背光源系统和使用其的液晶显示装置的制作方法

专利名称：背光源系统和使用其的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及背光源系统和使用该背光源系统的液晶显示装置，具体而言，涉及在将透过型的液晶显示元件的像素按颜色划分而形成的子像素，使对应颜色的色光从该子像素的背面会聚的背光源系统、和利用该背光源系统和上述液晶显示元件进行全彩显示的液晶显示装置。
背景技术：
进行全彩显示的液晶显示装置，在现有技术中，将透过型液晶显示元件的像素分割为3个子像素，在这3个子像素分别粘贴红(R)、绿(G)和蓝(B)的彩色滤光片，由背光源对其照射白色光，通过向子像素的液晶单元的施加电压信号控制白色光透过子像素时的透过率，由此实现全彩显示。
但是，因为彩色滤光片将与RGB中的各色对应的波段的光透过，除此以外的光被吸收，所以在使用了彩色滤光片的液晶显示装置中，光的大约2/3被损失，存在光利用效率降低的问题。因此，实现光利用效率提高的技术例如在专利文献I中被提案。图12是表示专利文献I中记载的图像显示装置的概略结构的截面图。图像显示装置21依次配置有背光源光源2、衍射光栅3、第一微透镜阵列4、液晶面板5、第二微透镜阵列22和扩散板6。从背光源光源2射出大致平行的白色光W。该平行光与导光板7的光射出面12成小的角度，该平行光入射到衍射光栅3时,通过衍射光栅3被衍射。通过衍射光栅3被衍射的衍射光中的一次衍射光向与衍射光栅3大致垂直的方向射出。这时，由于波长不同的光具有不同的衍射角，因此一次衍射光被分离为红色光R、绿色光G和蓝色光B。第一微透镜阵列4，相对于液晶面板5的一组像素14、即相邻的3个像素对应地配置一个微透镜4a。因此，以不同的光轴方向从衍射光栅3射出的红色光R、绿色光G和蓝色光B分别通过微透镜4a被会聚在一组像素14中的相互不同的像素14。由此，通过控制这些像素14的开/关，能够独立地将红色光R、绿色光G和蓝色光B透过或者遮断，能够将图像显示装置21彩色化。并且，第二微透镜阵列22按照各微透镜22a与第一微透镜阵列4的微透镜4a对应的方式配置，第一微透镜阵列4的主平面和第二微透镜阵列22的主平面的距离L，与第一微透镜阵列4的焦点和第二微透镜阵列22的焦点的距离相等。因此，通过了液晶面板5的像素14的红色光R、绿色光G和蓝色光B的光轴方向相互不同，但是由于通过第二微透镜阵列22的微透镜22a，从而红色光R、绿色光G和蓝色光B的光轴被调整为平行。由此，通过了第二微透镜阵列22的红色光R、绿色光G和蓝色光B因扩散板6而被扩散时，如图12所示，各自的扩散光的指向特性TK、Te、TB相等。由此，能够抑制当观察者从不同的方向观看图像显示装置21时产生的颜色偏差，能够提高光利用效率和视野角特性。现有技术文献专利文献
专利文献I :日本国专利公报“专利第4055237号公报(2007年12月21日登记)”

发明内容
发明要解决的课题但是，在专利文献I的图像显示装置21中，由于通过第二微透镜阵列22的微透镜22a，能够将红色光R、绿色光G和蓝色光B的光轴调整为平行，但是不能将各色光中的光轴以外的光线调整为平行。因此，关于光轴以外的光线的各色光的指向特性依然具有相互不同的角度，所以产生颜色偏差。另外，由于当各色光到达扩散层时，在水平方向上相互重叠，因此当观察者观看显示画面时的清晰度降低。因此，在专利文献I的图像显示装置21中，不能充分地提高视野角特性和清晰度。本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供能够满足高的光利用效率，并且通过使视野角特性和清晰度进一歩改善而提高显示品质的背光源系统。用于解决课题的方法 本发明的背光源系统，为了解决上述课题，上述背光源系统具有发出不同的主波长的光的发光部；和使从该发光部射出的光会聚的成像光学系统，上述背光源系统使通过该成像光学系统的光照射到液晶面板，上述液晶面板包括以规定的间距排列的多个像素，各像素按每个顔色包括对应的多个子像素而构成，上述成像光学系统具有以规定的间距排列第一透镜多个而形成的第一透镜阵列；和以规定的间距排列多个第二透镜而形成的第二透镜阵列，上述第一透镜将从上述发光部射出的光按不同顔色分离，并且使分离后的光以与上述子像素的排列间距相同的间距会聚，上述第二透镜与上述子像素ー对一地设置，以通过上述第一透镜的光会聚的位置与该第二透镜的焦点相互一致的方式配置，并且使通过上述第一透镜的光向与上述液晶面板的显示面大致垂直的方向偏转，照射到上述液晶面板。依据上述结构，例如从包括RGB光源(LED)的发光部射出的各个光，在通过第二透镜阵列之后，在空间上相互不同的位置，被变换为与液晶面板的显示面大致垂直方向的光、即相互大致平行的方向的光(平行光)，照射液晶面板。并且，通过使液晶面板的RGB各子像素与第二透镜阵列的各透镜ー对一地对应，能够使从RGB各光源射出的光照射到RGB各子像素内。由此，能够不使用彩色滤光片而进行全彩显示，能够使光利用效率提高与被彩色滤光片吸收的部分相应的量。另外，这时，由于对液晶面板照射大致平行光，因此能够使被存在于子像素之间的BM (黑矩阵)遮光的比例降低，与此相应地使光利用效率提高。另外，在通过第二透镜阵列后，大致平行光照射液晶面板，因此能够提高清晰度。并且，通过第二透镜阵列的光以大致平行光的状态通过液晶面板之后到达扩散板，因此RGB各色的扩散光的角度分布变成相等。因此，即使观察者从不同的方向观看液晶显示装置，也不会由于方向不同而看到不同的顔色，视野角特性和色再现性变得良好。另夕卜，即使在使用个体差异非常大的LED等的光源的情况下，通过使光源光的个体差异的參差不齐平均化，能够降低亮度不均、颜色不均。
在本背光源系统中，当将像素的排列间距设为P，将上述成像光学系统的成像倍率设为(l/η)吋，上述发光部的排列间距P1以P1=IiXP表示，上述第一透镜的排列间距P2以P2 = (n/ (n+1)) XP表示。依据上述结构，在第二透镜阵列的焦点位置，由来自发出与其子像素的顔色对应的色光的多个光源的光导致成像交叠，因此区域间的边界消失，能够实现空间上的均匀化。由此，能够有效降低显示画面内的区域间的亮度不均、颜色不均，能够实现更高品质的显示(參照图2)。在本背光源系统中，还能够构成为上述成像光学系统包括菲涅尔透镜。在上述结构中，将菲涅尔透镜配置于发光部与第一透镜阵列之间，在菲涅尔透镜的焦点位置例如配置G光源，并在其两侧配置B光源和R光源的情况下，由于G光源位于菲涅尔透镜的焦点位置，因此从G光源射出的光通过菲涅尔透镜后偏转为平行光。另外，从R光源和B光源射出的光通过菲涅尔透镜之后，相对于G光源分别向不同的角度方向偏转为大致平行光。从RGB光源射出的光，在第二透镜阵列的焦点位置，来自发出与该子像素的颜色对应的色光的光源的光大致成像为一点。由此，通过第二透镜阵列之后，更高平行度的光照射液晶面板，因此能够进ー步提高清晰度。在本背光源系统中，上述成像光学系统的第一透镜阵列和第二透镜阵列包括通过表面形状使光路偏转的透镜；或者通过折射率分布使光路偏转的透镜。在此，在通过透镜表面形状使光路偏转的情况下，利用在透镜表面的界面的折射率差依照斯涅尔定律进行偏转。另ー方面，在利用折射率分布使光路偏转的情况下，通过使透镜中的折射率具有分布而将光偏转。这是通过使透镜的中心部和周边部的折射率发生变化，对透镜内部赋予折射率的梯度，通过该折射率的梯度将光偏转的方法。另外，在利用折射率分布将光偏转的情况下，由于表面形状变得平坦，因此能够在透镜阵列上直接粘贴偏振片或光学膜等，与它们的空间保持变得容易。在本背光源系统中，还能够构成为上述成像光学系统的第一透镜阵列和第二透镜阵列包括复眼透镜或柱状透镜，或者复眼透镜与柱状透镜的组合。作为第一透镜阵列和第二透镜阵列的具体例，例如能够举例将微透镜排列于正交的两方向上而形成的复眼透镜；或者将微柱面透镜在与其长边方向正交的单方向上排列而形成的柱状透镜；或者这些透镜组合而成的透镜阵列。在第一透镜阵列和第二透镜阵列由多个透镜阵列形成的情况下，与ー个透镜阵列的情况相比能够抑制表面形状的曲率。另外，通过抑制曲率，能够抑制杂散光的发生。在本背光源系统中，还可以构成为上述发光部包括LED光源、激光光源和有机EL光源中的任意ー种光源；或者具备该光源和导光体的发光装置。在本背光源系统中，还能够构成为将上述发光部和上述成像光学系统分为多个块，以使得从各块内的上述发光部射出的光均大致相等地入射到该块内的上述成像光学系统的方式，使该发光部内的光源的光轴旋转。依据上述结构，例如当在画面整体中的相当广的一区域和剩余的区域中显示亮度差大的图像时，在画面整体被分为多个块的情况下，亮度和顔色的控制变得容易。本发明的复合背光源系统的特征在于将上述背光源系统作为I个背光源単元，并列地配置有多个该背光源单元。在此，当一个背光源系统照射的区域变广时，与此成比例地从发光部到第一透镜阵列的厚度变厚。这一点，依据上述的结构，将一个背光源系统作为I个背光源单元，并列地配置有多个该背光源单元，因此一个背光源系统照射的区域缩小，由多个背光源系统照射一个液晶面板，由此能够 抑制背光源系统的厚度。在本复合背光源系统中，能够构成为按多个并列配置的上述背光源单元的每一个单元或者每多个单元，具有控制上述发光部的光量的机构。依据上述结构，例如在显示如在夜空中漂浮的月亮那样的一部分明亮而其它部分暗的区域时，通过降低与暗的区域部相当的背光源单元的光量，能够对低消耗电力化作出较大的贡献。在本复合背光源系统中，还能够构成为上述背光源单元的成像光学系统中的至少一个通过使多个单元的成像光学系统一体化而形成。由此，能够实现制造成本的降低和对位工序的节减。本发明的液晶显示装置的特征在于上述液晶显示装置具有上述背光源系统或者述复合背光源系统，在上述第二透镜阵列的光的射出侧，上述液晶显示装置具有包括液晶层和配置于光的入射侧和射出侧且夹持该液晶层的玻璃基板的液晶元件；驱动该液晶元件的驱动元件；配置于该液晶元件的入射侧的玻璃基板上的偏振片；配置于该液晶元件的射出侧的玻璃基板上的检偏镜；和配置于该检偏镜的射出面上的扩散元件。依据上述结构，具有上述记载的背光源系统，因此能够满足高的光利用效率，并且能够进一步提高视野角特性和清晰度，因此能够提高显示品质。另外，在本液晶显示装置中，特别是，在该检偏镜的射出面上配置有扩散元件，因此不会发生以下问题当从斜方向观察液晶显示装置的画面时，光没有充分到达而难以看到画面内的显示，或者光完全没有到达而完全不能看到画面内的显示。在本液晶显示装置中，从上述液晶层向光的入射侧的部件叠层顺序可以设为“液晶层/偏振片/入射侧的玻璃基板”。通过将偏振片配置在液晶层与入射侧的玻璃基板之间，能够在入射侧的玻璃基板直接形成成像光学系统的第二透镜阵列，能够以高的精度保持第二透镜阵列与液晶层的对位。另外，通过将偏振片配置在入射侧的玻璃基板与液晶层之间，能够使由成像光学系统会聚的光在照原样保持高偏光性的状态下通过液晶层，因此能够有效地防止显示品质降低。在本液晶显示装置中，从上述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序可以设为“液晶层/驱动元件/检偏镜/射出侧的玻璃基板/扩散元件”。通过将检偏镜配置在射出侧的玻璃基板与液晶层之间，能够在液晶面板制造时内置检偏镜，因此能够省略将液晶面板与检偏镜粘贴的工序。在本液晶显示装置中，从上述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序可以设为“液晶层/驱动元件/检偏镜/扩散元件/射出侧的玻璃基板”。例如，在从液晶层到检偏镜之间存在有射出侧的玻璃基板的情况下，由于该玻璃基板的厚度，当通过相邻的子像素的光到达检偏镜时，发生相互重叠的情况，该重叠的光由扩散板扩散，可能导致显示品质的降低。这一点，依据上述结构，从液晶层向射出侧的部件叠层顺序可以设为“液晶层/驱动元件/检偏镜/扩散元件/射出侧的玻璃基板”，因此能够防止上述那样的显示品质的降低。在本液晶显示装置中，还能够构成为还在上述驱动元件与上述射出侧的玻璃基板之间包括具有偏振光保持功能的扩散元件。在本液晶显示装置中，从上述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序可以设为“液晶层/驱动元件/具有偏振光保持功能的扩散元件/检偏镜/射出侧的玻璃基板”。在本液晶显示装置中，从上述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序可以设为“液晶层/驱动元件/射出侧的玻璃基板/具有偏振光保持功能的扩散元件/检偏镜”。在本液晶显示装置中，还能够构成为上述扩散元件还具有不依存于入射角的扩 散特性。在上述结构中，扩散元件具有不依存于入射角的扩散特性(不依赖于向扩散元件的入射光的入射角而通过扩散元件时的扩散強度分布成为一定的性质)，由此通过各个按不同颜色对像素进行空间分割而得到的子像素的光，成为相同扩散特性，因此能够实现显不品质的提闻。在本液晶显示装置中，还能够构成为还在上述射出侧的玻璃基板的入射面上具有彩色滤光片层。通常，液晶显示装置通过制造所使用的各光学部件并将该光学部件组装而被制造。但是，也考虑到因以下问题而变得难以只将与液晶层的子像素对应的光会聚，即由于制造上的參差不齐，而不能够制造如所设计的那样的光学部件的问题；该光学部件的组装不能够实现的问题；如果考虑制造成本则需要制造稍微与设计有所偏差的形状的光学部件的问题。在该情况下，有可能导致显示品质的降低。这一点，依据上述结构，在上述射出侧的玻璃基板的入射面上还具有彩色滤光片层，因此能够防止如上上述的显示品质的降低。在本液晶显示装置中，还能够构成为上述偏振片配置于上述第一透镜阵列与上述第二透镜阵列之间。依据上述结构，能够在包括与液晶元件的对位エ序的液晶元件制造エ艺中制造第ニ透镜阵列，在与液晶元件不同地制造成像光学系统的情况下所需要的与制造后的液晶显示装置(液晶面板)的对位变得不需要，因此能够削減制造エ序。另外，由于能够在偏振片的保护膜上直接制造第一透镜阵列，因此能够削減光学部件的数量。在本液晶显示装置中，还能够构成为上述液晶元件和上述驱动元件的叠层位置互换。发明效果如上所述，在本发明的背光源系统中，上述成像光学系统具有以规定的间距排列多个第一透镜而形成的第一透镜阵列；和以规定的间距排列多个第二透镜而形成的第二透镜阵列，上述第一透镜将从上述发光部射出的光按不同顔色分离，并且使分离后的光以与上述子像素的排列间距相同的间距会聚，上述第二透镜与上述子像素ー对一地设置，以通过上述第一透镜的光会聚的位置与该第二透镜的焦点相互一致的方式配置，并且使通过上述第一透镜的光向相对于上述液晶面板的显示面大致垂直的方向偏转，照射到上述液晶面板。由此，能够满足高的光利用效率，并且进一步提供视野角特性和清晰度，而提高显不品质。


图I是表示本实施方式I的液晶显示装置的概略结构的截面图。图2是表示本实施方式I的背光源系统的概略结构的截面图。图3是用于说明本发明的MLAl和MLA2的配置关系的图。 图4是表示本发明的液晶显示装置的发光部的其它结构的截面图。图5是表示本发明的液晶显示装置的发光部的其它结构的截面图。图6是表示本发明的液晶显示装置的发光部的其它结构的截面图。图7是表示本实施方式2的液晶显示装置的概略结构的截面图。图8是表示本实施方式2的背光源系统的概略结构的截面图。图9是表示在本发明的成像光学系统中包含的微透镜阵列(MLA1、MLA2)的一个结构例的图。图10是表不在本发明的背光源系统中，使发光部的光源光轴旋转的状态的截面图。图11是表示将本发明的背光源单元并列配置多个的状态(复合背光源系统)的截面图。图12是表示现有的图像显示装置的概略结构的截面图。
具体实施例方式基于附图关于本发明的实施方式进行如下说明。另外，本发明并不局限于如下说明。[实施方式I]图I是表示本实施方式I的液晶显示装置的概略结构的截面图。本液晶显示装置包括液晶面板和背光源系统而构成。背光源系统包括发出相互不同的主波长的光的发光部和使从发光部射出的光会聚的成像光学系统而构成，使通过该成像光学系统的光照射到液晶面板。对本液晶显示装置的具体的结构进行说明，如图I所示，液晶显示装置10通过依次叠层配置发光部31 ;与本发明的第一透镜阵列相当的第一微透镜阵列(以下，根据需要将“微透镜阵列”称为“MLA”)(MLAl);与本发明的第二透镜阵列相当的第二微透镜阵列(MLA2);包括偏振片32、配置于光的入射侧的玻璃基板33 (以下，也称为“入射侧玻璃基板”)、TFT驱动部(驱动元件)(未图示)、液晶层34、配置于光的射出侧的玻璃基板35 (以下，也称为“射出侧玻璃基板”)和检偏镜36的液晶面板37 ;和扩散板38 (扩散元件)而形成。发光部31包括发出相互不同的主波长的光的多个光源、例如LED光源(发光二极管)。在图I中，从图面右侧向左侧依次排列配置有R (红)一 LED光源(R光源)、G (绿)一LED光源(G光源)、B (蓝)一 LED光源(B光源)。此外，光源的颜色种类数量也可以是4色以上，光源的排列顺序并不限定于RGB的顺序。MLAl通过按照规定的间距排列多个同一形状的透镜IA (相当于本发明的第一微透镜)而构成，与液晶面板37具有规定的距离地相对配置。另外，各透镜IA按照与液晶面板37的各像素的排列间距大致相同的间距排列(关于详细的间隔在后文表述)。此外，各像素包括与各色(R (红)、G (绿)、B (蓝))对应的3个子像素(R子像素、G子像素、B子像素)。这里，当关注MLAl的I个透镜IA时，从RGB光源分别射出的光以不同的主光线角度入射到透镜1A。以不同的主光线角度入射的光由于在空间上不同的位置会聚，因此从RGB光源分别射出的光通过透镜IA之后，分别在空间上不同的位置会聚。MLA2通过按规定的间距排列多个同一形状的透镜2A (相当于本发明的第二微透镜)而构成，在MLAl与液晶面板37之间与液晶面板37具有规定的距离地相对配置。另外，透镜2A与子像素一对一地设置，并按照通过透镜IA的光会聚的位置与透镜2A的焦点相互一致的方式配置。 在此，作为透镜的基本原理，在通过透镜的焦点的光通过透镜面的情况下，各光线角度变换为相互平行。因此，通过MLA2的透镜2A的光被变换为平行光。实际上，光源并不是理想的点光源，而是从有限的物体发光，因此，通过MLAl的被会聚的光并不是仅会聚在MLA2的焦点的I点，而是作为具有区域的点像会聚，所以通过MLA2的光被变换为大致平行的光。另外，MLA2的透镜2A按照与液晶面板37的RGB子像素相同的间距配置，因此通过MLA2变换为平行光的RGB各光通过与各个颜色对应的各子像素。即，R光通过R子像素，G光通过G子像素，B光通过B子像素。由此，通过控制各子像素的开、关，能够独立地使RGB光透过或者将其遮断，因此能够不使用彩色滤光片而进行彩色显示。另外，通过MLA2，RGB各光被变换为大致平行光，因此各光通过扩散板被扩散，各个扩散光的角度特性变成大致相等。因此，即使观察者从不同的方向观看液晶显示装置，也不会基于观看方向不同而看到不同的颜色，色再现性良好。另外，由于能够极力抑制RGB各光在到达扩散板时在水平方向上相互重合，因此观察者观看液晶显示装置时的清晰度良好。此外，由于实际的光源因制造工艺而引起的个体差异的参差不齐非常大，因此导致由亮度不均和颜色不均造成的显示品质的降低的问题。关于这一点如上所述，在本实施方式I中，由于构成为将从多个同色光源射出的光通过MLAl会聚在MLA2的各焦点，并且使大致平行光(相对于液晶面板37的显示面大致垂直的光)照射到液晶面板37，因此能够实现各色的视野角特性的均匀化和清晰度的提高，并且使各光源的个体差异的参差不齐平均化，由此能够降低亮度不均、颜色不均。从而，能够提供实现性更高的液晶显示装置。接着，使用图I说明使光源光的个体差异的参差不齐平均化的具体的结构。如图I所示，当将从发光部31 (LED光源阵列)到MLAl的距离设为a，将从MLAl到MLA2的距离设为b,将液晶面板37的像素间距设为P时，MLAl的透镜IA的缩小倍率(l/η)为n=a/b,则将光源阵列的同色光源的排列间距P1设为P1=IiXP,将MLAl的透镜IA的排列间距P2设为P2= (n/ (n+1)) XP,将MLA2的与同色对应的透镜2A的排列间距P3设为P3=P。图2是表不本实施方式I的背光源系统30的概略结构的截面图。如上所述,发光部31使用R光源、G光源、B光源作为发出相互不同的色光的多个光源，将它们从图2的图面右侧向左侧依次按照RGB的颜色顺序排列。另外，作为成像光学系统，使用成像倍率(I/η)的MLA1，将光源阵列的同色光源的排列间距P1设为P1=IiXP,并且将MLAl的透镜IA的透镜间距P2设为P2= (n/ (n+1)) XP0由此，例如如图2所示，根据MLAl的焦点距离f，如果将从MLAl到MLA2的距离b设为 b= ((n+1) /n) Xf,并且将从光源I到MLAl的主光学路径长a设为a=nXb，则能够使来自RGB的各光源的光会聚在各自对应的MLA2的焦点位置。依据上述结构，如图2所示，在各透镜的焦点位置，由来自发出与其子像素的顔色对应的色光的多个光源的光形成的成像相互交叠，因此，不存在区域间的边界，能够实现空间的均匀化。由此，能够有效地降低显示画面内的区域间的亮度不均、颜色不均，能够实现更闻品质的显不。 此外，在图2中，仅图示出从R光源向R子像素的光(R光)的路径，省略了 G光、B光的路径。在此，关于使来自这些RGB各光源的光在分别对应的MLA2的焦点位置会聚、和使来自多个同色光源的光在同一 MLA2的焦点位置交叠，这两点均成立的光学系统的原理，使用图3进行数学上的说明。此外，在图3中，仅图示出从R光源向与R子像素对应的MLA2的光(R光)中的、通过MLAl的中心的主光线的路径，省略G光、B光的路径。另外，也省略由在MLA界面的折射率差引起的折射现象。在图3中，设定相邻的2个R光源的位置分别为レ、L2，设定MLAl的透镜中心为札、M2,设定与相邻的2个R子像素对应的MLA2的焦点位置为も、R2。首先，为了使来自I个R光源的光在分别与R子像素对应的MLA2的焦点位置R1.R2会聚，根据图3，需要使Λ L1R1R2和Λ L1M1M2为相互相似的关系。为了满足该条件必须有如下的公式成立线M1M2/ 线 L1M1=线 R1R2/ 线 L1R1因为MLAl的透镜间距P2与线M1M2对应，所以根据上述公式导入以下关系式。线M1M2=线 L1M1X 线 R1R2/ 线 L1R1这里,线LiMfaqXb、线 R1R2=P、线 L1R1=a+b= (n+l)Xb,因此计算线 M1M2 为 nXP/(n+1)。由此，当作为MLAl的透镜间距P2的线M1M2为nXP/ (n+1)时，能够使来自R光源的光在分别与R子像素对应的MLA2的焦点位置会聚。接着，为了使来自多个同色光源的光(此处为来自2个R光源的光)在与I个R子像素对应的MLA2的焦点位置会聚，根据图3，Δ L1L2R1与AM1M2R1必须为相互相似关系。为了满足这样的关系，下列公式必须成立。线L1L2/ 线 L1R1=线 M1M2/ 线 M1R1因为光源阵列的同色光源间的间-P1与线L1L2对应，所以根据上述公式导入以下关系式。线L1L2=线 L1R1X 线 M1M2/ 线 M1R1在此,线I^Rfa+b= (n+1) Xb,线 M1R1=Id,当应用先前导出的线M具=ηXP/ (n+1)的关系式时，
计算出线L1L2=Ii X P。由此，当作为同色光源间的间距P1的线L1L2为nXP时，能够使来自多个同色光源的光(这里为来自2个R光源的光)在与I个R子像素对应的MLA2的焦点位置会聚。根据这2个结果可知，通过将同色光源间的间距P1设定为η ΧΡ，并且将MLAl的透镜间距P2设定为nXP/ (n+1)，由此能够使来自I个R光源的光在分别与R子像素对应的MLA2的焦点位置会聚，与此同时，能够使来自多个R光源的光在与I个R子像素对应的MLA2的焦点位置相互交叠会聚。这一结论当以G或者B代替R的情况下也是相同的。另夕卜，由于液晶面板的像素间距P和MLA2的与同色对应的透镜间距P3相等，因此将上述运算中的P替换为P3也能够得到相同的结果。在本实施方式I的液晶显示装置中，从RGB各光源(LED)射出的光分别通过MLA2之后，在空间上的相互不同的位置被变换为大致平行光(与液晶面板37的显示面大致垂直的光)对液晶面板进行照射。并且，通过使液晶面板的RGB各子像素与MLA2的各透镜一对 一地对应，能够使从RGB各光源射出的光照射到液晶面板的RGB各子像素内。由此，不使用彩色滤光片也能够进行全彩显示，由此能够使光利用效率提高与被彩色滤光片吸收的部分相应的量。另外，这时，由于大致平行光照射到液晶面板，能够使被在子像素间存在的BM (黑矩阵)遮光的比例降低，与此相应地能够使光利用效率提高。另夕卜，由于通过MLA2之后，大致平行光照射液晶面板，能够提高清晰度。进而，由于通过MLA2的光以大致平行光的状态通过液晶面板之后到达扩散板，因此RGB各色的扩散光的角度分布变成相等。因此，即使观察者从不同的方向观看液晶显示装置，也不会由于方向不同而看到不同的颜色，色再现性变得良好。另外，即使在使用个体差异非常大的LED等的光源的情况下，通过使光源光的个体差异的参差不齐平均化能够降低亮度不均、颜色不均。在本实施方式I中，表示具备图I所示的背光源系统30的液晶显示装置的一例。在此，在本背光源系统30中，具备包括由MLA2的入射侧玻璃基板33和射出侧玻璃基板35两玻璃基板夹持的液晶层34的液晶元件；配置在液晶元件与射出侧玻璃基板35之间驱动液晶元件的驱动元件(TFT)(未图示)；配置在入射侧玻璃基板33的光入射面的偏振片32 ；配置在射出侧玻璃基板35的光射出面的检偏镜36 ;和配置在检偏镜36的光射出面的扩散板38。在此，作为使用扩散板38的理由是，在具备有本背光源系统30的液晶显示装置10中，由于来自各光源的光会聚在各子像素，通过液晶层34从检偏镜36射出的光,成为在一定程度会聚在正面(液晶面板的正面方向)的状态。因此，当从倾斜方向观察液晶显示装置10的画面时，光未充分地到达而难以看到画面内的显示。因此，为了解决这样的问题优选配置扩散板38。此外，在本液晶显示装置10中，液晶层34、驱动元件、玻璃基板33、35、偏振片32、检偏镜36、扩散板38的配置关系并不限定于图I的结构。在后文中说明其它的结构。本实施方式I的要点是，如图I所示，RGB各光通过与各个颜色对应的各子像素。即，R光通过R子像素，G光通过G子像素，B光通过B子像素。在该状态下，通过对与各子像素对应的液晶层通过驱动元件施加电压进行驱动，理想状态是没有彩色滤光片也能够进行全彩显示。
但是，实际上，存在以下问题由于产生制造上的參差不齐，不能够按照所设计的那样制造和组装光学部件；另外，如果考虑制造成本，则多少需要制造与设计存在偏差的形状的部件等。因此，也要考虑在与RGB对应的各子像素仅使对应的光会聚变得困难这ー情况。在该情况下，最坏的情况是，有可能导致显示品质的降低。为了避免这样的状况，在本发明中也可以设置彩色滤光片层。并且，为了进ー步提高显示品质，考虑采取抑制配置在显示面侧的扩散板对外部光的后方散射的对策。作为扩散板的功能，将从液晶面板侧照射的光作为扩散光向观察者ー侧射出，而使从观察者ー侧照射到扩散板的光向液晶面板ー侧透过扩散并且反射扩散到观察者ー侧。将该反射作用称为对外部光的后方散射。当将该反射扩散光与透过通常的液晶面板的图像显示一并观察吋，图像发生泛白，导致显示品质降低。作为抑制这样的后方散射的方法，有在扩散板的上下配置圆偏振板的方法。所谓圆偏振板是将偏振片和四分之一波长板相组合而成的偏振板。作为具体的配置，自发光部31侧起配置第一偏振片、入射侧玻璃基板33、驱动元件、液晶层34、射出侧玻璃基板35、检 偏镜36、第一四分之一波长板、扩散板38、第二四分之一波长板、第二偏振片。第一偏振片与检偏镜36的偏振吸收轴相互正交,检偏镜36与第二偏振片的偏振吸收轴相互平行。另夕卜，第一四分之一波长板与第二四分之一波长板的滞相轴以相互正交的方式配置，检偏镜36的偏振吸收轴与第一四分之一波长板的滞相轴以倾斜45度的方式配置。构成本实施方式I的发光部31的光源由于是发出相互不同的主波长的光的多个光源，因此能够使用LED (发光二极管)光源、激光光源和有机EL (电致发光)光源中的任意ー个光源，或者具备有该光源和导光体的发光装置。另外，光源的个数不需要与主波长的种类数相同，也可以对于每ー种主波长使用多个光源。此外，从使由光源的制造エ序的參差不齐引起的产品间的性能差平均化的观点出发，优选按每ー种主波长的种类使用多个光源。此外，关于LED光源，可以使用以下类型中的任意ー个如炮弹型LED那样的、在LED的发光面(发光芯片)上附加会聚透镜(例如包括球面丙烯酸)的类型；或者不使用该会聚透镜的例如安装型LED那样的类型。由此，作为发光部31的光源，也可以代替图I所示的LED光源，使用图4所示的具备有光源和导光体的发光装置。通过使用该发光装置，能够起到削減光源数量这样的大的成本降低的效果。以下，对该发光装置进行详细说明。如图4所不,发光装置311具备光源312 (R光源、G光源、B光源)和导光体313,使从光源312射出的光向导光体313内导入，从形成有多个的出射部(前端部)射出。该出射部能够考虑为模拟的光源。例如，如图4所示，使ー组RGB光源312的各光分别分开导光到3个背光源単元(导光体313)。通过各背光源単元(导光体313)形成R’光源、G’光源和B’光源这样的模拟的光源314，使来自各光源314的光通过MLA1、MLA2在各子像素会聚，由此能够得到与使用图I的RGB光源的情况同样的效果。另外，作为发光部31的光源，也可以使用白色光源。在使用白色光源的情况下，优选使RGB光以不同的空间状态或者不同的角度的状态射出。作为使RGB光以不同的空间状态射出的方法，如图5所示，有使用内置有ニ向色滤光片322的导光体323的发光装置，该ニ向色滤光片使白色光源321和RGB光分别反射。所谓ニ向色滤光片322是仅使特定范围的波长反射，使其余的波长范围的光透过的滤光片。通过在空间上配置分别使R、G、B光反射的二向色滤光片322，能够从不同的位置取出R、G、B光。另外，作为发光部31的光源，如图6所示，也有使用白色光源、导光体和衍射光栅的方法。在该方法中，使白色光源331导入导光体332，以面内均匀的明亮度从导光体332取出大致平行的白色光。当该平行光入射到衍射光栅333时，通过衍射光栅333被衍射。由衍射光栅333衍射的衍射光中的一次衍射光以与衍射光栅333大致垂直的方向射出。这时，因为波长不同的光具有不同的衍射角，所以一次衍射光被分离为R、G、B光。作为图6的白色光源331，能够使用白色LED (蓝色LED+YG荧光的组合、或者蓝色LED+GR荧光的组合等)、多彩色LED (在I个LED内搭载有发出多个不同的主波长的光的二极管芯片的LED)、白色有机EL。另外，作为发光部31的光源，也可以使用线光源的、发出RGB各色的光的CCFL或者 EEFL。
[实施方式2]以下，对本实施方式2的液晶显示装置和组装在该液晶显示装置中的背光源系统进行说明。此外，为了说明的方便，对与上述实施方式I中公开的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。另外，在实施方式I中定义的用语，如果没有特别的否定，则在本实施例中也沿用上述的定义。基本的结构与实施方式I的图I相同，因此以下主要说明不同点。在实施方式I中，背光源系统的MLAl按照基于液晶面板37的像素间距的规定的条件式被配置。在该情况下，从各同色的LED光源射出的光分别通过不同的透镜IA会聚在MLA2的透镜2A的焦点。根据该结构，能够降低由LED光源的个体差异引起的亮度不均、色度不均。在此，由于目前的LED制造工艺中个体差异的参差不齐非常大，因此可以说实施方式I的结构最优选。但是，将来在能够均匀性非常好地制造LED光源的情况下，即使是实施方式2所示的结构，也能够满足液晶面板等所要求的面内均匀性。图7是表示本实施方式2的液晶显示装置20的概略结构的截面图。如该图所示，在液晶显示装置20中，在发光部31 (LED光源)与MLAl之间配置有菲涅尔透镜39。所谓菲涅尔透镜39是折射角相互不同的阶段状的棱镜形成为同心圆状而成的透镜。另外，在菲涅尔透镜39的焦点位置配置有G光源，在其两侧配置有B光源和R光源。由于G光源位于菲涅尔透镜39的焦点位置，因此从G光源射出的光通过菲涅尔透镜39之后偏转为平行光。另外，从R光源和B光源射出的各个光通过菲涅尔透镜39之后，虽然偏转为平行光，但是相对于G光源成不同的角度。由此，从RGB光源射出的光相对于MLAl分别以不同的角度入射。以不同的角度入射到MLAl的光分别会聚在空间上不同的位置，由此从RGB光源射出的光能够分别会聚在不同的位置。之后，各个RGB光通过MLA2偏转为大致平行光，照射到液晶面板37。由于该部分的说明与实施方式I相同，因此省略说明。发光部31，作为发出相互不同的色光的多个光源，使用R光源、G光源、B光源，将它们从图7的图面右侧向左侧依次按照RGB的颜色顺序排列。关注MLAl的某透镜IA时，从RGB各光源射出的光的角度分布如图8所不。根据图8可知，由于从RGB各光源射出的光的主光线角度不同，因此通过透镜IA之后分别在不同的位置会聚。也就是说，从RGB各光源射出的光通过透镜IA的透镜面之后，分别在Pr、Pg、Pb的位置会聚。其中，在会聚的时刻的RGB各光线的角度分布分别具有不同的分布。
MLA2以使Pr、Pg、Pb与透镜2A的焦点一致的方式配置。本实施方式2的特征点在于，通过上述配置，与RGB各光对应的MLA2的各透镜2A接受通过焦点(Pr、Pg、Pb)而来的光，因此当该光通过MLA2时，全部变换为平行光。但是，由于实际上RGB各光源的发光点有限，因此不能仅会聚在MLA2的焦点，而作为有限的点像会聚，所以通过MLA2之后不能变为完全的平行光。此外，MLA2的透镜2A的数量为MLAl的透镜IA的数量的3倍。在此，在本实施方式2中，为了能够应对基于区域调光(L0CALDIMMING)驱动的低消耗电カ化，优选配置多个发光部31和菲涅尔透镜39。在该情况下，发光部31和菲涅尔透镜39按照形成一対一的关系的方式配置。另外，来自发光部31的光，如果不仅入射到与其对应的菲涅尔透镜39，而且入射到与其相邻的菲涅尔透镜39，那么角度发生较大的偏移，产生杂散光。因此，优选相邻的菲涅尔透镜39之间设置有遮光単元。由此，能够抑制杂散光的产生，能够防止显示品质降低。另外，作为与实施方式2类似的方式，也可以在图7的背光源系统中使用图6的光 源装置。即，在发光部31使用白色光源331和导光体332，并且设置如衍射光栅333那样的光分离元件的结构。在该结构中，相对于MLA1，能够根据角度分别使不同的色光照射。由此，能够得到与使用发光部31和菲涅尔透镜39的情况同样的效果。如实施方式1、2所示，在本发明的液晶显示装置中具有以下结构从RGB各光源(LED)射出的光分别通过MLA2之后，在空间上的相互不同的位置变换为大致平行光(相对于液晶面板37的显示面大致垂直的光)，照射液晶面板。并且,通过使液晶面板的RGB各子像素与MLA2的各透镜2A —对一地对应，能够使从RGB各光源射出的光照射到液晶面板的RGB各子像素。由此，不使用彩色滤光片也能够进行全彩显示，能够使光利用效率提高与被彩色滤光片吸收的部分相应的量。另外，这时，由于将大致平行光照射到液晶面板，因此能够使被设置在子像素间的BM (黑矩阵)遮光的比率降低，与此相应地能够提高光利用效率。另夕卜，在通过MLA2之后，大致平行光照射液晶面板，因此能够提高清晰度。并且，因为以大致平行光的状态通过液晶面板之后到达扩散板，所以RGB各色的扩散光的角度分布相等。因此，即使观察者从不同的方向观看液晶显示装置，也不会根据方向不同而看到不同的顔色，色再现性变得良好。在此，利用透镜的表面形状使光路偏转的情况下，利用在透镜表面的界面的折射率差按照斯涅尔定律进行偏转。另ー方面，利用折射率分布使光路偏转的情况下，通过使透镜中的折射率具有分布而将光偏转。这就是通过使透镜的中心部和周边部的折射率变化，在透镜内部赋予折射率的梯度，通过该折射率的梯度将光偏转。另外，在通过折射率分布使光路偏转的情况下，由于表面形状变得平坦，因此能够在微透镜阵列上直接粘贴偏振片或光学膜等，与它们的空间保持变得容易。即，在本发明的背光源系统中，构成为包含于成像光学系统中的第一微透镜阵列(MLA1)、第二微透镜阵列(MLA2)，包括利用表面形状使光路偏转、或者利用折射率分布使光路偏转的透镜。另外，作为包含于成像光学系统中的微透镜阵列(MLA1、MLA2)的优选方式，例如能够举例如图9所示，将微透镜排列在正交的两方向上的复眼透镜56、或者将微柱面透镜排列在与其长边方向正交的单方向上的柱状透镜57、或者这些透镜组合而成的透镜阵列。当第一微透镜阵列(MLAl)由多个微透镜形成时，与I个微透镜的情况下相比能够抑制表面形状的曲率。通过抑制曲率能够抑制杂散光的产生。这一方面在第二微透镜阵列(MLA2)中也是相同的。作为构成微透镜阵列(MLA1、MLA2)的透镜1A、2A的表面形状的优选方式，在透镜IA中使用透镜面的曲率半径为O. 5 2mm的透镜，在透镜2A中使用透镜面的曲率半径为O. 05 O. 2mm的透镜。由于曲率半径由从发光部31到微透镜面的距离、从微透镜面到子像素的距离、微透镜阵列的折射率、液晶层的会聚范围条件决定，因此需要根据使用的光源尺寸、液晶面板、所要求的背光源部的厚度使用具有最佳曲率的表面形状。另外，为了使表面形状具有会聚作用而成为凸面。另外，透镜面不仅是球面，为了抑制象差也可以是非球面形状。此外，透镜1A、2A的表面形状可以相互将凸面各形成于I个面，也可以将透镜各自的两面形成为凸面。但是，在透镜1A、2A中在相对的一侧分别为凸面的情况下，由于不能将MLA1、MLA2之间利用粘合材料等进行粘贴，因此需要保持它们的配置关系不发生偏移。 在此，为了最好地进行来自多个发光部的光的空间上的分离，多个发光部的排列方向可以如下所述。(A)作为微透镜阵列单独使用复眼透镜56的情况下，多个发光部的排列方向是与作为微透镜的排列方向的纵横正交的两方向(图9的(a)的A方向、B方向)中的任意一个方向正交的方向。(B)作为微透镜阵列单独使用柱状透镜57或者与复眼透镜56组合使用的情况下，多个发光部的排列方向是与微柱面透镜的长边方向(图9的(B)的C方向)正交的方向。在此，例如，在显示画面整体中，当在非常广的一区域与剩余区域中显示亮度差大的图像时，通过将画面整体分为多个块，由此亮度和颜色的控制变得容易。作为该方式的一个例子，优选构成为将发光部(光源阵列)和微透镜阵列分为多个块，以使得来自各块内的光源阵列的光都至少大致相等地入射到该块内的微透镜阵列中的方式，使光源的光轴旋转。在图10中表不该方式的一个例子。在图10中表不有关于R光源，以使得从相同块内的3个光源(A、B、C)射出的光都大致相等地入射到该块内的微透镜阵列(透镜1A)的方式，将两侧的2个光源(A、C)的光源光轴31M围绕各自的有效发光点S按箭头31P、31Q的方向旋转的状态，关于G光源、B光源也是同样。但是，在至此所叙述的背光源系统中，如果I个背光源系统照射的区域变广，则与其成比例地从发光部31到子像素的距离也变长。相反而言，缩小I个背光源系统照射的区域，以多个背光源系统照射I个液晶面板，由此能够抑制背光源系统的厚度，因此能够实现背光源系统的薄型化。上述内容例如如图11所示，使背光源系统为I个背光源单元50，可以通过排列配置多个该背光源单元50而实现(复合背光源系统)。但是，在I个液晶面板使用的背光源单元的数量变得越多，则构成部件增加，制造成本变高，因此与薄型化有相折衷的关系。另外，本发明的背光源系统，为了能够容易地改变I个液晶面板内的不同的位置的明亮度，优选具有针对背光源单元的每一个单元、或者针对每多个单元，控制光源的光量的机构(未图示)。根据该结构，在例如像夜空中漂浮的月亮那样的一部分明亮而其它部分暗的区域的情况下，通过降低与暗区域部相当的背光源単元的光量，能够对低消耗电カ化作出较大的贡献。另外，在排列有多个背光源単元的方式中，从制造成本的降低和对位エ序节减的观点出发，在构成要素中使用的各种光学部件、例如包含在成像光学系统中的微透镜阵列(MLA1、MLA2)、菲涅尔透镜39的至少任意ー种，并不是与多个单元相应地针对每个単元独立形成，而是优选形成为遍及多个单元之间的一体化的光学部件。图11的(c)表示将MLA1、MLA2形成为遍及多个背光源単元50之间的一体物的情況。图11所示的背光源系统的理想方式是，将一体化的光学部件形成为与液晶面板相同的大小的部件，在实际的制造时，也考虑到制造成本、部件组装エ序数等，采用判定为最佳的一体化方式。 另外，图11所示的背光源系统中，例如在具有菲涅尔透镜39的方式中，从多个背光源単元50中的ー个(假设为单元Ul)光源射出的光(例如R光)，入射到相邻的背光源单元50 (假设为单元U2)的菲涅尔透镜39进行反射吋，该光从大致平行光的方向(原本，単元U2的菲涅尔透镜39使入射来的光要偏转的方向)大地偏移，成为杂散光，最终不同的主波长的光(例如G光或者B光)到达子像素，导致显示品质的降低。为了解决该问题，例如如图11的(d)所示，优选在多个并列的背光源単元50的相邻的背光源単元50之间，设置防止来自相邻的两背光源単元50中的任意ー个的光源31的光入射到另一个的机构(遮光板)53。具有本发明的背光源系统的液晶显示装置，如图I和图7所示，从光入射测起依次叠层配置“偏振片32/入射侧玻璃基板33/液晶层34/驱动元件/射出侧玻璃基板35/检偏镜36/扩散板38”。由此，从发光部31射出的光通过MLAl、MLA2，通过偏振片32、入射侧玻璃基板33，会聚在液晶层34的子像素之后，经由射出侧玻璃基板35、检偏镜36，由扩散板38扩散，射出到外界。此外，驱动元件配置在液晶层34的像素间的边界部，对通过各像素的光没有影响。另外，图I和图7所示的液晶显示装置的结构中，从液晶层34起向光的入射侧的部件的叠层顺序也可以是代替“液晶层34/入射侧玻璃基板33/偏振片32”，而形成为“液晶层34/偏振片32/入射侧玻璃基板33”。像这样，将偏振片32配置在液晶层34与入射侧玻璃基板33之间，由此能够在入射侧玻璃基板33直接形成MLA2，能够以高精度保持MLA2与液晶层34的对位。另外，通过上述配置，能够使由MLA2会聚的光在保持高偏光性的状态下通过液晶层34，可以获得防止显示品质降低的效果。另外，图I和图7所示的液晶显示装置的结构中，从液晶层34起向光的射出侧的部件叠层顺序也可以是代替“液晶层34/驱动元件/射出侧玻璃基板35/检偏镜36/扩散板38”，而形成为“液晶层34/驱动元件/检偏镜36/射出侧玻璃基板35/扩散板38”。像这样，通过将检偏镜36配置在射出侧玻璃基板35与液晶层34之间，能够在液晶面板制造时使检偏镜36内置，因此能够省略液晶面板与检偏镜的贴合エ序。另外，在图I和图7所示的液晶显示装置的结构中，由于从液晶层34到检偏镜36之间存在有射出侧玻璃基板35，因该射出侧玻璃基板35的厚度，通过相邻的子像素的光到达检偏镜36时，发生相互重叠的情況，当该重叠的光由扩散板38扩散时，有可能导致显示品质的降低。
为了防止这样的情况，在图I和图7所示的液晶显示装置的结构中，从液晶层34起向光射出侧的部件叠层顺序优选为代替“液晶层34/驱动元件/射出侧玻璃基板35/检偏镜36/扩散板38”，而形成为“液晶层34/驱动元件/检偏镜36/扩散板38/射出侧玻璃基板35”。另外，作为扩散板38，在使用具有偏振光保持功能的扩散板(例如，通过内部的折射率边界的全反射进行扩散的元件)的情况下，在上述的液晶显示装置中，也可以形成为进一步在驱动元件与射出侧玻璃基板35之间具备具有上述偏振光保持功能的扩散板的方式。另外，从液晶层34向光的射出侧的部件叠层顺序也可以是代替“液晶层34/驱动元件/具有偏振光保持功能的扩散板/射出侧玻璃基板35/检偏镜36”，而形成为“液晶层34/驱动元件/具有偏振光保持功能的扩散板/检偏镜36/射出侧玻璃基板35”，或者“液晶层34/驱动元件/射出侧玻璃基板35/具有偏振光保持功能的扩散板/检偏镜36”。
另外，扩散板38和具有偏振光保持功能的扩散板，进一步在具有不依存于入射角的扩散特性(不依赖于向扩散板的入射光的入射角，透过扩散板时的扩散强度分布为一定的性质)的情况下，由于通过按不同颜色将液晶显示像素进行空间分割的子像素的各个子像素的光成为相同扩散特性，因此能够预计显示品质的提高，所以更加优选。另外，在本液晶显示装置中，可以构成为将偏振片32配置在背光源系统的成像光学系统的第一微透镜阵列(MLAl)与第二微透镜阵列(MLA2)之间。根据该结构，能够在包含与液晶元件的对位工序的液晶元件制造工序中制造MLA2,所以具有如下优点不需要在个别地制造成像光学系统和液晶元件的情况下所需要的与制造后的液晶显示装置(液晶面板)的对位。另外，在本液晶显示装置中，能够构成为将背光源系统中的成像光学系统配置在偏振片32与入射侧玻璃基板33之间。根据该结构，能够在包含与液晶元件的对位工序的液晶元件制造工序中制造成像光学系统，所以具有如下优点不需要在个别地制造成像光学系统和液晶元件的情况下所需要的与制造后的液晶显示装置(液晶面板)的对位。另外，能够在偏振片的保护膜上直接制造第一微透镜阵列，能够削减光学部件数量。对在该结构的液晶显示装置的制造方法中的在玻璃基板上形成复眼透镜56的工序进行说明。首先,在玻璃基板上利用旋涂法或者浸溃法(dipping method)涂覆紫外线固化树月旨。接着，在该涂覆后的面上，以规定的间隔在平行地相对的假想平面内配置遮光掩模。这时，遮光掩模优选以使紫外线通过开口部照射要形成复眼透镜56的地方的方式配置。另夕卜，优选遮光掩模配置在曝光用光源与玻璃基板之间。在该配置状态下，通过从曝光用光源向遮光掩模照射紫外线，涂覆在玻璃基板上的紫外线固化树脂的一部分被曝光。接着，将未曝光的紫外线固化树脂显影除去，由此形成复眼透镜56。此外，也可以代替复眼透镜56使用柱状透镜57，在形成柱状透镜57的情况下，也能够应用同样的工序。此外，紫外线固化树脂优选使用使偏振状态不发生变化的树脂。这是因为，由于在玻璃基板上形成紫外线固化树脂，在偏振片与检偏镜之间形成成像光学系统，如果因该成像光学系统而偏振状态发生变化，则会导致显示品质降低。此外，在本液晶显示装置中，即使将液晶层34与驱动元件相互叠层的位置彼此交换，显示性能也不发生改变。由此，在本液晶显示装置中，将液晶元件与驱动元件叠层位置互換了的液晶显示装置也包括在本发明的范围内。如上所述，本发明的背光源系统的特征在于该背光源系统具有发出不同的主波长的光的发光部；和使从该发光部射出的光会聚的成像光学系统，上述背光源系统使通过该成像光学系统的光照射到液晶面板，上述液晶面板包括以规定的间距排列的多个像素，各像素按每个顔色包括对应的 多个子像素而构成，上述成像光学系统具有以规定的间距排列多个第一透镜而形成的第一透镜阵列；和以规定的间距排列多个第二透镜而形成的第二透镜阵列，上述第一透镜将从上述发光部射出的光按不同顔色分离，并且使分离后的光以与上述子像素的排列间距相同的间距会聚，上述第二透镜与上述子像素ー对一地设置，以通过上述第一透镜的光会聚的位置与该第二透镜的焦点相互一致的方式配置，并且使通过上述第一透镜的光向与上述液晶面板的显示面大致垂直的方向(与液晶面板37的显示面大致垂直的方向)偏转，照射到上述液晶面板。另外，本发明的背光源系统也能够按如下上述内容表示。即本背光源系统具有发出不同的主波长的光的发光部；和使从该发光部射出的光会聚在将在像素阵列面上以规定的间距排列的多个像素中的各像素进ー步按不同颜色进行空间分割而成的子像素中的各子像素的成像光学系统，上述成像光学系统具有第一透镜阵列和第二透镜阵列，上述第一透镜阵列使从上述发光部射出的光以与对应于同色的子像素的排列间距相同的间距按不同顔色分离并会聚，上述第二透镜阵列使通过该第一透镜阵列的光向大致平行的方向偏转，上述第二透镜阵列，仅设置有与排列在像素阵列面上的子像素相同的个数，并且以使得通过上述第一透镜阵列的光会聚的位置与该第二透镜阵列的焦点一致的方式被配置。此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在权利要求所示的范围内可以有各种变更。即，在权利要求所示的范围中进行适当变更的技术性单元相互组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围中。产业上的可利用性本发明能够应用于具备有背光源的液晶显示装置等。附图标记的说明10、20液晶显示装置30、40背光源系统31发光部(光源阵列)32偏振片33入射侧玻璃基板34液晶层
35射出侧玻璃基板36检偏镜37液晶面板38扩散板39菲涅尔透镜MLAl第一微透镜阵列
MLA2第二微透镜阵列IA透镜(第一微透镜)2A透镜(第二微透镜) 50背光源单元56复眼透镜57柱状透镜
权利要求
1.ー种背光源系统，其特征在于 所述背光源系统具有发出不同的主波长的光的发光部；和使从该发光部射出的光会聚的成像光学系统，所述背光源系统使通过该成像光学系统的光照射到液晶面板， 所述液晶面板包括以规定的间距排列的多个像素，各像素按每个顔色包括对应的多个子像素而构成， 所述成像光学系统具有以规定的间距排列多个第一透镜而形成的第一透镜阵列；和以规定的间距排列多个第ニ透镜而形成的第二透镜阵列， 所述第一透镜将从所述发光部射出的光按不同顔色分离，并且使分离后的光以与所述子像素的排列间距相同的间距会聚，· 所述第二透镜与所述子像素ー对一地设置，以通过所述第一透镜的光会聚的位置与该第二透镜的焦点相互一致的方式配置，并且使通过所述第一透镜的光向与所述液晶面板的显示面大致垂直的方向偏转，照射到所述液晶面板。
2.如权利要求I所述的背光源系统，其特征在于 当将像素的排列间距设为P，将所述成像光学系统的成像倍率设为(1/n)吋， 所述发光部的排列间距P1以P1=IiXP表示， 所述第一透镜的排列间距P2以P2= (n/ (n+l XP表示。
3.如权利要求I所述的背光源系统，其特征在干 所述成像光学系统包括菲涅尔透镜。
4.如权利要求I至3中任一项所述的背光源系统，其特征在于 所述成像光学系统的第一透镜阵列和第二透镜阵列包括通过表面形状使光路偏转的透镜；或者通过折射率分布使光路偏转的透镜。
5.如权利要求4所述的背光源系统，其特征在干 所述成像光学系统的第一透镜阵列和第二透镜阵列包括复眼透镜或柱状透镜，或者复眼透镜与柱状透镜的组合。
6.如权利要求I至5中任一项所述的背光源系统，其特征在于 所述发光部包括LED光源、激光光源和有机EL光源中的任意ー种光源；或者具备该光源和导光体的发光装置。
7.如权利要求I至6中任一项所述的背光源系统，其特征在于 将所述发光部和所述成像光学系统分为多个块，以使得从各块内的所述发光部射出的光均大致相等地入射到该块内的所述成像光学系统的方式，使该发光部内的光源的光轴旋转。
8.一种复合背光源系统，其特征在于 将权利要求I至7中任一项所述的背光源系统设为I个背光源単元，并列地配置有多个该背光源単元。
9.如权利要求8所述的复合背光源系统，其特征在于 按多个并列配置的所述背光源単元的每ー个単元或者每多个単元，具有控制所述发光部的光量的机构。
10.如权利要求8或9所述的复合背光源系统，其特征在于 所述背光源単元的成像光学系统中的至少ー个通过使多个单元的成像光学系统一体化而形成。
11.一种液晶显示装置，其特征在于 所述液晶显示装置具有权利要求I至7中任一项所述的背光源系统，或者，权利要求8至10中任一项所述的复合背光源系统， 在所述第二透镜阵列的光的射出侧， 所述液晶显示装置具有包括液晶层和配置于光的入射侧和射出侧且夹持该液晶层的玻璃基板的液晶元件；驱动该液晶元件的驱动元件；配置于该液晶元件的入射侧的玻璃基板上的偏振片；配置于该液晶元件的射出侧的玻璃基板上的检偏镜；和配置于该检偏镜的射出面上的扩散元件。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于 从所述液晶层向光的入射侧的部件叠层顺序为“液晶层/偏振片/入射侧的玻璃基板”。
13.如权利要求11或12所述的液晶显示装置，其特征在于 从所述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序为“液晶层/驱动元件/检偏镜/射出侧的玻璃基板/扩散元件”。
14.如权利要求11或12所述的液晶显示装置，其特征在于 从所述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序为“液晶层/驱动元件/检偏镜/扩散元件/射出侧的玻璃基板”。
15.如权利要求11或12所述的液晶显示装置，其特征在于 还在所述驱动元件与所述射出侧的玻璃基板之间包括具有偏振光保持功能的扩散元件。
16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于 从所述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序为“液晶层/驱动元件/具有偏振光保持功能的扩散元件/检偏镜/射出侧的玻璃基板”。
17.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于 从所述液晶层向光的射出侧的部件叠层顺序为“液晶层/驱动元件/射出侧的玻璃基板/具有偏振光保持功能的扩散元件/检偏镜”。
18.如权利要求11至17中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于 所述扩散元件还具有不依存于入射角的扩散特性。
19.如权利要求11至18中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于 还在所述射出侧的玻璃基板的入射面上具有彩色滤光片层。
20.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于 所述偏振片配置于所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列之间。
21.如权利要求11至20中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于 所述液晶元件与所述驱动元件的叠层位置互换。
全文摘要
背光源系统(30)具有发出RGB光的发光部(31)和成像光学系统，使通过了成像光学系统的光照射到液晶面板(37)。液晶面板(37)包括以间距(P)排列的多个像素，各像素按每种颜色包括对应的多个子像素。成像光学系统具有以间距(P2)排列多个透镜(1A)而形成的第一微透镜阵列(MLA1)；和以规定的间距排列多个透镜(2A)而形成的第二微透镜阵列(MLA2)。透镜(1A)将从发光部(31)射出的光按RGB分离，并且使其以与子像素的排列间距相同的间距会聚，透镜(2A)与子像素一对一地设置，以使得通过透镜(1A)的光会聚的位置与透镜(2A)的焦点相互一致的方式被配置，并且使通过透镜(1A)的光向与上述液晶面板的显示面大致垂直的方向偏转，照射到液晶面板(37)。由此，能够满足高的光利用效率，并且通过进一步使视野角特性和清晰度提高，从而提高显示品质。
文档编号F21Y101/02GK102859425SQ201080066480
公开日2013年1月2日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年4月27日
发明者内田龙男, 铃木芳人, 川上彻, 关家一雄, 西泽真裕, 石锅隆宏, 片桐麦, 江原克典, 桥本佳扩, 石原将市, 神崎修一, 石井裕 申请人:夏普株式会社, 国立大学法人东北大学