CN101634407A - 发光/液晶显示器件组件、表面光源器件和光输出构件 - Google Patents

发光/液晶显示器件组件、表面光源器件和光输出构件 Download PDF

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Abstract

发光/液晶显示器件组件、表面光源器件和光输出构件。发光器件组件包含：发光器件；和光输出构件，其设置在发光元件上，并且具有上表面，在上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分，其中曲线部分中心轴的x坐标值为正数值，曲线部分的边缘轨迹围绕曲线部分中心轴形成圆或椭圆，在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且通过F(φ，Δφ)＝(Δθ+－Δθ－)/Δφ (1)表示的函数F(φ，Δφ)随着φ的值从最小值增加而单调地增加，在φ＝φ0(＜0)处取最大值，并接着单调地减小。

Description

发光/液晶显示器件组件、表面光源器件和光输出构件
技术领域
本发明涉及光输出构件、包含光输出构件的发光器件组件、包含发光器件组件的表面光源器件和包含表面光源器件的液晶显示器件组件。
背景技术
作为液晶显示器件组件，包含液晶器件和表面光源器件的液晶显示器件组件是已知的，在液晶器件中，通过叠加透明玻璃衬底，将液晶材料夹在两个相对的面板之间，其中透明玻璃衬底上堆叠有透明电极、配向膜等等，表面光源器件被设置在液晶显示器件下面(Z轴方向)，用于向液晶显示器件供应照明光。此外，作为表面光源器件，已知有直下式表面光源器件。
如图25A的概念图所示，直下式表面光源器件870包含壳871内提供的光源820、向上反射来自光源820的输出光的反射器构件885和光扩散板881，光扩散板881安放在位于光源820上方的壳的开口处，并且扩散来自光源820的输出光和经由反射器构件885自身、来自反射器构件885的反射光。此外，光源820包含多个红色发光二极管、多个绿色发光二极管和多个蓝色发光二极管，并且通过混合从这些发光二极管输出的红、绿和蓝光获得的具有高色彩纯度的白光被用作照明光。
在从发光二极管输出的光直接进入位于上方的液晶显示器件的配置中，即，当主要在Z轴方向从发光二极管输出光时，亮度不规则性和色彩不规则性出现于表面光源器件。因此，例如从JP-A-2006-092983可了解使用发光二极管组件的二维方向输出配置，发光二极管组件包含上表面具有凹陷部分的光通量控制构件和作为光源的发光二极管，用于沿水平方向从光通量控制构件输出从发光二极管输出的光。此外，例如从JP-A-2007-188858可了解使用发光二极管组件的配置，发光二极管组件包含具有特征形状的透镜和作为光源的发光二极管，用于沿预定方向从透镜输出从发光二极管输出的光。
发明内容
在JP-A-2006-092983公开的技术中，如图25B所示，与发光二极管的光出射面平行的、穿过发光二极管中心的轴线和穿过光通量控制构件的轴线对齐。此外，光通量控制构件具有关于轴线旋转对称的形状。因而，即使使用包含红色发光二极管的发光二极管组件、包含绿色发光二极管的发光二极管组件和包含蓝色发光二极管的发光二极管组件，并且混合从这些发光二极管输出的红、绿和蓝，仍存在未充分消除颜色不规则和未充分消除亮度不规则的问题。
在JP-A-2007-188858公开的技术中，未提及有关透镜的特征形状的任何内容。
因此，期望提供具有亮度不规则和颜色不规则难以出现的配置和结构的发光器件组件，适用于发光器件组件的光输出构件(光提取透镜)、包含发光器件组件的表面光源器件和包含表面光源器件的液晶显示器件组件。
根据本发明的一个实施例的光输出构件被设置在发光元件上，并且具有上表面，在上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分。
根据本发明一个实施例的发光器件组件包含：
(A)发光器件；和
(B)光输出构件，设置在发光元件上，并且具有上表面，在所述上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分。此外，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点O，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure G2009101612470D00021
地从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角(
Figure G2009101612470D00022
)地从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角(
Figure G2009101612470D00031
)地从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标(XCL)的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
Figure G2009101612470D00032
表示的函数
Figure G2009101612470D00033
随着的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure G2009101612470D00035
(＜0)处取最大值，并接着单调地减小。
根据本发明的第一实施例的表面光源器件包含多个发光器件组件单元，每个发光器件组件单元包含多个发光器件组件，并且每个发光器件组件包含本发明的实施例的上述发光器件组件。此外，在每个发光器件组件单元中，相应多个发光器件组件的指向正方向的X轴相交于一个点。注意，严格地讲，根据装配偏差，它们可能不相交于一个点。在下面的情况中同样如此。
此外，根据本发明的第一实施例的液晶显示器件组件包含：
(a)液晶显示器件；和
(b)从后侧照射液晶显示器件的表面光源器件(更具体地，直下式表面光源器件)，并且该表面光源器件包含多个发光器件组件单元，每个发光器件组件单元包含多个发光器件组件，并且每个发光器件组件包含本发明的实施例的上述发光器件组件。此外，在每个发光器件组件单元中，相应多个发光器件组件的指向正方向的X轴相交于一个点。
在根据本发明的第一实施例的表面光源器件或根据本发明的第一实施例的液晶显示器件组件中的表面光源器件中(此后，这些可以被共同称作″根据本发明的第一实施例的表面光源器件等等″)，可以在发光器件组件单元上方设置光扩散板。
此外，在根据包含优选实施例的本发明的第一实施例的表面光源器件等等中，期望：
发光器件组件单元包含三个发光器件组件，
三个发光器件组件中的相应Z轴位于等边三角形的顶点上和具有半径RC的圆上，并且
假定从发光器件的光出射表面到光扩散板的距离为H，
满足0.1≤RC/H≤0.6。注意，假定XZ平面内由具有最大光强度的光与Z轴形成的角为θI-max，该θI-max从50度到85度，优选地从60度到80度。在这里，严格地讲，从输出具有最大光强度的光的曲线部分上的点到光扩散板的距离应当指定为″H″，然而，由于从输出具有最大光强度的光的曲线部分上的点到光扩散板的距离和从发光器件的光出射表面到光扩散板的距离几乎相等，所以从发光器件的光出射表面到光扩散板的距离H被用于上述表达式。下面的情况中同样如此。形成一个发光器件组件单元的三个发光器件组件可以包含发射红光的一个发光器件组件，发射绿光的一个发光器件组件和发射蓝光的一个发光器件组件。
可选地，在根据包含优选实施例的本发明的第一实施例的表面光源器件等等中，期望：
发光器件组件单元包含四个发光器件组件，
四个发光器件组件中的相应Z轴位于正方形的顶点上和具有半径RC的圆上，并且
假定从发光器件的光出射表面到光扩散板的距离指定为H，
满足0.1≤RC/H≤0.6。注意，假定XZ平面内由具有最大光强度的光与Z轴形成的角为θI-max，该θI-max从50度到85度，优选地从60度到80度。形成一个发光器件组件单元的四个发光器件组件可以包含发射红光的一个发光器件组件，发射绿光的两个发光器件组件和发射蓝光的一个发光器件组件。
根据本发明的第二实施例的表面光源器件包含多个发光器件组件单元，每个发光器件组件单元包含多对相对的发光器件组件，并且每个发光器件组件包含本发明的实施例的上述发光器件组件。此外，在每个发光器件组件单元中，相对的发光器件组件对的X轴重叠，并且相对的发光器件组件对的X轴的正方向彼此相反。注意，根据装配偏差，X轴可能不严格地重叠，或者X轴的正方向可能不严格地彼此相对。在下面的情况中同样如此。
此外，根据本发明的第二实施例的液晶显示器件组件包含：
(a)液晶显示器件；和
(b)从后侧照射液晶显示器件的表面光源器件(更具体地，直下式表面光源器件)，并且该表面光源器件包含多个发光器件组件单元，每个发光器件组件单元包含多对相对的发光器件组件，并且每个发光器件组件包含本发明的实施例的上述发光器件组件。此外，在每个发光器件组件单元中，相对的发光器件组件对的X轴重叠，并且相对的发光器件组件对的X轴的正方向彼此相反。
在根据本发明的第二实施例的表面光源器件和根据本发明的第二实施例的液晶显示器件组件中的表面光源器件中(此后，这些可以被共同称作″根据本发明的第二实施例的表面光源器件等等″)，发光器件组件对可以包含发射白光的发光器件组件。
在根据本发明的第二实施例的表面光源器件等等中，期望在假定一个发光器件组件单元内相对的发光器件组件对中的Z轴之间的距离为L1，在X轴方向彼此相邻的发光器件组件单元的中心之间的距离为L2，并且从发光器件的光出射表面到光扩散板的距离为H的情况下，
满足0.1≤(L2/4-L1/2)/H≤0.6。注意，假定XZ平面内由具有最大光强度的光与Z轴形成的角为θI-max，该θI-max从50度到85度，优选地从60度到80度。
此后，本发明的实施例的光输出构件、本发明的实施例的发光器件组件中的光输出构件(光提取透镜)、根据包含各种优选实施例和配置的本发明的实施例的第一实施例或第二实施例的表面光源器件中的光输出构件(光提取透镜)，和根据本发明的实施例的第一实施例或第二实施例的液晶显示器件组件中的光输出构件(光提取透镜)可以被共同称作″本发明的实施例的光输出构件等等″。
在本发明的实施例的光输出构件等等中，曲线部分可以具有凹面和从凹面连续的凸面。
由凹面的局部最小点和原点形成的角
Figure G2009101612470D00051
可以满足
Figure G2009101612470D00052
当沿包含发光器件的光出射表面的法线并且穿过凹面的局部最小点的任意虚拟平面切割曲线部分时得到的曲线，从作为起始点的局部最小点开始，可以经过拐点从下凸状态单调地增加到上凸状态，穿过局部最大点，并且在上凸状态下单调地降低。
在包含上述优选结构的本发明的实施例的光输出构件等等中，
Figure G2009101612470D00061
可以取等于或小于60度的一个值，例如，从1度到60度的一个值，优选为从1度到20度的一个值。
在包含上述优选结构的本发明的实施例的光输出构件等等中，x坐标的值xI-max在具有最大光强度的光可以在XZ平面内从曲线部分输出的点处为正值。
可选地，在包含上述优选结构的本发明的实施例的光输出构件等等中，优选地，随着x坐标值从最小值增加，当沿XZ平面切割曲线部分时获得的曲线包含在上凸状态具有第一局部最大值的第一曲线，平滑地连接到(经由拐点)第一曲线并且在下凸状态具有局部最小值的第二曲线，和平滑的连接到(经由拐点)第二曲线并且在上凸状态具有第二局部最大值的第三曲线。此外，在这种情况下，期望第二最大值大于第一最大值。第一曲线、第二曲线、第三曲线可以是平滑曲线，并且函数形式不被模糊地确定。第一曲线、第二曲线、第三曲线中的每个可以通过二阶或更高阶多项式的组合表示(即，微区域由二阶或更高阶多项式表示并且二阶或更高阶多项式被平滑地连接以形成曲线)，或由通过二阶或更高阶多项式逼近的函数的组合表示(即，微区域由通过二阶或更高阶多项式逼近的函数表示，并且通过二阶或更高阶多项式逼近的函数被平滑地连接以形成曲线)。
在包含优选配置和形式的本发明的实施例的所述光输出构件等等中，期望曲线部分具有关于Z轴非旋转对称的形状。此外，在包含优选配置和形式的本发明的实施例的上述光输出构件等等中，优选地，曲线部分关于XZ平面对称。
此外，在包含优选配置和形式的本发明的实施例的上述光输出构件等等中，发光器件可以隔着光透射介质层面对光输出构件，或通过使用作为密封构件的光输出构件，发光器件可以被光输出构件无间隙地覆盖。通过使用这些形式，未在发光器件和光输出构件之间形成非期望的间隙，因而，从发光器件输出的光未行进到非期望的方向，并且可以容易地进行光的方向控制。可选地，在光输出构件和发光器件之间可以有空气层，可以在光输出构件上设置面对曲线部分的光入射下表面，并且来自发光器件的光可以从光入射下表面通过该空气层进入光输出构件。通过使用该形式，来自发光器件的光可以在发光器件和空气层之间的边界和在空气层和光入射下表面之间的边界处，沿朝向光输出构件侧的方向被折射，并且因而，可以增加朝向该侧的光量。
在这里，作为光透射介质层，可以将对于从发光器件输出的光是透明的环氧树脂(折射系数：1.5)、凝胶材料(例如，Nye的名称为OCK-451的产品(折射系数：1.51)，名称为OCK-433(折射系数：1.46)的产品)、硅树脂橡胶、例如硅树脂石油化合物的石油化合物材料(例如，Toshiba硅树脂的名称为TSK5353(折射系数：1.45)的产品)作为例子。注意，可以在光透射介质层中混合发光粒子。通过在光透射介质层中混合发光粒子，发光器件的选择范围(所发射光的波长的选择范围)可以更宽。
作为发光粒子，可以引用发红光荧光粒子、发绿光荧光粒子和发蓝光荧光粒子。在这里，可以采用构成发红光荧光粒子的材料，Y2O3:Eu，YVO4:Eu，Y(P，V)O4:Eu，3.5MgO·0.5MgF2·Ge2:Mn，CaSiO3:Pb，Mn，Mg6AsO11:Mn，(Sr，Mg)3(PO4)3:Sn，La2O2S:Eu，Y2O2S:Eu，(ME:Eu)S[注意″ME″是指从包括Ca，Sr和Ba的组中选择的至少一种原子，并且此引用与以下描述中相同]，(M:Sm)x(Si，Al)12(O，N)16[注意″M″是指从包括Li，Mg和Ca的组中选择的至少一种原子，并且此引用与以下描述中相同]，ME2Si5N8:Eu，(Ca:Eu)SiN2，(Ca:Eu)AlSiN3。此外，作为构成发绿光荧光粒子的材料，可以采用LaPO4:Ce，Tb，BaMgAl10O17:Eu，Mn，Zn2SiO4:Mn，MgAl11O19:Ce，Tb，Y2SiO5:Ce，Tb，MgAl11O19:CE，Tb，Mn，此外，可以采用(ME:Eu)Ga2S4，(M:RE)x(Si，Al)12(O，N)16[注意″RE″是指Tb和Yb]，(M:Tb)x(Si，Al)12(O，N)16，(M:Tb)x(Si，Al)12(O，N)16。此外，作为构成发蓝光荧光粒子的材料，可以采用BaMgAl10O17:Eu，BaMg2Al16O27:Eu，Sr2P2O7:Eu，Sr5(PO4)3Cl:Eu，(Sr，Ca，Ba，Mg)5(PO4)3Cl:Eu，CaWo4，CaWo4:Pb。
注意，发光粒子不局限于荧光粒子，而是可以采用通过下述方法形成的发光粒子：对用于有效变换载波到光的载波波函数进行定域来应用例如二维量子阱结构、一维量子阱结构(量子线)、零维量子阱结构(量子点)的量子阱结构，并且使用类似于直接转变型的间接转变型的硅系列材料中的量子效应。此外，已知加到半导体材料中的稀土微粒由于壳内转变(intra-shell transition)而发射强光，并且可以采用使用该技术的发光粒子。
此外，在包含优选结构和形式的本发明的实施例的上述光输出构件等等中，光输出构件可以具有光反射下表面，其内部反射在所述曲线部分上内部反射的光，并从所述上表面输出所述光。在这种情况下，光反射下表面可以位于光输出构件的边缘部分，并且包含倾斜表面，并且该倾斜表面可以朝外部向下倾斜并且下凸。通过使用该配置，从上表面输出的光量可以进一步增加，并且可以有效地抑制亮度不规则的发生。
可以在光反射下表面上形成光反射膜。光反射膜可以包含例如感光反射膜。在这里，作为感光反射膜，例如可以采用银感光反射膜，其具有顺序堆叠有低折射系数薄膜和高折射系数薄膜的结构。此外，可以将具有数十SiO2低折射系数薄膜等等和TiO2，Ta2O5高折射系数薄膜等等交替堆叠的结构的多层反射电介质膜，通过堆叠具有各种折射系数和亚微米厚度的聚合物膜制造的有机聚合物多层薄膜光反射膜作为例子。或者，作为光反射膜，可以采用例如银薄膜、铬薄膜或铝薄膜或金属合金薄膜的金属薄膜。当光反射膜具有片状或膜状、板状形式时，光反射膜可以通过使用胶水的方法、超声波连接固定的方法、使用粘合剂的方法等等被固定在光反射下表面。可选地，可以通过例如PVD和CVD的已知薄膜形成方法使用真空沉积和溅射等等在光反射下表面上形成光反射膜。
在包含优选结构和形式的本发明的实施例的上述光输出构件等等中，可以基于从发光器件输出并进入光输出构件的光的入射角、紧接在进入光输出构件之前的介质的折射系数、光输出构件的折射系数、从光输出构件的曲线部分输出的光的输出角等等，获得角和角θ之间的关系、角(
Figure G2009101612470D00082
Figure G2009101612470D00083
)和角(θ+Δθ+)之间的关系、角(
Figure G2009101612470D00084
)和角(θ+Δθ-)之间的关系。此外，曲线部分的边缘的轨迹形成围绕曲线部分中心轴的圆或椭圆。当曲线部分的边缘轨迹形成椭圆时，期望X轴平行于椭圆的长轴或平行于椭圆的短轴。曲线部分的边缘可以位于光输出构件的上表面的边缘(即，光输出构件的边缘)内或可以是光输出构件的上表面的边缘(即，光输出构件的边缘)。在前一情况下，对于位于曲线部分的边缘外的光输出构件的上表面的区域，沿包含Z轴的虚拟平面切割出的截面由线段、线段的组合或线段和曲线的组合，或由不同于曲线表面的函数所表示的曲线来表示。随着的值从最小值增加，函数单调地增加，在
Figure G2009101612470D00087
(＜0)处取最大值，接着单调地减少。通常，函数
Figure G2009101612470D00088
以下凸状态单调地增加，通过拐点，以上凸状态增加，在(＜0)处取最大值，接着，随着
Figure G2009101612470D000810
的值从最小值增加，以上凸状态单调地减少，通过拐点，以下凸状态增加。
在包含优选结构和形式的本发明的实施例的上述光输出构件中，本发明的实施例的发光器件组件、根据本发明的第一实施例或第二实施例的表面光源器件中的光输出构件、根据本发明的第一实施例或第二实施例的液晶显示器件组件(此后，这些可以被共同和简单地称作″本发明的实施例″)、发光器件可以包含基座和具有在基座上形成的发光层的发光二极管(LED)，并且光输出构件可以面对形成发光二极管的发光层(面对结构)。可选地，发光器件可以包含基座和具有在基座上形成的发光层的发光二极管，并且光输出构件可以面对基座(倒装结构)。在倒装结构中，光经由基座被输出。
例如，发光二极管(LED)具有第一化合物半导体层、形成在第一化合物半导体层上的有源层、第二化合物半导体层、电连接到第一化合物半导体层的第一电极和电连接到第二化合物半导体层的第二电极的层叠结构，第一化合物半导体层具有在基座上形成的第一导电类型(例如，n型)，第二化合物半导体层具有在有源层上形成的第二导电类型(例如，p型)。形成发光二极管的各层可以包含取决于发射光的波长的已知化合物半导体材料，并且基座可以包含已知材料，例如，兰宝石(反射系数：1.785)，GaN(反射系数：2.438)，GaAs(反射系数：3.4)，AlInP(反射系数：2.86)，氧化铝(反射系数：1.78)等等。
通常，发光二极管的色温取决于有效电流。因此，为了在获得所期望的亮度的同时如实还原颜色，即保持色温恒定，优选通过脉冲宽度调制(PWM)信号驱动发光二极管。当脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比变化时，发光二极管中的正向电流和亮度的平均改变线性地变化。
发光器件通常被附连到衬底。在这里，优选地，衬底不受限制，但是衬底具有对由发光器件产生的热量的承受力和良好的散热性。具体地，作为衬底，可以将具有在一侧或两侧形成的导线的金属芯印制线路板、多层金属芯印制线路板、具有在一侧或两侧形成的导线的金属基印制线路板、多层金属基印制线路板、具有在一侧或两侧形成的导线的陶瓷线路板和多层陶瓷线路板作为例子。制造这些不同印制线路板的方法可以是现有技术中的方法。此外，作为电连接发光器件和在衬底上形成的电路的方法(安装方法)，尽管取决于发光器件的结构，然而可以采用晶片接合方法、引线接合方法和各种方法与使用副基座(submount)的系统的组合。作为晶片接合方法，可以采用使用焊球的方法、使用焊锡膏的方法、通过融化AuSn共熔焊锡接合的方法，和使用超声波形成金凸起和接点的方法。将发光器件安装到衬底的方法可以是已知安装方法。此外，期望衬底被固定到散热器上。
在本发明的实施例中，假定形成光输出构件的材料的折射系数为n1，期望1.35≤n1≤2.5，优选1.4≤n1≤1.8。在这里，作为形成光输出构件的材料，可以采用用于眼镜片的材料，并且可以采用塑料材料的各种塑料，例如Seiko光学产品的名称为Prestige(折射系数：1.74)的产品，SHOWAOPT的名称为ULTIMAX V AS 1.74(折射系数：1.74)的产品，Nikon Essilor的名称为NL5-AS(折射系数：1.74)的产品，PMMA，聚碳酸酯树脂，丙烯酸树脂，非晶体聚丙烯树脂，包含AS树脂的苯乙烯树脂，Zeon制造的作为降冰片烯聚合物树脂的″ZEONOR″。此外，例如可以采用通过NBFD11的HOYA(折射系数n1：1.78)，M-NBFD82(折射系数n1：1.81)，M-LAF81(折射系数n1：1.73)制造的玻璃材料的光学玻璃，和例如KTiOPO4(折射系数n1：1.78)和铌酸锂(LiNbO3)(折射系数n1：2.23)的无机电介质材料。当由注入模热塑性材料形成光输出构件时，光输出构件可以通过注塑来铸模。
从发光器件输出的光从面对光输出构件的曲线部分的下表面进入光输出构件，并且下表面可以是平滑的或者可以在下表面上形成凹陷部分。发光器件可以位于下表面之下，可以位于与下表面相同的水平，或者可以位于在下表面中提供的凹陷部分内。发光器件可以通过例如由硅树脂(例如，折射系数：1.41到1.50)或环氧树脂(例如，折射系数：1.40到1.60)构成的密封树脂密封。可选地，光输出构件可以由硅树脂或环氧树脂制造，使得光输出构件可以充当密封构件，并且发光器件可以被光输出构件无间隙地覆盖。
在表面光源器件中，在壳内提供和布置发射红光的多个发红光器件组件(例如，波长640纳米)，发射绿光的多个发绿光器件组件(例如，波长530纳米)，或发射蓝光的发蓝光器件组件(例如，波长450纳米)。作为发光器件组件的布置条件，可以将下述布置作为例子：在液晶显示器件的屏幕的水平方向上布置均包含一组发红光器件组件、发绿光器件组件和发蓝光器件组件的多个发光器件组件单元以形成发光器件组件阵列，并且在液晶显示器件的屏幕的垂直方向上布置多个发光器件组件。注意，作为发光器件组件单元，如上所述，可以采用(一个发红光器件组件、一个发绿光器件组件和一个发蓝光器件组件)和(一个发红光器件组件、两个发绿光器件组件和一个发蓝光器件组件)的组合。还可以提供发射除了红、绿和蓝三原色之外的第四种颜色的光的发光器件组件。
表面光源器件不仅包含光扩散板，而且包含一组光学机能片(薄膜)：光扩散片，棱镜片(薄膜)，BEF和DBEF(Sumitomo 3M的产品名称)，和偏振变换器片(薄膜)或反射器片。
作为液晶显示器件，可以采用彩色透射式或彩色半透射式液晶显示器件。例如，液晶显示器件包含具有透明第一电极的前面板、具有透明第二电极的后面板和在前面板和后面板之间提供的液晶材料。
更具体地，前面板包含玻璃衬底或硅质衬底的第一衬底、在第一衬底的内表面上提供的透明第一电极(也称作公共电极，例如由ITO构成)和在第一衬底的外表面上提供的偏光膜。此外，在第一衬底的内表面上提供覆盖有丙烯酸树脂或环氧树脂外涂层的滤色镜，并且在外涂层上形成透明第一电极。在透明第一电极上形成配向膜。作为滤色镜的布局模式，可以采用增量布局，条纹布局，对角布局或长方形布局。另一方面，更具体地，后面板例如包含玻璃衬底或硅质衬底的第二衬底、在第二衬底的内表面上形成的开关元件、由开关元件控制导入或导出的透明第二电极(也被称作像素电极，例如由ITO构成)，和在第二衬底的外表面上提供的偏光膜。在包含透明第二电极的整个表面上形成配向膜。形成透射式或半透射式彩色液晶显示器件的各种构件和液晶材料可以是已知构件和材料。作为开关元件，可以将例如在单晶硅半导体衬底上形成的MOSFET或在玻璃衬底上形成的薄膜晶体管(TFT)的三端元件，和例如MIM元件、变阻器元件或二极管的二端元件作为例子。
根据本发明的第一实施例或第二实施例的表面光源器件包含多个表面光源单元。即，假定彩色液晶显示器件的显示区被分割成P×Q个虚拟显示区单元，多个表面光源单元可以包含对应于P×Q个显示区单元的P×Q个表面光源单元，并且可以分别地控制表面光源单元中提供的光源(发光器件组件单元)。为了方便，这种配置可以被称为分段驱动系统的表面光源器件。
在分段驱动系统的表面光源器件中，在一个表面光源单元上提供一个或多个发光器件组件单元。期望提供测量发光器件的发光状态(具体地，例如光源的亮度，光源的色度，或光源的亮度和色度)的光电传感器。可以提供至少一个光电传感器，然而，考虑到相应表面光源单元的发光状态的可靠测量，期望为一个表面光源单元提供一个光电传感器。作为光电传感器，可以采用已知光电二极管、CCD器件等等。
在分段驱动系统中，子像素的透光率(也被称作孔径比)Lt，对应于子像素的一部分显示区的亮度(显示亮度)sy，和表面光源单元的亮度(光源亮度)SY被定义如下。
SY1：光源亮度，例如最高亮度，可以被称为光源亮度第一预定值。
Lt1：显示区单元中的子像素的透光率(孔径比)，例如，最大值，可以被称为透光率第一预定值。
Lt2：子像素的透光率(孔径比)，假定光源亮度是光源亮度第一预定值SY1，并且向像素提供对应于驱动信号的控制信号，该驱动信号具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max(作为要输入到驱动电路的驱动信号的值的最大值)的值，用于驱动形成显示区单元的所有像素，其可以被称为光源亮度第二预定值。在这里，0≤Lt2≤Lt1。
sy2：假定光源亮度是光源亮度第一预定值SY1并且透光率(孔径比)是光源亮度第二预定值Lt2的情况下所获得的显示亮度，其可以被称为显示亮度第二预定值。
SY2：表面光源单元的光源亮度，其使得子像素的亮度为显示亮度第二预定值(sy2)，假定与具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max的值驱动信号对应的控制信号被提供给子像素并且子像素的透光率(孔径比)被校正成透光率第一预定值Lt1。注意，可以对光源亮度SY2执行在考虑到其它表面光源单元上的每个表面光源单元造成的影响的情况下的校正。
形成对应于显示区单元的表面光源单元的光源(发光器件组件单元)的亮度由驱动电路控制，使得得到像素的亮度(透光率第一预定值Lt1处的显示亮度第二预定值sy2)，假定在表面光源器件的分段驱动处将与具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max(作为驱动信号值的最大值)的值的驱动信号对应的控制信号提供给像素。具体地，光源亮度SY2可以被控制(例如，可以被降低)，使得可以在子像素的透光率(孔径比)被设置成例如透光率第一预定值Lt1时获得显示亮度sy2。即，例如，对于液晶显示器件的图像显示的每个帧(为了方便被称作图像显示帧)，表面光源单元的光源亮度SY2可以被控制以满足下列等式(A)。在这里，存在关系SY2≤SY1。
SY2·Lt1＝SY1·Lt2    (A)
驱动电路可以包含表面光源器件控制电路和表面光源单元驱动电路，具有脉冲宽度调制(PWM)信号生成电路，占空比控制电路，发光器件驱动电路，运算电路，存储设备(存储器)等等，和具有例如定时控制器的已知电路的液晶显示器件驱动电路。
当形成对应于显示区单元的表面光源单元的光源(发光器件组件单元)的亮度被驱动电路控制，使得在表面光源单元中使用分段驱动系统(部分驱动系统)获得像素的亮度(透光率第一预定值Lt1处的显示亮度第二预定值sy2)时(假定与具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max(作为驱动信号的值的最大值)的值的驱动信号对应的控制信号被提供给像素)，不仅可以降低表面光源器件的功耗而且可以获得白水平的增加和黑水平的降低，可以获得高对比度比率(包含液晶显示器件的屏幕表面上的非外部光等等的所有黑色显示部分和所有白色显示部分之间的亮度比率)，并且所期望的显示区的亮度可以被强化，因此，可以提高图像显示中的图像质量。
作为本发明的实施例的表面光源器件的应用领域，不仅可以应用于上述液晶显示器件组件，而且可以应用于例如汽车、火车、船、飞机等等的交通工具中的照明工具和灯(例如，前灯、尾灯、高位制动灯、小灯、转向信号灯、雾灯、车内照明灯、仪表板灯、不同按钮中的光源、目的地指示灯、应急灯、紧急出口灯等等)，建筑物中的不同照明工具和灯(户外照明、室内照明、照明灯、应急灯、紧急出口灯等等)，街灯，例如交通指示灯，广告招牌，机器，设备等等的不同显示照明工具，隧道、地下通道中的照明灯和昼光单元。
在本发明的实施例的光输出构件等等中，曲线部分中心轴的x坐标值为正数值，此外，随着
Figure G2009101612470D00131
的值从最小值增加，函数
Figure G2009101612470D00132
单调地增加，在
Figure G2009101612470D00133
(＜0)处取最大值，接着单调地减少。因此，保证具有最大光强度的光沿所期望的方向输出(具体地，沿θI-max的输出角度的方向)，此外，许多光束也沿水平方向输出。因此，即使在使用包含发红光器件的发红光器件组件、包含发绿光器件的发绿光器件组件和包含发蓝光器件的发蓝光器件组件的情况下混合从发光器件输出的红、绿和蓝光时，颜色不规则和亮度不规则难以出现。
附图说明
图1是工作例子1的光输出构件和发光器件组件的截面示意图。
图2是图1所示的工作例子1的光输出构件和发光器件组件的放大截面示意图。
图3示出工作例子1的光输出构件的三维形状。
图4A示出当工作例子1的光输出构件沿XZ平面(y＝0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，当工作例子1的光输出构件沿XZ平面(y＝±0.5毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，和当工作例子1的光输出构件沿XZ平面(y＝±1.0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓。
图4B示出当工作例子1的光输出构件沿YZ平面(x＝0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，当工作例子1的光输出构件沿YZ平面(x＝-1.0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，和当工作例子1的光输出构件沿YZ平面(x＝1.0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓。
图5是示出XZ平面内x坐标和工作例子1中的光输出构件中的归一化亮度之间的关系的曲线图。
图6是示出当工作例子1中的光输出构件中的
Figure G2009101612470D00141
的值被设置成1度、20度、40度、60度和80度时，的获得值的结果曲线图。
图7示意性地示出了从发光器件组件输出的光。
图8的概念图说明如何以发光器件的输出角(辐射角)为变量根据发光器件的辐射角度分布来设置将期望的亮度分布。
图9是示出发光器件的输出角(照射角)和光输出构件的曲线部分的输出角之间的关系的曲线图。
图10的概念图说明当以某个输出角(辐射角)从发光器件输出的光束与微区域撞上并且基于发光器件的输出角(辐射角)、曲线部分的入射角，和光输出构件的曲线部分的输出角之间的关系输出该光束时，如何获得曲线部分的微区域的倾斜角度。
图11A和11B是发光器件的截面示意图。
图12A和12B是工作例子1和发光器件组件的修改例子的光输出构件的截面示意图。
图13A和13B是工作例子2的光输出构件和发光器件组件的截面示意图。
图14是工作例子3到5的表面光源器件和彩色液晶显示器件组件的示意性部分剖视图。
图15是工作例子3到5中的彩色液晶显示器件组件的示意性部分剖视图。
图16A、16B和16C示出形成工作例子3的表面光源器件的发光器件组件单元和发光器件组件的布置状态。
图17A、17B和17C示出形成工作例子4的表面光源器件的发光器件组件单元和发光器件组件的布置状态。
图18A示出工作例子4的表面光源器件中的光扩散板上的色度坐标的x值分布和y值分布。
图18B示出对比例子4的表面光源器件中的光扩散板上的色度坐标的x值分布和y值分布。
图19A、19B和19C示出形成工作例子5的表面光源器件的发光器件组件单元和发光器件组件的布置状态。
图20是包含适用于工作例子的彩色液晶显示器件和表面光源器件的彩色液晶显示器件组件的概念图。
图21是适用于工作例子的一部分驱动电路的概念图。
图22是说明分段驱动系统的表面光源器件的驱动方法的流程图。
图23A和23B的概念图说明这样的状况：表面光源单元的光源亮度SY2在表面光源单元驱动电路的控制下增加和降低，使得可以通过表面光源单元获得显示亮度第二预定值sy2，假定向像素提供与具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max的值的驱动信号对应的控制信号。
图24A示意性地示出输入到液晶显示器件驱动电路的用于驱动子像素的驱动信号的值(提高到2.2次幂)(sx′≡sx2.2)和占空比(＝tON/tConst)之间的关系。
图24B示意性地示出用于控制子像素的透光率的控制信号的值SX和显示亮度sy之间的关系。
图25A和25B是过去的表面光源器件的部分端面示意图。
具体实施方式
下面参照附图解释本发明的优选工作例子。
[工作例子1]
工作例子1涉及本发明一个实施例的光输出构件和发光器件组件。图1是工作例子1的光输出构件和发光器件组件的截面示意图。此外，为进行说明，图2是图1的放大截面示意图，并且图3示出工作例子1的光输出构件的三维形状。此外，图4A分别通过实线、虚线、点线示出当工作例子1的光输出构件沿XZ平面(y＝0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，当工作例子1的光输出构件沿XZ平面(y＝±0.5毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，和当工作例子1的光输出构件沿XZ平面(y＝±1.0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，并且图4B分别通过实线、虚线、点线示出当工作例子1的光输出构件沿YZ平面(x＝0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，当工作例子1的光输出构件沿YZ平面(x＝-1.0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓，和当工作例子1的光输出构件沿YZ平面(x＝1.0毫米)被切割时光输出构件的上表面的轮廓。
工作例子1的光输出构件30是设置在发光器件21上的光输出构件，并且具有上表面31，在其上设置输出来自发光器件21的光的曲线部分32。此外，工作例子1的发光器件组件20包含：
(A)发光器件21；和
(B)发光元件上设置的光输出构件30，并且具有上表面31，在其上设置输出来自发光器件21的光的曲线部分32。
此外，(i)穿过曲线部分32的中心并且与发光器件21的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴。此外，(ii)假定三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过发光器件21的中心的发光器件21的光出射表面的法线作为Z轴，以包含曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和发光器件21的光出射表面相交的点作为原点O。另外，(iii)当从曲线部分32输出的光在XZ平面内沿X轴的正方向行进时，光的行进方向和Z轴形成的角取正数值。此外，(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure G2009101612470D00161
地从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从曲线部分32输出。此外，(v)在XZ平面内与Z轴形成角(
Figure G2009101612470D00162
)[≡α+]地从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴形成角(θ+Δθ+)[≡β+]地从曲线部分32输出。另外，(vi)在XZ平面内与Z轴形成角(
Figure G2009101612470D00163
)[≡α-]地从原点O输出的光在XZ平面内与Z轴形成角(θ+Δθ-)[≡β-]地从曲线部分32输出。注意，|Δθ+|的值和|Δθ-|的值通常不相等。
在工作例子1的光输出构件30中，曲线部分中心轴的x坐标的值(xCL)为正数值。此外，曲线部分32的边缘33的轨迹围绕曲线部分中心轴形成一个圆或椭圆。此外，在XZ平面内从原点O输出的Z轴上的光与Z轴形成角θ0(θ0＞0)地从曲线部分32输出。通过
表示的函数
Figure G2009101612470D00171
随着
Figure G2009101612470D00172
的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure G2009101612470D00173
(＜0)处取最大值，并且接着单调地减少。即，随着
Figure G2009101612470D00174
的值从最小值增加，函数以下凸状态单调地增加，经过拐点，以上凸状态增加，在(＜0)处取最大值，接着，以上凸状态单调地减少，经过拐点，并且以下凸状态单调地减少。
更具体地，曲线部分32的边缘33的轨迹是围绕曲线部分中心轴的、直径3.5毫米的圆。在工作例子1中，曲线部分32的边缘33位于光输出构件30的上表面31的边缘31A(即，光输出构件30的边缘)的内部。对于位于曲线部分32的边缘33外的光输出构件30的上表面31的区域，沿包含Z轴的虚拟平面切割出的截面通过水平线段和几乎垂直的线段的组合来表示。此外，曲线部分中心轴的x坐标的值(xCL)为0.38毫米。在工作例子1的光输出构件30中，曲线部分32具有关于Z轴非旋转对称的形状，但是关于XZ平面对称。此外，光输出构件30包含折射系数n1为1.41的硅树脂并且通过横贯铸模(transmolding)方法铸模。在这里，光输出构件30也具有密封发光器件21的功能，并且发光器件21被光输出构件30无间隙地覆盖。
在工作例子1中，如上所述，发光器件21被光输出构件30无间隙地覆盖。注意，如图12A所示，可以使用这样的配置和结构：光输出构件30和发光器件21之间存在空气层12，在光输出构件30上提供面对曲线部分32的光入射下表面34，在光入射下表面34上提供凹陷部分13，并且在凹陷部分13内提供发光器件21，或如图12B所示，可以在光输出构件30的光入射下表面34下面提供由密封构件14密封的发光器件21。在工作例子1中，来自发光器件21的光直接进入光输出构件30。此外，光输出构件30具有光反射下表面35，其在内部反射在曲线部分32内部反射的光，并从上表面31输出该光。光反射下表面35位于光输出构件30的边缘部分，并且包含倾斜的表面，并且该倾斜的表面朝外部向下倾斜并且下凸。通过使用该配置，像由点线在图7中示意性示出的那样，从发光器件21输出的光容易地沿水平方向从光输出构件30输出，并且可以保证同构亮度并且可以抑制亮度不规则性。
在工作例子1中，发光器件21包含基座(图1和2中未示出)和具有在基座(图1和2中未示出)上形成的发光层的发光二极管(LED)。可以使用这样的配置：光输出构件30面对形成发光二极管的发光层(面向上结构)，或这样的配置：光输出构件30面对基座并且光通过基座进入光输出构件30(倒装结构)。发光二极管(LED)具有已知配置和结构。此外，发光器件21被安装在副基座11上，并且副基座11被固定到衬底10上。作为发光二极管，可以采用发射红光(例如，波长640纳米)的红色发光二极管，发射绿光(例如，波长530纳米)的绿色发光二极管，或发射蓝光(例如，波长450纳米)的蓝色发光二极管。
在工作例子1中的光输出构件30中，例如，如图3所示，曲线部分32具有凹面和从凹面连续的凸面。此外，如图1所示，由凹面的局部最小点和原点形成的角
Figure G2009101612470D00181
满足
Figure G2009101612470D00182
具体地，局部最小点的x坐标的值为负(x＝-0.17毫米)。此外，当曲线部分32沿包含发光器件21的光出射表面的法线并且穿过凹面的局部最小点的任意虚拟平面被切割时获得的曲线从作为起始点的局部最小点开始，单调地经由拐点从下凸状态增加到上凸状态，穿过局部最大点，并且以上凸状态单调地减少。
可选地，在工作例子1中的光输出构件30中，当曲线部分32沿XZ平面被切割时获得的曲线在x坐标值从最小值增加时包含在上凸状态具有第一局部最大值的第一曲线，平滑地连接到第一曲线(即，通过拐点)并且在下凸状态具有局部最小值的第二曲线，和平滑地连接到第二曲线(即，通过拐点)并且在上凸状态具有第二局部最大值的第三曲线。此外，第二最大值大于第一最大值。具体地，(第二最大值-最小值)的值在x＝0.97毫米处是(第二最大值-最小值)＝0.42毫米，对于x＝-0.59毫米，(第一最大值-最小值)的值是(第一最大值-最小值)＝0.05毫米。
图5示出XZ平面内x坐标和归一化亮度之间的关系。在工作例子1中的光输出构件30中，如实线″A″所示，x坐标的值xI-max在具有最大光强度的光在XZ平面内从曲线部分32输出的点处是正数值。即，在工作例子1的发光器件组件20中，最亮光束在XZ平面内沿X轴的正方向斜向上输出(参见图7的示出亮度分布中心的光束)。将在XZ平面内由具有最大光强度的光与Z轴形成的角度指定为θI-max，θI-max为从70度到80度。在图5中，通过点线″B″示出的对比例子1的光输出构件和发光器件组件具有图25B所示的配置和结构。
图6示出当
Figure G2009101612470D00183
的值被设置成1度、20度、40度、60度和80度时得到的结果。在图6中，″A″，″B″，″C″，″D″，″E″分别示出针对
Figure G2009101612470D00184
度，
Figure G2009101612470D00185
度，度，
Figure G2009101612470D00187
度和度的值。根据图6，的值越大，
Figure G2009101612470D001810
的最大值越小，并且即使在的值为1度到80度时，
Figure G2009101612470D001812
针对
Figure G2009101612470D001813
(＝-8.5度)和x＝-0.2毫米取最大值并且
Figure G2009101612470D001814
的值独立于
Figure G2009101612470D001815
的值。注意，已知根据
Figure G2009101612470D00191
的曲线，期望从1度到60度取值，优选从1度到20度取值。
例如，可以按照下面的方式确定形成曲线部分32的曲线。即，在根据光输出构件30的曲线部分32中的透射率校正输出光强度的同时，计算以期望的目标角从发光器件21输出光的表面轮廓。为了该目的，首先设置目标亮度分布。例如，如图8的概念图所示，根据发光器件21的辐射角分布设置具有发光器件的输出角(辐射角)的变量的期望亮度分布。在图8中，由″A″，″B″，″C″，″D″，″E″指示的状态分别示出-25度到-15度，-15度到-5度，-5度到+5度，5度到15度，15度到25度的输出角(辐射角)处的亮度设置。接着，根据计算获得发光器件21的输出角(辐射角)和光输出构件30的曲线部分32的输出角之间的关系(参见图9)，以及当光在光输出构件30内撞上光输出构件30的曲线部分32时，光的角度(称作到曲线部分32的入射角)。接着，基于发光器件21的输出角(辐射角)，曲线部分32的入射角和光输出构件30的曲线部分32的输出角获得当从发光器件21以某个输出角(辐射角)输出(在图10中用实线″A″指示)的光束撞上曲线部分32的微区域C并且沿期望方向(在图10中用点线″B″示出输出光束)输出时微区域(在图10中由被圆包围的区域″C″指示)的倾斜角度。在通过顺序地执行操作，最终可以获得曲线部分32的形状(函数)。
如图11A中截面示意图所示，在工作例子1中作为发光器件21的氮化镓系列发光二极管(LED)包含基座101和在基座101上形成的发光层102。发光层102具有包含以下的层叠结构：具有第一导电类型(例如，n型)的第一化合物半导体层、在第一化合物半导体层上形成的有源层和未在附图中示出的具有第二导电类型(例如，p型)的第二化合物半导体层。形成发射红光(例如，波长640纳米)的红色发光二极管的基座101包含GaAs(砷化镓)(反射系数nS：3.4)，形成发射绿光(例如，波长530纳米)和蓝光(例如，波长450纳米)的绿色发光二极管和蓝色发光二极管的基座101包含GaN(氮化镓)(反射系数nS：2.438)或氧化铝(反射系数nS：1.78)。注意，形成每个发光二极管的发光层102的成分、配置、结构可以是已知成分、配置、结构。来自发光层102的光穿过基座101，并且被输出到外部并且从光输出构件30上提供的光入射下表面34进入光输出构件30。即，图11A中所示的结构是所谓倒装结构。
第一电极103A被电连接到第一化合物半导体层，并且第一电极103A通过金凸起焊盘104A被连接到衬底106上提供的第一导线105A。此外，第二电极103B被电连接到第二化合物半导体层，并且第二电极103B通过金凸起焊盘104B被连接到衬底106上提供的第二导线105B。第一导线105A和第二导线105B被连接到发光器件驱动电路(未示出)，并且发光器件21被来自发光器件驱动电路的脉冲宽度调制(PWM)信号或来自恒流电路的CC信号驱动。该衬底包含金属芯印制线路板，其具有例如在铝基座的两侧形成的导线。
可选地，如图11B中的截面示意图所示，在工作例子1中作为发光器件21的氮化镓系列发光二极管(LED)包含基座111和在基座111上形成的发光层112。发光层112具有与发光层102相同的配置、结构，并且基座111具有与基座101相同的配置、结构。来自发光层112的光从光输出构件30上提供的光入射下表面34进入光输出构件30。即，图11B中所示的结构是所谓面向上结构。基座111通过银膏层117被固定到衬底116。
第一电极113A被电连接到第一化合物半导体层，并且第一电极113A通过金跳线114A被连接到衬底116上提供的第一导线115A。此外，第二电极113B被电连接到第二化合物半导体层，并且第二电极113B通过金跳线114B被连接到衬底116上提供的第二导线115B。第一导线115A和第二导线115B被连接到发光器件驱动电路(未示出)，并且发光器件21被来自发光器件驱动电路的脉冲宽度调制(PWM)信号或来自恒流电路的CC信号驱动。
光输出构件30(例如，由塑料材料构成)不仅可以通过横贯铸模(transmolding)方法铸模，而且可根据注入铸模方法被铸模。即，融化的树脂被注入模具以进行注射成型，树脂被凝固，接着，打开模具并且从模具中取出光输出构件30。光输出构件30具有简单形状，并且容易从模具中取出，并且具有高生产率和大规模生产率。此外，在制造中，形状变化的可能性非常低，并且难以产生缺陷(缺口部分)。注意，通过在不利于光提取的末端侧形成边缘部分(未示出)，构件可以更容易从模具取出并且发光器件组件容易安装到表面光源器件。接着，例如，通过将对从发光器件输出的光透明的粘合剂环氧树脂(例如粘合剂也充当光透射介质层)应用到光输出构件30的凹陷部分13或发光器件21的基座101、111，将光输出构件30放置在基座101，111上，以光学和紧密彼此接触的方式将粘合剂与光输出构件30和基座101，111固化在一起，使发光器件21可以被固定到光输出构件30。在这里，发光器件21的大小足够小于衬底106、116，因而，光输出构件30在操作发光器件21时由于热产生的畸变可以被降低，并且根据需要，光提取性能可以通过只将发光器件21固定到光输出构件30而获得，从而可以获得所设计的光提取性能。
在工作例子1中，曲线部分中心轴的x坐标值为正数值，此外，随着
Figure G2009101612470D00211
的值从最小值增加，函数单调地增加，并且在
Figure G2009101612470D00213
(＜0)处取最大值，接着单调地减少。因此，保证具有最大光强度的光在XZ平面内沿所期望的方向(沿输出角θI-max的方向)从曲线部分32输出，此外，许多光束也沿水平方向输出。结果，颜色不规则难以出现，亮度不规则难以出现。
[工作例子2]
工作例子2是工作例子1的修改。在工作例子1中，发光器件21被光输出构件30无间隙地覆盖。另一方面，在工作例子2中，如图13A和13B的示意图所示，发光器件21隔着光透射介质层15面对光输出构件30。具体地，凹陷部分13填满光透射介质层15。在这里，光透射介质层15包含凝胶硅树脂(折射系数：1.41)，并且光输出构件30包含具有折射系数1.59的聚碳酸酯树脂。除了上述几点之外，工作例子2的光输出构件30、发光器件组件20的配置、结构可以与工作例子1的光输出构件30、发光器件组件20的配置、结构相同，并且省略详细描述。
[工作例子3]
工作例子3涉及根据本发明的第一实施例的表面光源器件和根据本发明的第一实施例的液晶显示器件组件。图14是工作例子3或以后描述的工作例子4和5的表面光源器件中的彩色液晶显示器件组件的部分截面示意图，并且图15是彩色液晶显示器件的部分截面示意图。此外，图16A示出工作例子3的表面光源器件中的发光器件组件单元和发光器件组件的布置状态。图16A示出4×4＝16个发光器件组件单元23。
根据工作例子3或以后描述的工作例子4和5的表面光源器件70包含多个发光器件组件单元23，24，25，并且发光器件组件单元23，24，25中的每个包含多个发光器件组件20。此外，根据工作例子3或以后描述的工作例子4和5的液晶显示器件组件包含：
(a)液晶显示器件(更具体地，透射式彩色液晶显示器件)40；和
(b)从后侧辐射液晶显示器件40的表面光源器件70(更具体地，直下式表面光源器件)。发光器件组件20中的每个包含上述工作例子1或工作例子2的上述发光器件组件20。在附图中，发光器件组件单元23，24，25被点线包围。
根据工作例子3或以后描述的工作例子4和5的表面光源器件70包含具有如图14所示的外框73和内框74的壳71。使用隔离物75A和75B，将透射式彩色液晶显示器件40的末端夹和固定在外框73和内框74之间。此外，在外框73和内框74之间提供导向构件76，用于阻止夹在外框73和内框74间的彩色液晶显示器件40的位移。光扩散板81通过隔离物75C和托架构件77连接到壳71内上部的内框74。此外，例如扩散片82、棱镜片83和偏振转换片84的一组光学功能片被堆叠在光扩散板81上。
在壳71内的下部中提供反射片85。在这里，反射片85被提供为位置低于光输出构件30的下端，其反射面面对光扩散板81，并且通过连接构件(未示出)连接到壳71的下表面72A。例如，反射片85可以包含银感光反射膜，其具有银反射膜、低折射系数膜和高折射系数膜顺序地堆叠在膜片基底材料上的结构。反射片85反射从光输出构件30输出的光和通过壳71的侧表面72B反射的光。因而，混合从发射红光的发红光器件组件20R输出的红光(图16A和17A中圈起的″R″所示)、从发射绿光的发绿光器件组件20G输出的绿光(图16A和17A中圈起的″G″所示)和从发射蓝光的发蓝光器件组件20B输出的蓝光(图16A和17A中圈起的″B″所示)，并且可以获得作为照明光的具有高色彩纯度的白光。照明光穿过光扩散板81和扩散片82、棱镜片83和偏振转换片84的光学功能片组，并且从后侧辐射彩色液晶显示器件40。
如图15的部分截面示意图所示，彩色液晶显示器件40包含具有透明第一电极54的前面板50、具有透明第二电极64的后面板60和前面板50和后面板60之间设置的液晶材料41。
例如，前面板50包含玻璃衬底的第一衬底51和在第一衬底51的外表面上提供的偏光膜56。在第一衬底51的内表面提供由丙烯酸树脂或环氧树脂外涂层53覆盖的滤色镜52，在外涂层53上形成透明第一电极(也称作公共电极，例如由ITO构成)54，并且在透明第一电极54上形成配向膜55。另一方面，更具体地，后面板60包含玻璃衬底的第二衬底61、在第二衬底61的内表面上形成的开关元件(具体地，薄膜晶体管TFT)62、由开关元件62控制导入或导出的透明第二电极(也被称作像素电极，例如由ITO构成)，和在第二衬底61的外表面上提供的偏光膜66。在包含透明第二电极64的整个表面上形成配向膜65。前面板50和后面板60通过在其外部边缘上的密封材料(未示出)连接。注意，开关元件62不局限于TFT，也可以是例如MIM元件。此外，附图中的附图标记67表示开关元件62之间提供的绝缘层。
形成透射式彩色液晶显示器件的各种构件和液晶材料可以是已知构件和材料，并且其详细描述被省略。
此外，在工作例子3的表面光源器件或形成液晶显示器件组件的表面光源器件中，在每个发光器件组件单元23中，相应多个发光器件组件20的指向正方向的X轴相交在一个点(参见图16B中的发红光器件组件20R、发绿光器件组件20G和发蓝光器件组件20B的布置状态)。在图16B和16C，17B和17C及图19B和19C中，用黑点示出Z轴。
发光器件组件单元23的布置状态可以是这样的布置：均包含一组发射红光的发红光器件组件20R、发射绿光的发绿光器件组件20G和发射蓝光的发蓝光器件组件20B的发光器件组件单元23沿水平方向排列，用于形成发光器件组件阵列，并且发光器件组件阵列被排列在垂直方向。
在工作例子3中，发光器件组件单元23包含三个发光器件组件20(一个发红光器件组件20R、一个发绿光器件组件20G和一个发蓝光器件组件20B)，并且在三个发光器件组件20中的相应Z轴位于等边三角形的顶点上，并且位于半径为RC的圆上。即，Z轴之间的距离是(31/2·RC)(参见图16C中发光器件组件单元23中的发红光器件组件20R、发绿光器件组件20G和发蓝光器件组件20B的布置状态)。
此外，假定从发光器件21的光出射表面到光扩散板81的距离为H，
满足0.1≤RC/H≤0.6。具体地，
RC＝5.66毫米
H＝20毫米
xmax＝2.86毫米
θI-max＝75度。
根据该配置，可以更可靠地抑制光扩散板81上亮度不规则和色彩不规则的发生。
[工作例子4]
工作例子4是工作例子3的修改。图17A示出工作例子4的表面光源器件中的发光器件组件单元24和发光器件组件的布置状态。图17A示出4×4＝16个发光器件组件单元24。
在工作例子3中，形成发光器件组件单元23的相应发光器件组件的数目是(一个发红光器件组件20R，一个发绿光器件组件20G和一个发蓝光器件组件20B)。另一方面，在工作例子4中，发光器件组件单元24包含四个发光器件组件20(一个发红光器件组件20R、二个发绿光器件组件20G和一个发蓝光器件组件20B)，并且在四个发光器件组件20中的相应Z轴位于正方形的顶点上，并且位于半径为RC的圆上。即，Z轴之间的距离是(21/2·RC)。
此外，假定从发光器件21的光出射表面到光扩散板81的距离为H，
满足0.1≤RC/H≤0.6。具体地，
RC＝5.66毫米
H＝20毫米
xmax＝2.86毫米
θI-max＝75度。
根据该配置，可以更可靠地抑制光扩散板81上亮度不规则和色彩不规则的发生。
图18A示出工作例子4的表面光源器件中的光扩散板上的色度坐标的x值分布和y值分布的模拟结果。此外，图18B示出对比例子4的表面光源器件中的光扩散板上的色度坐标的x值分布和y值分布的模拟结果。在这里，在对比例子4的表面光源器件中，发光器件组件的配置、结构与对比例子1的光输出构件和发光器件组件的配置、结构相同。注意，发光器件组件的布置状态与工作例子4的相同。具体地，一个发光器件组件内的Z轴之间的距离是8.0毫米，发光器件组件单元24的彼此相邻的中心之间的距离是30毫米，并且H＝20毫米。此外，在图18A和18B中，示出了在60毫米×60毫米区域中光扩散板上的色度坐标的x值分布和y值分布，并且在图17A中用虚点线示出上述区域。
从图18A和18B可知道与对比例子4相比较，工作例子4中的色度的偏差大大降低。
[工作例子5]
工作例子5涉及根据本发明的第二实施例的表面光源器件和根据本发明的第二实施例的液晶显示器件组件。图19A示出工作例子5的表面光源器件中的发光器件组件单元25和发光器件组件的布置状态。图19A示出4×4＝16个发光器件组件单元25。注意，工作例子5的液晶显示器件的配置、结构和表面光源器件的配置、结构与工作例子3的液晶显示器件的配置、结构和表面光源器件的配置、结构相同，除了形成发光器件组件单元的发光器件组件及其布置不同于工作例子3的那些，并且详细描述被省略。
在工作例子5的表面光源器件或形成液晶显示器件组件的表面光源器件中，在每个发光器件组件单元25中，相对的发光器件组件20的对的X轴重叠，并且该对相对的发光器件组件20的X轴的正方向彼此相对(参见图19B中的发光器件组件单元25中的发光器件组件20W的布置状态)。在工作例子5中，该对发光器件组件20W(在图19A中由圈起的″W″示出)包含发射白光的发光器件组件。
此外，假定一个发光器件组件单元25内相对的发光器件组件20W对中的Z轴之间的距离为L1，在X轴方向上彼此相邻的发光器件组件单元25的中心之间的距离为L2，并且从发光器件21的光出射表面到光扩散板81的距离为H，
满足0.1≤(L2/4-L1/2)/H≤0.6。具体地，
L1＝9.6毫米
L2＝38.4毫米
H＝20毫米
xmax＝2.86毫米
θI-max＝75度。
根据该配置，可以更可靠地抑制光扩散板81上亮度不规则和色彩不规则的发生。
在工作例子3到5中，如下所述的分段驱动系统(部分驱动系统)的表面光源器件可以被用作表面光源器件。
假定彩色液晶显示器件的显示区被分成P×Q个虚拟显示区单元，则分段驱动系统的表面光源器件包含对应于这些P×Q个显示区单元的P×Q个表面光源单元，并且P×Q个表面光源单元的发光状态被分别控制。
如图20的概念图所示，彩色液晶显示器件40包含显示区411，其中在第一方向有M0个像素并且在第二方向有N0个像素，在一个二维矩阵中排列总共M0×N0个像素。在这里，假定显示区411被分成P×Q个虚拟显示区单元412。每个显示区单元412包含多个像素。具体地，例如，当二维矩阵中排列的像素数量M0×N0通过(M0，N0)表示时，例如，图像显示的分辨率满足HD-TV标准和(1920，1080)。此外，在包含二维矩阵中排列的像素的显示区411(在图20中用虚点线示出)被分成P×Q个虚拟显示区单元412(通过点线示出其边界)。例如，(P，Q)的值是(19，12)。注意，为了简化附图，图20中的显示区单元412的数目(和后面会描述的表面光源单元712)与值不同。例如，每个显示区单元412包含多个(M×N)像素并且形成一个显示区单元412的像素数量大约为10000。每个像素包含分别以不同颜色发光的一组多个子像素。更具体地，每个像素包含三种子像素：第一子像素(发蓝光子像素，子像素[B])，第二子像素(发绿光子像素，子像素[G])，和第三子像素(发红光子像素，子像素[R])。彩色液晶显示器件40被按行顺序地驱动。更具体地，彩色液晶显示器件40具有在矩阵中相交的扫描电极(在第一方向延伸)和数据电极(在第二方向延伸)，并且通过输入扫描信号到扫描电极以选择和扫描扫描电极并且基于输入到数据电极的数据信号(根据控制信号的信号)显示图像，来形成一个屏幕。
具体地，彩色液晶显示器件40具有工作例子3到5中描述的结构。
直下式表面光源器件(背光)70包含对应于P×Q个虚拟显示区单元412的P×Q个表面光源单元712，并且每个表面光源单元712从后侧辐射对应于表面光源单元712的显示区单元412。表面光源单元712的光源被分别控制。注意，表面光源单元712的光源亮度不受例如其它表面光源单元712的光源的发光状态等等的影响。表面光源器件70位于彩色液晶显示器件40下面，然而，在图20中分别示出彩色液晶显示器件40和表面光源器件70。光源包含根据脉冲宽度调制(PWM)控制系统驱动的发光器件(发光二极管)21。通过在形成表面光源单元712的发光器件21的脉冲宽度调制控制中控制占空比的增加和降低，来增加和降低表面光源单元712的亮度。
如图20和21所示，根据来自外部(显示电路)的驱动信号驱动表面光源器件70和彩色液晶显示器件40的驱动电路包含根据脉冲宽度调制系统执行形成表面光源器件70的发光器件21的开/关控制的表面光源器件控制电路450和表面光源单元驱动电路460，和液晶显示器件驱动电路470。
表面光源器件控制电路450包含运算电路451和存储设备(存储器)452。另一方面，表面光源单元驱动电路460包含运算电路461、存储设备(存储器)462、LED驱动电路463、光电二极管控制电路464、FET的开关元件465和发光器件驱动电源(恒定电流源)466。形成表面光源器件控制电路450和表面光源单元驱动电路460的这些电路等等可以是已知电路等等。另一方面，用于驱动彩色液晶显示器件40的液晶显示器件驱动电路470包含例如定时控制器471的已知电路。彩色液晶显示器件40包含用于驱动形成液晶单元的TFT开关元件的栅驱动器、源驱动器等等(未示出)。
此外，在某个图像显示帧中发光器件21的发光状态由光电二极管424测量，光电二极管424的输出被输入到光电二极管控制电路464，并且在光电二极管控制电路464和运算电路461中被用作例如亮度和色度的发光器件21的数据(信号)，并且该数据被发送到LED驱动电路463。因而，形成了在下一个图像显示帧中控制发光器件21的发光状态的反馈机构。
用于电流检测的电阻器r与发光器件21串联地被插在发光器件21的下游，并且在LED驱动电路463的控制下控制发光器件驱动电源466的操作，使得电阻器r中流动的电流可以被转换成电压，并且电阻器r的电压降可以是预定值。在这里，在图21中描述了一个发光器件驱动电源(恒定电流源)466，然而实际上，提供了分别驱动发光器件21的发光器件驱动电源466。图21示出了三组表面光源单元712。图21示出了包含一个发光器件21的表面光源单元712，然而实际上，在表面光源单元712中形成发光器件组件单元的发光器件21的数量是三个或四个。
包含在二维矩阵中排列的像素并且被分成P×Q个显示区单元的显示区411可以使用″行″和″列″表示被分成P行×Q列个显示区单元。此外，包含多个(M×N个)像素的显示区单元412可以使用″行″和″列″表示包含N行×M列个像素。此外，第三子像素(子像素[R])、第二发光子像素(子像素[G])和第一发光子像素(子像素[B])可以被共同称作″子像素[R，G，B]″，要输入到子像素[R，G，B]以用于子像素[R，G，B]的操作控制(具体地，透光率(例如，孔径比)的控制)的第三子像素控制信号、第二子像素控制信号和第一子像素控制信号可以被共同称作″控制信号[R，G，B]″，要外部输入到驱动电路以驱动形成显示区单元的子像素[R，G，B]的第三子像素驱动信号、第二子像素驱动信号和第一子像素驱动信号可以被共同称作″驱动信号[R，G，B]″。
如上所述，每个像素包含一组三种子像素：第三子像素(子像素[R])，第二子像素(子像素[G])和第一子像素(子像素[B])。在下面工作例子的描述中，每个子像素[R，G，B]的亮度控制(灰度控制)是8位控制，并且以28个步长从0执行到255。因此，要输入到液晶显示器件驱动电路470以驱动形成每个显示区单元412的相应子像素[R，G，B]的相应值sxR，sxG，sxB取28个步长值。此外，控制形成每个表面光源单元的发光器件21的相应发光时间的脉冲宽度调制输出信号的值PS也取从0到255的28个步长值。注意，控制不局限于此，而是例如可以执行从0到1023的210个步长的10位控制。在这种情况下，例如，具有8位数字值的表示可以被增加4倍。
从驱动电路将用于控制像素的相应透光率Lt的控制信号提供给相应像素。具体地，从液晶显示器件驱动电路470将用于控制子像素[R，G，B]的相应透光率Lt的控制信号[R，G，B]提供给相应子像素[R，G，B]。即，在液晶显示器件驱动电路470中，根据输入驱动信号[R，G，B]产生控制信号[R，G，B]，并且控制信号[R，G，B]被提供(输出)给子像素[R，G，B]。为针对每个图像显示帧改变作为表面光源单元712的亮度的光源亮度SY2，控制信号[R，G，B]具有通过根据光源亮度SY2的变化校正(补偿)提升到2.2次幂的驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB而获得的值SXR-corr，SXG-corr，SXB-corr。此外，根据已知方法，从形成液晶显示器件驱动电路470的定时控制器471发送控制信号[R，G，B]到彩色液晶显示器件40的栅驱动器和源驱动器，根据控制信号[R，G，B]驱动形成相应子像素的开关元件，期望的电压被提供给形成液晶单元的透明第一电极54和透明第二电极64，从而，控制相应子像素的透光率(孔径比)Lt。在这里，控制信号[R，G，B]的值SXR-corr，SXG-corr，SXB-corr越大，子像素[R，G，B]的透光率Lt(孔径比)越高，并且对应于子像素[R，G，B]的显示区的部分的亮度值(显示亮度sy)越高。即，由穿过子像素[R，G，B]的光形成的图像(通常，一种点图像)是明亮的。
针对彩色液晶显示器件40的图像显示中的每个图像显示帧、每个显示区单元、每个表面光源单元执行显示亮度sy和光源亮度SY2的控制。此外，在一个图像显示帧内的彩色液晶显示器件40的操作和表面光源器件70的操作被同步。作为电信号在一秒内(每秒图像)发送到驱动电路的图像信息的段数是帧频率(帧速率)，并且该帧频率的倒数是帧时间(单位：秒)。
下面参考图20，21和22说明分段驱动系统的表面光源器件的驱动方法。图22是说明分段驱动系统的表面光源器件的驱动方法的流程图。
在这里，从驱动电路向相应像素提供用于控制像素的相应透光率Lt的控制信号。更具体地，从液晶显示器件驱动电路470将用于控制相应子像素[R，G，B]的相应透光率Lt的控制信号[R，G，B]提供给形成相应像素的相应子像素[R，G，B]。此外，在每个表面光源单元712中，形成对应于显示区单元412的表面光源单元712的光源的亮度被表面光源器件控制电路450和表面光源单元驱动电路460控制，使得可以获得像素(子像素[R，G，B])的亮度(透光率第一预定值Lt1处的显示亮度第二预定值sy2)，假定对应于要输入到用于驱动形成显示区单元412的所有像素(子像素[R，G，B])的驱动电路450，460，470的驱动信号的控制信号被提供给各像素，上述驱动信号具有等于显示区单元内作为驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB的最大值的驱动信号最大值sxU-max的值。具体地，光源亮度SY2可以被控制(例如，可以被降低)，使得可以在透光率(孔径比)被设置成透光率第一预定值Lt1时获得显示亮度sy2。即，例如，可以控制表面光源单元712的光源亮度SY2以满足下列等式(A)。在这里，存在关系SY2≤SY1。
SY2·Lt1＝SY1·Lt2    (A)
[步骤-100]
从例如扫描转换器的已知显示电路发送的一个图像显示帧的驱动信号[R，G，B]和时钟信号CLK被输入到表面光源器件控制电路450和液晶显示器件驱动电路470(参见图20)。驱动信号[R，G，B]是从摄像管输出的信号，从例如广播站等等输出，并且也驱动信号输入用于控制像素的透光率Lt的液晶显示器件驱动电路470。假定摄像管的输入光量为sy′，例如，驱动信号通过提升到0.45次幂的输入信号sy′表示。此外，输入到表面光源器件控制电路450的一个图像显示帧的驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB被临时存储在形成表面光源器件控制电路450的存储设备(存储器)452中。此外，输入到液晶显示器件驱动电路470的一个图像显示帧的驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB也被临时存储在形成液晶显示器件驱动电路470的存储设备(未示出)中。
[步骤-110]
接着，在形成表面光源器件控制电路450的运算电路451中，存储在存储设备452中的驱动信号[R，G，B]的值被载入，并且在第(p，q)个显示区单元412(注意，首先，p＝1，q＝1)中，在运算电路451中获得显示区单元内驱动信号最大值sxU-max，其作为用于驱动形成第(p，q)个显示区单元412的所有像素中的子像素的驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB的最大值。接着，显示区单元内的驱动信号最大值sxU-max被存储在存储设备452中。针对所有m＝1，2，...，M，n＝1，2，...，N，即M×N个像素执行这个步骤。
例如，当sxR是对应于″110″的值，sxG是对应于″150″的值且sxB是对应于″50″的值时，sxU-max是对应于″150″的值。
从(p，q)＝(1，1)重复操作到(P，Q)，并且所有显示区单元内的驱动信号最大值sxU-max被存储在存储设备452。
[步骤-120]
接着，对应于显示区单元412的表面光源单元712的光源亮度SY2可以在表面光源单元驱动电路460的控制下增加和降低，使得表面光源单元712可以获得亮度(透光率第一预定值Lt1处的显示亮度第二预定值sy2)，假定对应于驱动信号[R，G，B]的控制信号[R，G，B]被提供给子像素[R，G，B]，上述驱动信号具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max的值。具体地，可以针对每一个图像显示帧和每一个表面光源单元控制光源亮度SY2以满足下列等式(A)。更具体地，可以根据作为光源亮度控制函数g(sxnol-max)的等式(B)控制发光器件21的亮度，并且可以控制光源亮度SY2以满足下列等式(A)。图23A和23B是控制的概念图。注意，如后面会描述的，期望根据需要对光源亮度SY2执行根据其它表面光源单元712的影响的校正。可以预先获得和在存储设备452等等中存储涉及光源亮度SY2的控制的这些关系，即，显示区单元内驱动信号最大值sxU-max的值，与具有等于显示区单元内驱动信号最大值sxU-max的值的驱动信号对应的控制信号的值，和显示亮度第二预定值sy2间的关系等等，假定控制信号被提供给子像素，并且获得在这种情况下相应子像素的透光率(孔径比)(透光率第二预定值Lt2)和表面光源单元712中的亮度控制参数，其中在假定相应子像素的透光率(孔径比)为透光率第一预定值Lt1的情况下能够通过上述亮度控制参数获得显示亮度第二预定值sy2。
SY2·Lt1＝SY1·Lt2    (A)
g(sxnol-max)＝a1·(sxnol-max)2.2+a0    (B)
在这里，假定输入到用于驱动相应子像素[R，G，B]的液晶显示器件驱动电路470的驱动信号(驱动信号[R，G，B])的最大值为sxmax，
sxnol-max≡sxU-max/sxmax
其中a1和a0是固定值并且可以通过
a1+a0＝1
0＜a0＜1，0＜a1＜1表示。例如，a1＝0.99和a0＝0.01。此外，驱动信号[R，G，B]的相应值sxR，sxG，sxB取28步长值，并且sxmax的值是对应于″255″的值。
在表面光源器件70中，例如，假定表面光源单元712的亮度控制(p，q)＝(1，1)，可能需要考虑其它P×Q个表面光源单元712的影响。其它表面光源单元712对表面光源单元712的影响事先根据相应表面光源单元712的发光分布来确定，因而，可以通过反操作计算差异，并且结果可以执行校正。在下文说明操作的基本形式。
根据等式(A)和(B)的要求的P×Q个表面光源单元712所需的亮度(光源亮度SY2)通过矩阵[LP×Q]表示。此外，事先针对P×Q个表面光源单元712获得在只驱动某个表面光源单元并且未驱动其它表面光源单元时获得的某个表面光源单元的亮度。亮度通过矩阵[L′P×Q]表示。此外，校正系数通过矩阵[αP×Q]表示。接着，这些矩阵之间的关系可以通过下列等式(C-1)表示。可以事先获得校正系数的矩阵[αP×Q]。
[LP×Q]＝[L’P×Q]·[αP×Q]    (C-1)
因此，可以根据等式(C-1)获得矩阵[L′P×Q]。可以通过逆矩阵的操作获得矩阵[L′P×Q]。即，可以计算
[L’P×Q]＝[LP×Q]·[αP×Q]-1    (C-2)。
接着，为了获得通过矩阵[L′P×Q]表示的亮度，相应表面光源单元712中提供的光源(发光器件21)可以被控制，具体地，可以使用存储设备(存储器)462中存储的信息(数据表)执行操作、处理。在发光器件21的控制中，由于矩阵[L′P×Q]的值不能取负数值，所以明显地，操作结果需要处于正区域。因此，等式(C-2)的解决方案可能不是确切的解决方案，但是近似的解决方案。
按照这种方式，在假定表面光源单元被单独驱动的情况下，根据基于如上所述在形成表面光源器件控制电路450的运算电路451中获得的等式(A)和(B)的值而获得的矩阵[LP×Q]和校正系数矩阵[αP×Q]，来获得亮度的矩阵[L′P×Q]，此外，根据存储设备452中存储的转换表，将矩阵转换成从0到255的范围内的对应整数(脉冲宽度调制输出信号的值)。因而，在形成表面光源器件控制电路450的运算电路451中，可以获得用于控制表面光源单元712中发光器件21的发光时间的脉冲宽度调制输出信号的值PS。
[步骤-130]
接着，在形成表面光源器件控制电路450的运算电路451中获得的脉冲宽度调制输出信号的值PS被发送到对应于表面光源单元712地提供的表面光源单元驱动电路460的存储设备462，并且被存储在存储设备462中。此外，时钟信号CLK也被发送到表面光源单元驱动电路460(参见图21)。
[步骤-140]
接着，运算电路461基于脉冲宽度调制输出信号的值PS确定形成表面光源单元712的发光器件21的开启时间tON和关闭时间tOFF。在这里，
tON+tOFF＝固定值tConst
此外，根据发光器件的脉冲宽度调制的驱动中的占空比可以表示成
tON/(tON+tOFF)＝tON/tConst
接着，对应于形成表面光源单元712的发光器件21的开启时间tON的信号被发送到LED驱动电路463，并且根据对应于来自LED驱动电路463的开启时间tON的信号的值只在开启时间tON接通开关元件465，并且来自发光器件驱动电源466的LED驱动电流流到发光器件21。结果，相应发光器件21只在一个图像显示帧中的开启时间tON发光。因而，使用预定亮度辐射相应显示区单元412。
因而，在图24A和24B中通过实线示出所获得的状态。图24A示意性示出输入到用于驱动子像素的液晶显示器件驱动电路470、被提升到2.2次幂的驱动信号的值(sx’≡sx2.2)和占空比(＝tON/tConst)之间的关系，并且图24B示意性示出用于控制子像素的透光率的控制信号的值SX和显示亮度sy之间的关系。
[步骤-150]
另一方面，输入到液晶显示器件驱动电路470的驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB被发送到定时控制器471，并且在定时控制器471中，对应于输入驱动信号[R，G，B]的控制信号[R，G，B]被提供(输出)给子像素[R，G，B]。在液晶显示器件驱动电路470的定时控制器471中产生并且从液晶显示器件驱动电路470提供给子像素[R，G，B]的控制信号[R，G，B]的值SXR，SXG，SXB和驱动信号[R，G，B]的值sxR，sxG，sxB具有下列等式关系(D-1)，(D-2)和(D-3)。在这里，b1_R，b0_R，b1_G，b0_G，b1_B，b0_B是固定值。此外，由于表面光源单元712的光源亮度SY2因每个图像显示帧而变化，所以控制信号[R，G，B]基本具有通过根据光源亮度SY2的变化校正提升到2.2次幂的驱动信号[R，G，B]的值而获得的值。即，由于光源亮度SY2因每个图像显示帧而变化，所以通过校正(补偿)控制信号[R，G，B]的值SXR，SXG，SXB使得可以在光源亮度SY2处获得显示亮度第二预定值sy2，控制像素或子像素的透光率(孔径比)Lt。在这里，等式(D-1)，(D-2)，(D-3)的函数fR，fG，fB是事先校正(补偿)获得的函数。
SXR＝fR(b1_R·sxR 2.2+b0_R)    (D-1)
SXG＝fG(b1_G·sxG 2.2+b0_G)    (D-2)
SXB＝fB(b1_B·sxB 2.2+b0_B)    (D-3)
按照这种方式，完成了一个图像显示帧中的图像显示操作。
到目前为止，已经根据优选的工作例子说明了本发明的实施例，然而本发明不局限于这些工作例子。光输出构件(光提取透镜)和发光器件的形状、配置、结构、成分材料等等是示例性的，并且可以进行适当变化，并且表面光源器件和液晶显示器件组件的配置、结构也是示例性的，并且可以进行适当变化。
本申请包含涉及2008年7月24日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-191162中公开的主题，这里通过参考采用合并了所述专利申请的全部内容。

Claims (21)

1.一种发光器件组件，包括：
(A)发光器件；和
(B)光输出构件，设置在发光元件上，并且具有上表面，在所述上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分，
其中，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470002C1
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角
Figure A2009101612470002C2
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
Figure A2009101612470002C4
表示的函数
Figure A2009101612470002C5
随着
Figure A2009101612470002C6
的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure A2009101612470002C7
(＜0)处取最大值，并接着单调地减小。
2.如权利要求1所述的发光器件组件，其中所述曲线部分具有凹面和从凹面连续的凸面，
由所述凹面的局部最小点和原点形成的角
Figure A2009101612470003C1
满足
Figure A2009101612470003C2
当沿包含所述发光器件的所述光出射表面的法线并且穿过所述凹面的所述局部最小点的任意虚拟平面切割所述曲线部分时得到的曲线，从作为起始点的所述局部最小点开始，经过拐点从下凸状态单调地增加到上凸状态，穿过局部最大点，并且在上凸状态下单调地降低。
3.如权利要求1所述的发光器件组件，其中
Figure A2009101612470003C3
取等于或小于60度的一个值。
4.如权利要求1所述的发光器件组件，其中在具有最大光强度的光在XZ平面内从所述曲线部分输出的点处x坐标的值xI-max是正数值。
5.如权利要求1所述的发光器件组件，其中随着x坐标值从最小值增加，当沿XZ平面切割所述曲线部分时获得的曲线包含在上凸状态具有第一局部最大值的第一曲线，平滑地连接到所述第一曲线并且在下凸状态具有局部最小值的第二曲线，和平滑的连接到所述第二曲线并且在上凸状态具有第二局部最大值的第三曲线。
6.如权利要求5所述的发光器件组件，其中所述第二最大值大于所述第一最大值。
7.如权利要求1所述的发光器件组件，其中所述曲线部分具有关于Z轴非旋转对称的形状。
8.如权利要求1所述的发光器件组件，其中所述曲线部分关于XZ平面对称。
9.如权利要求1所述的发光器件组件，其中所述发光器件隔着光透射介质层面对所述光输出构件。
10.如权利要求1所述的发光器件组件，其中在所述光输出构件和所述发光器件之间存在空气层，
在所述光输出构件上设置有面对所述曲线部分的光入射下表面，并且
来自所述发光器件的光从所述光入射下表面经过空气层进入所述光输出构件。
11.如权利要求1所述的发光器件组件，其中所述光输出构件具有光反射下表面，其内部反射在所述曲线部分上内部反射的光，并从所述上表面输出所述光。
12.如权利要求11所述的发光器件组件，其中所述光反射下表面位于所述光输出构件的边缘部分并且包含倾斜表面，并且
所述倾斜表面朝外部向下倾斜并且下凸。
13.一种包含多个发光器件组件单元的表面光源器件，
每个发光器件组件单元包含多个发光器件组件，
每个发光器件组件包括：
(A)发光器件；和
(B)光输出构件，设置在发光元件上，并且具有上表面，在所述上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分，
其中，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470004C3
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
Figure A2009101612470004C4
表示的函数
Figure A2009101612470005C1
随着的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure A2009101612470005C3
Figure A2009101612470005C4
处取最大值，接着，单调地减小，并且
在每个发光器件组件单元中，相应多个发光器件组件的指向正方向的X轴相交于一个点。
14.如权利要求13所述的表面光源器件，其中在所述发光器件组件单元的上部设置有光扩散板。
15.如权利要求13所述的表面光源器件，其中所述发光器件组件单元包含三个发光器件组件，
所述三个发光器件组件中的相应Z轴分别位于等边三角形的顶点且在具有半径RC的圆上，并且
假定从所述发光器件的光出射表面到所述光扩散板的距离为H，
则满足0.1≤RC/H≤0.6。
16.如权利要求13所述的表面光源器件，其中所述发光器件组件单元包含四个发光器件组件，
所述四个发光器件组件中的相应Z轴分别位于正方形的顶点且在具有半径RC的圆上，并且
假定从所述发光器件的光出射表面到所述光扩散板的距离为H，
则满足0.1≤RC/H≤0.6。
17.一种包含多个发光器件组件单元的表面光源器件，
每个发光器件组件单元包含多对相对的发光器件组件，
每个发光器件组件包括：
(A)发光器件；和
(B)光输出构件，设配置在发光元件上，并且具有上表面，在所述上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分，
其中，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470006C1
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角
Figure A2009101612470006C2
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470006C3
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
Figure A2009101612470006C4
表示的函数随着
Figure A2009101612470006C6
的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure A2009101612470006C7
(＜0)处取最大值，接着，单调地减小，并且
在每个发光器件组件单元中，相对的发光器件组件对的X轴交叠，并且相对的发光器件组件对的X轴的正方向彼此相反。
18.如权利要求17所述的表面光源器件，其中，假定一个发光器件组件单元内相对的发光器件组件对的Z轴之间的距离为L1，在X轴方向上彼此相邻的发光器件组件单元的中心之间的距离为L2，并且从所述发光器件的光出射表面到所述光扩散板的距离为H，
则满足0.1≤(L2/4-L1/2)/H≤0.6。
19.一种液晶显示器件组件，包括：
(a)液晶显示器件；和
(b)从后侧照射所述液晶显示器件的表面光源器件，
所述表面光源器件包含多个发光器件组件单元，
每个发光器件组件单元包含多个发光器件组件，
每个发光器件组件包含：
(A)发光器件；和
(B)光输出构件，设置在发光元件上，并且具有上表面，在所述上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分，
其中，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470007C1
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角
Figure A2009101612470007C2
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470007C3
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
Figure A2009101612470007C4
表示的函数
Figure A2009101612470007C5
随着
Figure A2009101612470007C6
的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure A2009101612470007C7
(＜0)处取最大值，接着单调地减小，并且
在每个发光器件组件单元中，相应多个发光器件组件的指向正方向的X轴相交于一个点。
20.一种液晶显示器件组件，包括：
(a)液晶显示器件；和
(b)从后侧照射所述液晶显示器件的表面光源器件，
所述表面光源器件包含多个发光器件组件单元，
每个发光器件组件单元包含多对相对的发光器件组件，
每个发光器件组件包含：
(A)发光器件；和
(B)光输出构件，设置在发光元件上并且具有上表面，在所述上表面上设置有输出来自发光器件的光的曲线部分，
其中，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470008C1
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角
Figure A2009101612470008C2
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470008C3
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
表示的函数
Figure A2009101612470008C5
随着
Figure A2009101612470008C6
的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure A2009101612470008C7
(＜0)处取最大值，接着单调地减小，并且
在每个发光器件组件单元中，相对的发光器件组件对的X轴交叠，并且相对的发光器件组件对的X轴的正方向彼此相反。
21.一种光输出构件，提供在发光元件上并且具有上表面，在所述上表面上提供有输出来自发光器件的光的曲线部分，
其中，假定(i)穿过所述曲线部分的中心并且与所述发光器件的光出射表面的法线平行的轴线是曲线部分中心轴，
(ii)三维空间中的正交坐标系统(x，y，z)以穿过所述发光器件的中心的所述发光器件的光出射表面的法线作为Z轴，以包含所述曲线部分中心轴和Z轴的平面作为XZ平面，以Z轴和所述发光器件的光出射表面相交的点作为原点，
(iii)当从所述曲线部分输出的光沿X轴的正方向在XZ平面内行进时，光的行进方向和Z轴形成的角度取正值，
(iv)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470009C1
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ地从所述曲线部分输出，
(v)在XZ平面内与Z成角
Figure A2009101612470009C2
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ+)地从所述曲线部分输出，以及
(vi)在XZ平面内与Z轴成角
Figure A2009101612470009C3
地从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角(θ+Δθ-)地从所述曲线部分输出，
所述曲线部分中心轴的x坐标的值是正数值，
所述曲线部分的边缘的轨迹围绕所述曲线部分中心轴形成圆或椭圆，
在Z轴上从原点输出的光在XZ平面内与Z轴成角θ0(θ0＞0)地从所述曲线部分输出，并且
通过
Figure A2009101612470009C4
表示的函数
Figure A2009101612470009C5
随着
Figure A2009101612470009C6
的值从最小值增加而单调地增加，在
Figure A2009101612470009C7
(＜0)处取最大值，接着单调地减小。
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