專利名稱：薄型背光源系統和使用該薄型背光源系統的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄型背光源系統和使用該薄型背光源系統的液晶顯示裝置，具體而言，涉及使對應顏色的色光從其背面聚光到將透過型的液晶顯示元件的像素用顏色區(qū)分而得的圖像元素的薄型背光源系統，和通過該薄型背光源系統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：
根據現有技術，進行全色顯示的液晶顯示裝置中，將透過型液晶顯示元件的像素分割為三個圖像元素，在這三個圖像元素分別貼上紅(R)、綠(G)、藍⑶的彩色濾光片，從背光源對其照射白色光，利用對該圖像元素的液晶單元施加的施加電壓信號，控制該光透過圖像元素時的透過率，從而實現全色顯示。但是，由于彩色濾光片透過與每個RGB對應的波長帶的光，吸收除此之外的光， 所以使用彩色濾光片的液晶顯示裝置中，大約光的2/3損失，光利用率低。此外，作為不使用彩色濾光片的全色顯示方式之一，存在場序彩色方式，但是其中存在產生色亂(color break up)的難點。另一方面，提案有基于投射型調制元件的顯示器裝置(參照專利文獻1)，該投射型調制元件具備在以LED (發(fā)光二極管)為背光光源的情況下，實現光利用效率的提高的背光源裝置。該顯示器裝置包括圖像顯示元件(液晶面板)，其二維排列，具有能夠按每種顏色獨立控制所透過的光的比率的開口，能夠調制透過光；將在表面背面具有凸透鏡的作用的微透鏡作為一對，二維排列多個而成的光路合成光學系統；以不同的角度對上述光路合成光學系統射出不同色光的主光線的照明光學系統；和發(fā)出不同的色光的多個光源。根據專利文獻1所述的顯示器裝置，其構成為來自光源的色光在照明光學系統的作用下，每種顏色以不同的主光線角度入射到光路合成光學系統，在光路合成光學系統的折射作用下，每種顏色聚光到與圖像顯示元件的該種色光對應的開口，所以，能夠實現將像素分割為三種圖像元素，使不同的色光分別聚光到圖像元素(由色光產生的像素的分色)的效果。因此，如果能夠得到理想的分色，則不需要彩色濾光片，而消除光損失。當然， 為了防止分色不理想時的漏光導致的不良混色，沒有禁止設置彩色濾光片?，F有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本國公開專利公報“日本特開2007-3^218號公報(2007年12月 20日公開)”

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題專利文獻1所述的顯示器裝置中，將在表面背面具有凸透鏡的作用的微透鏡作為一對，二維排列多個而成的光路合成光學系統；以不同的角度對上述光路合成光學系統射出不同色光的主光線的照明光學系統；和發(fā)出不同的色光的多個光源，為背光源裝置的構成要素。該背光源裝置中，當對將在表面背面具有凸透鏡的作用的微透鏡作為一對而二維排列多個形成的光路合成光學系統，直接入射從照明光學系統以不同的角度射出的不同色光的主光線時，由于在光路合成光學系統的入射面內的每個位置，色光的主光線的入射角度不同，所以在使其色光聚光到規(guī)定的對應圖像元素的開口時，需要使光路合成光學系統的微透鏡的形狀根據該光學系統的入射面內(或者，還在射出面內)的位置而不同，導致設計、制造極其困難。因此，如專利文獻1的W036]段所示，在微透鏡陣列的入射面?zhèn)扰渲梅颇鶢柶?，通過該菲涅爾片，將從照明光學系統以不同的角度射出的不同的色光，大致偏向一定的方向，優(yōu)選偏向(改變方向)為與微透鏡的光軸方向大致平行的方向，不同的色光對微透鏡陣列的入射角度不依賴于入射面內的位置，大致是一定的。但是，為了薄型化，需要擴大色光對菲涅爾片的入射角度，于是，色光在菲涅爾片被大大折射，色差變大，不同的色光的波長帶的周邊部在寬范圍內相互干涉，色調較大地偏離所期望的色調，產生畫面質量劣化的問題。S卩，在按照色光對像素進行分色的薄型的全色顯示裝置內使用的現有的背光源裝置中，存在產生大的色差、畫面質量劣化的問題。本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種色差小且薄型的背光源系統。用于解決課題的手段發(fā)明人潛心研究能夠解決上述課題的方法，結果，想出了利用反射(部分反射或者全反射)，而不是折射，作為使得不同的色光入射向作為聚光元件的成像光學系統(微透鏡陣列)的入射角度大致一致的光學作用，得到由下述記載的主旨結構構成的本發(fā)明。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述薄型背光源系統包括發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部；使來自上述發(fā)光部的光偏向的光偏向系統；和使由上述光偏向系統偏向后的光聚光的多個通光部，上述光偏向系統具有與上述多個通光部的光的聚光面相對配置的成像光學系統；和與上述發(fā)光部和上述成像光學系統中的光入射面相對配置的照射光學系統，上述照射光學系統構成為至少通過反射使來自上述發(fā)光部的光偏向，并且使不同的主波長的光以不同的角度向與上述多個通光部的法線方向大致平行的方向射出，上述成像光學系統構成為以與被分割成上述不同的主波長的種類數的上述通光部的排列間距對應的方式，排列有相同的多個透鏡，并且根據上述不同的角度，使來自上述照射光學系統的光聚光到多個通光部的與上述不同的主波長對應的區(qū)域。根據上述結構，上述光偏向系統具有與上述多個通光部的光的聚光面相對配置的成像光學系統，上述成像光學系統構成為以與被分割成上述不同的主波長的種類數的上述通光部的排列間距對應的方式，排列有相同的多個透鏡，并且根據上述不同的角度，使來自上述照射光學系統的光聚光到多個通光部的與上述不同的主波長對應的區(qū)域，所以，能夠將來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光分離到對應的多個通光部而使其聚光。另外，根據上述結構，上述光偏向系統具有與上述發(fā)光部和上述成像光學系統的光入射面相對配置的照射光學系統，上述照射光學系統構成為至少通過反射使來自上述發(fā)光部的光偏向，并且使不同的主波長的光以不同的角度向與上述多個通光部的法線方向大致平行的方向射出，所以，來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光不會產生大的色差。
結果，本發(fā)明的薄型背光源系統盡管是薄型，仍能夠縮小色差。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述薄型背光源系統使來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光，在偏向后向在規(guī)定位置排列的多個通光部聚光，上述薄型背光源系統包括上述發(fā)光部；上述多個通光部；成像光學系統，其以與上述通光部的縱向和/ 或橫向的排列間距乘以上述不同的主波長的種類數而得的排列間距對應的方式，沿著縱向和/或橫向排列有相同的多個透鏡，并且使來自上述發(fā)光部的光聚光到多個通光部的與上述不同的主波長對應的區(qū)域，與上述多個通光部中的光的聚光面相對配置；和照射光學系統，其至少通過反射使來自上述發(fā)光部的光按照不同的上述主波長偏向，使該光成為與上述多個通光部的法線方向大致平行的平行光而射出，并且從上述成像光學系統的上述多個透鏡的與上述通光部相反一側的面入射，與上述發(fā)光部和上述成像光學系統的光入射面相對配置。根據上述結構，由于具有成像光學系統，該成像光學系統以與上述通光部的縱向和/或橫向的排列間距乘以上述不同的主波長的種類數而得的排列間距對應的方式，沿著縱向和/或橫向排列有相同的多個透鏡，并且使來自上述發(fā)光部的光聚光到多個通光部的與上述不同的主波長對應的區(qū)域，與上述多個通光部的光的聚光面相對配置，所以該成像光學系統能夠將來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光分離到對應的多個通光部而使其聚光。根據上述結構，由于具有照射光學系統，該照射光學系統至少通過反射使來自上述發(fā)光部的光按照不同的上述主波長偏向，使該光成為與上述多個通光部的法線方向大致平行的平行光而射出，并且從上述成像光學系統的上述多個透鏡的與上述通光部相反一側的面入射，與上述發(fā)光部和上述成像光學系統的光入射面相對配置，所以該照射光學系統射出的光不會產生大的色差。結果，本發(fā)明的薄型背光源系統盡管是薄型，仍能夠縮小色差。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述成像光學系統包括透鏡，該透鏡形成為利用表面形狀使光路偏向或者利用折射率分布使光路偏向。這里，在利用表面形狀使光路偏向時，利用透鏡表面的邊界面處的折射率差，根據折射定律進行偏向。另一方面，在利用折射率分布使光路偏向時，通過使透鏡中的折射率具有分布，使光偏向。這是通過改變透鏡的中心部與周邊部的折射率，將透鏡內部具有折射率的坡度，利用該折射率的坡度使光偏向的結構。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述成像光學系統包括復眼透鏡或者雙面凸透鏡，或者它們的組合。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述照射光學系統包括準直用反射鏡。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述照射光學系統包括全反射棱鏡片。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述照射光學系統包括準直用反射鏡與全反射棱鏡片的組合。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述全反射棱鏡片通過單位棱鏡的重復而形成，上述全反射棱鏡片的單位棱鏡的重復間隔大于來自上述發(fā)光部的光的波長，并且為上述成像光學系統中的透鏡的排列間距的1/2以下。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述照射光學系統包括全反射菲涅爾片。
本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述照射光學系統具有至少通過全反射使來自上述發(fā)光部的光偏向的全反射面的排列，上述成像光學系統由在入射側具有上述透鏡的透鏡面的光學片構成，該透鏡面與上述全反射面一體。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述光學片通過單位透鏡的重復而形成， 上述光學片的單位透鏡的尺寸大于來自發(fā)光部的光的波長，并且為上述通光部的排列間距乘以來自發(fā)光部的光的主波長的種類數而得的長度以下。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述照射光學系統具有通過全反射使來自上述發(fā)光部的光偏向的全反射面的排列，上述成像光學系統由在射出側具有上述透鏡的透鏡面的光學片構成，該光學片的入射側由上述全反射面的排列構成。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述光學片中的入射側的全反射面的排列間距大于來自上述發(fā)光部的光的波長，并且為上述射出側的透鏡的排列間距的1/2以下。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于上述發(fā)光部是LED光源、激光光源和有機 EL光源中的任一個光源，或者具備該光源與導光體的發(fā)光裝置。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于還在從上述發(fā)光部到上述成像光學系統的光學路徑的中途，設置有使特定的偏振的光透過并反射沒有透過的光的反射元件。本發(fā)明的薄型背光源系統，其特征在于由使上述特定的偏振的光透過并反射剩余的光的反射元件透過的光和由該反射元件反射的光均向上述成像光學系統照射。本發(fā)明的復合薄型背光源系統，其特征在于將上述薄型背光源系統作為一個背光源單元，并列配置有多個該背光源單元。本發(fā)明的復合薄型背光源系統，其特征在于具有按多個并列配置的上述背光源單元的每個單元或者每多個單元，控制發(fā)光部的光量的部件。本發(fā)明的復合薄型背光源系統，其特征在于上述背光源單元中的準直用反射鏡、 全反射棱鏡片、全反射菲涅爾片、光學片、復眼透鏡和雙面凸透鏡中的至少一個一體化形成有與多個單元對應的量。本發(fā)明的復合薄型背光源系統，其特征在于還在上述背光源單元的相鄰單元間設置有遮光部件，該遮光部件防止來自相鄰的兩單元的任一個的發(fā)光部的光進入該兩單元中的另一個。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶顯示裝置具有上述薄型背光源系統，上述液晶顯示裝置具有由入射側和射出側的玻璃基板夾持液晶層而成的液晶元件，該液晶層構成作為上述通光部的圖像元素的排列層；驅動該液晶元件的驅動元件；設置在上述液晶元件的入射側的玻璃基板上的偏振片；和設置在射出側的玻璃基板上的檢偏器。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于還在上述檢偏器的射出面上具有擴散板。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于從上述液晶層向射出側的部件層疊順序為 “液晶層/驅動元件/檢偏器/擴散板/射出側的玻璃基板”，取代“液晶層/驅動元件/射出側的玻璃基板/檢偏器/擴散板”的順序。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于還在上述驅動元件與上述射出側的玻璃基板之間具有具備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射出側的部件層疊順序為“液晶層/驅動元件/具備偏振光保持功能的擴散元件/檢偏器/射出側的玻璃基板”，取代“液晶層/驅動元件/具備偏振光保持功能的擴散元件/射出側的玻璃基板/檢偏器”的順序。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于還在上述射出側的玻璃基板的入射面上具有彩色濾光片層。本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于上述薄型背光源系統具有的成像光學系統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動元件互換了層疊位置。根據本發(fā)明，在薄型背光源系統中，能夠使來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光聚光到對應的多個通光部，能夠在空間上分離不同的主波長的光。另外，在使用該背光源系統作為液晶顯示裝置的面發(fā)光光源時，能夠使被空間分離的來自發(fā)光部的光聚光到對應的液晶層，能夠同時實現來自發(fā)光部的光的利用率的提高與全色顯示。另外，通過對來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光進行部分反射或全反射，使該光偏向為與成像光學系統的法線方向大致平行的平行光，所以不會產生大的色差。S卩，本發(fā)明的薄型背光源系統盡管是薄型，仍能夠縮小色差。


圖1是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖2是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖3是表示本發(fā)明使用的成像光學系統的優(yōu)選例的示意圖。圖4是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖5是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖6是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖7是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖8是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖9是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖10是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖11是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖12是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖13是表示本發(fā)明的一例的示意圖。圖14是表示本發(fā)明的實施例的亮度測定結果的圖表。圖15是表示本發(fā)明的實施例的色度坐標的空間分布的圖表。圖16是表示本發(fā)明的實施例的分光特性的色度圖。圖17是表示本發(fā)明的比較例的亮度測定結果的圖表。圖18是表示本發(fā)明的比較例的色度坐標的空間分布的圖表。圖19是表示本發(fā)明的比較例的分光特性的色度圖。圖20是表示通過本發(fā)明中的微透鏡陣列而進行聚光的位置的移動量的說明圖。圖21是表示本發(fā)明中的發(fā)光部的一例的示意圖。
具體實施例方式下面，參照圖1 圖13、20說明本發(fā)明的實施方式。此外，本發(fā)明并不限定于此。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的一個特征在于，例如如圖1所示，分別配置有包括準直用反射鏡2的照射光學系統，該準直用反射鏡2使來自發(fā)出不同的主波長的光R(紅)、 G(綠)、B(藍)的多個光源(發(fā)光部)1的光(多個光源光)按照不同的主波長偏向，射出與后述微透鏡陣列3的法線方向大致平行的平行光；和包括微透鏡陣列3的成像光學系統， 當入射從準直用反射鏡2變?yōu)榇笾缕叫泄馍涑龅亩鄠€光源光時，該微透鏡陣列3使該多個光源光聚光到與上述光源1各自對應的位置(將通光部4按照縱向和/或橫向排列的排列 4A內的各通光部4的位置)。微透鏡陣列3構成為以通光部4的縱向和/或橫向的排列間距乘以上述不同的主波長的種類數(該例子中是3個，但也存在4個以上的情況)而得的排列間距，沿著縱向和/或橫向排列有相同的多個透鏡。通過該配置結構，上述多個光源光，通過準直用反射鏡2，對微透鏡陣列3，以與入射面垂直的方向、即微透鏡陣列3的通光部4側的面的法線方向為基準，射出大致平行的平行光。由此，配置在準直用反射鏡2的正上方的微透鏡陣列3，能夠將大致成為平行光入射而來的上述多個光源光，按照那些主波長的不同的角度分布，進行空間分離并使其聚光。具體而言，本發(fā)明的薄型背光源系統中，上述多個光源光，通過準直用反射鏡2，對微透鏡陣列3，射出以與入射面垂直的方向、即微透鏡陣列3的通光部4側的面的法線方向為基準傾斜-20° 20°的角度的光。使用圖1(b)詳細說明由準直用反射鏡2反射到微透鏡陣列3的光的角度。圖1 (b)中，從RGB-LED光源1射出的光被準直用反射鏡2反射，照射微透鏡陣列 3。這時，利用準直用反射鏡2，在圖1(b)中的Dl標記表示的位置附近產生RGB-LED光源1 的虛像。對于微透鏡陣列3來說，若從該虛像部分直接照射光則能夠接受，所以使用(從該虛像部分到微透鏡陣列3的距離)和(RGB-LED光源1的各自的間隔)，能夠導出入射到微透鏡陣列3時的角度分布。S卩，入射到微透鏡陣列3時的角度分布，能夠通過(入射到微透鏡陣列3時的角度分布)=士(Arctan((RGB-LED光源1的各自的間隔)/(從該虛像部分到微透鏡陣列3的距離))+ α)導出。這時，就α而言，受到準直用反射鏡的準直力的影響，如果是理想的準直用反射鏡，則α =0，實際上，由于會產生準直用反射鏡的制造誤差、安裝誤差、光源部的安裝誤差等，所以α =0是非常稀少的情況。其結論是，如果考慮到現實中可能的配置條件，則光入射到微透鏡陣列3時的角度分布是大約士 20°。另外，通過使用準直用反射鏡2，至少利用反射能夠使多個光源光偏向，照射到微透鏡陣列3，所以與通過折射進行偏向的情況相比，能夠縮短從通光部4 (通光部4的排列由例如液晶層構成)到光源1的厚度方向的距離，能夠構成薄型背光源系統。此外，利用反射和折射偏向上述多個光源光而照射到微透鏡陣列3的結構也包含在本發(fā)明中。這里，準直用反射鏡2的優(yōu)選實施方式如下所述。準直用反射鏡2是為了將從光源1射出的光平行地照射到成像光學系統而使用的，所以理想的方式是成為離軸拋物面反射鏡。本發(fā)明使用的準直用反射鏡2是模仿在光源1的位置具有焦點的拋物面的一部分形狀的結構，由于使用反射鏡的拋物面從焦點的光軸偏離的部位，所以一般稱為離軸拋物面反射鏡。反射面能夠使用板狀反射件、膜反射件等。作為反射件，例如，能夠例舉出銀、鋁等金屬材料等。其中，由于反射率(正反射率)高的理由，優(yōu)選銀。另外，也有以下方法在金屬材料等上層疊由多個介電膜構成的介電多層膜，進一步提高反射率。在這些反射件中，由于對成像光學系統入射的入射率成為最大的理由，優(yōu)選在鋁上層疊(涂覆)介電多層膜的結構。在鋁上層疊(涂覆)有介電多層膜的結構的反射率是95 98%，具有比金屬單體更高的反射率。此外，本說明書中，背光源系統的厚度方向(稱為線厚度方向的圖1中的D3方向) 為通光部的排列4A的厚度方向，背光源系統的長度方向(被稱為線長度方向的例如圖1中的Dl方向)是與通光部4的厚度方向正交的面內縱橫兩個排列方向中的一個方向，并且與該一個方向正交的正交面與來自光源1的主光線交叉，背光源系統的寬度方向(被稱為線寬度方向的例如圖1中的D2方向)為與線厚度方向和線長度方向這兩者垂直的方向。本發(fā)明中，在概念上而言是捕捉空間上配置在不同的位置的多個光源的位置關系作為位置信息。當多個光源光通過準直用反射鏡2 (被準直用反射鏡2反射)時，來自相同光源的光相互平行(相對于準直用反射鏡2相互以相同的角度)地射出，來自不同的光源的光相對于準直用反射鏡2相互以不同的角度射出。本發(fā)明中將這種情況稱為成為“大致平行的平行光”而射出。即，本發(fā)明中，使光通過準直用反射鏡2 (被準直用反射鏡2反射)， 由此將光源的位置信息變換為角度信息。使上述大致平行的平行光入射到微透鏡陣列3時，由于根據從光源1相對于準直用反射鏡2射出的角度不同，其聚光的位置不同，所以多個光源光在空間上分開聚光。艮口， 由準直用反射鏡2變換成角度信息的信息，由微透鏡陣列3再變換為位置信息。這意味著，通過改變多個光源的位置，能夠控制通過微透鏡陣列3而聚光的位置。 例如，當聚光的位置想要位于液晶層時，通過調整光源1的位置能夠進行微調整。在設從光源1射出被準直用反射鏡2反射而到達微透鏡陣列3的主光線的長度為IX，設從微透鏡陣列3到液晶層的長度為ly，使得光源1的位置在線寬度方向或線厚度方向上移動d時，通過這時的微透鏡陣列3而聚光的位置的移動量為lyXd/lx。例如，在Ix = 80mm, Iy = 2mm 時，當使光源1的位置沿線寬度方向移動IOmm時，聚光的位置的移動量為0. 25mm。參照圖 20詳細說明導出上述移動量“l(fā)yXd/lx”的理論。當微透鏡陣列配置在多個光源與聚光位置之間時，圖20所示的光學系統成立。圖20所示的光學系統中，當設從RGB-LED光源到微透鏡陣列(MLA)的距離是a，設從微透鏡陣列到通光部的距離是b，設RGB-LED光源(單元)的尺寸是c，設通光部處的光源聚光的尺寸(聚光點間距離)是s，則公式b/a = s/c成立。該公式中，例如，當使光源的尺寸為c+c’而增大C’時，光源聚光的尺寸S’為s，= bX (c+c，)/a，對于s來說，增大了 bXc’ /a。本說明書中，a對應lx，b對應ly，C’對應光源的移動量d。由此，使光源的位置移動時的聚光的位置的移動量為“l(fā)yXd/lx”。
作為包括于成像光學系統中的微透鏡陣列3的優(yōu)選實施方式，如圖3所示，能夠例舉出沿正交的兩個方向排列微透鏡的復眼透鏡6，或在與其長邊方向正交的一方向上排列微柱面透鏡的雙面凸透鏡7，或將這些透鏡組合而得的結構。作為成像光學系統的表面形狀的優(yōu)選實施方式，能夠使用透鏡面的曲率半徑為 0.5 2mm的結構。由于曲率半徑由從復眼透鏡面到通光部(液晶層)的距離和折射率、在液晶層的聚光范圍條件來確定，所以需要根據使用的光源尺寸、液晶面板、要求的背光源部的厚度，使用具有最優(yōu)的曲率的表面形狀。另外，為了具有聚光作用，表面形狀為凸面。此外，表面形狀可以在通光部側是凸面，也可以在兩面為凸面。但是，當通光部側為凸面時， 在通光部與成像光學系統之間不能進行粘接件等的粘合，所以需要保持配置關系不產生偏離。因此，更加優(yōu)選成像光學系統的表面形狀是具有聚光作用的凸面處于照射光學系統側， 通光部側為平坦面。這里，在以最優(yōu)的方式進行多個光源光的空間分離時，多個光源的排列方向可以為如下所述。(A)在單獨使用復眼透鏡6作為微透鏡陣列3時，多個光源的排列方向為，與作為微透鏡的排列方向的縱橫正交的兩個方向(圖3(a)的A方向、B方向)中的任一個正交的方向。(B)單獨使用雙面凸透鏡7作為微透鏡陣列3或者組合使用雙面凸透鏡7與復眼透鏡6作為微透鏡陣列3時，多個光源的排列方向為，與微柱面透鏡的長邊方向(圖3(b) 中的C方向)正交的方向。另外，本發(fā)明中，如圖2所示，作為照射光學系統，也可以使用全反射棱鏡片5代替準直用反射鏡2。據此，來自多個光源的光在全反射棱鏡片5進行全反射而偏向，能夠從垂直方向照射成像光學系統(微透鏡陣列)3。全反射棱鏡片5與準直用反射鏡2相比，在使多個光源光偏向為與微透鏡陣列3 的法線方向大致平行的平行光的功能方面較差。但是，如果通過控制從光源1發(fā)出的光使之成為與微透鏡陣列3的法線方向大致平行的平行光，并且使從光源1到全反射棱鏡片5 的距離非常長，能夠將從全反射棱鏡片5射出的光看做恰好與微透鏡陣列3的法線方向大致平行的平行光，則能夠得到與準直用反射鏡2同等的效果。另外，在使用全反射棱鏡片5時，由于沒有要求準直用反射鏡2那樣的復雜并精密的形狀，所以能夠抑制制造成本。另外，在使用全反射棱鏡片5時，由于即使來自光源1的主光線的入射角度為最大 88°，也能夠得到基于棱鏡的偏向效果，所以能夠極大地縮小從光源1到通光部4的線厚度方向距離(使背光源系統的厚度非常薄)。但是，優(yōu)選某種程度縮窄光源1的光強分布特性。這里，全反射棱鏡片5的優(yōu)選實施方式如下所述。全反射棱鏡片5的頂角優(yōu)選為 30° 120°，尤其優(yōu)選60° 90°。全反射棱鏡片5的厚度沒有特別限定，但是處于防止片的彎曲的目的，優(yōu)選為大約0. 5 2mm。作為全反射棱鏡片5的制造方法，能夠例舉出在原材料中使用透過率高的 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)等的丙烯酸樹脂，利用模具成型法進行制造的方法。
另外，本發(fā)明中，例如如圖4所示，也可以組合使用準直用反射鏡2和全反射棱鏡片5作為照射光學系統。這時，在照射光學系統中使用兩個光學部件，因此制造成本提高， 但是基于使用全反射棱鏡片5，能夠保持通過縮短從光源1到通光部的排列4A的線厚度方向的距離而實現的超薄型化的效果，并且，通過使用準直用反射鏡2，折返從光源1到全反射棱鏡片5的光路，能夠實現光源1與全反射棱鏡片5的相互位置的接近，實現背光源系統的小型化。此外，在照射光學系統僅由準直用反射鏡2構成的情況下，需要進行與光源1的對位。另一方面，在照射光學系統包括全反射棱鏡片5時，如圖4(b)所示，如果全反射棱鏡片 5中的單位棱鏡的重復間隔P1比光源1的光的波長λ大，并且在成像光學系統的透鏡的排列間距P2的1/2以下(即，若(ρ2/2)彡P1 > λ )，則不需要進行與光源1的對位。這是因為，由于全反射棱鏡片5具有在線寬度方向上一樣而在線長度方向上同形狀的單位棱鏡按等間隔排列的形狀，即使全反射棱鏡片5的位置在線寬度方向和/或線長度方向上偏離，也不會對成像光學系統(微透鏡陣列)3的光入射狀態(tài)有任何影響。準直用反射鏡2具有使從光源1的位置射出的光平行偏向的功能，當光源1的位置移動時，平行度下降。為了確保實用的平行度，光源1的對位需要抑制到相對于設計位置幾個毫米左右。另外，如圖5所示，本發(fā)明中也可以使用全反射菲涅爾片8作為照射光學系統。據此，能夠與全反射棱鏡片5 —樣，使從光源1到通光部4的線厚度方向距離非常小(使背光源系統的厚度非常薄)。但是，優(yōu)選某種程度縮窄光源1的光強分布特性。另外，使用全反射菲涅爾片8時，與使用全反射棱鏡片5不同，即使沒有使自光源 1的距離非常長，也與準直用反射鏡2同樣，能夠使來自光源1的光偏向為大致平行于微透鏡陣列3的法線方向的平行光。因此，單獨使用全反射菲涅爾片8時，能夠得到與組合使用準直用反射鏡2和全反射棱鏡片5時同等的效果。但是，全反射菲涅爾片8與準直用反射鏡2同樣，需要進行與光源1的相對位置的對位。全反射菲涅爾片8具有平行地偏向從光源1的位置射出的光的功能，所以當光源 1的位置移動時，平行度下降。為了確保實用的平行度，光源1的對位需要相對于設計位置抑制到幾個毫米左右。另外，本發(fā)明中，通過使照射光學系統和成像光學系統一體化，能夠實現光學部件數量的削減、對位操作數的削減和光學系統的簡化。作為實現將照射光學系統與成像光學系統一體化的光學片的組合，存在用于照射光學系統的全反射棱鏡片5或全反射菲涅爾片 8，與用于成像光學系統的復眼透鏡6或雙面凸透鏡7的組合。例如如圖6所示的光學片9構成為在全反射棱鏡片5中，棱鏡的兩個面(入射光的面與使所入射的光全反射的面這兩個面)中的使光全反射的面的形狀，是柱面透鏡的透鏡面形狀而不是平面形狀，在該面全反射的光被偏向，并向通光部4聚光。此外，圖6的例子中，雖然并用了光學片9 (的透鏡面形狀部)與準直用反射鏡2作為照射光學系統，但是省略了準直用反射鏡2。這種包括將照射光學系統與成像光學系統一體化的結構的方式(為了便于說明， 稱為一體型)，與分別設置照射光學系統與成像光學系統的方式(圖1 圖5所示的方式， 為了便于說明，稱為分體型)相比，具有下述優(yōu)點。
(1)分體型中，照射光學系統與成像光學系統的光學部件分別最少需要一個，而一體型中，只通過光學片9就能夠非常充分地實現照射光學系統與成像光學系統的功能，所以能夠削減光學部件的數量。(2)分體型中，對于光源1與照射光學系統、光源1與成像光學系統、成像光學系統與通光部4，需要分別進行相對對位(但是，使用全反射棱鏡片5時，如上所述，不需要光源 1與照射光學系統的相對對位)，而一體型中，由于只需要分別對光源1與光學片9、光學片 9與通光部4進行相對對位，所以能夠削減對位操作數。(3) 一體型中，由于能夠如上所述削減光學部件的數量，所以能夠簡化光學系統， 并相應地縮減安裝工時數、作業(yè)工時數。另外，由于結構也簡單，所以能夠實現整體的輕量化和成本降低。作為一體型的光學片9的制造方法，能夠例舉出在原材料中使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)等的丙烯酸樹脂，利用模具成型法進行制造的方法。但是，圖6所示的一體型的光學片9中，由于向著通光部4 (的排列4A)聚光的成像光學系統的透鏡面與照射光學系統的全反射面一體化，所以使成像光學系統與各通光部4 分別對應時，如圖6(b)所示，單位透鏡的尺寸Ll比光源1的光的波長λ長，并且處于通光部4的排列間距乘以主波長的種類數(本實施方式中是3個)后得到的長度L2以下(即， λ < Ll彡L2)為好。Ll比L2大時，集聚的光比一通光部的尺寸大，并且聚光后的光的重復間隔也比一通光部尺寸大，所以，難以聚光到整個所希望的通光部4。另外，例如圖7所示的光學片10是在入射側形成有照射光學系統的全反射棱鏡片面的排列，在射出側形成有成像光學系統的雙面凸透鏡面的排列的結構。另外，圖7中，也可以使用全反射菲涅爾片面取代全反射棱鏡片面，使用復眼透鏡面取代雙面凸透鏡面。其中，使用全反射菲涅爾片面時，不需要準直用反射鏡2。圖7的光學片10是在入射側匯集照射光學系統，在射出側匯集成像光學系統的一體型。另一方面，圖6的光學片9是在入射側結合照射光學系統與成像光學系統的一體型。 從易于制造的觀點出發(fā)，圖7的光學片10與圖6的光學片9相比，片的面形狀比較單純，與此相應地易于制造，所以是有利的。此外，圖7所示的一體型的光學片10，與在圖4的分體型中，將照射光學系統5的整面為平坦面的一面與成像光學系統3的整面為平坦面的一面貼合而成的形態(tài)，光學等價，所以與圖4(b)同樣，如圖7(b)所示，當將入射側與射出側的片的面形狀形成為滿足λ < P1彡(ρ2/2)的關系的方式時，不需要與光源1的對位，是優(yōu)選的。這里，光學片10的優(yōu)選方式如下所述。此外，分為入射側的照射光學系統與射出側的成像光學系統來進行說明。作為入射側的照射光學系統的優(yōu)選方式，使用全反射棱鏡片。其理由在于，當使用全反射棱鏡片時，在滿足上述條件的棱鏡間距的情況下，不需要光源1與光學片10的對位。棱鏡的頂角優(yōu)選30° 120°，尤其優(yōu)選60° 90°。雖然棱鏡的厚度沒有特別限定，但是出于防止片的彎曲的目的，優(yōu)選大約0. 5 2mm。另一方面，作為射出側的成像光學系統的優(yōu)選方式，使用復眼透鏡面。其理由在于通過將復眼透鏡面通光，能夠在液晶圖像元素內聚光為點，不再產生被用于驅動液晶的金屬配線遮蔽的光。相對于此，當使用雙面凸透鏡面時，相對于液晶圖像元素以線聚光，所以會產生被源極配線或柵極配線遮光的光，產生光損失。作為復眼透鏡面的優(yōu)選實施方式，使用透鏡面的曲率半徑為0. 5 2mm的復眼透鏡面。曲率半徑由從復眼透鏡面到通光部(液晶層)的距離和折射率、在液晶層的聚光范圍條件來確定，所以需要使用根據所使用的光源尺寸、液晶面板、要求的背光源部的厚度具有最佳曲率的復眼透鏡面。本發(fā)明使用的光源1是產生不同的主波長的光的多個光源，所以優(yōu)選LED(發(fā)光二極管)光源、激光光源、有機EL (場致發(fā)光)光源中的任一光源。光源1的個數不必與主波長的種類數相同，也可以按每種主波長的種類使用多個光源。此外，從將光源1的制造工序的偏差導致的各產品間的性能差平均化的觀點出發(fā)，優(yōu)選按每種主波長的種類使用多個光源。此外，對于LED光源來說，有球形LED那樣的在LED發(fā)光面(發(fā)光芯片)上附加有聚光透鏡(例如，由球面丙烯酸構成)的類型，或不使用上述聚光透鏡的例如安裝型LED的類型，可以使用其中任一。本發(fā)明中，作為發(fā)光部，可以使用圖21所示的具備光源1和導光體14的發(fā)光裝置代替光源1。通過使用該發(fā)光裝置，能夠起到削減光源數量，大大降低成本的效果。下面，詳細說明該發(fā)光裝置。如圖21所示，本發(fā)明使用的發(fā)光裝置具備將來自光源1的光導向多個前端部并射出的導光體14，其前端部可以認為是模擬光源。如圖21所示，將一個RGB光源1分別分為三個背光源單元(導光體)，進行導光。利用各背光源單元(導光體)，產生稱為R’、G’和 B’的模擬光源，通過成像光學系統3使來自稱為R’、G’和B’的模擬光源的光聚光到通光部4，由此，得到與使用稱為R、G和B的光源時同樣的效果。另外，本發(fā)明的薄型背光源系統在作為液晶顯示裝置的背光源使用時，將液晶顯示裝置的圖像元素作為上述通光部，將RGB光聚光到圖像元素，由此，能夠期望降低在彩色濾光片層的光吸收損失，除此之外，由于減少了液晶顯示裝置的偏振片上的偏振光吸收產生的光損失，例如如圖8(a)所示，優(yōu)選在從光源1到成像光學系統3的光學路徑的中途，設置透過特定的偏振的光并反射剩余的光的元件(分離偏振光的元件)11。作為這樣的分離偏振光的元件，例如能夠例舉出線柵型偏振片。另外，追加使從分離上述偏振光的元件通過的光和被該元件反射的光均向成像光學系統照射，并且使反射的光的偏振方向與通過的光的偏振方向一致的光學元件(例如， λ /2板)，能夠只照射一方向的偏振光，并能夠進一步降低偏振片的偏振光吸收產生的光損失。圖8(b)中表示該實施方式的一個例子。分離偏振光的元件11和λ/2板15配置在光源1與準直用反射鏡2之間。分離偏振光的元件11中，當以通過的偏振光作為P偏振光，以反射的偏振光作為S偏振光時，通過λ/2板15和分離偏振光的元件11的P偏振光， 被準直用反射鏡2反射為大致平行的平行光，向著光學片10照射。另一方面，在分離偏振光的元件11反射的S偏振光隨后被λ /2板15變換為P偏振光。然后，被準直用反射鏡2 反射為大致平行的平行光，向光學片10照射。因此，對光學片10照射的光統一成為P偏振光。因此，以通光部的排列4A內的各通光部為圖像元素的液晶顯示裝置中，通過使其偏振片的偏光方向與P偏振光一致，消除偏振片的吸收導致的光損失。此外，除光學片10外，也可以是光學片9或分體型的照射光學系統和成像光學系統。但是，上述的薄型背光源系統中，當一個背光源系統照射的區(qū)域擴大時，從光源1 到通光部4的厚度也按比例變厚。相反而言，通過縮小一個背光源系統照射的區(qū)域，由多個背光源系統照射一個液晶面板，能夠抑制背光源系統的厚度，進一步構成薄型背光源系統。這是通過例如如圖9所示，將薄型背光源系統作為一個背光源單元12，并列配置多個該背光源單元12而實現的。但是，一個液晶面板使用的背光源單元的數量越多，由于構成部件增加，所以制造成本也會越提高，因此與厚度成為權衡的關系。此外，圖9中，通光部的排列4A按每個背光源單元12為分體，但是在以通光部作為圖像元素的液晶面板中，通光部的排列4A不是按每個背光源單元12來形成分體，而是作為遍布多個背光源單元12的整體的一體的液晶層而構成的。本發(fā)明的背光源系統優(yōu)選具有能夠容易地變更一個液晶面板內的不同的位置的亮度，按背光源單元的每個單元或者按多個單元，控制光源1的光量的部件(未圖示)。此外，圖9的例子中，使用圖6所示的薄型背光源系統作為背光源單元12，但是用于背光源單元的薄型背光源系統并不限定于該例子，也可以是圖1 圖5、7、8所示的薄型背光源系統。另外，在并列有多個背光源單元的方式中，從降低制造成本和減少對位工序的觀點出發(fā)，用于構成要素的各種光學部件、即上面例舉出的準直反射鏡2、全反射棱鏡片5、全反射菲涅爾片8、光學片9、光學10、復眼透鏡6、雙面凸透鏡7中的至少任一種，優(yōu)選多個單元的量不是按每個單元分體形成，而是遍布多個單元間的一體化的光學部件。圖9(c)表示將光學片9遍布多個背光源單元12間的一體化部件的情況。圖9所示的薄型背光源系統的理想方式是使得一體化的光學部件與液晶面板大小相同，但是實際制造時，也需要考慮制造成本、部件組裝工時數等，采用判斷為最佳的一體化方式。另外，在圖9所示的薄型背光源系統，例如具有準直用反射鏡2的方式中，當從多個背光源單元的一個(假設為單元Ul)光源射出的光(如R光)入射到相鄰單元(假設為單元U2)的準直用反射鏡2而進行反射時，該光從大致平行的平行光的方向(原本的單元 U2的準直用反射鏡2想要使入射來的光偏向的方向)較大地偏離，成為雜散光，最終到達不同的主波長的光(例如G光或者B光)的通光部，導致圖像質量的降低。為了解決該問題，優(yōu)選如圖9(d)所示，在多個并列的背光源單元12的相鄰的單元之間，設置防止從相鄰的兩單元中的任一個的光源1射出的光進入該兩單元中的另一個的部件(遮光板)13。下面，說明本發(fā)明的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置是具有上述任一薄型背光源單元的液晶顯示裝置，是例如圖10所示的形式。即，該液晶顯示裝置包括由入射側、射出側的玻璃基板22、23夾著液晶層20而成的液晶元件25，該液晶層20構成成為通光部的圖像元素19的排列層；驅動液晶元件25的驅動元件21 ；和在液晶元件25的入射側的玻璃基板22上、射出側的玻璃基板23上分別具有的偏振片30、檢偏器31。來自薄型背光源系統所有的成像光學系統(該例子中是光學片9)的不同主波長的光(該例子中是R、G、B的各光)在每個圖像元素19分別聚光、通光。當然，本發(fā)明的液晶顯示裝置中，將各光源1的光聚光在液晶層20的各圖像元素 19，所以通過液晶層20從檢偏器31出來的光成為某種程度聚光在正面的狀態(tài)。因此，改變視角(從斜向)觀察該液晶顯示裝置的畫面時，光不能完全到達，難以看到畫面內的顯示， 或者光全都沒有到達，完全看不到畫面內的顯示。因此，為了解決該問題，如圖11所示，優(yōu)選還在檢偏器31的射出面上配置擴散板40。但是，圖11所示的液晶顯示裝置中，由于從液晶層20到檢偏器31之間設置有射出側的玻璃基板23，所以根據該玻璃基板23的厚度，存在通過了相鄰的圖像元素19的光在到達檢偏器31時，產生相互重疊的情況，該重疊后的光被擴散板40擴散，可能會導致圖像品質的下降。為了防止這種情況，在圖11所示的液晶顯示裝置中，可以將從液晶層20向射出側的部件層疊順序設置為“液晶層20/驅動元件21/檢偏器31/擴散板40/射出側的玻璃基板23”，取代“液晶層20/驅動元件21/射出側的玻璃基板23/檢偏器31/擴散板40”的順序。另外，使用具備偏振光保持功能的擴散元件(例如，利用內部的折射率邊界上的全反射進行擴散的元件)作為擴散板40時，上述液晶顯示裝置中，即使是還在驅動元件21 與射出側的玻璃基板23之間存在具備偏振光保持功能的擴散元件的方式，也能夠得到同樣的效果。另外，圖11所示的液晶顯示裝置中，將從液晶層20向射出側的部件層疊順序設置為“液晶層20/驅動元件21/具備偏振光保持功能的擴散元件/檢偏器31/射出側的玻璃基板23”，取代“液晶層20/驅動元件21/具備偏振光保持功能的擴散元件/射出側的玻璃基板23/檢偏器31”的順序，也能夠得到同樣的效果。本發(fā)明的液晶顯示裝置通過制造所使用的各光學部件、并組裝該光學部件的工序來制造。但是，由于制造上的偏差，不能夠嚴格按照設計制造光學部件，不能進行該光學部件的組裝，考慮到制造成本，需要制造從設計稍微有些偏差的形狀的部件，由于上述種種問題，也會考慮到難以僅將與作為通光部的液晶層的圖像元素對應的光進行聚光的情況。這時，最壞的情況是可能導致顯示品質的下降。為了避免上述情況，本發(fā)明中不禁止設置彩色濾光片層。即，上述液晶顯示裝置中，如圖12所示，也可以采用在射出側的玻璃基板23的入射面上具有彩色濾光片層50的方式。但是，當使用彩色濾光片層時，在光通過的波長，透過率是90%左右，難以避免光損失，因此沒有超過不使用彩色濾光片層的情況。另外，在本發(fā)明的上述液晶顯示裝置中，能夠采用將上述薄型背光源系統所有的成像光學系統配置在上述偏振片與上述入射側的玻璃基板之間的方式。作為該方式的一個例子，圖13表示將具有全反射菲涅爾片8和復眼透鏡6的薄型背光源系統的復眼透鏡6配置在偏振片30與入射側的玻璃基板22之間的方式。據此，能夠在包含與液晶元件25的對位工序的液晶元件制造過程中制造成像光學系統，所以有以下優(yōu)點不需要與液晶元件分別制造成像光學系統時所必須的在制造后的與液晶顯示裝置(液晶面板)的對位。對于該方式的液晶顯示裝置的制造方法中，在玻璃基板上形成復眼透鏡6的工序進行說明。首先，通過旋涂法或浸漬法在玻璃基板上涂覆紫外線硬化樹脂。接著，按照規(guī)定的面間隔，在與該涂覆后的面平行相對的假想平面內配置遮光掩膜。這時，優(yōu)選在想要形成復眼透鏡6的部位，按照通過開口部照射紫外線的方式配置遮光掩膜。另外，優(yōu)選遮光掩膜配置在曝光用光源與玻璃基板之間。該配置狀態(tài)下，從曝光用光源向遮光掩膜照射紫外線，從而涂覆在玻璃基板上的紫外線硬化樹脂的一部分被曝光。接著，對未曝光的紫外線硬化樹脂進行顯影除去，形成復眼透鏡6。此外，也可以使用雙面凸透鏡7取代復眼透鏡6，形成雙面凸透鏡7時，能夠使用同樣的工序。另外，紫外線硬化樹脂優(yōu)選使用不使偏光狀態(tài)變化的樹脂。這也是因為由于在玻璃基板上形成紫外線硬化樹脂，在偏振片與檢偏器之間形成成像光學系統，當在該成像光學系統中偏光狀態(tài)變化時，會導致圖像質量的下降。此外，上述液晶顯示裝置中，即使液晶層與驅動元件相互交換其層疊位置，其顯示性能也不會改變。因此，上述液晶顯示裝置中，上述液晶元件與上述驅動元件互換了層疊位置的液晶顯示裝置也包含在本發(fā)明中。實施例下面，表示使用實施例和比較例來具體驗證本發(fā)明的效果的結果。但是，本發(fā)明并不僅限定于下面的實施例。作為本發(fā)明的實施例，試制圖2所示的方式的薄型背光源系統，由發(fā)出R、G、B 各主波長的光的LED各一個構成。通過亮度色度均勻度測定裝置(Topcon Technohouse Corporation制，UA-1000)對使點光源1點亮而從微透鏡上表面射出的空間亮度分布進行測定。點光源1的R、G、B各色均使用球形LED，RGB-LED的球形形狀的長軸在同一平面內并列，該并列方向與線寬度方向平行，按照上述長軸方向與全反射棱鏡5的棱鏡排列方向斜交的方式排列。全反射棱鏡片5使用由丙烯酸構成的原材料(折射率=大約1. 5)，片的厚度是大約150 μ m,棱鏡的頂角是直角，一個棱鏡的寬度是大約50 μ m,棱鏡的大小比微透鏡上表面大。微透鏡陣列3使用由玻璃(SCH0TT制，B270)構成的原材料(折射率=約1. 52)， 厚度為2. 5mm，各微透鏡的焦點距離是大約1. 8mm，各微透鏡的寬度是大約600 μ m。假定通光部4是R、G、B的各主波長的通光部分別按大約200 μ m的寬度，以大約 600 μ m的間隔重復的結構。但是，每次測定空間亮度分布時，在與通光部4相當的位置配置擴散片，該擴散片配置在微透鏡陣列3的射出面上。對于各空間配置，點光源1相對于全反射棱鏡片5從垂直方向傾斜大約75°進行照射。這時，從點光源1到全反射棱鏡片5的線厚度方向距離是大約25mm。另外，由于全反射棱鏡片5和微透鏡陣列3在具有空間界面的狀態(tài)下緊密連接配置，所以從點光源到通光部的總厚度是大約觀讓。另一方面，作為本發(fā)明的比較例，在本發(fā)明的實施例中，將全反射棱鏡片5變換為折射型菲涅爾片，將點光源1的位置變換為自折射型菲涅爾片的線厚度方向距離為60mm的位置，制造除此之外與本發(fā)明實施例同樣的方式的面光源裝置，按照與本發(fā)明的實施例同樣的測定方法測定空間亮度分布。為了明確表示本發(fā)明的實施例與比較例的差異，以從各個點光源1照射的中心向線寬度方向偏離大約30mm的位置為測定開始點。首先，作為本發(fā)明的實施例的結果，將基于上述測定裝置的測定數據在線長度方向的整個區(qū)域進行平均，表示在圖14中。如該圖所示，發(fā)出RGB各主波長的光的LED的光按照大約200 μ m的間隔，聚光在各自不同的位置。這表示只是各LED的光在R、G、B_LED的各通光部通光。RGB的最大亮度值不同是各色的相對發(fā)光度曲線的影響。更加詳細的結果為圖15表示的色度坐標的空間分布。該圖中，各色度坐標以大約 200 μ m的間隔表示R、G、B的各坐標，可知發(fā)出RGB主波長的光分離聚光。另外，用色度圖表示在圖中虛線所示的RGB-LED要通光的各通光部的中心處通過的光的分光特性，表示在圖16中。從該圖可知，在RGB-LED各通光部通過的光分別分離成 RGB色而進行通光。另一方面，作為本發(fā)明的比較例的結果，將基于上述測定裝置的測定數據在線長度方向的整個區(qū)域進行平均，表示在圖17中。如該圖所示，本發(fā)明的比較例中，發(fā)出RGB各主波長的光的LED的光不能按照大約200 μ m的間隔聚光在各自不同的位置，一部分重疊。更加詳細的結果為圖18表示的色度坐標的空間分布。該圖中，雖然從RGB各LED 發(fā)出的光原本應該表示分別的色度坐標，但是由于一部分重疊，所以色度坐標在空間上平穩(wěn)地變化。另外，用色度圖表示在圖中虛線所示的RGB-LED要通光的各通光部的中心通過的光的分光特性，表示在圖19中。該圖中，例如在R-LED的通光部通過的光，藍色感較強，不能使光通過目標通光部。另外，表示出對于通過G-LED的通光部的光接近色度部的中心部， 從其他LED發(fā)出的光也通過G-LED通光部。即，本發(fā)明的比較例中，不能夠將來自點光源1的光向目標通光部分離并聚光，并且由于從多個點光源1向一個通光部發(fā)出的光混合通光，所以不能得到所期望的彩色顯
7J\ ο此外，補充而言，上述評價是本發(fā)明的實施例、比較例的從各點光源1照射的中心位置偏離大約30mm的位置測定的，各點光源1照射的中心位置處，均表示出圖14至圖16 所示的特性。這種情況，在使用折射型菲涅爾片實現薄型化時，需要擴大各色光對菲涅爾片的入射角度，但是如果這樣，則表示出各色光的色差變大，不同色光的波長帶的周邊部相互干涉，畫面質量變差的情況。當然，使用折射型菲涅爾片時，雖然在本發(fā)明的比較例中將其從點光源1向線厚度方向偏離60mm，但是通過延長該距離，折射型菲涅爾片的焦點距離也延長，能夠抑制各色光對折射型菲涅爾片的入射角度，抑制各色光的色差。但是，這種情況下，不能夠同時實現背光源系統的薄型化。因此，通光本發(fā)明的實施例和比較例，能夠確認本發(fā)明相對于現有技術的優(yōu)勢。產業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于具備背光源的液晶顯示裝置等。附圖標記說明1 光源(發(fā)光部、例如點光源)2 準直(collimate)用反射鏡(照射光學系統)3 微透鏡陣列(成像光學系統)
4:通光部4A:通光部的排列(排列)5 全反射棱鏡片(照射光學系統)6 復眼透鏡(成像光學系統)7 雙面凸透鏡(成像光學系統)8 全反射菲涅爾片(照射光學系統)9 光學片(照射光學系統與成像光學系統的一體型)10 光學片(照射光學系統與成像光學系統的一體型)11 使特定的偏振的光透過，并將剩下的光反射的元件(分離偏振光的元件)12:背光源單元(單元)13防止來自相鄰兩個單元中的任一個的光源的光進入相鄰兩個單元中的另一個的部件(遮光板)14:導光體15 λ /2板(二分之一波長板)19:圖像元素20 液晶層(成為通光部的圖像元素的排列層)21 驅動元件22 玻璃基板(入射側的玻璃基板)23 玻璃基板(射出側的玻璃基板)25 液晶元件30:偏振片31 檢偏器(analyzer)40 擴散板50 彩色濾光片層
權利要求
1.一種薄型背光源系統，其特征在于 所述薄型背光源系統包括發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部；使來自所述發(fā)光部的光偏向的光偏向系統；和使由所述光偏向系統偏向后的光聚光的多個通光部，所述光偏向系統具有與所述多個通光部的光的聚光面相對配置的成像光學系統；和與所述發(fā)光部和所述成像光學系統的光入射面相對配置的照射光學系統，所述照射光學系統構成為至少通過反射使來自所述發(fā)光部的光偏向，并且使不同的主波長的光以不同的角度向與所述多個通光部的法線方向大致平行的方向射出，所述成像光學系統構成為以與被分割成所述不同的主波長的種類數的所述通光部的排列間距對應的方式，排列有相同的多個透鏡，并且根據所述不同的角度，使來自所述照射光學系統的光聚光到多個通光部的與所述不同的主波長對應的區(qū)域。
2.—種薄型背光源系統，其特征在于所述薄型背光源系統使來自發(fā)出不同的主波長的光的發(fā)光部的光，在偏向后向在規(guī)定位置排列的多個通光部聚光， 所述薄型背光源系統包括 所述發(fā)光部； 所述多個通光部；成像光學系統，其以與所述通光部的縱向和/或橫向的排列間距乘以所述不同的主波長的種類數而得的排列間距對應的方式，沿著縱向和/或橫向排列有相同的多個透鏡，并且使來自所述發(fā)光部的光聚光到多個通光部的與所述不同的主波長對應的區(qū)域，與所述多個通光部的光的聚光面相對配置；和照射光學系統，其至少通過反射使來自所述發(fā)光部的光按照不同的所述主波長偏向， 使該光成為與所述多個通光部的法線方向大致平行的平行光而射出，并且從所述成像光學系統的所述多個透鏡的與所述通光部相反一側的面入射，與所述發(fā)光部和所述成像光學系統的光入射面相對配置。
3.如權利要求1或2所述的薄型背光源系統，其特征在于所述成像光學系統包括透鏡，該透鏡形成為利用表面形狀使光路偏向或者利用折射率分布使光路偏向。
4.如權利要求3所述的薄型背光源系統，其特征在于所述成像光學系統包括復眼透鏡或雙面凸透鏡，或者它們的組合。
5.如權利要求1至4中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于 所述照射光學系統包括準直用反射鏡。
6.如權利要求1至4中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于 所述照射光學系統包括全反射棱鏡片。
7.如權利要求1至4中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于 所述照射光學系統包括準直用反射鏡與全反射棱鏡片的組合。
8.如權利要求6或7所述的薄型背光源系統，其特征在于 所述全反射棱鏡片通過單位棱鏡的重復而形成，所述全反射棱鏡片的單位棱鏡的重復間隔大于來自所述發(fā)光部的光的波長，并且為所述成像光學系統中的透鏡的排列間距的1/2以下。
9.如權利要求1至4中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于 所述照射光學系統包括全反射菲涅爾片。
10.如權利要求6至8中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于所述照射光學系統具有至少通過全反射使來自所述發(fā)光部的光偏向的全反射面的排列，所述成像光學系統由在入射側具有所述透鏡的透鏡面的光學片構成，該透鏡面與所述全反射面一體。
11.如權利要求10所述的薄型背光源系統，其特征在于 所述光學片通過單位透鏡的重復而形成，所述光學片的單位透鏡的尺寸大于來自發(fā)光部的光的波長，并且為所述通光部的排列間距乘以來自發(fā)光部的光的主波長的種類數而得的長度以下。
12.如權利要求6至9中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于所述照射光學系統具有通過全反射使來自所述發(fā)光部的光偏向的全反射面的排列， 所述成像光學系統由在射出側具有所述透鏡的透鏡面的光學片構成，該光學片的入射側由所述全反射面的排列構成。
13.如權利要求12所述的薄型背光源系統，其特征在于所述光學片的入射側的全反射面的排列間距大于來自所述發(fā)光部的光的波長，并且為所述射出側的透鏡的排列間距的1/2以下。
14.如權利要求1至13中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于所述發(fā)光部是LED光源、激光光源和有機EL光源中的任一個光源，或者具備該光源和導光體的發(fā)光裝置。
15.如權利要求1至14中任一項所述的薄型背光源系統，其特征在于還在從所述發(fā)光部到所述成像光學系統的光學路徑的中途，設置有使特定的偏振的光透過并反射剩余的光的反射元件。
16.如權利要求15所述的薄型背光源系統，其特征在于由所述反射元件透過的光和由所述反射元件反射的光均向所述成像光學系統照射。
17.一種復合薄型背光源系統，其特征在于將權利要求1至16中任一項所述的薄型背光源系統作為一個背光源單元，并列配置有多個該背光源單元。
18.如權利要求17所述的復合薄型背光源系統，其特征在于具有按多個并列配置的所述背光源單元的每個單元或者每多個單元，控制發(fā)光部的光量的部件。
19.如權利要求17或18所述的復合薄型背光源系統，其特征在于所述背光源單元中的準直用反射鏡、全反射棱鏡片、全反射菲涅爾片、光學片、復眼透鏡和雙面凸透鏡中的至少一個一體化形成有與多個單元對應的量。
20.如權利要求17至19中任一項所述的復合薄型背光源系統，其特征在于還在所述背光源單元的相鄰單元間設置有遮光部件，該遮光部件防止來自相鄰的兩單元中的任一個的發(fā)光部的光進入該兩單元中的另一個。
21.一種液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶顯示裝置具有權利要求1至20中任一項所述的薄型背光源系統， 所述液晶顯示裝置具有由入射側和射出側的玻璃基板夾持液晶層而成的液晶元件， 該液晶層構成作為所述通光部的圖像元素的排列層；驅動該液晶元件的驅動元件；設置在所述液晶元件的入射側的玻璃基板上的偏振片；和設置在射出側的玻璃基板上的檢偏器。
22.如權利要求21所述的液晶顯示裝置，其特征在于 還在所述檢偏器的射出面上具有擴散板。
23.如權利要求22所述的液晶顯示裝置，其特征在于從所述液晶層向射出側的部件層疊順序為“液晶層/驅動元件/檢偏器/擴散板/射出側的玻璃基板”。
24.如權利要求21所述的液晶顯示裝置，其特征在于還在所述驅動元件與所述射出側的玻璃基板之間具有具備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射出側的部件層疊順序為“液晶層/驅動元件/具備偏振光保持功能的擴散元件/檢偏器/射出側的玻璃基板”。
26.如權利要求21至25中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 還在所述射出側的玻璃基板的入射面上具有彩色濾光片層。
27.如權利要求21至沈中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述成像光學系統配置在所述偏振片與所述入射側的玻璃基板之間。
28.如權利要求21至27中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述液晶元件和所述驅動元件互換了層疊位置。
全文摘要
本發(fā)明薄型背光源系統和使用該薄型背光源系統的液晶顯示裝置。該薄型背光源系統，使來自發(fā)出不同的主波長的光的多個發(fā)光部的光，在偏向后向排列在規(guī)定位置的多個通光部聚光，包括發(fā)光部(1)；多個通光部(4)；成像光學系統(3)，其以與通光部的縱向和/或橫向的排列間距乘以不同的主波長的種類數而得的排列間距對應的方式，沿著縱向和/或橫向排列有相同的多個透鏡，并且將來自發(fā)光部(1)的光聚光到多個通光部(4)的與不同的主波長對應的區(qū)域，與多個通光部(4)的光的聚光面相對配置；和照明光學系統(2)，其通過反射使來自發(fā)光部(1)的光按照不同的主波長偏向，使該光成為與多個通光部(4)的法線方向大致平行的平行光而射出，并且從成像光學系統(3)的與多個透鏡的通光部(4)相反一側的面入射，與發(fā)光部(1)和成像光學系統(3)的光入射面相對配置。
文檔編號G02F1/1335GK102227677SQ20098014756
公開日2011年10月26日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權日2008年11月27日
發(fā)明者關家一雄, 內田龍男, 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, 鈴木芳人 申請人:國立大學法人東北大學, 夏普株式會社