发光装置、背光装置及液晶显示装置的制作方法

本发明涉及发光装置、背光装置及液晶显示装置。

背景技术：

此前研究了多种使用激光源作为背光装置的发光装置。例如在专利文献1中公开了下述构成：具有三原色(例如rgb，以下相同)的激光源和放大光学系统，使将各激光适当地放大、光束整形而获得的rgb的各图像重合而获得均匀的面光源。

另外，在专利文献2中公开了下述构成：使用利用致动器使rgb的激光源振动的衍射光学元件，将光射入导光板，由此获得均匀性优异的面光源。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-134256号公报(2017年8月3日公开)

专利文献2：日本特开2009-231017号公报(2009年10月8日公开)

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1的构成中，存在光学系统的部件数量多且需要空间距离的问题。

另外，即使是需要致动器的专利文献2的构成也存在部件数量增加的问题。

本发明的一个方式的目的在于解决上述的现有问题，提供具有能够由简单的构成实现面发光的发光装置、具有该发光装置的背光装置及具有该背光装置的液晶显示装置。

解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明一个方式的发光装置包括：至少一个激光源，其具有射出波长互不相同的激光的多个激光二极管；以及衍射光栅，其配置在爱所述激光源的所述激光的射出侧，上述衍射光栅以在从所述衍射光栅离开规定距离的平面内直接合成所述激光的至少一部分的方式构成。

发明效果

根据本发明的一个方式，能够提供能够由简单的构成实现面发光的发光装置、具有该发光装置的背光装置及具有该背光装置的液晶显示装置。

附图说明

图1是概略表示本发明第一实施方式的发光装置的图，(a)是从正面观察在扩散板上设置的多个合成区域中的一个的图，(b)是(a)的a-a线剖视图。

图2是概略表示具有图1的发光装置的液晶显示装置的分解立体图。

图3是概略表示图1发光装置的配置样式的液晶显示装置的主视图。

图4是表示衍射光栅的配置位置的一例的示意图，(a)是激光源的俯视图，(b)是激光源的侧视图。

图5是表示液晶显示装置的激光二极管及安装基板的配置方式的一例的图，(a)是表示激光二极管的配置样式的图，(b)是表示将(a)所示的激光二极管安装于安装基板的样式的图。

图6是表示液晶显示装置的激光二极管及安装基板的配置方式的一变形例的图，(a)是表示激光二极管的配置样式的图，(b)是表示将(a)所示的激光二极管安装于安装基板的样式的图。

图7是表示液晶显示装置的激光二极管及安装基板的配置方式的其他变形例的图，(a)是表示激光二极管的配置样式的图，(b)是表示将(a)所示的激光二极管安装于安装基板的样式的图。

图8是概略表示本发明第二实施方式的发光装置的图。

图9是概略表示本发明第三实施方式的发光装置的图。

图10是概略表示本发明第四实施方式的发光装置的图。

图11是概略表示对比例的发光装置的图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

首先，参照图2对具有本发明一实施方式的发光装置的液晶显示装置进行说明。

(液晶显示装置的构成)

图2是概略表示具有本发明第一实施方式的发光装置15的液晶显示装置1的分解立体图。

如图2所示，本实施方式的液晶显示装置1包括液晶面板10、扩散板155和发光装置(背光装置)15。

液晶面板10是基于所输入的电信号显示图像的显示面板。扩散板155设置用于使从发光装置15发出的光扩散并高效地向液晶面板10释放光。扩散板155设置于在例如激光的射出方向上形成后述的合成区域的位置。在本实施方式中，扩散板155的材料并无限定，只要能够使从发光装置15发出的光扩散即可。另外，扩散板155由使光透过的材料形成。

并且，虽未图示，但从亮度提高等的观点，在本实施方式中除了扩散板155以外，还可以设置亮度提高片及微透镜片或棱镜片等光学部件，液晶显示装置1的构成不限定于上述构成。

(发光装置的构成)

接下来，参照图1、图3至图7详细说明本实施方式的发光装置15。

图1是概略表示发光装置15的图，(a)是从正面观察在扩散板155上设置的多个合成区域153中的一个的图，(b)是(a)的a-a线剖视图。如图1所示，发光装置15包括激光源151、衍射光栅152、合成区域(也称为照射区域或发光区域)153及安装基板154。另外，图1中示出扩散板155。

激光源151包括射出例如峰值波长为450nm的蓝色激光(以下记为b光)的激光二极管151b、射出峰值波长为520nm的绿色激光(以下记为g光)的激光二极管151g及射出峰值波长为638nm的红色激光(以下记为r光)的激光二极管151r。

如图1所示，三个衍射光栅152以与激光源151的各激光二极管151b、151g及151r对应的方式配置在激光的射出侧。另外，三个衍射光栅152例如作为三个衍射光学元件(也记为doe)形成在分别与激光二极管151b、151g及151r对应的位置。另外，衍射光栅152设置在例如所述衍射光学元件所具有的透明基板(未图示)的表面上。衍射光栅152能够使照射来的光衍射。

在本实施方式中，衍射光学元件能够根据空间距离、配光图案、激光波长或配置方式等多种条件而设计。

根据上述构成，射入衍射光栅152的激光(在本实施方式中为例如b光、g光及r光)能够在光束整形的基础上，在分离规定空间距离(例如图1的(b)的规定空间距离h)的面(扩散板155)上以任意的发光形状及强度分布状态直接且均匀地合成(也称为混色)。

更具体来说，如图1所示，利用衍射光栅152光束整形的激光的至少一部分在合成区域153中直接合成。例如在射出的激光为b光、g光及r光的情况下，在合成区域153中合成为均匀的白色光。

在本实施方式中，各激光二极管151b、151g及151r安装在安装基板154上，但在本实施方式中安装方法并无限定，也可以使用公知的方法。

另外，在本实施方式中，举出各激光二极管151b、151g及151r的高度(例如后述的封装部151p的高度)相同的例子，但其并非对本实施方式作出限定。各激光二极管的高度也可以互不相同。

如以上所示，在本实施方式中，发光装置15包括：激光源151，其包括射出波长互不相同的激光(例如上述的b光、g光及r光)的多个激光二极管151b、151g及151r；以及衍射光栅152，其配置在激光源151的激光的射出侧(图1的(b)的上侧)，衍射光栅152以将激光的至少一部分在从衍射光栅152分离规定距离(例如距离h)的平面(包含合成区域153的平面)内直接合成的方式构成。

根据上述构成，能够提供能够由简单的构成实现面发光的发光装置15。

另外，在上述实施方式中，说明了衍射光栅152配置在激光源151的激光的射出侧的构成，更具体来说，例如也可以构成为与激光源151相邻地配置衍射光栅152。

衍射光栅152的设置位置不限定于上述构成，能够适当变更。图4是表示衍射光栅152的配置位置的一例的示意图，(a)是激光源151的俯视图，(b)是激光源151的侧视图。在图4所示的例子中，激光源151包括激光二极管(在图4中未图示)和收容该激光二极管的封装部151p，衍射光栅152直接形成在作为封装部151p的激光射出面的玻璃151gl的表面上。作为其他例子，也可以将激光二极管收容在树脂制的封装部中，在该封装部的射出面上形成衍射光栅。

根据上述构成，还有助于发光装置的激光射出方向上的尺寸减小及衍射光栅的支承部件省略，因此对于发光装置的制造成本降低也有利。

另外，在图1中，附图标记151bc、151gc及151rc分别表示激光二极管151b、151g及151r的光轴。如图1所示，多个激光二极管151b、151g及151r以沿着各激光二极管的光轴151bc、151gc及151rc彼此相同的方向例如激光射出方向的方式配置。

根据上述构成，与现有技术相比，构成部件的布局设计容易，发光装置整体成为简单的构造。另外，能够减少光学部件的个数，能够获得空间节省效果。

(激光二极管的配置例)

接下来，参照图1等说明本实施方式的激光二极管的配置例。如图1所示，多个激光二极管二维配置。另外，各激光二极管的发光中心位于将各对应的激光的合成区域153投影到安装基板154上的区域153a内。

根据上述构成，即使在一维或二维配置多个发光装置15的情况下，彼此相邻的发光装置15也不会相互干涉。因此，能够无障碍地配置多个发光装置15。

(激光源第一变形例)

在以上的说明中，说明了一个激光源151具有激光二极管151b、151g及151r的构成。但本发明不限定于此。例如，在发光装置要求高亮度化的状况下，优选使激光源的光量增大。为了应对这种状况，在本实施方式中，可使一个激光源所包含的激光二极管的数量增加。作为一个例子，可举出例如追加一个激光二极管151g。其结果，虽未图示，本第一变形例的一个激光源实现所谓的“rggb”构成，其具有一个激光二极管151b、两个激光二极管151g及一个激光二极管151r。换言之，可获得激光源151具有两个以上同色激光二极管(例如激光二极管151g)的发光装置。

根据上述构成，通过使同色激光二极管的个数增加并分担发热量，从而能够防止局部的发热集中，高效地使用激光二极管。

(激光源第二变形例)

另外，在本发明的发光装置也可以构成为，从激光二极管射出波长互不相同的超过三种的激光。因此，例如，通过针对激光源进一步设置射出黄色激光(y光)的激光二极管，也可以构成为具有b光、g光、r光及y光四种颜色激光。若按照上述方式，则能够提高从发光装置发出的光的亮度和透过液晶面板时的色域。

另外，通过设置射出青色激光(c光)的激光二极管，也可以构成为具有b光、g光、r光及c光四种颜色的激光。

另外，作为其他方式的激光的组合，例如能够举出b光、c光、y光及r光的组合、b光、c光、g光及r光的组合、和b光、c光、g光、y光及r光等的组合。换言之，激光源151具有至少三种以上的所述激光二极管。

根据上述构成，能够在从发光装置15发出的光通过液晶面板10时提高色域。

(第三激光源变形例)

另外，从色度不均匀改善、色度漂移对策及区域调光应对等观点，本发明的发光装置15也可以构成为具有能够独立控制基于激光二极管151b、151g及151r的发光的控制部。在这里，该控制部可以针对一组激光二极管151b、151g及151r设置，也可以针对多组设置。

根据上述构成，能够独立地对激光源的输出进行控制。

(激光源的配置例)

接下来，参照图3至图7详细说明本实施方式的激光源的配置例。图3是概略表示图1的发光装置15的配置样式的液晶显示装置1的主视图。

如图3所示，液晶显示装置1的液晶面板10具有多个发光装置。另外，在图3中，附图标记x表示各发光装置(仅图示照射区域153)的横向配置间隔(横向间隔)，附图标记y表示纵向配置间隔(纵向间隔)。另外，为了便于说明，将各发光装置的间隔放大显示，但在本实施方式中包含多种间隔及比例的配置。另外，如图3所示，各激光源以均匀的配置间隔二维配置。

如上所述，发光装置15由于是在各照射区域中具有激光二极管151b、151g、151r及与之对应的三个衍射光栅152这种简单构成，因此能够将各照射区域减小到一个激光源151的尺寸(或后述的封装部151p的尺寸)。因此，例如也可以是分割区域数量超过1000的超多重分割。

(第一配置例)

具体来说，图5是表示液晶显示装置1的激光二极管及安装基板154的配置方式的一例的图，(a)是表示激光二极管的配置样式的图，(b)是表示将(a)所示的激光二极管安装在安装基板154上的样式的图。

如图5的(a)所示，一个发光装置15具有以一条直线状排列的三个激光二极管，另外，如图5的(b)所示，三个发光装置15以一条直线状安装在安装基板154上。在图5的(b)中，例示了将上述构成进一步排列的排列构成。

根据上述构成，由于能够减小所搭载的安装基板154的宽度w，因此能够实现安装基板的成本降低。

(第二配置例)

另外，图6是表示液晶显示装置1a的激光二极管及安装基板154的配置方式的一个变形例的图，(a)是表示激光二极管的配置样式的图，(b)是表示将(a)所示的激光二极管安装于安装基板154的样式的图。

如图6的(a)所示，一个发光装置15a具有以正三角形状配置的三个激光二极管，另外，如图6的(b)所示，三个发光装置15a的激光二极管151r以一条直线状安装在安装基板154a上，三个发光装置15a的激光二极管151g及激光二极管151b交替地以一条直线状安装于安装基板154b。图6的(b)中例示了将上述构成进一步排列的排列构成。

根据上述构成，能够有意地变更激光二极管发热的热密度。例如，通过将温度特性相对较差的激光二极管r配置在图6所示的安装基板154a上，能够不易受到来自周围的热影响。另外，通过将激光二极管的组合如图所示分割为两片安装基板，从而能够实现散热特性的改善。另外，由于安装基板154a、154b能够使用不同的材料，因此能够恰当地调整发光装置15a的散热特性。

与上述第一配置例相比，根据上述构成，由于能够使各激光二极管的物理距离增大，因此能够降低局部的热密度。

(第三配置例)

图7是表示液晶显示装置1b中的激光二极管及安装基板154c的配置方式的其他变形例的图，(a)是表示激光二极管的配置样式的图，(b)是表示将(a)所示的激光二极管安装于安装基板154c的样式的图。

与图6的(a)所示的构成相比，对于图7的(a)的构成来说，激光二极管151b及激光二极管151r的配置位置不同。由于其他构成相同，因此省略该说明。如图7的(b)所示，三个发光装置15b使朝向横向的配置旋转180°，以z字状配置安装于安装基板154c。图7的(b)例示了将上述构成进一步排列的排列构成。

与上述第二配置例相比，根据上述构成，能够使热密度进一步平均化，因此能够能够达到平衡而不产生局部发热。

另外，在本配置例中，说明了图7的(a)所示的构成，但不限定于此，例如，也能够应用于如图6的(a)所示的使激光二极管151b与激光二极管151r互换的构成。

〔第二实施方式〕

以下对本发明发光装置的其他一实施方式进行说明。并且，为了便于说明，对具有与在上述实施方式中说明的部件相同功能的部件标注相同的附图标记，不对其进行重复说明。

接下来，参照图8详细说明本实施方式的发光装置。图8是概略表示本实施方式的发光装置15c的图。

如图8所示，在本实施方式中，由于除了发光装置15c具有颜色传感器156以外与第一实施方式相同，因此以下重点说明颜色传感器156。

发光装置15c还具有未图示的控制部。颜色传感器156接收由例如扩散板155反射的激光的一部分。另外，所述控制部以使接收到的激光成为规定颜色的方式对各个激光二极管进行独立控制。换言之，发光装置15c具有颜色传感器156，基于颜色传感器156的检测结果，对多个激光二极管中的至少某一个的发光进行控制。在这里，对发光进行控制的控制部可以按各照射区域设置，也可以按多个照射区域设置。另外，颜色传感器156例如能够使用光二极管和滤色器等构成，但也可以是在激光源151内部配置光二极管等的其他构成。

根据上述构成，通过对从各激光源射出的光量进行控制，从而能够控制发光装置的亮度及色度。

〔第三实施方式〕

接下来，参照图9详细说明本实施方式的发光装置。图9是概略表示本实施方式的发光装置15d的图。

如图9所示，在本实施方式中，发光装置15d具有一体化的衍射光栅152a。除此以外与第一实施方式相同，因此以下重点说明衍射光栅152a。

在本实施方式中，以与各激光二极管对应的方式，设有例如一体化的衍射光栅152a。

根据上述构成，能够发挥与第一实施方式相同的效果。另外，通过使衍射光栅152a一体化，有助于其支承部件的简化，对于发光装置的制造成本降低也有利。

〔第四实施方式〕

接下来，参照图10详细说明本实施方式的发光装置。图10是概略表示本实施方式的发光装置15e的图。

如图10所示，在本实施方式中，由于除了发光装置15e还具有反射片157以外与第一实施方式相同，因此以下重点说明反射片157。

如图10所示，反射片157例如设置在安装基板154的未配置有激光二极管151区域。关于反射片157的材质没有特别限定，只要能够将朝向安装基板154侧的反射光朝向照射侧反射即可。

根据上述构成，能够发挥与第一实施方式相同的效果。另外，通过设置反射片157，从而能够进一步提高发光装置的发光效率。

并且，本实施方式的设置反射片的构成当然有能够应用于上述第一至第三实施方式。

(对比例)

图11是概略表示对比例的发光装置100的图。如图11所示，发光装置100由光源11(11b、11g及11r)、合成光学系统21、投射光学系统22及屏幕23等构成。合成光学系统21使从在其周围配置的各光源11射出的光合成。

将本对比例的构成与本发明的构成比较，由于本发明的上述各实施方式的发光装置的构成部件少，因此存在能够提供具有简单构成的发光装置的优点。

〔总结〕

本发明第一方案的发光装置(15)包括具有多个射出波长互不相同的激光的激光二极管的至少一个激光源(151)、和在激光源(151)的所述激光的射出侧配置的衍射光栅(152)，衍射光栅(152)以在与衍射光栅(152)分离规定距离(h)的平面(包含合成区域153的平面)内直接合成所述激光的至少一部分的方式构成。

根据上述构成，能够提供能够由简单的构成实现面发光的发光装置(15)。

本发明第二方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一方案的基础上，衍射光栅(152)相对于激光源(151)与所述激光的射出侧相邻配置。

本发明第三方案的发光装置(15)也可以是，在上述第二方案的基础上，衍射光栅(152)形成在收容所述激光二极管的封装部(151p)上。

根据上述第二及第三方案的构成，由于还有助于发光装置的激光射出方向上的尺寸减小及衍射光栅的支承部件的省略，因此对于发光装置的制造成本降低也有利。

本发明第四方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第三方案的任一方案的基础上，多个激光二极管以使各激光二极管的光轴沿彼此相同的方向的方式配置。

根据上述构成，与现有技术相比，构成部件的布局设计容易，且发光装置整体为简单的构造。另外，能够减少光学部件的数量，能够获得空间节省效果。

本发明第五方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第四方案的任一方案的基础上，二维配置多个激光源(151)。

根据上述构成，能够将各照射区域减小至一个激光源(151)的尺寸。因此，例如，还能够实现分割区域数量超过1000的超多重分割。

本发明第六方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第五方案的任一方案的基础上，优选多个激光二极管二维配置，各发光中心位于投影了对应的激光合成区域(153)的区域内。

根据上述构成，即使在将发光装置一维或二维配置多个的情况下，相邻的发光装置也不会相互干涉。因此，能够无障碍地配置多个发光装置。

本发明第七方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第六方案的任一方案的基础上，激光源(151)具有两个以上相同波长的激光二极管。

根据上述构成，通过使相同波长的激光二极管的个数增加并使其分担发热量，从而能够防止局部的发热集中，高效地使用激光二极管。

本发明第八方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第七方案的任一项方案中，激光源(151)具有至少三种以上的激光二极管。

根据上述构成，能够在从发光装置(15)发出的光透过液晶面板(10)时使色域提高。

本发明第九方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第八方案的任一方案的基础上，能够独立地控制激光源(151)的至少一个输出。

根据上述构成，能够至少独立地控制激光源的输出。

本发明第十方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第九方案的任一方案的基础上，还具有颜色传感器(156)，基于颜色传感器(156)的检测结果控制多个激光二极管的至少某一个的发光。

根据上述构成，通过对从各激光源射出的光量进行控制，能够控制发光装置的亮度及色度。

本发明第十一方案的发光装置(15)也可以是，在上述第一至第十方案的任一方案的基础上，还具有反射部件(157)，其使朝向射出侧的相反侧的反射光向该射出侧反射。

根据上述构成，除了能够发挥与第一方案相同的效果以外，通过设置反射部件(157)，能够进一步提高发光装置的发光效率。

本发明第十二方案的背光装置具有上述第一至第十一方案中任一项所述的发光装置。

根据上述构成，能够发挥与第一方案相同的效果。

本发明第十三方案的液晶显示装置具有上述第十二方案所述的背光装置。

根据上述构成，能够发挥与第一方案相同的效果。

本发明不限定于上述各实施方式，能够在技术方案表示的范围进行多种变更，将不同实施方式分别公开的技术手段适当组合得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外，通过将各实施方式分别公开的技术手段组合能够形成新的技术特征。

附图标记说明

1液晶显示装置

10液晶面板

15、15a至15e发光装置

151激光源

151b、151g、151r激光二极管

151bc、151gc、151rc激光二极管的光轴

152、152a衍射光栅

153合成区域(照射区域，发光区域)

154、154a至154c安装基板

155扩散板

156颜色传感器

157反射部件(反射片)