專利名稱：背光源系統(tǒng)和使用其的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及背光源系統(tǒng)和使用其的液晶顯示裝置，詳細來說，涉及在按顏色區(qū)分透過型的液晶顯示元件的像素后的子像素從其背面使對應色的色光會聚的背光源系統(tǒng)，和利用該背光源系統(tǒng)和上述液晶顯示元件進行全色顯示的液晶顯示裝置。
背景技術：
進行全色顯示的液晶顯示裝置，在現(xiàn)有技術中透過型液晶顯示元件的像素分為三個子像素，在這三個子像素上分別粘貼紅(R)、綠(G)、藍(B)的彩色濾光片，從背光源向它們照射白色光，并通過向該子像素的液晶單元施加的電壓信號來控制該光透過子像素時的透過率，由此實現(xiàn)全色顯示。但是，彩色濾光片使與每個RGB的波段對應的光透過，吸收除此以外的光，因此在使用彩色濾光片的液晶顯示裝置中光約2/3損失，光利用效率低。另外，作為不使用彩色濾光片的全色顯示方式的一種，存在場序彩色方式，但在這種方式中存在產(chǎn)生色分離的難點。另一方面，提案有在以LED(發(fā)光二極管)作為背光光源的情況下的、具備實現(xiàn)光利用效率提高的背光源裝置的透過型調(diào)制元件的顯示裝置(參照專利文獻1)。該顯示裝置包括具有在二維排列且能夠控制獨立地透過每個顏色的光的比率的開口，并且能夠調(diào)制透過光的圖像顯示元件(液晶面板)；使在正面和背面具有凸透鏡作用的微透鏡為1對地在二維排列多對而構成的光路合成光學系統(tǒng)；以不同的角度向上述光路合成光學系統(tǒng)射出不同的色光的主光線的照明光學系統(tǒng)；和發(fā)出不同的色光的多個光源。根據(jù)專利文獻1記載的顯示裝置，因為能夠構成為來自光源的色光在照明光學系統(tǒng)的作用下，以每個顏色不同的主光線角度入射光路合成光學系統(tǒng)，在光路合成光學系統(tǒng)的折射作用下，會聚在每個顏色的像素顯示元件的與該色光對應的開口，所以能夠?qū)⒎謩e不同的色光會聚在由像素分割的3個子像素中(通過色光進行的像素的顏色分離)。因此，如果能夠進行理想的色分離，則不需要彩色濾光片，就不會產(chǎn)生光損失。當然，不禁止為了防止因色分離不理想時的光泄露引起的不合適的混色而設置彩色濾光片。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 日本國公開特許公報特開2007-3^218號公報(2007年12月20日公開)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在專利文獻1記載的顯示裝置中，使在正面和背面具有凸透鏡作用的微透鏡為1 對地在二維排列多對而構成的光路合成光學系統(tǒng)；以不同的角度向上述光路合成光學系統(tǒng)射出不同的色光的主光線的照明光學系統(tǒng)；和發(fā)出不同的色光的多個光源，成為背光源裝置的構成元件。在該背光源裝置中，使從照明光學系統(tǒng)以不同角度射出的、不同色光的主光線，直接入射在正面和背面具有凸透鏡作用的微透鏡作為1對地在二維排列多對而構成的光路合成光學系統(tǒng)時，由于在光路合成光學系統(tǒng)的每個入射面內(nèi)的位置色光的主光線的入射角度不同，因此為了使該色光在規(guī)定的對應的子像素的開口會聚，而需要光路合成光學系統(tǒng)的微透鏡的形狀根據(jù)同光學系統(tǒng)的入射面內(nèi)(或者還有射出面內(nèi))的位置不同而不同，設置、制造極其困難。因此，如專利文獻1的段落所述，在微透鏡陣列的入射面?zhèn)扰渲梅颇鶢柾哥R，通過該菲涅爾透鏡，使從照明光學系統(tǒng)以不同的角度射出的不同的色光偏轉 (改變方向)大致一定的方向、優(yōu)選與微透鏡的光軸方向大致平行的方向，使朝向微透鏡陣列的不同的色光的入射角度不因入射面內(nèi)的位置而改變而成為大致一定。如專利文獻1，在組合微透鏡陣列和菲涅爾透鏡的情況下，1個菲涅爾透鏡能夠使來自其焦點附近的照明光學系統(tǒng)的光不論位置而偏轉大致一定的方向，但在照射來自在鄰接的菲涅爾透鏡的焦點位置附近的照明光學系統(tǒng)的光的情況下，由于照射從菲涅爾透鏡的光軸大幅度偏移的光，因此不能夠使光會聚到規(guī)定的對應的子像素的開口。這些無法會聚的光成為迷失的光，是大幅降低圖像顯示品質(zhì)的主要原因。這種現(xiàn)象在此處被稱為串擾 (crosstalk)0由此，在組合微透鏡陣列和菲涅爾透鏡的情況下，必須回避在顯示畫面的區(qū)域分割邊界的串擾。即必須有使區(qū)域內(nèi)的光線不侵入相鄰的區(qū)域的設置方案。在此，區(qū)域是指 1個單元的背光源系統(tǒng)的照射區(qū)域。通常，顯示畫面分割為多個區(qū)域。但是，由于在關聯(lián)的設置方案中完全沒有區(qū)域間的重疊，因此存在增強特別是在顯示畫面的區(qū)域分割邊界的區(qū)域間的亮度不均、顏色不均的問題。特別是顏色不均，比亮度更容易辨認，因此要求更高精度的均等性。本發(fā)明鑒于上述課題提出，目的在于提供一種能夠通過抑制顯示畫面中的亮度不均、顏色不均而提高顯示品質(zhì)的背光源系統(tǒng)。用于解決課題的手段本發(fā)明，為了解決上述課題，從根本上變更設置方案，不使用作為串擾發(fā)生的主要原因的菲涅爾透鏡地，實現(xiàn)積極地利用區(qū)域間的重疊的均等化，其主旨結構如下所述。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)光部，其具有發(fā)出不同的主波長的光的多個光源；和成像光學系統(tǒng)，其包括使從該發(fā)光部射出的光會聚的多個微透鏡，使通過該成像光學系統(tǒng)的光照射到液晶面板，上述液晶面板包括以規(guī)定的間距排列的多個像素，各像素包括與每個顏色對應的多個子像素，當設上述像素的排列間距為P，設上述成像光學系統(tǒng)的成像倍率為(1/n)時，上述光源的排列間距P1以P1 = nXP表示，上述微透鏡的排列間距P2以P2 = (n/(n+l)) XP表示。
本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于其具有上述背光源系統(tǒng)，在上述微透鏡陣列的光的射出面?zhèn)染哂幸壕г?，其包括液晶層和配置在光的入射側和射出側且夾持該液晶層的玻璃基板；驅(qū)動該液晶元件的驅(qū)動元件；配置在該液晶元件的入射側的玻璃基板上的偏振片；配置在該液晶元件的射出側的玻璃基板上的檢偏鏡；和配置在該檢偏鏡的射出面上的擴散元件。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在背光源系統(tǒng)中，使從發(fā)出不同的色光的多個光源發(fā)出的光在對應的子像素的各個上會聚，能夠分離空間上不同的色光的光。此外，在將該背光源系統(tǒng)作為液晶顯示裝置的面發(fā)光光源使用的情況下，使在空間上分離的多個光源光會聚在對應的液晶層，能夠同時地實現(xiàn)光源光的利用率的提高和全色顯示。此外，能夠有效地減輕顯示畫面內(nèi)的區(qū)域間的亮度不均、顏色不均，進行更加高畫質(zhì)的顯示。在此之上，能夠?qū)崿F(xiàn)向薄型化的對應，此外也能夠提高光的利用率。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖3是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖4是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖5是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖6是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(立體示意圖)。圖7是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(立體示意圖)。圖8是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(立體示意圖)。圖9是表示實際安裝上的問題點的概略圖(截面示意圖)。圖10是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖11是表示有效發(fā)光點的定義的說明圖(截面示意圖)。圖12是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖(截面示意圖)。圖13是作為本發(fā)明的基礎的光學系統(tǒng)的原理的說明圖。圖14是本發(fā)明的實施例中的LED排列方向和垂直方向的色度坐標值的分布曲線圖。圖15是表示與圖14的虛線對應的分光特性的色度圖。圖16是表示本發(fā)明的發(fā)光部的1例的概略圖(截面示意圖)。
具體實施例方式根據(jù)圖1 圖16，對本發(fā)明的實施方式進行如下說明。另外，本發(fā)明不限定于此。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的1例的概略圖。在本例中，光源陣列，作為發(fā)出不同的色光的多個光源(發(fā)光部)1使用R(紅)光源、G(綠)光源、B(藍)光源，這些從圖1 的右側向左側依次排列為RGB色序而構成。其中，光源1的顏色種類也可以在4種以上，光源陣列的色序也可以是RGB以外的色序。作為光源1，優(yōu)選使用LED (發(fā)光二極管)光源、激光光源、有機EL (電致發(fā)光)光源中的任一種，但也可以組合上述2種以上使用。在這種情況下，作為LED光源或者有機EL 光源，例如，如圖11所示，在具有發(fā)光點10和會聚從發(fā)光點10發(fā)出的光的聚光透鏡系統(tǒng)11 的光學系統(tǒng)中，當使用在發(fā)光點10填充LED芯片而構成的LED燈，或者在發(fā)光點10填充有機EL發(fā)光部構成的有機EL燈時，因能夠強化光源光的指向性而優(yōu)選。在此，本發(fā)明中的有效發(fā)光點1A，如圖11所示，定義為聚光透鏡系統(tǒng)11的發(fā)光點 10的虛像。在沒有聚光透鏡系統(tǒng)11的光源1的情況下，有效發(fā)光點IA與發(fā)光點10 —致。此外，本發(fā)明的有效發(fā)光點間距(光源的排列間距)P1，是指如圖1所示同色光源彼此之間的有效發(fā)光點IA的點間距。成像光學系統(tǒng)3，使來自光源陣列的光入射，并使與各個子像素(從圖1的左側到右側依次R子像素、G子像素、B子像素)對應的色光(R子像素與R光對應，G子像素與G光對應，B子像素與B光對應)會聚，該子像素是將像素陣列4的陣列面上以規(guī)定的間距(像素間距)P排列的多個像素5的各個進一步按顏色不同進行空間分割而得到的。在此，作為本發(fā)明的發(fā)光部，代替光源1，可以使用圖16所示的具備光源1和導光體14的發(fā)光裝置。通過使用該發(fā)光裝置，起到削減光源數(shù)那樣的大幅度降低成本的效果。 以下，對該發(fā)光裝置進行詳細說明。如圖16所示，本發(fā)明使用的發(fā)光裝置12，具備將來自光源1的光導光向多個前端部的導光體13，該前端部考慮是模擬光源。例如，如圖16所示，將1個RGB光源1分為各自 3個背光源單元(導光體1 進行導光。由各背光源單元(導光體1 產(chǎn)生R’、G’和B’那樣的模擬光源14，來自R’、G’和B’那樣的模擬光源14的光通過成像光學系統(tǒng)3會聚在像素陣列4的陣列面上，由此得到與使用R、G和B那樣的光源的情況相同的效果。為了使成像光學系統(tǒng)3具有上述會聚功能，在本發(fā)明中作為成像光學系統(tǒng)3使用成像倍率(1/n)的微透鏡陣列3A。微透鏡陣列3A以等間距排列多個同一形狀的微透鏡3a 而構成。使光源陣列的有效發(fā)光點間的間距(光源的排列間距)P1為P1 = nXP，并且使微透鏡3a的排列間距P2為P2 = (n/(n+l)) XP0由此，例如如圖1所示，如果根據(jù)微透鏡陣列3A的焦點距離f，使從微透鏡陣列3A 到像素陣列4的距離b為b = ((n+1) /n) X f,并且使從有效發(fā)光點IA到微透鏡陣列3A的主光線路徑長a為a = nXb，則能夠?qū)碜訰GB的各光源的光會聚在各個RGB的各子像素。 換言之，能夠使光源陣列的1/n倍的實像成像在像素陣列4上。在各子像素中，來自發(fā)出與該子像素的顏色對應的色光的多個光源的光所生成的成像重疊，因此實現(xiàn)了空間均等化，不會存在區(qū)域分割邊界部結構本身。由此，能夠有效減輕顯示畫面內(nèi)的區(qū)域間的亮度不均、顏色不均，進行更加高畫質(zhì)的顯示。另外，在圖1中只圖示從R光源到R子像素的光(R光)的路徑，省略了 G光、B光的路徑的圖示。對于同時存在使來自這些RGB的各光源的光分別在RGB的各子像素會聚，和使來自多個同色光源的光在同一子像素重疊的光學系統(tǒng)的原理，使用圖13進行數(shù)學上的說明。 另外，在圖13中只圖示有從R光源向R子像素的光(R光)中的通過微透鏡3a的中心的主光線的路徑，且省略了 G光、B光的路徑的圖示。此外，還省略在微透鏡3a的界面的折射率差引起的折射現(xiàn)象。在此，圖13中鄰接的2個R光源的位置各自假定為Lp L2,微透鏡3a 的中心假定為M^ M2, R子像素的位置假定為禮、&。首先，為了將來自1個R光源的光會聚在各個R子像素，在圖13中有必要使 AL1RJ2與AL1M1M2存在相互相似的關系。為了滿足于此，必須使下式成立。線M1M2/ 線 L1M1 =線 1^ / 線 L1R1
微透鏡3a的排列間距P2,與線M1M2對應，因此能夠由上式導出下述關系式。
線 M1M2 =線 L1M1X 線 R1R2/ 線 L1R1在此，因為線L1M1 = a = 1^13，線 I^2 = P,線 L1R1 = a+b= (n+1) Xb，所以線 M1M2 計算為nXP/(n+l)。由此，在微透鏡陣列的透鏡間距線M1M2SnXPAr^l)的情況下，能夠使來自R光源的光各自會聚在R子像素。接著，為了使來自多個同色光源的光(在此，來自2個R光源的光)會聚在1個R 子像素，在圖13中有必要使AL1L況與ΔM1M況存在相互相似的關系。為了滿足于此，必須使下式成立。線L1L2/ 線 L1R1 =線 M1M2/ 線 M1R1光源陣列的有效發(fā)光點之間的間距與線L1L2對應，因此能夠由上式導出下述關系式。線L1L2 =線 L1R1X 線 M1M2/ 線 M1R1在此，線L1R1 = ^b= (n+1) Xb，線M1R1 = b，當適用于剛才導出的線M1M2 = IiXP/ (n+1)的關系時，計算出線L1L2 = IiXPt5由此，在作為有效發(fā)光點之間的間距的線L1L2為 nXP的情況下，能夠使來自多個同色光源的光(此處，是來自2個R光源的光)會聚在1個 R子像素。通過這2個結果可知有效發(fā)光點間距P1為η X P，并且微透鏡3a的排列間距P2為 nXP/ (n+1)，由此，能夠使來自1個R光源的光會聚在各個R子像素，與此同時，也能夠使來自多個R光源的光會聚在1個R子像素重疊。該結果，代替R在G或B的情況下也是同樣的。微透鏡陣列3A，是以通過表面形狀使偏轉光路，或者通過折射率分布使偏轉光路的方式形成的透鏡，微透鏡優(yōu)選在正交兩方向排列的復眼透鏡，或在與其長邊方向正交的一方向上排列微小柱面鏡的雙凸透鏡，或者由這些的組合構成的透鏡。在此，在通過表面形狀使偏轉光路的情況下，利用在透鏡表面的界面的折射率差， 按照斯涅耳法則偏轉。另一方面，在通過折射率分布使偏轉光路的情況下，通過使透鏡中的折射率具有分布來偏轉光。這是通過使透鏡中心部和周邊部的折射率變化，使在透鏡內(nèi)部帶有折射率的梯度，通過該折射率的梯度使光偏轉。本發(fā)明，使用光源陣列和微透鏡陣列，在不使用菲涅爾透鏡這一點上與現(xiàn)有技術不同。在本發(fā)明中，不論是否使用菲涅爾透鏡，成像主光線方向向著像素陣列面的法線方向，恰好實現(xiàn)如兩側遠心成像只能夠在微透鏡陣列實現(xiàn)的那樣的物理現(xiàn)象。通過該現(xiàn)象，在現(xiàn)有技術中通過菲涅爾透鏡和微透鏡陣列的組合而實現(xiàn)的遠焦的兩側遠心成像，在本發(fā)明中，能夠僅在微透鏡陣列實現(xiàn)，并能夠以均勻的構造來回避區(qū)域邊界部的串擾。不過，例如在對畫面整體中的很大的區(qū)域與剩下的區(qū)域的亮度差大的圖像進行顯示的情況下，通過將畫面整體分為多個區(qū)段，使亮度和顏色的控制變得容易。作為該方式的一個例子，在本發(fā)明中，優(yōu)選以將光源陣列和微透鏡陣列分為多個區(qū)段，使來自各區(qū)段內(nèi)的光源陣列的光至少大致相等地入射任一個都相同的區(qū)段內(nèi)的微透鏡陣列的方式旋轉光源光軸的結構。該實施方式的一例如圖2所示。在圖2中，關于R光源，圖示有以使從相同的區(qū)段內(nèi)的3個光源(A、B、C)射出的光大致相等地入射任一個都相同的區(qū)段內(nèi)的微透鏡陣列3A的方式，使兩側的2個光源(A、C)的光源光軸2在各自的有效發(fā)光點IA的周圍以箭頭21 所示的方向旋轉的狀態(tài)，此外關于G光源、B光源也是同樣的。此外，在本發(fā)明中，例如如圖3(a)所示，在微透鏡陣列3A的入射側，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件追加設置由在1/2波長板31疊層使特定的偏振的光透過，并且反射剩余的光的元件30而得到的PS轉換元件:3B。由此，向微透鏡陣列3A的入射光只成為特定的偏振的光，因此在使用液晶元件形成像素陣列的情況下，通過將液晶元件入側的偏振片設定為使上述特定的偏振的光透過， 使得偏振片幾乎不吸收光，提高光的利用率。作為使特定的偏振的光透過并且反射剩余的光的元件30，優(yōu)選使用旭化成(株)制造的線柵偏振片。另外，在圖3(a)中，只圖示有與相同的1個顏色的光源對應的有效發(fā)光點，省略了其他顏色的有效發(fā)光點。這是為了避免圖形變得復雜。此外，在此后揭示的附圖中，也只圖示有與相同的1個顏色對應的有效發(fā)光點，省略了其他顏色的有效發(fā)光點。此外，本發(fā)明中，例如如圖3(b)所示，在圖3(a)的基礎上，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件進一步追加設置有使來自PS變換元件;3B的射出光反射，并入射微透鏡陣列3A的平面鏡3C。由此，除使上述光的利用率提高之外，在上述的區(qū)段分割的情況下，還能夠強調(diào)區(qū)段邊界，每個區(qū)段的亮度和顏色的控制變得更加容易。此外，在本發(fā)明中，例如如圖4(a)、圖4(b)所示，在圖3(a)的基礎上，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元素，進一步追加設置有使來自PS變換元件:3B的射出光反射而成為相對于有效發(fā)光點IA的主光線的大致平行光的準直反射鏡3D ；和使來自準直反射鏡3D的射出光全反射并入射微透鏡陣列3A的全反射棱鏡3E，并且將有效發(fā)光點IA置于準直反射鏡3D 的大致非軸焦點位置Fl附近。另外，在圖4(a)中fl為準直反射鏡3D的非軸焦點位置。在這種情況下，如果根據(jù)微透鏡陣列3A的焦點距離f，使從微透鏡陣列3A到像素陣列4的距離b為b = ((n+1) /n) X f,并且使從有效發(fā)光點IA到準直反射鏡3D的主光線路徑長度a( = f 1)為a = nXb，則能夠?qū)碜訰GB的各光源的光會聚在各個RGB的各子像素。換言之，能夠使光源陣列的1/n倍的實像成像在像素陣列4。由此，除能夠提高上述的光的利用率，和使每個區(qū)段的亮度和顏色的控制變得容易之外，還能夠使相對于像素陣列面的法線的光源光的主光線的角度成為大角度，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度的薄型化。另外，根據(jù)該方式，如圖4(a)定性地表示的光強度分布曲線，能夠在同一區(qū)段內(nèi)使光強度分布大致均等化，并且有效地抑制光進入相鄰的區(qū)段。其次，本發(fā)明也可以是將如圖3(a)所示的結構的光源和PS變換元件安裝在顯示裝置系統(tǒng)(例如，液晶電視等)時的能夠容易固定這些的方式。在該方式中，例如如圖5所示，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件追加設置內(nèi)設有PS變換元件;3B的固相折射率介質(zhì)6， 使固相折射率介質(zhì)6的內(nèi)設有PS變換元件:3B的部分6A的截面形狀為等腰三角形，使來自 PS變換元件:3B的光在該等腰三角形的腰部被全反射，并且代替有效發(fā)光點1A、1A間的間距 P1，將從有效發(fā)光點IA入射固相折射率介質(zhì)6的光在上述腰部全反射而產(chǎn)生的虛像點1B、 IB間的間距作為P1。即，代替有效發(fā)光點1A、1A間的間距，使從有效發(fā)光點IA入射固相折射率介質(zhì)6的光在上述腰部全反射而產(chǎn)生的虛像點1B、1B間的間距為間距P1。在這種情況下，如果根據(jù)微透鏡陣列3A的焦點距離f，使從微透鏡陣列3A到像素陣列4的距離b為b = ((n+1) /n) X f,并且使從虛像點IB到微透鏡陣列3A的主光線路徑長a*a = nXb，則能夠使光源陣列的l/η倍的實像成像在像素陣列4。作為固相折射率介質(zhì)6的材料，能夠使用丙烯酸酯、玻璃等。當?shù)妊切螤畹牟糠?A的等腰三角形的頂角為60度左右時，優(yōu)選能夠使光源光主光線垂直入射向該部分6A 并全反射的光大致集結于微透鏡陣列的光軸方向。由此，利用顯示裝置系統(tǒng)的背面框50、柱51等，能夠固定光源1、PS變換元件!3B。 此外，能夠利用鄰接的等腰三角形狀的部分6A、6A之間的空間，安裝光源附帶機器15 (驅(qū)動電路、電源、冷卻片、散熱器、冷卻扇等)。但是，在如圖5那樣地使用固相折射率介質(zhì)的安裝方式中，如使用圖9的丙烯酸酯介質(zhì)的情況所示，存在厚型化(必然地伴隨重量增大)的問題。另外，在圖9中，當用光源照射尺寸LlXLl的區(qū)域時，以光源在丙烯酸酯介質(zhì)中存在的情況下的從有效發(fā)光點IA到區(qū)域的高度h2相對于光源在空氣中存在的情況下的從有效發(fā)光點IA到區(qū)域的高度hi的比(h2/hl)來評價厚度的增加。上述厚型化的問題，能夠通過下述方式消除使來自光源的主光線方向成為與像素陣列面盡可能平行的方向，在入射微透鏡陣列之前，如圖4(a)所示繼續(xù)光的折返，使該折返的光偏轉向微透鏡陣列的光軸方向。在圖6中表示適于這樣的折返方式的安裝構造的 1例。該方式的結構為在本發(fā)明的背光源系統(tǒng)中，使來自光源1的光從固相折射率介質(zhì)6的入射面60入射，在固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61被金屬反射，從固相折射率介質(zhì)6的射出面62射出，該射出的光從光學片7的入射面70入射，在光學片7的反射面71 反射，從光學片7的射出面72向微透鏡陣列3A射出。此外，在固相折射率介質(zhì)6與光學片 7的間隙中填充折射率匹配材料8。另外，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件追加設置了固相折射率介質(zhì)6、光學片7、折射率匹配材料8。固相折射率介質(zhì)6的入射面60，按光源陣列的各區(qū)段BLK的每個并列同一形狀而構成，固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61，按光源陣列的各區(qū)段BLK的每個作為同一形狀地并列使來自入射面60的光偏轉的帶有金屬皮膜反射鏡MMC而構成，固相折射率介質(zhì)6的射出面62為平面。光學片7的入射面70是夾著棱鏡片PRMS的棱鏡頂角的兩面中的一面，光學片7的反射面71是在上述兩面中的另一面帶有金屬皮膜的面(相當于帶有金屬皮膜反射鏡MMC)， 光學片7的射出面72是平面。折射率匹配材料8的入射面80和射出面81，分別與固相折射率介質(zhì)6的射出面 62和光學片7的入射面70接觸。從光源1射出的光從入射面60入射固相折射率介質(zhì)6，在折返反射面61因金屬反射而折返，從射出面62 (入射面80)入射折射率匹配材料8，直進，從射出面81 (入射面70) 入射光學片7在反射面71因金屬反射而從射出面72射出，入射微透鏡陣列3A。該入射光，在像素陣列4成像有效發(fā)光點IA的排列圖案的(l/η)倍的像。在本發(fā)明中一貫地滿足Pl = nXP、P2 = (n/(n+l)) XP,因此該成像了的排列圖案的有效發(fā)光點像的排列間距，能夠與像素間距P整合。通過這樣的折返方式，能夠大幅度縮短從光源到像素陣列面的距離(自光源下降到像素陣列面的垂線的長度)，解決了厚型化的問題。此外，本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，也提供適合折返方式的安裝構造。其實施方式的1 例，如圖7(a)所示。該方式構成為在圖1、圖2的背光源系統(tǒng)中，使來自光源1的光從固相折射率介質(zhì)6的入射面60入射，在固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61發(fā)生金屬反射，從固相折射率介質(zhì)6的射出面62射出，在固相折射率介質(zhì)6的射出側反射面63再次發(fā)生金屬反射，向微透鏡陣列3A射出。另外，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件追加設置了固相折射率介質(zhì)6。固相折射率介質(zhì)6的入射面60，按光源陣列的各區(qū)段BLK的每個并列同一形狀而構成，固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61，按光源陣列的各區(qū)段BLK的每個作為同一形狀地并列使來自入射面60的光偏轉的帶有金屬皮膜反射鏡MMC而構成，固相折射率介質(zhì)6的射出面62是夾著棱鏡頂角的兩面中的一面，固相折射率介質(zhì)6的射出側反射面63是在上述兩面中的另一面帶有金屬皮膜的面(相當于帶有金屬皮膜的反射鏡MMC)。圖7(a)的方式相當于從圖6的方式中除去光學片7 (棱鏡片PRMS)和折射率匹配材料8，將固相折射率介質(zhì)6的射出面62的形狀從平面形狀變更為棱鏡陣列形狀，夾著該棱鏡頂角的兩面的一面仍舊為射出面62，另一面作為帶有金屬皮膜的射出側反射面63。從光源1射出的光從入射面60入射固相折射率介質(zhì)6，在折返反射面61因金屬反射而折返，從射出面62向空氣中射出，因折射而偏轉，進一步在射出側反射面63因金屬反射而偏轉，入射微透鏡陣列3A。該入射的光，與如圖6所示的背光源系統(tǒng)同樣，在像素陣列4成像有效發(fā)光點IA 的排列圖案的(1/n)倍的像，該成像了的排列圖案的有效發(fā)光點像的排列間距，能夠與像素間距P整合。此外，本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，也提供適宜折返方式的安裝結構。其實施方式的1 例，如圖7(b)所示。該方式構成為在圖7(a)所示的背光源系統(tǒng)中，使從固相折射率介質(zhì)6的射出面 62射出的光從光學片7A的入射面70入射，從光學片7A的射出面72向微透鏡陣列3A射出。此外，在固相折射率介質(zhì)6與光學片7的間隙中填充折射率匹配材料8。另外，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件追加設置了光學片7A、折射率匹配材料8。光學片7A的入射面70和射出面72是相互平行的平面，折射率匹配材料8的入射面80和射出面81，分別與固相折射率介質(zhì)6的射出面62和光學片7A的入射面70接觸，折射率匹配材料8填充在固相折射率介質(zhì)6的射出面62與光學片7A的入射面70的間隙中。從光源1射出的光從入射面60入射固相折射率介質(zhì)6，在折返反射面61因金屬反射而折返，從射出面62 (入射面80)入射折射率匹配材料8，直進，在射出側反射面63因金屬反射而偏轉后，經(jīng)由入射面70 —光學片7A內(nèi)部一射出面72，入射微透鏡陣列3A。該入射的光，與圖7(a)所示的背光源系統(tǒng)的情況同樣，在像素陣列4上成像有效發(fā)光點IA的排列圖案的(1/n)倍的像，該成像了的排列圖案中有效發(fā)光點像的排列間距， 能夠與像素間距P整合。此外，在本發(fā)明的背光源系統(tǒng)中，從更好地控制從入射面60到折返反射面61的光的平行度的觀點出發(fā)，優(yōu)選使固相折射率介質(zhì)6的入射面60為平面、或者在與光源1的同色排列方向正交的面內(nèi)和/或平行的面內(nèi)具有凸或凹的曲率的透鏡面。
另外，圖6舉例有使入射面60為在與光源1的同色排列方向正交的面內(nèi)和平行的面內(nèi)具有凸或凹的曲率的透鏡面的情況，圖7 (a)、圖7 (b)舉例有入射面60為平面的情況。此外，在本發(fā)明的背光源系統(tǒng)中，從更好地控制從折返反射面61到射出面62的光的平行度的觀點出發(fā)，優(yōu)選使固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61為在平面、或者在與光源 1的同色排列方向正交的面內(nèi)和/或平行的面內(nèi)具有凸或凹的曲率的透鏡面上帶有金屬皮膜的面(相當于帶有金屬皮膜的反射鏡MMC的面)，使來自固相折射率介質(zhì)6的入射面60 的光因金屬反射而在與光源1的同色排列方向平行的面內(nèi)大致平行地偏轉。另外，在圖6、圖7(a)、圖7(b)中表示的例子是構成為使固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61為在與光源1的同色排列方向平行的面內(nèi)的具有凸或凹的曲率的透鏡面上帶有金屬皮膜的面(相當于帶有金屬皮膜的反射鏡MMC的面)，使來自固相折射率介質(zhì)6的入射面60的光因金屬反射而在與光源1的同色排列方向平行的面內(nèi)大致平行地偏轉。其次，本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于在圖6、圖7 (a)、圖7 (b)的背光源系統(tǒng)中，例如圖8所示，作為成像光學系統(tǒng)3的成分元件，在從固相折射率介質(zhì)6的入射面60通過固相折射率介質(zhì)6內(nèi)到達固相折射率介質(zhì)6的折返反射面61的光學路徑的途中，進一步追加設置有在1/2波長板31疊層使特定的偏振的光透過并且使剩余的光反射的元件30而形成的PS變換元件3B。這提供折返方式的與裝入PS變換元件6A的情況適合的安裝構造。 通過裝入PS變換元件3B，向微透鏡陣列3A的入射光只成為特定的偏振的光，因此在用液晶元件形成像素陣列4的情況下，通過設定上述特定的偏振的光透過液晶元件入側的偏振片，使偏振片幾乎不進行光的吸收，提高光的利用率。然而，當1個背光源系統(tǒng)照射的區(qū)域擴大時，成比例地從光源到像素陣列的距離 (厚度)也增大。相反來說，通過使1個背光源系統(tǒng)照射的區(qū)域縮小，由多個背光源系統(tǒng)照射1個像素陣列(1個畫面整體)，能夠抑制背光源系統(tǒng)的厚度，并構成薄型背光源系統(tǒng)。這通過使背光源系統(tǒng)為1個背光源單元，并列地配置多個該背光源單元來實現(xiàn)。不過，在像素陣列中使用的背光源單元的數(shù)量越多，構成部件越增加使得制造成本變得越高，因此與厚度存在相互折衷的關系。此外，本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，為了使1個畫面整體內(nèi)的不同位置的亮度容易變更， 優(yōu)選按多個并列配置的上述背光源單元的每1個單元或每多個單元，具有控制光源的光量的單元。此外，在并列多個背光源單元的方式中，從降低制造成本和減少位置對準工序的觀點出發(fā)，該背光源單元的成像光學系統(tǒng)優(yōu)選對于多個單元的成像光學系統(tǒng)，不是每個單元個別地設置，而是使多個單元之間一體化的構造。上述背光源系統(tǒng)的理想方式是使成像光學系統(tǒng)一體化為與1個畫面整體相同的大小的方式，但實際制造時，考慮到制造成本、部件安裝工序等，采用判斷為最適合的一體化方式即可。其次，對本發(fā)明的液晶顯示裝置進行說明。本發(fā)明的液晶顯示裝置是具有上述背光源系統(tǒng)的液晶顯示裝置，例如是如圖10所示的液晶顯示裝置。S卩，該液晶顯示裝置的特征在于在本發(fā)明的背光源系統(tǒng)的微透鏡陣列3A的射出面?zhèn)?，具有形成像素的排列的液晶?0由入射側、射出側的玻璃基板41、42夾持而構成的液晶元件9 ；在液晶層40與射出側玻璃基板42之間驅(qū)動液晶元件9的驅(qū)動元件43 ；分別設置在液晶元件9的入射側玻璃基板41上、射出側玻璃基板42上的偏振片44、檢偏鏡45 ；和設置在檢偏鏡45的射出面上的擴散膜46。(部件疊層順序為從入射側開始，“偏振片/入射側的玻璃基板/液晶層/驅(qū)動元件/射出側的玻璃基板/檢偏鏡/擴散膜”。)來自光源1的光入射微透鏡陣列3A，通過偏振片44、入射側玻璃基板41，在液晶層 40的子像素上會聚后，經(jīng)由射出側玻璃基板42、檢偏鏡45，在擴散膜46擴散，并向外界射出。其中，驅(qū)動元件43配置在液晶層40的像素間的邊界部，對通過各像素的光沒有影響。此外，在圖10所示的液晶顯示裝置中，通過使從液晶層40向入射側的部件疊層順序，代替“液晶層40/入射側的玻璃基板41/偏振片44”，為“液晶層40/偏振片44/入射側玻璃基板41”，或者使從液晶層40向入射側的部件疊層順序，代替“液晶層40/驅(qū)動元件 43/射出側玻璃基板42/檢偏鏡45/擴散膜46”，成為“液晶層40/驅(qū)動元件43/檢偏鏡45/ 射出側的玻璃基板42/擴散膜46”，也能夠得到同樣的效果。然而，在圖10所示的液晶顯示裝置中，從液晶層40到檢偏鏡45之間隔著射出側玻璃基板42，由于射出側玻璃基板42的厚度，通過了鄰接的子像素的光到達檢偏鏡45時， 會產(chǎn)生相互重合的情況，該重合的光在擴散膜46擴散，有可能降低圖像品質(zhì)。為了防止該情況，在圖10所示的液晶顯示裝置中，優(yōu)選使從液晶層40向射出側的部件疊層順序，代替“液晶層40/驅(qū)動元件43/射出側玻璃基板42/檢偏鏡45/擴散膜46”， 成為“液晶層40/驅(qū)動元件43/檢偏鏡45/擴散膜46/射出側玻璃基板42”。此外，在作為擴散膜46使用具有偏振保持功能的擴散膜(例如，內(nèi)部的折射率邊界的通過全反射進行擴散的擴散膜)的情況下，在上述液晶顯示裝置中，代替擴散膜46為具有偏振光保持功能的擴散膜，將其置換在驅(qū)動元件43與射出側的玻璃基板42之間，由此也能夠得到同樣的效果。此外，在圖10所示的液晶顯示裝置中，通過使從液晶層40向射出側的部件疊層順序，代替“液晶層40/驅(qū)動元件43/具有偏振光保持功能的擴散膜/射出側玻璃基板42/檢偏鏡45”，成為“液晶層40/驅(qū)動元件43/具有偏振光保持功能的擴散膜/檢偏鏡45/射出側玻璃基板42”或“液晶層40/驅(qū)動元件43/射出側玻璃基板42/具有偏振光保持功能的擴散膜/檢偏鏡45”，也能夠得到同樣的效果。另外，在上述液晶顯示裝置中，作為擴散膜46，使用表面形狀擴散膜時，與其他種類的擴散膜相比膜厚度更小，能夠得到大禮帽形擴散特性，因此優(yōu)選。此外，上述擴散膜46和具有偏振光保持功能的擴散膜，進一步具有不依存于入射角的擴散特性(與向擴散膜的入射光的入射角無關，透過擴散膜時的擴散強度分布是固定的)的情況，使通過將液晶顯示像素按顏色不同進行空間分割而得到的子像素的各個的光具有相同的擴散特性，提高圖像品質(zhì)，因此更加優(yōu)選。此外，在上述液晶顯示裝置中，為了進一步提高圖像品質(zhì)，使從上述液晶層40到上述擴散膜46或到上述具有偏振光保持功能的擴散膜的距離c，與對應于1個子像素的入光光源數(shù)m(本例中m = 3)和從微透鏡陣列3A到液晶層40的距離b的關系優(yōu)選大致c = b/m。另外，如果C*C<b/(3Xm)則更加優(yōu)選。在該情況下，在與構成擴散膜46面內(nèi)的液晶像素的全部的子像素對應的區(qū)域的彼此之間不產(chǎn)生光的重合，因此預料能夠進一步提高圖像品質(zhì)。不過，在c << b/m的情況下，在與構成擴散膜46面內(nèi)的液晶像素的全部的子像素對應的區(qū)域的彼此之間產(chǎn)生大的暗部，在c > b/m的情況下，在與擴散膜46面內(nèi)的同色像素對應的區(qū)域的彼此之間產(chǎn)生光的重合，任一個情況下都難以提高圖像品質(zhì)。本發(fā)明的液晶顯示裝置，制造使用的各種光學部件，通過組裝該光學部件的工序而被制造。但是，考慮的情況有由于因制造上的參差不齊，而不能夠制造與設計同樣的光學部件；不能夠進行該光學部件的組裝；和考慮到制造成本而有必要制造稍微與設計不同形狀的裝置等的問題，因此只會集與構成像素陣列的液晶層的子像素對應的光是困難的。 在該情況下，作為最壞的狀況，有可能導致顯示品質(zhì)下降。為了回避相關的事態(tài)，在本發(fā)明中不禁止設置彩色濾光片層。即，在上述液晶顯示裝置中，也可以采用在上述入射側玻璃基板與射出側玻璃基板之間進一步具有彩色濾光片層的方式。不過，當使用彩色濾光片層時， 光通過的波長的透過率為90%前后，很難避免光損失，因此最好不使用彩色濾光片層。此外，在本發(fā)明中，能夠采取的方式是使上述液晶顯示裝置的上述背光源系統(tǒng)所有的微透鏡陣列，置換在上述偏振片與上述入射側玻璃基板之間。該方式的1個例子如圖 12所示。該例是在圖10中將微透鏡陣列3A置換在偏振片44與入射層玻璃基板41之間的情況的例子。由此，在包括與液晶元件25的位置對準工序的液晶元件制造工序中能夠制造成像光學系統(tǒng)，因此具有的優(yōu)點是不需要在與液晶元件分別開地制造成像光學系統(tǒng)的情況下必要的制造后的與液晶顯示裝置(液晶面板)的位置對準。在該方式的液晶顯示裝置的制造方法中，對在玻璃基板上形成微透鏡陣列(復眼透鏡或雙凸透鏡)的工序進行敘述。首先，通過旋轉涂敷法或浸涂法在玻璃基板上涂敷紫外線固化樹脂。接著，在該涂敷面上，以規(guī)定的面間隔，平行相對的假想平面內(nèi)，配置遮光掩膜。此時，遮光掩膜優(yōu)選在形成微透鏡陣列的位置通過開口部照射紫外線而配置。此外，遮光掩膜優(yōu)選配置在曝光用光源與玻璃基板之間。在該配置狀態(tài)下，通過從曝光用光源向遮光掩膜照射紫外線，使在玻璃基板上涂敷的紫外線固化樹脂的一部分被曝光。接著，通過對未曝光的紫外線固化樹脂進行顯像并除去，而形成微透鏡陣列。此外，紫外線固化樹脂，優(yōu)選使用不使偏振狀態(tài)變化的樹脂。這也是因為由于在玻璃基板上形成，因此在偏振片與檢偏鏡之間形成成像光學系統(tǒng)，因該成像光學系統(tǒng)而使得偏振狀態(tài)變化，導致圖像品質(zhì)下降。另外，在上述液晶顯示裝置中，液晶層與驅(qū)動元件即使交換相互的疊層位置，顯示性能也不會改變。由此，在上述液晶顯示裝置中，上述液晶層與上述驅(qū)動元件交換疊層位置的液晶顯示裝置，也在本發(fā)明范圍內(nèi)。實施例以下，表示對本發(fā)明的效果使用實施例和比較例進行具體驗證后的結果。但是，本發(fā)明不僅限于以下的實施例。作為本發(fā)明的實施例，試作圖7(a)所示的方式的背光源系統(tǒng)，由各1個發(fā)出R、G、 B各主波長的LED構成的光源1作為光源陣列，在圖7(a)的紙面進深方向3區(qū)段、紙面左右方向3區(qū)段點燈的狀態(tài)下，使用亮度色度統(tǒng)一測量裝置(T0PC0N TECHN0H0USE公司制造， UA-1000)測量從微透鏡上表面射出的空間亮度分布。光源1由R、G、B各色全部的發(fā)光點10和聚光透鏡系統(tǒng)11構成。發(fā)光點10使用搭載LED芯片的安裝型LED。聚光透鏡系統(tǒng)11使用由玻璃(L-LAM72)構成的素材(折射率=約1. 73)，透鏡為兩側非球面形狀的透鏡，各發(fā)光點10的每個使用1片。RGB-LED的排列方向為紙面進深方向。固相折射率介質(zhì)6使用由丙烯酸酯構成的原材料(折射率=約1. 5)，厚度為約 50mm，在紙面進深方向和紙面左右方向上分別以50mm間隔并列配置區(qū)段。固相折射率介質(zhì)6的入射面60、反射面61、射出面62、射出側反射面63分別構成為以下那樣。入射面60 設為在與光源1的同色排列方向正交的面內(nèi)具有凹的曲率，并在平行面內(nèi)具有凸的曲率的透鏡面，作為1個區(qū)段的入射面形狀，在RGB各色的入射面分別使用同一形狀的透鏡面，按光源陣列的各區(qū)段BLK的每個上并列同一形狀。反射面61 使鋁薄膜蒸鍍在透鏡面上而形成，該透鏡面在與光源1的同色排列方向正交的面內(nèi)具有一樣形狀，并在平行面內(nèi)具有組合凸和凹的曲率的自由曲面形狀。射出面62:設為作為棱鏡陣列的單位元件的1個棱鏡(頂角=60°、寬度=約 200 μ m)的夾著頂角的兩面(暫時稱為面Si、面S2)的一個面(面Si)。射出側反射面63 在上述兩面(面Si、面S2)的另一個面(面S2上)薄膜蒸鍍鋁而形成。微透鏡陣列3A使用如下透鏡陣列將由玻璃(SCH0TT公司制造，B270)構成的原材料(折射率=約1.52)，以厚度2. 5mm加工，使得作為單位元件的各微透鏡的任一個具有大致相同的焦點距離=約1. 8mm、寬度=約60 μ m。像素陣列4的構成為以間隔約600 μ m分別反復形成各個尺寸約200 μ m的與 RGB-LED的各色對應的子像素。不過，每當測量空間亮度分布時，在作為像素陣列4的配置位置的微透鏡陣列3A的射出面上，配置擴散片來代替像素陣列4。在圖14中表示有在與RGB-LED的排列方向垂直的方向上對使用上述亮度色度統(tǒng)一測量裝置測量的色度坐標的空間分布進行平均化后的結果。通過該圖可知各個色度坐標以約200 μ m的間隔表示R、G、B的各坐標值，發(fā)出RGB主波長的LED的光分離并會聚在與像素陣列RGB-LED的各色對應的子像素的各個。此外，用色度圖表達通過在圖14中用虛線表示的與RGB-LED的各色對應的子像素部中心附近的光的分光特性，如圖15所示。從同圖可知通過與RGB-LED的各色對應的子像素的光分離為各個RGB色并通過。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)光部，其具有發(fā)出不同的主波長的光的多個光源；和成像光學系統(tǒng)，其包括使從該發(fā)光部射出的光會聚的多個微透鏡，使通過該成像光學系統(tǒng)的光照射到液晶面板，上述液晶面板包括以規(guī)定的間距排列的多個像素，各像素包括與每個顏色對應的多個子像素，當設上述像素的排列間距為P，設上述成像光學系統(tǒng)的成像倍率為(1/n)時，上述光源的排列間距P1以P1 = nXP表示，上述微透鏡的排列間距P2以P2 = (n/(n+l)) XP表
7J\ ο本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，上述成像光學系統(tǒng)包括形成為通過表面形狀使光路偏轉或者通過折射率分布使光路偏轉的透鏡。
本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，上述成像光學系統(tǒng)包括復眼透鏡或雙凸透鏡， 或者它們的組合本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，上述發(fā)光部是包括LED光源、激光光源和有機 EL光源中的任意1種或2種以上的光源或者該光源和導光體的發(fā)光裝置。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，作為上述LED光源，使用具有LED芯片和使來自該LED芯片的光會聚的聚光透鏡系統(tǒng)的LED燈，或者作為上述有機EL光源，使用具有有機EL發(fā)光部和使來自該有機EL發(fā)光部的光會聚的聚光透鏡系統(tǒng)的有機EL燈。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，上述發(fā)光部和上述成像光學系統(tǒng)分為多個區(qū)段，使各區(qū)段內(nèi)的發(fā)光部內(nèi)的光源的光軸旋轉，使得從該發(fā)光部射出的光均大致相等地入射該區(qū)段內(nèi)的成像光學系統(tǒng)。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，進一步在上述成像光學系統(tǒng)的入射側設置有 PS變換元件，其通過在1/2波長板疊層使特定的偏振的光透過并且使剩余的光反射的元件而構成。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，進一步設置有使來自上述PS變換元件的射出光反射并入射上述成像光學系統(tǒng)的平面鏡。 本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，進一步設置有使來自上述PS變換元件的射出光反射并大致成為平行光的準直反射鏡；和使來自該準直反射鏡的射出光全反射并入射上述成像光學系統(tǒng)的全反射棱鏡片，并且，將上述光源配置在上述準直反射鏡的大致非軸焦點位置附近。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，進一步設置有內(nèi)設上述PS變換元件的固相折射率介質(zhì)，上述固相折射率介質(zhì)的內(nèi)設上述PS變換元件的部分的截面形狀為等腰三角形狀，在該等腰三角形的腰部使來自上述PS變換元件的光全反射，并且，從上述光源入射上述固相折射率介質(zhì)的光通過在上述腰部全反射而生成的虛像點的排列間距，以nXP表示。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，進一步設置有固相折射率介質(zhì)，其使來自上述光源的光從該固相折射率介質(zhì)的入射面入射，在該固相折射率介質(zhì)的折返反射面發(fā)生金屬反射，從該固相折射率介質(zhì)的射出面射出；光學片，其使從上述固相折射率介質(zhì)的射出面射出的光從該光學片的入射面入射，在該光學片的反射面反射，從該光學片的射出面向上述成像光學系統(tǒng)射出；和填充在上述固相折射率介質(zhì)與上述光學片的間隙中的折射率匹配材料，上述固相折射率介質(zhì)的入射面，按上述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀并且被并列配置，該固相折射率介質(zhì)的折返反射面，按上述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀的使來自上述入射面的光偏轉的帶有金屬皮膜的反射鏡并且被并列配置，該固相折射率介質(zhì)的射出面具有平面形狀，上述光學片的入射面是夾著棱鏡片的棱鏡頂角的兩面中的一面，上述光學片的反射面是在上述兩面中的另一面帶有金屬皮膜的面，該光學片的射出面具有平面形狀，上述折射率匹配材料的入射面和射出面，分別與上述固相折射率介質(zhì)的射出面和上述光學片的入射面接觸。
本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步設置有固相折射率介質(zhì)，其使來自上述光源的光從該固相折射率介質(zhì)的入射面入射，在該固相折射率介質(zhì)的折返反射面發(fā)生金屬反射，從該固相折射率介質(zhì)的射出面射出，在該固相折射率介質(zhì)的射出側反射面再次發(fā)生金屬反射，向上述成像光學系統(tǒng)射出，上述固相折射率介質(zhì)的入射面，按上述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀并且被并列配置，該固相折射率介質(zhì)的折返反射面，按上述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀的使來自上述入射面的光偏轉的帶有金屬皮膜的反射鏡并且被并列配置，上述固相折射率介質(zhì)的射出面是夾著棱鏡頂角的兩面中的一面，上述固相折射率介質(zhì)的射出側反射面是在上述兩面中的另一面帶有金屬皮膜的面。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于，進一步設置有光學片，其使從上述固相折射率介質(zhì)的射出面射出的光從該光學片的入射面入射，并從該光學片的射出面向上述成像光學系統(tǒng)射出；和填充在上述固相折射率介質(zhì)與上述光學片的間隙中的折射率匹配材料，上述光學片的入射面和射出面具有相互平行的平面形狀，上述折射率匹配材料的入射面和射出面，分別與上述固相折射率介質(zhì)的射出面和上述光學片的入射面接觸，上述折射率匹配材料填充在上述固相折射率介質(zhì)的射出面與上述光學片的入射面的間隙中。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于上述固相折射率介質(zhì)的入射面包括平面、或者與同色光源排列的方向正交的面內(nèi)和/或與同色光源排列的方向平行的面內(nèi)具有凸或凹的曲率的透鏡面。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于上述固相折射率介質(zhì)的折返反射面是在平面上、或者與同色光源排列的方向正交的面內(nèi)和/或與同色光源排列的方向平行的面內(nèi)的具有凸或凹的曲率的透鏡面上帶有金屬皮膜的面，使來自上述固相折射率介質(zhì)的入射面的光，通過金屬反射，在與同色光源排列方向平行的面內(nèi)大致平行地偏轉。本發(fā)明的背光源系統(tǒng)，其特征在于在上述固相折射率介質(zhì)的內(nèi)部，在從該固相折射率介質(zhì)的入射面通過該固相折射率介質(zhì)內(nèi)到達該固相折射率介質(zhì)的折返反射面的光學路徑的途中，進一步設置有疊層于1/2波長板的PS變換元件，其使特定的偏振的光透過并且使剩余的光反射。本發(fā)明的復合背光源系統(tǒng)，其特征在于將權利要求1至16中任一項上述的背光源系統(tǒng)作為1個背光源單元，并且并列地配置有多個該背光源單元。本發(fā)明的復合背光源系統(tǒng)，其特征在于按多個并列配置的上述背光源單元的每 1個單元或每多個單元，具有控制上述發(fā)光部的光量的部件。本發(fā)明的復合背光源系統(tǒng)，其特征在于上述背光源單元的成像光學系統(tǒng)中的至少一個，通過使多個單元的成像光學系統(tǒng)一體化而形成。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于其具有在上述的任意一個中記載的背光源系統(tǒng)，或者在上述任意一個中記載的復合背光源系統(tǒng)，在上述微透鏡陣列的光的射出面?zhèn)染哂?br> 液晶元件，其包括液晶層和配置在光的入射側和射出側且夾持該液晶層的玻璃基板；驅(qū)動該液晶元件的驅(qū)動元件；配置在該液晶元件的入射側的玻璃基板上的偏振片；配置在該液晶元件的射出側的玻璃基板上的檢偏鏡；和配置在該檢偏鏡的射出面上的擴散元件。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于從上述液晶層向光的入射側的部件疊層順序為“液晶層/偏振片/入射側的玻璃基板”。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于從上述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/檢偏鏡/射出側的玻璃基板/擴散元件”。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于從上述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/檢偏鏡/擴散元件/射出側的玻璃基板”。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于在上述驅(qū)動元件與上述射出側的玻璃基板之間，進一步包括具有偏振光保持功能的擴散元件。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于從上述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/具有偏振光保持功能的擴散元件/檢偏鏡/射出側的玻璃基板”。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于從上述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/射出側的玻璃基板/具有偏振光保持功能的擴散元件/檢偏鏡”。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于上述擴散元件是表面形狀擴散元件。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于上述擴散元件進一步具有不依存于入射角的擴散特性。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于使從上述液晶層到上述擴散元件或上述具有偏振光保持功能的擴散元件的距離c，與對應于1個子像素的入光光源數(shù)m和從上述微透鏡到上述液晶層的距離b的關系為c彡b/m。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于進一步在上述入射側的玻璃基板與射出側的玻璃基板之間具有彩色濾光片層。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于上述成像光學系統(tǒng)配置在上述偏振片與上述入射側的玻璃基板之間。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶元件與上述驅(qū)動元件的疊層位置互換。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于具備背光源系統(tǒng)的液晶顯示裝置等。符號說明1 光源IA 有效發(fā)光點(聚光透鏡系統(tǒng)11的發(fā)光點10的虛像)IB 虛像點(從有效發(fā)光點IA入射固相折射率介質(zhì)6的光在腰部被全反射而產(chǎn)生的虛像點)2 光源光軸3 成像光學系統(tǒng)3A:微透鏡陣列3a:微透鏡
;3B:PS變換元件3C:平面鏡3D 準直反射鏡3E:全反射棱鏡片4:像素陣列5 像素6 固相折射率介質(zhì)(例如丙烯酸酯)6A:內(nèi)設PS變換元件;3B的部分(等腰三角形的部分)7 光學片7A:光學片8 折射率匹配材料9 液晶元件10 發(fā)光點(例如LED芯片或有機EL發(fā)光部)11 聚光透鏡系統(tǒng)12 發(fā)光裝置13 導光體14:(模擬的)光源15 光源附帶機器21 箭頭標識(光源光軸的旋轉方向的箭頭標識)30 使特定偏振的光透過并使剩余的光反射的元件31 :1/2 波長板40 :液晶層41 玻璃基板(入射側玻璃基板)42 玻璃基板(射出側玻璃基板)43 驅(qū)動元件44 偏振片45 檢偏鏡46 擴散膜50 背面框體51 柱60 入射面61 折返反射面62 射出面63 射出側反射面70 入射面71 反射面72 射出面80 入射面81 射出面
BLK 區(qū)段MMC 帶有金屬皮膜的反射鏡PRMS 棱鏡片
權利要求
1.一種背光源系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)光部，其具有發(fā)出不同的主波長的光的多個光源；和成像光學系統(tǒng)，其包括使從該發(fā)光部射出的光會聚的多個微透鏡， 使通過該成像光學系統(tǒng)的光照射到液晶面板，所述液晶面板包括以規(guī)定的間距排列的多個像素，各像素包括與每個顏色對應的多個子像素，當設所述像素的排列間距為P，設所述成像光學系統(tǒng)的成像倍率為(1/n)時，所述光源的排列間距P1以P1 = nXP表示，所述微透鏡的排列間距P2以P2 = (n/(n+l)) XP表示。
2.如權利要求1所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于所述成像光學系統(tǒng)包括形成為通過表面形狀使光路偏轉或者通過折射率分布使光路偏轉的透鏡。
3.如權利要求2所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于所述成像光學系統(tǒng)包括復眼透鏡或雙凸透鏡，或者它們的組合。
4.如權利要求1至3中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)光部是包括LED光源、激光光源和有機EL光源中的任意1種或2種以上的光源或者該光源和導光體的發(fā)光裝置。
5.如權利要求4所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于作為所述LED光源，使用具有LED芯片和使來自該LED芯片的光會聚的聚光透鏡系統(tǒng)的LED燈，或者，作為所述有機EL光源，使用具有有機EL發(fā)光部和使來自該有機EL發(fā)光部的光會聚的聚光透鏡系統(tǒng)的有機EL燈。
6.如權利要求1至5中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)光部和所述成像光學系統(tǒng)分為多個區(qū)段，使各區(qū)段內(nèi)的發(fā)光部內(nèi)的光源的光軸旋轉，使得從該發(fā)光部射出的光均大致相等地入射該區(qū)段內(nèi)的成像光學系統(tǒng)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步在所述成像光學系統(tǒng)的入射側設置有PS變換元件，其通過在1/2波長板疊層使特定的偏振的光透過并且使剩余的光反射的元件而構成。
8.如權利要求7所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步設置有使來自所述PS變換元件的射出光反射并入射所述成像光學系統(tǒng)的平面
9.如權利要求7所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步設置有使來自所述PS變換元件的射出光反射并大致成為平行光的準直反射鏡；和使來自該準直反射鏡的射出光全反射并入射所述成像光學系統(tǒng)的全反射棱鏡片，并且，將所述光源配置在所述準直反射鏡的大致非軸焦點位置附近。
10.如權利要求7所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步設置有內(nèi)設所述PS變換元件的固相折射率介質(zhì)，所述固相折射率介質(zhì)的內(nèi)設所述PS變換元件的部分的截面形狀為等腰三角形狀，在該等腰三角形的腰部使來自所述PS變換元件的光全反射，并且，從所述光源入射所述固相折射率介質(zhì)的光通過在所述腰部全反射而生成的虛像點的排列間距，以nXP表示。
11.如權利要求1至6中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步設置有固相折射率介質(zhì)，其使來自所述光源的光從該固相折射率介質(zhì)的入射面入射，在該固相折射率介質(zhì)的折返反射面發(fā)生金屬反射，從該固相折射率介質(zhì)的射出面射出；光學片，其使從所述固相折射率介質(zhì)的射出面射出的光從該光學片的入射面入射，在該光學片的反射面反射，從該光學片的射出面向所述成像光學系統(tǒng)射出；和填充在所述固相折射率介質(zhì)與所述光學片的間隙中的折射率匹配材料， 所述固相折射率介質(zhì)的入射面，按所述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀并且被并列配置，該固相折射率介質(zhì)的折返反射面，按所述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀的使來自所述入射面的光偏轉的帶有金屬皮膜的反射鏡并且被并列配置，該固相折射率介質(zhì)的射出面具有平面形狀，所述光學片的入射面是夾著棱鏡片的棱鏡頂角的兩面中的一面，所述光學片的反射面是在所述兩面中的另一面帶有金屬皮膜的面，該光學片的射出面具有平面形狀，所述折射率匹配材料的入射面和射出面，分別與所述固相折射率介質(zhì)的射出面和所述光學片的入射面接觸。
12.如權利要求1至6中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于 進一步設置有固相折射率介質(zhì)，其使來自所述光源的光從該固相折射率介質(zhì)的入射面入射，在該固相折射率介質(zhì)的折返反射面發(fā)生金屬反射，從該固相折射率介質(zhì)的射出面射出，在該固相折射率介質(zhì)的射出側反射面再次發(fā)生金屬反射，向所述成像光學系統(tǒng)射出，所述固相折射率介質(zhì)的入射面，按所述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀并且被并列配置，該固相折射率介質(zhì)的折返反射面，按所述發(fā)光部的各區(qū)段的每個具有同一形狀的使來自所述入射面的光偏轉的帶有金屬皮膜的反射鏡并且被并列配置，所述固相折射率介質(zhì)的射出面是夾著棱鏡頂角的兩面中的一面，所述固相折射率介質(zhì)的射出側反射面是在所述兩面中的另一面帶有金屬皮膜的面。
13.如權利要求12所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于進一步設置有光學片，其使從所述固相折射率介質(zhì)的射出面射出的光從該光學片的入射面入射，并從該光學片的射出面向所述成像光學系統(tǒng)射出；和填充在所述固相折射率介質(zhì)與所述光學片的間隙中的折射率匹配材料， 所述光學片的入射面和射出面具有相互平行的平面形狀，所述折射率匹配材料的入射面和射出面，分別與所述固相折射率介質(zhì)的射出面和所述光學片的入射面接觸，所述折射率匹配材料填充在所述固相折射率介質(zhì)的射出面與所述光學片的入射面的間隙中。
14.如權利要求11至13中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于所述固相折射率介質(zhì)的入射面包括平面、或者與同色光源排列的方向正交的面內(nèi)和/ 或與同色光源排列的方向平行的面內(nèi)具有凸或凹的曲率的透鏡面。
15.如權利要求11至14中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于所述固相折射率介質(zhì)的折返反射面是在平面上、或者與同色光源排列的方向正交的面內(nèi)和/或與同色光源排列的方向平行的面內(nèi)的具有凸或凹的曲率的透鏡面上帶有金屬皮膜的面，使來自所述固相折射率介質(zhì)的入射面的光，通過金屬反射，在與同色光源排列方向平行的面內(nèi)大致平行地偏轉。
16.如權利要求11至14中任一項所述的背光源系統(tǒng)，其特征在于在所述固相折射率介質(zhì)的內(nèi)部，在從該固相折射率介質(zhì)的入射面通過該固相折射率介質(zhì)內(nèi)到達該固相折射率介質(zhì)的折返反射面的光學路徑的途中，進一步設置有疊層于1/2波長板的PS變換元件，其使特定的偏振的光透過并且使剩余的光反射。
17.一種復合背光源系統(tǒng)，其特征在于將權利要求1至16中任一項所述的背光源系統(tǒng)作為1個背光源單元，并且并列地配置有多個該背光源單元。
18.如權利要求17所述的復合背光源系統(tǒng)，其特征在于按多個并列配置的所述背光源單元的每1個單元或每多個單元，具有控制所述發(fā)光部的光量的部件。
19.如權利要求17或18所述的復合背光源系統(tǒng)，其特征在于所述背光源單元的成像光學系統(tǒng)中的至少一個，通過使多個單元的成像光學系統(tǒng)一體化而形成。
20.一種液晶顯示裝置，其特征在于該液晶顯示裝置具有權利要求1至16中任一項所述的背光源系統(tǒng)，或者權利要求17 至19中任一項所述的復合背光源系統(tǒng)，在所述微透鏡陣列的光的射出面?zhèn)染哂幸壕г?，其包括液晶層和配置在光的入射側和射出側且夾持該液晶層的玻璃基板； 驅(qū)動該液晶元件的驅(qū)動元件；配置在該液晶元件的入射側的玻璃基板上的偏振片；配置在該液晶元件的射出側的玻璃基板上的檢偏鏡；和配置在該檢偏鏡的射出面上的擴散元件。
21.如權利要求20所述的液晶顯示裝置，其特征在于從所述液晶層向光的入射側的部件疊層順序為“液晶層/偏振片/入射側的玻璃基板”。
22.如權利要求20或21所述的液晶顯示裝置，其特征在于從所述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/檢偏鏡/射出側的玻璃基板/擴散元件”。
23.如權利要求20或21所述的液晶顯示裝置，其特征在于從所述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/檢偏鏡/擴散元件/射出側的玻璃基板”。
24.如權利要求20或21所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述驅(qū)動元件與所述射出側的玻璃基板之間，進一步包括具有偏振光保持功能的擴散元件。
25.如權利要求M所述的液晶顯示裝置，其特征在于從所述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/具有偏振光保持功能的擴散元件/檢偏鏡/射出側的玻璃基板”。
26.如權利要求M所述的液晶顯示裝置，其特征在于從所述液晶層向光的射出側的部件疊層順序為“液晶層/驅(qū)動元件/射出側的玻璃基板/具有偏振光保持功能的擴散元件/檢偏鏡”。
27.如權利要求20至22中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述擴散元件是表面形狀擴散元件。
28.如權利要求20至27中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述擴散元件進一步具有不依存于入射角的擴散特性。
29.如權利要求20至觀中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于使從所述液晶層到所述擴散元件或所述具有偏振光保持功能的擴散元件的距離c，與對應于1個子像素的入光光源數(shù)m和從所述微透鏡到所述液晶層的距離b的關系為c ^ b/ m0
30.如權利要求20至28中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于進一步在所述入射側的玻璃基板與射出側的玻璃基板之間具有彩色濾光片層。
31.如權利要求20所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述成像光學系統(tǒng)配置在所述偏振片與所述入射側的玻璃基板之間。
32.如權利要求20至31中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述液晶元件與所述驅(qū)動元件的疊層位置互換。
全文摘要
一種背光源系統(tǒng)，其包括具有發(fā)出不同的主波長的光的多個光源的發(fā)光部(1)；和包括使從發(fā)光部(1)射出的光會聚的多個微透鏡(3a)的成像光學系統(tǒng)(3)，使通過成像光學系統(tǒng)(3)的光照射到液晶面板，上述液晶面板包括以規(guī)定的間距排列的多個像素，各像素包括與每個顏色對應的多個子像素，當設所述像素的排列間距為P，設所述成像光學系統(tǒng)(3)的成像倍率為(1/n)時，光源(1)的排列間距(P1)以P1＝n×P表示，微透鏡(3a)的排列間距(P2)以P2＝(n/(n+1))×P表示。
文檔編號F21Y105/00GK102472455SQ201080035480
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2009年8月27日
發(fā)明者關家一雄, 內(nèi)田龍男, 川上徹, 橋本佳擴, 片桐麥, 石井裕, 石原將市, 石鍋隆宏, 神崎修一, 西澤真裕, 鈴木芳人 申請人:國立大學法人東北大學, 夏普株式會社