情況下，也能夠獲得充分的光量。然而，這些構造比較難以如先前所述地，藉由將LED光源9與光路變更部63配置在相同的額緣部的位置來獲得將其他額緣部變窄的效果，另外，也較難以藉由將LED光源9與光路變更部63配置在z軸方向上重疊的位置來獲得拉長混合部41e長度輕易實現將LED光線L9的混合的效果。

根據本實施例1，面光源裝置200具備雷射光源10、光路變更元件6、面發光導光板5、LED光源9及面發光導光板4。雷射光源10具有複數的雷射發光元件，發出雷射光線L10。光路變更元件6將雷射光線L10變換為在y軸方向上空間強度分布均一的線狀雷射光線L10後射出。y軸方向是垂直於雷射光線L10行進方向的方向。y軸方向是雷射發光元件排列的方向。面發光導光板5將由光路變更元件6射出的線狀雷射光線L10變換為x-y平面上空間強度分布均一的面狀的雷射照明光L111。x-y平面是包含雷射發光元件排列方向(y軸方向)與線狀的雷射光線L10的行進方向(+x軸方向)的平面。雷射照明光L111從面發光導光板5向+z軸方向射出。LED光源9具有複數LED元件，發出LED光線L9。面發光導光板4平行於面發光導光板5層積配置。面發光導光板4將LED光源9發出的LED光線L9變換為x-y平面上空間強度分布均一的面狀的LED照明光L90。x-y平面是垂直於雷射照明光L111射出方向(+z軸方向)的平面。x-y平面是平行於光出射面41a的平面。LED照明光L90射出的方向與雷射照明光L111的射出方向(+z軸方向)相同。

面光源裝置200具有比習知的白色LED光源的面光源裝置更廣的色彩重現範圍。面光源裝置200又能夠以比僅使用單色LED光源或雷射光源的面光源裝置更低的消耗電力來實現與習知僅使用LED光源的面光源裝置相同的亮度。也就是說，面光源裝置200能夠具有廣的色彩重現範圍，且面光源裝置200也能減低消耗電力。

液晶顯示裝置100因為具有上述的面光源裝置200，能夠具有比習知僅使用LED光源的液晶顯示裝置更廣的色彩重現範圍。液晶顯示裝置100也可以降低耗電。而面光源裝置200因為在光入射面51c或光入射面51c的附近具有將線狀的雷射光線L10的z軸方向的發散角展開的擴散部510c，能夠提高雷射光線的光利用效率。

此液晶顯示裝置100及面光源裝置200將光路變更元件6的大部分設置在液晶顯示裝置100的厚度方向上。因此，能夠確保充足的光學距離，使雷射光線以本身的發散角發散且相鄰的雷射光線互相重疊，也能夠提高雷射發光元件的排列方向(y軸方向)上的空間強度分布的均一性。藉由將雷射光源10配置在液晶顯示裝置100的厚度方向(也就是-z軸側方向)且將光路變更元件6的大部分配置在液晶顯示裝置100的厚度方向(也就是-z軸側方向)能夠窄化額緣部分。「額緣部分的窄化」是指窄化從正面觀看顯示面1a時的額緣部分寬度。所謂「正面」是指影像顯示的方向。又藉由提高雷射光線L10的空間強度分布的均一性，能夠提高光利用效率。能夠獲得空間光強度分布的均一性高的面狀的照明光L120。

具備面光源裝置200的液晶顯示裝置100因為獲得空間光強度分布的均一性高的面狀的照明光L120，所以能夠提供色彩重現範圍廣且抑制亮度不均的高品質影像。液晶顯示裝置100利用雷射光源10從雷射發光元件發出紅色光且利用LED光源9從LED元件發出藍綠色光，藉由這個構造能夠同時達成比習知的液晶顯示裝置廣的色彩重現範圍與低耗電，並且能夠獲得高量產性的液晶顯示裝置。

實施例2：

實施本發明的實施例2的面光源裝置201及液晶顯示裝置101將以第11圖至第16圖來說明。第11圖所示的面光源裝置201為對應區域調光(Local Dimming)的面光源裝置。區域調光是獨立控制複數發光元件的調光控制方法。藉由區域調光，可以抑制對應畫面內影像的黑色部分的區域的光源發光，並使對應畫面內影像的明亮部分的區域的光源發光。利用這樣的控制，例如即使在畫面整體為灰暗的影像的情況下，也可將對應畫面中特別暗的特定位置的區域的光源轉暗，來提高對比。

第11圖係概略顯示實施例2的液晶顯示裝置101(包括面光源裝置201)的構造的一例的剖面圖。第12圖係顯示實施例2的液晶顯示裝置101的控制系統的架構的方塊圖。第11圖及第12圖中，與實施例1的第1圖的構成要素相同或對應的構成要素會標示相同符號並省略詳細說明。

第11圖所示的構成要素中與實施例1(第1圖)的構成要素相同的有液晶面板1、光學片2、3、面發光導光板4、5、光反射片8、LED光源9及雷射光源10。第12圖所示的構成要素中與實施例1(第8、9圖)的構成要素相同的有液晶顯示元件驅動部32、影像信號34及液晶顯示元件控制信號35。另外，與實施例1相同地，能夠將+x軸方向視為液晶顯示裝置101的上側。但在這個情況下，因區域調光而分開的領域(後述的領域A、B、C、D、E)在顯示面1a上為縱長的矩形排列在左右方向上。

液晶顯示裝置101的光路變更元件60具有任意數目(任意數目為複數，例如5個)的導光元件。LED光源驅動部330a將包含於LED光源9的複數LED元件分組(區分)為任意數目(任意數目為複數，例如5個)來進行驅動控制。相同地，雷射光源驅動部330b將包含於雷射光源10的複數雷射發光元件分組(區分)為任意數目(任意數目為複數，例如5個)來進行驅動控制。本實施例2的液晶顯示裝置101僅有這些點上與實施例1的液晶顯示裝置100不同。

第13圖係從-z軸方向側(背面側)觀看第12圖所示面光源裝置201也就是液晶顯示裝置101的概略平面圖。光路變更元件60具有5個光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e。光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e與將實施例1的光路變更元件6在y軸方向分割為5等分的形狀相同。也就是說，實施例2中，光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e彼此有相同的形狀。

光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e在y軸方向等間隔地配置。光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e在x軸方向的位置與在z軸方向的位置彼此相同。

具有光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e的光路變更元件60的y軸方向全長等於或短於面發光導光板5。光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e以透明材料製成。光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e的材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(例如，PMMA)、聚碳酸脂(PC)、環烯烴聚合物(COP)或玻璃等。

LED光源9與實施例1相同，具備1維排列在y軸方向的複數LED元件。這些複數的LED元件分為(區分成)具有相同個數的複數組。這些複數組在y軸方向排成一列。例如，在第13圖中，包含4個LED元件的組配置有5組。然而，包含LED元件的組的數目以及一組內所包含的LED元件的個數並不限於此，能夠任意變更。

第14圖係從液晶面板1側觀看第12圖所示面光源裝置201(從+z軸方向側觀看液晶顯示裝置101)的概略平面圖。液晶面板1的顯示面1a分為(區分成)5個領域A、B、C、D、E。此領域的數目對應構成光路變更元件60的光路變更元件構件數目、構成LED光源9的組數、以及構成雷射光源10的組數。領域A、B、C、D、E對應於光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e的位置。LED光源9由5組9a、9b、9c、9d、9e構成。這些LED光源組9a、9b、9c、9d、9e主要照明各自對應的領域A、B、C、D、E。如第12圖所示，構成LED光源9的5個LED光源組每組分別被驅動控制。

雷射光源10與實施例1相同，具備1維排列在y軸方向的複數雷射發光元件。包含於雷射光源10的複數的雷射發光元件在y軸方向分為具有相同個數的組。組的數目為任意數。例如，在第13圖中，包含於1組的雷射發光元件數目為2個。雷射光源組10a、10b、10c、10d、10e主要照明各自對應的領域A、B、C、D、E。也就是說，雷射光源組10a主要照明領域A。雷射光源組10b主要照明領域B。雷射光源組10c主要照明領域C。雷射光源組10d主要照明領域D。雷射光源組10e主要照明領域E。如第12圖所示，構成雷射光源10的5個雷射光源組每組分別被驅動控制。因此，能夠區域控制畫面的每個領域的亮度。所謂「區域控制」是指區域調光。

領域A的雷射光源10a射出的光入射光路變更元件構件60a。領域B、C、D、E的雷射光源10b、10c、10d、10e射出的光分別入射光路變更元件構件60b、60c、60d、60e。也就是說，領域B的雷射光源10b射出的光入射光路變更元件構件60b。領域C的雷射光源10c射出的光入射光路變更元件構件60c。領域D的雷射光源10d射出的光入射光路變更元件構件60d。領域E的雷射光源10e射出的光入射光路變更元件構件60e。換句話說，構成光路變更元件60的光路變更元件構件的數目等於構成LED光源9的LED光源組的數目。構成光路變更元件60的光路變更元件構件的數目等於構成雷射光源10的雷射發光元件之組的數目。

藉由區域控制可對畫面內暗的部分個別下降對應領域的LED光源組9a、9b、9c、9d、9e的亮度。藉由區域控制可對畫面內暗的部分個別下降對應領域的雷射光源組10a、10b、10c、10d、10e的亮度。因此，液晶顯示裝置101能夠提昇畫面內的對比。而液晶顯示裝置101藉由上述的構造也能降低耗電。藉由區域控制在畫面切換時，能夠將對應該領域的LED光源組及雷射光源組兩者都關閉。所謂「畫面切換時」是指遮沒期間。所謂「遮沒期間」是指電視畫面的一條掃描線結束後移動至下一掃描線的期間。在此遮沒期間並不顯示影像。藉由關閉對應領域的LED光源組及雷射光源組，液晶顯示裝置101能夠減低殘像的影響。

根據本實施例2，將光路變更元件60分割為光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e，能夠更細部地實現對應光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e的每個領域的亮度控制。各光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e與各雷射光源組10a、10b、10c、10d、10e對應配置。從雷射光源組10a射出的光線會入射對應的光路變更元件構件60a，一邊在光路變更元件構件60a與空氣層的介面全反射一邊向-x軸方向傳播。

此時，從雷射光源組10a射出的雷射光線中彼此相鄰的雷射光線會在光路變更元件構件60a內行進的期間互相重疊。也就是說，構成雷射光源組10a的1個雷射發光元件的雷射光線與構成同樣雷射光源組10a且與該雷射發光元件相鄰的另一雷射發光元件的雷射光線部分地重疊。重疊的雷射光線在光路變更元件構件60a的y軸方向亮度分布均一化，形成y軸方向亮度分布均一的(或大致均一)的線狀光。同樣地，其他的雷射光源組10b、10c、10d、10e射出的光線也會在對應的光路變更元件構件60b、60c、60d、60e的y軸方向亮度分布均一化，形成y軸方向亮度分布均一的(或大致均一)的線狀光。也就是說，雷射光源10b射出的光線在光路變更元件構件60b形成y軸方向的亮度分布均一的線狀光。雷射光源10c射出的光線在光路變更元件構件60c形成y軸方向的亮度分布均一的線狀光。雷射光源10d射出的光線在光路變更元件構件60d形成y軸方向的亮度分布均一的線狀光。雷射光源10e射出的光線在光路變更元件構件60e形成y軸方向的亮度分布均一的線狀光。

光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e對應於液晶面板1的領域A、B、C、D、E。在各光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e內形成y軸方向的亮度分布均一的線狀光，藉此雷射光線對每個液晶面板1的領域以亮度分布均一的線狀光入射面發光導光板5。因此，對每個領域點亮雷射光源組10a、10b、10c、10d、10e時，不會漏光至相鄰的其他領域A、B、C、D、E，能夠進行精密的區域控制。

光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e與實施例1的光路變更元件6在y軸方向分割為5等分的形狀相同。也就是說，第11圖所示的光入射面601與第1圖所示的光入射面61僅y軸方向長度這點不同，其他形狀與機能則完全相同。同樣地，導光部602與導光部62僅y軸方向長度這點不同，其他形狀與機能則完全相同。光路變更部603(反射面603a、603b)與光路變更部63(反射面63a、63b)僅y軸方向長度這點不同，其他形狀與機能則完全相同。光出射面604與光出射面64僅y軸方向長度這點不同，其他形狀與機能則完全相同。也就是說，光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e具有彼此相同的形狀。因此，光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e的構造與機能與實施例1的光路變更元件6的構造與機能相同，故省略詳細說明。

在此，以平面來說明光路變更元件60的光入射面601，但光入射面601也可設置光擴散構造。第15圖係概略地顯示從-z軸側方向側(背面側)觀看構成光路變更元件600的光路變更元件構件600a(光路變更元件構件的其他例)的平面圖。如第15圖所示，光入射面6001的光擴散構造具有例如為細小的凹形狀圓柱透鏡複數排列在y軸方向所形成的構造。藉由在光入射面6001設置光擴散構造，能夠展開雷射光源的y軸方向(快軸方向)的發散角。而光入射面6001的光擴散構造也可以是稜鏡構造或台形狀排列的構造。也就是說，只要具有保持 z軸方向的發散角，僅展開y軸方向的發散角的構造即可。

因此，從光入射面6001入射的雷射光線容易與相鄰的雷射發光元件的光線重疊。如此一來，能夠提高雷射發光元件的排列方向(y軸方向)的空間光強度分布的均一性。而雷射發光元件排列方向的空間光強度分布的均一化所需要的距離縮短。因此，能夠將光路變更元件600的x軸方向的長度縮短。

第16圖係從-z軸方向側(背面側)觀看具備第15圖所示的光路變更元件600的光路變更元件構件600a~600e的液晶顯示裝置101的概略平面圖。將設置光擴散構造在光入射面上的光路變更元件600以任意的數目排列在y軸方向上，也可以獲得與第13圖相同的效果。

雖說明了將導光元件600的光入射面6001的全體做成光擴散構造，但實施例2並不限定於此。也可以僅將光入射面6001的雷射光線通過的部位做成光擴散構造。像這樣僅在必要的部位設置光擴散構造，比起將光入射面全面做成光擴散構造更能讓導光元件的構造簡單化。也能夠將與上述的光入射面6001的光擴散構造相同的構造設置在實施例1的光路變更元件6的光入射面61。

實施例2中，說明了構成光路變更元件60的光路變更元件構件60a、60b、60c、60d、60e的數目為5個。然而，本發明的光路變更元件構件的數目並不限定於此。光路變更元件構件的數目能夠配合個別點亮的區域的數目來決定。光路變更元件構件的數目等於光路變更元件60的分割數。

本實施例2的面光源裝置201及液晶顯示裝置101藉由具備與實施例1相同的構造，能夠獲得實施例1所記載的效果。也就是說，面光源裝置201及液晶顯示裝置101具有廣色彩重現範圍。面光源裝置201與液晶顯示裝置101能夠以低耗電實現影像顯示。面光源裝置201與液晶顯示裝置101又能夠提高雷射光線的光利用效率。面光源裝置201與液晶顯示裝置101也能夠提高雷射發光元件的排列方向(y軸方向)上的空間強度分布的均一性。面光源裝置201與液晶顯示裝置101可以將額緣部分窄化。面光源裝置201與液晶顯示裝置101能夠提供抑制亮度不均的高品質的影像。藉由面光源裝置201與液晶顯示裝置101能夠獲得量產性高的液晶顯示裝置。另外，面光源裝置201藉由對應區域調光(區域控制)的構造，能夠提高影像的對比，也能夠減低耗電。液晶顯示裝置101藉由將對應遮沒期間的領域的LED光源組或雷射光源組關閉，能夠減低殘像的影響。

上述的實施例1及2中，表示零件間的位置關係或零件的形狀的時有時會使用了「平行」、「垂直」等用語。這些用語包含了考慮到製造上的公差或組裝上的偏差等的範圍。

雖如上述地說明了本發明的實施例，但本發明並不限定於這些實施例。