CN102472455A - 背光源系统和使用其的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种背光源系统，其包括：具有发出不同的主波长的光的多个光源的发光部(1)；和包括使从发光部(1)射出的光会聚的多个微透镜(3a)的成像光学系统(3)，使通过成像光学系统(3)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，各像素包括与每个颜色对应的多个子像素，当设所述像素的排列间距为P，设所述成像光学系统(3)的成像倍率为(1/n)时，光源(1)的排列间距(P1)以P1＝n×P表示，微透镜(3a)的排列间距(P2)以P2＝(n/(n+1))×P表示。

Description

背光源系统和使用其的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及背光源系统和使用其的液晶显示装置，详细来说，涉及在按颜色区分透过型的液晶显示元件的像素后的子像素从其背面使对应色的色光会聚的背光源系统，和利用该背光源系统和上述液晶显示元件进行全色显示的液晶显示装置。
背景技术
进行全色显示的液晶显示装置，在现有技术中透过型液晶显示元件的像素分为三个子像素，在这三个子像素上分别粘贴红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色滤光片，从背光源向它们照射白色光，并通过向该子像素的液晶单元施加的电压信号来控制该光透过子像素时的透过率，由此实现全色显示。
但是，彩色滤光片使与每个RGB的波段对应的光透过，吸收除此以外的光，因此在使用彩色滤光片的液晶显示装置中光约2/3损失，光利用效率低。另外，作为不使用彩色滤光片的全色显示方式的一种，存在场序彩色方式，但在这种方式中存在产生色分离的难点。
另一方面，提案有在以LED(发光二极管)作为背光光源的情况下的、具备实现光利用效率提高的背光源装置的透过型调制元件的显示装置(参照专利文献1)。该显示装置包括：具有在二维排列且能够控制独立地透过每个颜色的光的比率的开口，并且能够调制透过光的图像显示元件(液晶面板)；使在正面和背面具有凸透镜作用的微透镜为1对地在二维排列多对而构成的光路合成光学系统；以不同的角度向上述光路合成光学系统射出不同的色光的主光线的照明光学系统；和发出不同的色光的多个光源。
根据专利文献1记载的显示装置，因为能够构成为：来自光源的色光在照明光学系统的作用下，以每个颜色不同的主光线角度入射光路合成光学系统，在光路合成光学系统的折射作用下，会聚在每个颜色的像素显示元件的与该色光对应的开口，所以能够将分别不同的色光会聚在由像素分割的3个子像素中(通过色光进行的像素的颜色分离)。因此，如果能够进行理想的色分离，则不需要彩色滤光片，就不会产生光损失。当然，不禁止为了防止因色分离不理想时的光泄露引起的不合适的混色而设置彩色滤光片。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开特许公报：特开2007-328218号公报(2007年12月20日公开)
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的显示装置中，使在正面和背面具有凸透镜作用的微透镜为1对地在二维排列多对而构成的光路合成光学系统；以不同的角度向上述光路合成光学系统射出不同的色光的主光线的照明光学系统；和发出不同的色光的多个光源，成为背光源装置的构成元件。在该背光源装置中，使从照明光学系统以不同角度射出的、不同色光的主光线，直接入射在正面和背面具有凸透镜作用的微透镜作为1对地在二维排列多对而构成的光路合成光学系统时，由于在光路合成光学系统的每个入射面内的位置色光的主光线的入射角度不同，因此为了使该色光在规定的对应的子像素的开口会聚，而需要光路合成光学系统的微透镜的形状根据同光学系统的入射面内(或者还有射出面内)的位置不同而不同，设置、制造极其困难。因此，如专利文献1的段落所述，在微透镜阵列的入射面侧配置菲涅尔透镜，通过该菲涅尔透镜，使从照明光学系统以不同的角度射出的不同的色光偏转(改变方向)大致一定的方向、优选与微透镜的光轴方向大致平行的方向，使朝向微透镜阵列的不同的色光的入射角度不因入射面内的位置而改变而成为大致一定。
如专利文献1，在组合微透镜阵列和菲涅尔透镜的情况下，1个菲涅尔透镜能够使来自其焦点附近的照明光学系统的光不论位置而偏转大致一定的方向，但在照射来自在邻接的菲涅尔透镜的焦点位置附近的照明光学系统的光的情况下，由于照射从菲涅尔透镜的光轴大幅度偏移的光，因此不能够使光会聚到规定的对应的子像素的开口。这些无法会聚的光成为迷失的光，是大幅降低图像显示品质的主要原因。这种现象在此处被称为串扰(crosstalk)。
由此，在组合微透镜阵列和菲涅尔透镜的情况下，必须回避在显示画面的区域分割边界的串扰。即必须有使区域内的光线不侵入相邻的区域的设置方案。在此，区域是指1个单元的背光源系统的照射区域。通常，显示画面分割为多个区域。
但是，由于在关联的设置方案中完全没有区域间的重叠，因此存在增强特别是在显示画面的区域分割边界的区域间的亮度不均、颜色不均的问题。特别是颜色不均，比亮度更容易辨认，因此要求更高精度的均等性。
本发明鉴于上述课题提出，目的在于提供一种能够通过抑制显示画面中的亮度不均、颜色不均而提高显示品质的背光源系统。
用于解决课题的手段
本发明，为了解决上述课题，从根本上变更设置方案，不使用作为串扰发生的主要原因的菲涅尔透镜地，实现积极地利用区域间的重叠的均等化，其主旨结构如下所述。
本发明的背光源系统，其特征在于，包括：
发光部，其具有发出不同的主波长的光的多个光源；和
成像光学系统，其包括使从该发光部射出的光会聚的多个微透镜，
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，各像素包括与每个颜色对应的多个子像素，
当设上述像素的排列间距为P，设上述成像光学系统的成像倍率为(1/n)时，上述光源的排列间距P1以P1＝n×P表示，上述微透镜的排列间距P2以P2＝(n/(n+1))×P表示。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：
其具有上述背光源系统，
在上述微透镜阵列的光的射出面侧具有：
液晶元件，其包括液晶层和配置在光的入射侧和射出侧且夹持该液晶层的玻璃基板；驱动该液晶元件的驱动元件；配置在该液晶元件的入射侧的玻璃基板上的偏振片；配置在该液晶元件的射出侧的玻璃基板上的检偏镜；和配置在该检偏镜的射出面上的扩散元件。
发明效果
根据本发明，在背光源系统中，使从发出不同的色光的多个光源发出的光在对应的子像素的各个上会聚，能够分离空间上不同的色光的光。此外，在将该背光源系统作为液晶显示装置的面发光光源使用的情况下，使在空间上分离的多个光源光会聚在对应的液晶层，能够同时地实现光源光的利用率的提高和全色显示。此外，能够有效地减轻显示画面内的区域间的亮度不均、颜色不均，进行更加高画质的显示。在此之上，能够实现向薄型化的对应，此外也能够提高光的利用率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图2是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图3是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图4是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图5是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图6是表示本发明的实施方式的1例的概略图(立体示意图)。
图7是表示本发明的实施方式的1例的概略图(立体示意图)。
图8是表示本发明的实施方式的1例的概略图(立体示意图)。
图9是表示实际安装上的问题点的概略图(截面示意图)。
图10是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图11是表示有效发光点的定义的说明图(截面示意图)。
图12是表示本发明的实施方式的1例的概略图(截面示意图)。
图13是作为本发明的基础的光学系统的原理的说明图。
图14是本发明的实施例中的LED排列方向和垂直方向的色度坐标值的分布曲线图。
图15是表示与图14的虚线对应的分光特性的色度图。
图16是表示本发明的发光部的1例的概略图(截面示意图)。
具体实施方式
根据图1～图16，对本发明的实施方式进行如下说明。另外，本发明不限定于此。
图1是表示本发明的实施方式的1例的概略图。在本例中，光源阵列，作为发出不同的色光的多个光源(发光部)1使用R(红)光源、G(绿)光源、B(蓝)光源，这些从图1的右侧向左侧依次排列为RGB色序而构成。其中，光源1的颜色种类也可以在4种以上，光源阵列的色序也可以是RGB以外的色序。
作为光源1，优选使用LED(发光二极管)光源、激光光源、有机EL(电致发光)光源中的任一种，但也可以组合上述2种以上使用。在这种情况下，作为LED光源或者有机EL光源，例如，如图11所示，在具有发光点10和会聚从发光点10发出的光的聚光透镜系统11的光学系统中，当使用在发光点10填充LED芯片而构成的LED灯，或者在发光点10填充有机EL发光部构成的有机EL灯时，因能够强化光源光的指向性而优选。
在此，本发明中的有效发光点1A，如图11所示，定义为聚光透镜系统11的发光点10的虚像。在没有聚光透镜系统11的光源1的情况下，有效发光点1A与发光点10一致。
此外，本发明的有效发光点间距(光源的排列间距)P1，是指如图1所示同色光源彼此之间的有效发光点1A的点间距。
成像光学系统3，使来自光源阵列的光入射，并使与各个子像素(从图1的左侧到右侧依次R子像素、G子像素、B子像素)对应的色光(R子像素与R光对应，G子像素与G光对应，B子像素与B光对应)会聚，该子像素是将像素阵列4的阵列面上以规定的间距(像素间距)P排列的多个像素5的各个进一步按颜色不同进行空间分割而得到的。
在此，作为本发明的发光部，代替光源1，可以使用图16所示的具备光源1和导光体14的发光装置。通过使用该发光装置，起到削减光源数那样的大幅度降低成本的效果。以下，对该发光装置进行详细说明。
如图16所示，本发明使用的发光装置12，具备将来自光源1的光导光向多个前端部的导光体13，该前端部考虑是模拟光源。例如，如图16所示，将1个RGB光源1分为各自3个背光源单元(导光体13)进行导光。由各背光源单元(导光体13)产生R’、G’和B’那样的模拟光源14，来自R’、G’和B’那样的模拟光源14的光通过成像光学系统3会聚在像素阵列4的阵列面上，由此得到与使用R、G和B那样的光源的情况相同的效果。
为了使成像光学系统3具有上述会聚功能，在本发明中作为成像光学系统3使用成像倍率(1/n)的微透镜阵列3A。微透镜阵列3A以等间距排列多个同一形状的微透镜3a而构成。使光源阵列的有效发光点间的间距(光源的排列间距)P1为P1＝n×P，并且使微透镜3a的排列间距P2为P2＝(n/(n+1))×P。
由此，例如如图1所示，如果根据微透镜阵列3A的焦点距离f，使从微透镜阵列3A到像素阵列4的距离b为b＝((n+1)/n)×f，并且使从有效发光点1A到微透镜阵列3A的主光线路径长a为a＝n×b，则能够将来自RGB的各光源的光会聚在各个RGB的各子像素。换言之，能够使光源阵列的1/n倍的实像成像在像素阵列4上。
在各子像素中，来自发出与该子像素的颜色对应的色光的多个光源的光所生成的成像重叠，因此实现了空间均等化，不会存在区域分割边界部结构本身。由此，能够有效减轻显示画面内的区域间的亮度不均、颜色不均，进行更加高画质的显示。
另外，在图1中只图示从R光源到R子像素的光(R光)的路径，省略了G光、B光的路径的图示。
对于同时存在使来自这些RGB的各光源的光分别在RGB的各子像素会聚，和使来自多个同色光源的光在同一子像素重叠的光学系统的原理，使用图13进行数学上的说明。另外，在图13中只图示有从R光源向R子像素的光(R光)中的通过微透镜3a的中心的主光线的路径，且省略了G光、B光的路径的图示。此外，还省略在微透镜3a的界面的折射率差引起的折射现象。在此，图13中邻接的2个R光源的位置各自假定为L1、L2，微透镜3a的中心假定为M1、M2，R子像素的位置假定为R1、R2。
首先，为了将来自1个R光源的光会聚在各个R子像素，在图13中有必要使ΔL1R1R2与ΔL1M1M2存在相互相似的关系。为了满足于此，必须使下式成立。
线M1M2/线L1M1＝线R1R2/线L1R1
微透镜3a的排列间距P2，与线M1M2对应，因此能够由上式导出下述关系式。
线M1M2＝线L1M1×线R1R2/线L1R1
在此，因为线L1M1＝a＝n×b，线R1R2＝P，线L1R1＝a+b＝(n+1)×b，所以线M1M2计算为n×P/(n+1)。由此，在微透镜阵列的透镜间距线M1M2为n×P/(n+1)的情况下，能够使来自R光源的光各自会聚在R子像素。
接着，为了使来自多个同色光源的光(在此，来自2个R光源的光)会聚在1个R子像素，在图13中有必要使ΔL1L2R1与ΔM1M2R1存在相互相似的关系。为了满足于此，必须使下式成立。
线L1L2/线L1R1＝线M1M2/线M1R1
光源阵列的有效发光点之间的间距与线L1L2对应，因此能够由上式导出下述关系式。
线L1L2＝线L1R1×线M1M2/线M1R1
在此，线L1R1＝a+b＝(n+1)×b，线M1R1＝b，当适用于刚才导出的线M1M2＝n×P/(n+1)的关系时，计算出线L1L2＝n×P。由此，在作为有效发光点之间的间距的线L1L2为n×P的情况下，能够使来自多个同色光源的光(此处，是来自2个R光源的光)会聚在1个R子像素。
通过这2个结果可知：有效发光点间距P1为n×P，并且微透镜3a的排列间距P2为n×P/(n+1)，由此，能够使来自1个R光源的光会聚在各个R子像素，与此同时，也能够使来自多个R光源的光会聚在1个R子像素重叠。该结果，代替R在G或B的情况下也是同样的。
微透镜阵列3A，是以通过表面形状使偏转光路，或者通过折射率分布使偏转光路的方式形成的透镜，微透镜优选在正交两方向排列的复眼透镜，或在与其长边方向正交的一方向上排列微小柱面镜的双凸透镜，或者由这些的组合构成的透镜。
在此，在通过表面形状使偏转光路的情况下，利用在透镜表面的界面的折射率差，按照斯涅耳法则偏转。另一方面，在通过折射率分布使偏转光路的情况下，通过使透镜中的折射率具有分布来偏转光。这是通过使透镜中心部和周边部的折射率变化，使在透镜内部带有折射率的梯度，通过该折射率的梯度使光偏转。
本发明，使用光源阵列和微透镜阵列，在不使用菲涅尔透镜这一点上与现有技术不同。在本发明中，不论是否使用菲涅尔透镜，成像主光线方向向着像素阵列面的法线方向，恰好实现如两侧远心成像只能够在微透镜阵列实现的那样的物理现象。通过该现象，在现有技术中通过菲涅尔透镜和微透镜阵列的组合而实现的远焦的两侧远心成像，在本发明中，能够仅在微透镜阵列实现，并能够以均匀的构造来回避区域边界部的串扰。
不过，例如在对画面整体中的很大的区域与剩下的区域的亮度差大的图像进行显示的情况下，通过将画面整体分为多个区段，使亮度和颜色的控制变得容易。作为该方式的一个例子，在本发明中，优选以将光源阵列和微透镜阵列分为多个区段，使来自各区段内的光源阵列的光至少大致相等地入射任一个都相同的区段内的微透镜阵列的方式旋转光源光轴的结构。
该实施方式的一例如图2所示。在图2中，关于R光源，图示有以使从相同的区段内的3个光源(A、B、C)射出的光大致相等地入射任一个都相同的区段内的微透镜阵列3A的方式，使两侧的2个光源(A、C)的光源光轴2在各自的有效发光点1A的周围以箭头21所示的方向旋转的状态，此外关于G光源、B光源也是同样的。
此外，在本发明中，例如如图3(a)所示，在微透镜阵列3A的入射侧，作为成像光学系统3的成分元件追加设置由在1/2波长板31叠层使特定的偏振的光透过，并且反射剩余的光的元件30而得到的PS转换元件3B。
由此，向微透镜阵列3A的入射光只成为特定的偏振的光，因此在使用液晶元件形成像素阵列的情况下，通过将液晶元件入侧的偏振片设定为使上述特定的偏振的光透过，使得偏振片几乎不吸收光，提高光的利用率。作为使特定的偏振的光透过并且反射剩余的光的元件30，优选使用旭化成(株)制造的线栅偏振片。
另外，在图3(a)中，只图示有与相同的1个颜色的光源对应的有效发光点，省略了其他颜色的有效发光点。这是为了避免图形变得复杂。此外，在此后揭示的附图中，也只图示有与相同的1个颜色对应的有效发光点，省略了其他颜色的有效发光点。
此外，本发明中，例如如图3(b)所示，在图3(a)的基础上，作为成像光学系统3的成分元件进一步追加设置有使来自PS变换元件3B的射出光反射，并入射微透镜阵列3A的平面镜3C。
由此，除使上述光的利用率提高之外，在上述的区段分割的情况下，还能够强调区段边界，每个区段的亮度和颜色的控制变得更加容易。
此外，在本发明中，例如如图4(a)、图4(b)所示，在图3(a)的基础上，作为成像光学系统3的成分元素，进一步追加设置有：使来自PS变换元件3B的射出光反射而成为相对于有效发光点1A的主光线的大致平行光的准直反射镜3D；和使来自准直反射镜3D的射出光全反射并入射微透镜阵列3A的全反射棱镜3E，并且将有效发光点1A置于准直反射镜3D的大致非轴焦点位置F1附近。另外，在图4(a)中f1为准直反射镜3D的非轴焦点位置。
在这种情况下，如果根据微透镜阵列3A的焦点距离f，使从微透镜阵列3A到像素阵列4的距离b为b＝((n+1)/n)×f，并且使从有效发光点1A到准直反射镜3D的主光线路径长度a(＝f1)为a＝n×b，则能够将来自RGB的各光源的光会聚在各个RGB的各子像素。换言之，能够使光源阵列的1/n倍的实像成像在像素阵列4。
由此，除能够提高上述的光的利用率，和使每个区段的亮度和颜色的控制变得容易之外，还能够使相对于像素阵列面的法线的光源光的主光线的角度成为大角度，能够实现大幅度的薄型化。另外，根据该方式，如图4(a)定性地表示的光强度分布曲线，能够在同一区段内使光强度分布大致均等化，并且有效地抑制光进入相邻的区段。
其次，本发明也可以是将如图3(a)所示的结构的光源和PS变换元件安装在显示装置系统(例如，液晶电视等)时的能够容易固定这些的方式。在该方式中，例如如图5所示，作为成像光学系统3的成分元件追加设置内设有PS变换元件3B的固相折射率介质6，使固相折射率介质6的内设有PS变换元件3B的部分6A的截面形状为等腰三角形，使来自PS变换元件3B的光在该等腰三角形的腰部被全反射，并且代替有效发光点1A、1A间的间距P1，将从有效发光点1A入射固相折射率介质6的光在上述腰部全反射而产生的虚像点1B、1B间的间距作为P1。即，代替有效发光点1A、1A间的间距，使从有效发光点1A入射固相折射率介质6的光在上述腰部全反射而产生的虚像点1B、1B 间的间距为间距P1。
在这种情况下，如果根据微透镜阵列3A的焦点距离f，使从微透镜阵列3A到像素阵列4的距离b为b＝((n+1)/n)×f，并且使从虚像点1B到微透镜阵列3A的主光线路径长a为a＝n×b，则能够使光源阵列的1/n倍的实像成像在像素阵列4。
作为固相折射率介质6的材料，能够使用丙烯酸酯、玻璃等。当等腰三角形状的部分6A的等腰三角形的顶角为60度左右时，优选能够使光源光主光线垂直入射向该部分6A并全反射的光大致集结于微透镜阵列的光轴方向。
由此，利用显示装置系统的背面框50、柱51等，能够固定光源1、PS变换元件3B。此外，能够利用邻接的等腰三角形状的部分6A、6A之间的空间，安装光源附带机器15(驱动电路、电源、冷却片、散热器、冷却扇等)。
但是，在如图5那样地使用固相折射率介质的安装方式中，如使用图9的丙烯酸酯介质的情况所示，存在厚型化(必然地伴随重量增大)的问题。另外，在图9中，当用光源照射尺寸L1×L1的区域时，以光源在丙烯酸酯介质中存在的情况下的从有效发光点1A到区域的高度h2相对于光源在空气中存在的情况下的从有效发光点1A到区域的高度h1的比(h2/h1)来评价厚度的增加。
上述厚型化的问题，能够通过下述方式消除：使来自光源的主光线方向成为与像素阵列面尽可能平行的方向，在入射微透镜阵列之前，如图4(a)所示继续光的折返，使该折返的光偏转向微透镜阵列的光轴方向。在图6中表示适于这样的折返方式的安装构造的1例。
该方式的结构为：在本发明的背光源系统中，使来自光源1的光从固相折射率介质6的入射面60入射，在固相折射率介质6的折返反射面61被金属反射，从固相折射率介质6的射出面62射出，该射出的光从光学片7的入射面70入射，在光学片7的反射面71反射，从光学片7的射出面72向微透镜阵列3A射出。此外，在固相折射率介质6与光学片7的间隙中填充折射率匹配材料8。另外，作为成像光学系统3的成分元件追加设置了固相折射率介质6、光学片7、折射率匹配材料8。
固相折射率介质6的入射面60，按光源阵列的各区段BLK的每个并列同一形状而构成，固相折射率介质6的折返反射面61，按光源阵列的各区段BLK的每个作为同一形状地并列使来自入射面60的光偏转的带有金属皮膜反射镜MMC而构成，固相折射率介质6的射出面62为平面。
光学片7的入射面70是夹着棱镜片PRMS的棱镜顶角的两面中的一面，光学片7的反射面71是在上述两面中的另一面带有金属皮膜的面(相当于带有金属皮膜反射镜MMC)，光学片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，分别与固相折射率介质6的射出面62和光学片7的入射面70接触。
从光源1射出的光从入射面60入射固相折射率介质6，在折返反射面61因金属反射而折返，从射出面62(入射面80)入射折射率匹配材料8，直进，从射出面81(入射面70)入射光学片7在反射面71因金属反射而从射出面72射出，入射微透镜阵列3A。
该入射光，在像素阵列4成像有效发光点1A的排列图案的(1/n)倍的像。在本发明中一贯地满足P1＝n×P、P2＝(n/(n+1))×P，因此该成像了的排列图案的有效发光点像的排列间距，能够与像素间距P整合。
通过这样的折返方式，能够大幅度缩短从光源到像素阵列面的距离(自光源下降到像素阵列面的垂线的长度)，解决了厚型化的问题。
此外，本发明的背光源系统，也提供适合折返方式的安装构造。其实施方式的1例，如图7(a)所示。
该方式构成为：在图1、图2的背光源系统中，使来自光源1的光从固相折射率介质6的入射面60入射，在固相折射率介质6的折返反射面61发生金属反射，从固相折射率介质6的射出面62射出，在固相折射率介质6的射出侧反射面63再次发生金属反射，向微透镜阵列3A射出。另外，作为成像光学系统3的成分元件追加设置了固相折射率介质6。
固相折射率介质6的入射面60，按光源阵列的各区段BLK的每个并列同一形状而构成，固相折射率介质6的折返反射面61，按光源阵列的各区段BLK的每个作为同一形状地并列使来自入射面60的光偏转的带有金属皮膜反射镜MMC而构成，固相折射率介质6的射出面62是夹着棱镜顶角的两面中的一面，固相折射率介质6的射出侧反射面63是在上述两面中的另一面带有金属皮膜的面(相当于带有金属皮膜的反射镜MMC)。
图7(a)的方式相当于：从图6的方式中除去光学片7(棱镜片PRMS)和折射率匹配材料8，将固相折射率介质6的射出面62的形状从平面形状变更为棱镜阵列形状，夹着该棱镜顶角的两面的一面仍旧为射出面62，另一面作为带有金属皮膜的射出侧反射面63。
从光源1射出的光从入射面60入射固相折射率介质6，在折返反射面61因金属反射而折返，从射出面62向空气中射出，因折射而偏转，进一步在射出侧反射面63因金属反射而偏转，入射微透镜阵列3A。
该入射的光，与如图6所示的背光源系统同样，在像素阵列4成像有效发光点1A的排列图案的(1/n)倍的像，该成像了的排列图案的有效发光点像的排列间距，能够与像素间距P整合。
此外，本发明的背光源系统，也提供适宜折返方式的安装结构。其实施方式的1例，如图7(b)所示。
该方式构成为：在图7(a)所示的背光源系统中，使从固相折射率介质6的射出面62射出的光从光学片7A的入射面70入射，从光学片7A的射出面72向微透镜阵列3A射出。此外，在固相折射率介质6与光学片7的间隙中填充折射率匹配材料8。另外，作为成像光学系统3的成分元件追加设置了光学片7A、折射率匹配材料8。
光学片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，分别与固相折射率介质6的射出面62和光学片7A的入射面70接触，折射率匹配材料8填充在固相折射率介质6的射出面62与光学片7A的入射面70的间隙中。
从光源1射出的光从入射面60入射固相折射率介质6，在折返反射面61因金属反射而折返，从射出面62(入射面80)入射折射率匹配材料8，直进，在射出侧反射面63因金属反射而偏转后，经由入射面70→光学片7A内部→射出面72，入射微透镜阵列3A。
该入射的光，与图7(a)所示的背光源系统的情况同样，在像素阵列4上成像有效发光点1A的排列图案的(1/n)倍的像，该成像了的排列图案中有效发光点像的排列间距，能够与像素间距P整合。
此外，在本发明的背光源系统中，从更好地控制从入射面60到折返反射面61的光的平行度的观点出发，优选使固相折射率介质6的入射面60为平面、或者在与光源1的同色排列方向正交的面内和/或平行的面内具有凸或凹的曲率的透镜面。
另外，图6举例有使入射面60为在与光源1的同色排列方向正交的面内和平行的面内具有凸或凹的曲率的透镜面的情况，图7(a)、图7(b)举例有入射面60为平面的情况。
此外，在本发明的背光源系统中，从更好地控制从折返反射面61到射出面62的光的平行度的观点出发，优选使固相折射率介质6的折返反射面61为在平面、或者在与光源1的同色排列方向正交的面内和/或平行的面内具有凸或凹的曲率的透镜面上带有金属皮膜的面(相当于带有金属皮膜的反射镜MMC的面)，使来自固相折射率介质6的入射面60的光因金属反射而在与光源1的同色排列方向平行的面内大致平行地偏转。
另外，在图6、图7(a)、图7(b)中表示的例子是：构成为使固相折射率介质6的折返反射面61为在与光源1的同色排列方向平行的面内的具有凸或凹的曲率的透镜面上带有金属皮膜的面(相当于带有金属皮膜的反射镜MMC的面)，使来自固相折射率介质6的入射面60的光因金属反射而在与光源1的同色排列方向平行的面内大致平行地偏转。
其次，本发明的背光源系统，其特征在于：在图6、图7(a)、图7(b)的背光源系统中，例如图8所示，作为成像光学系统3的成分元件，在从固相折射率介质6的入射面60通过固相折射率介质6内到达固相折射率介质6的折返反射面61的光学路径的途中，进一步追加设置有在1/2波长板31叠层使特定的偏振的光透过并且使剩余的光反射的元件30而形成的PS变换元件3B。这提供折返方式的与装入PS变换元件6A的情况适合的安装构造。通过装入PS变换元件3B，向微透镜阵列3A的入射光只成为特定的偏振的光，因此在用液晶元件形成像素阵列4的情况下，通过设定上述特定的偏振的光透过液晶元件入侧的偏振片，使偏振片几乎不进行光的吸收，提高光的利用率。
然而，当1个背光源系统照射的区域扩大时，成比例地从光源到像素阵列的距离(厚度)也增大。相反来说，通过使1个背光源系统照射的区域缩小，由多个背光源系统照射1个像素阵列(1个画面整体)，能够抑制背光源系统的厚度，并构成薄型背光源系统。这通过使背光源系统为1个背光源单元，并列地配置多个该背光源单元来实现。不过，在像素阵列中使用的背光源单元的数量越多，构成部件越增加使得制造成本变得越高，因此与厚度存在相互折衷的关系。
此外，本发明的背光源系统，为了使1个画面整体内的不同位置的亮度容易变更，优选按多个并列配置的上述背光源单元的每1个单元或每多个单元，具有控制光源的光量的单元。
此外，在并列多个背光源单元的方式中，从降低制造成本和减少位置对准工序的观点出发，该背光源单元的成像光学系统优选：对于多个单元的成像光学系统，不是每个单元个别地设置，而是使多个单元之间一体化的构造。
上述背光源系统的理想方式是使成像光学系统一体化为与1个画面整体相同的大小的方式，但实际制造时，考虑到制造成本、部件安装工序等，采用判断为最适合的一体化方式即可。
其次，对本发明的液晶显示装置进行说明。本发明的液晶显示装置是具有上述背光源系统的液晶显示装置，例如是如图10所示的液晶显示装置。
即，该液晶显示装置的特征在于：在本发明的背光源系统的微透镜阵列3A的射出面侧，具有：形成像素的排列的液晶层40由入射侧、射出侧的玻璃基板41、42夹持而构成的液晶元件9；在液晶层40与射出侧玻璃基板42之间驱动液晶元件9的驱动元件43；分别设置在液晶元件9的入射侧玻璃基板41上、射出侧玻璃基板42上的偏振片44、检偏镜45；和设置在检偏镜45的射出面上的扩散膜46。(部件叠层顺序为从入射侧开始，“偏振片/入射侧的玻璃基板/液晶层/驱动元件/射出侧的玻璃基板/检偏镜/扩散膜”。)
来自光源1的光入射微透镜阵列3A，通过偏振片44、入射侧玻璃基板41，在液晶层40的子像素上会聚后，经由射出侧玻璃基板42、检偏镜45，在扩散膜46扩散，并向外界射出。其中，驱动元件43配置在液晶层40的像素间的边界部，对通过各像素的光没有影响。
此外，在图10所示的液晶显示装置中，通过使从液晶层40向入射侧的部件叠层顺序，代替“液晶层40/入射侧的玻璃基板41/偏振片44”，为“液晶层40/偏振片44/入射侧玻璃基板41”，或者使从液晶层40向入射侧的部件叠层顺序，代替“液晶层40/驱动元件43/射出侧玻璃基板42/检偏镜45/扩散膜46”，成为“液晶层40/驱动元件43/检偏镜45/射出侧的玻璃基板42/扩散膜46”，也能够得到同样的效果。
然而，在图10所示的液晶显示装置中，从液晶层40到检偏镜45之间隔着射出侧玻璃基板42，由于射出侧玻璃基板42的厚度，通过了邻接的子像素的光到达检偏镜45时，会产生相互重合的情况，该重合的光在扩散膜46扩散，有可能降低图像品质。
为了防止该情况，在图10所示的液晶显示装置中，优选使从液晶层40向射出侧的部件叠层顺序，代替“液晶层40/驱动元件43/射出侧玻璃基板42/检偏镜45/扩散膜46”，成为“液晶层40/驱动元件43/检偏镜45/扩散膜46/射出侧玻璃基板42”。
此外，在作为扩散膜46使用具有偏振保持功能的扩散膜(例如，内部的折射率边界的通过全反射进行扩散的扩散膜)的情况下，在上述液晶显示装置中，代替扩散膜46为具有偏振光保持功能的扩散膜，将其置换在驱动元件43与射出侧的玻璃基板42之间，由此也能够得到同样的效果。
此外，在图10所示的液晶显示装置中，通过使从液晶层40向射出侧的部件叠层顺序，代替“液晶层40/驱动元件43/具有偏振光保持功能的扩散膜/射出侧玻璃基板42/检偏镜45”，成为“液晶层40/驱动元件43/具有偏振光保持功能的扩散膜/检偏镜45/射出侧玻璃基板42”或“液晶层40/驱动元件43/射出侧玻璃基板42/具有偏振光保持功能的扩散膜/检偏镜45”，也能够得到同样的效果。
另外，在上述液晶显示装置中，作为扩散膜46，使用表面形状扩散膜时，与其他种类的扩散膜相比膜厚度更小，能够得到大礼帽形扩散特性，因此优选。
此外，上述扩散膜46和具有偏振光保持功能的扩散膜，进一步具有不依存于入射角的扩散特性(与向扩散膜的入射光的入射角无关，透过扩散膜时的扩散强度分布是固定的)的情况，使通过将液晶显示像素按颜色不同进行空间分割而得到的子像素的各个的光具有相同的扩散特性，提高图像品质，因此更加优选。
此外，在上述液晶显示装置中，为了进一步提高图像品质，使从上述液晶层40到上述扩散膜46或到上述具有偏振光保持功能的扩散膜的距离c，与对应于1个子像素的入光光源数m(本例中m＝3)和从微透镜阵列3A到液晶层40的距离b的关系优选大致c＝b/m。另外，如果c为c＜b/(3×m)则更加优选。在该情况下，在与构成扩散膜46面内的液晶像素的全部的子像素对应的区域的彼此之间不产生光的重合，因此预料能够进一步提高图像品质。不过，在c＜＜b/m的情况下，在与构成扩散膜46面内的液晶像素的全部的子像素对应的区域的彼此之间产生大的暗部，在c＞b/m的情况下，在与扩散膜46面内的同色像素对应的区域的彼此之间产生光的重合，任一个情况下都难以提高图像品质。
本发明的液晶显示装置，制造使用的各种光学部件，通过组装该光学部件的工序而被制造。但是，考虑的情况有：由于因制造上的参差不齐，而不能够制造与设计同样的光学部件；不能够进行该光学部件的组装；和考虑到制造成本而有必要制造稍微与设计不同形状的装置等的问题，因此只会集与构成像素阵列的液晶层的子像素对应的光是困难的。在该情况下，作为最坏的状况，有可能导致显示品质下降。为了回避相关的事态，在本发明中不禁止设置彩色滤光片层。即，在上述液晶显示装置中，也可以采用在上述入射侧玻璃基板与射出侧玻璃基板之间进一步具有彩色滤光片层的方式。不过，当使用彩色滤光片层时，光通过的波长的透过率为90％前后，很难避免光损失，因此最好不使用彩色滤光片层。
此外，在本发明中，能够采取的方式是：使上述液晶显示装置的上述背光源系统所有的微透镜阵列，置换在上述偏振片与上述入射侧玻璃基板之间。该方式的1个例子如图12所示。该例是在图10中将微透镜阵列3A置换在偏振片44与入射层玻璃基板41之间的情况的例子。
由此，在包括与液晶元件25的位置对准工序的液晶元件制造工序中能够制造成像光学系统，因此具有的优点是：不需要在与液晶元件分别开地制造成像光学系统的情况下必要的制造后的与液晶显示装置(液晶面板)的位置对准。
在该方式的液晶显示装置的制造方法中，对在玻璃基板上形成微透镜阵列(复眼透镜或双凸透镜)的工序进行叙述。
首先，通过旋转涂敷法或浸涂法在玻璃基板上涂敷紫外线固化树脂。接着，在该涂敷面上，以规定的面间隔，平行相对的假想平面内，配置遮光掩膜。此时，遮光掩膜优选在形成微透镜阵列的位置通过开口部照射紫外线而配置。此外，遮光掩膜优选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膜照射紫外线，使在玻璃基板上涂敷的紫外线固化树脂的一部分被曝光。接着，通过对未曝光的紫外线固化树脂进行显像并除去，而形成微透镜阵列。
此外，紫外线固化树脂，优选使用不使偏振状态变化的树脂。这也是因为：由于在玻璃基板上形成，因此在偏振片与检偏镜之间形成成像光学系统，因该成像光学系统而使得偏振状态变化，导致图像品质下降。
另外，在上述液晶显示装置中，液晶层与驱动元件即使交换相互的叠层位置，显示性能也不会改变。由此，在上述液晶显示装置中，上述液晶层与上述驱动元件交换叠层位置的液晶显示装置，也在本发明范围内。
实施例
以下，表示对本发明的效果使用实施例和比较例进行具体验证后的结果。但是，本发明不仅限于以下的实施例。
作为本发明的实施例，试作图7(a)所示的方式的背光源系统，由各1个发出R、G、B各主波长的LED构成的光源1作为光源阵列，在图7(a)的纸面进深方向3区段、纸面左右方向3区段点灯的状态下，使用亮度色度统一测量装置(TOPCON TECHNOHOUSE公司制造，UA-1000)测量从微透镜上表面射出的空间亮度分布。
光源1由R、G、B各色全部的发光点10和聚光透镜系统11构成。发光点10使用搭载LED芯片的安装型LED。聚光透镜系统11使用由玻璃(L-LAM72)构成的素材(折射率＝约1.73)，透镜为两侧非球面形状的透镜，各发光点10的每个使用1片。
RGB-LED的排列方向为纸面进深方向。
固相折射率介质6使用由丙烯酸酯构成的原材料(折射率＝约1.5)，厚度为约50mm，在纸面进深方向和纸面左右方向上分别以50mm间隔并列配置区段。
固相折射率介质6的入射面60、反射面61、射出面62、射出侧反射面63分别构成为以下那样。
入射面60：设为在与光源1的同色排列方向正交的面内具有凹的曲率，并在平行面内具有凸的曲率的透镜面，作为1个区段的入射面形状，在RGB各色的入射面分别使用同一形状的透镜面，按光源阵列的各区段BLK的每个上并列同一形状。
反射面61：使铝薄膜蒸镀在透镜面上而形成，该透镜面在与光源1的同色排列方向正交的面内具有一样形状，并在平行面内具有组合凸和凹的曲率的自由曲面形状。
射出面62：设为作为棱镜阵列的单位元件的1个棱镜(顶角＝60°、宽度＝约200μm)的夹着顶角的两面(暂时称为面S1、面S2)的一个面(面S1)。
射出侧反射面63：在上述两面(面S1、面S2)的另一个面(面S2上)薄膜蒸镀铝而形成。
微透镜阵列3A使用如下透镜阵列：将由玻璃(SCHOTT公司制造，B270)构成的原材料(折射率＝约1.52)，以厚度2.5mm加工，使得作为单位元件的各微透镜的任一个具有大致相同的焦点距离＝约1.8mm、宽度＝约60μm。
像素阵列4的构成为：以间隔约600μm分别反复形成各个尺寸约200μm的与RGB-LED的各色对应的子像素。不过，每当测量空间亮度分布时，在作为像素阵列4的配置位置的微透镜阵列3A的射出面上，配置扩散片来代替像素阵列4。
在图14中表示有在与RGB-LED的排列方向垂直的方向上对使用上述亮度色度统一测量装置测量的色度坐标的空间分布进行平均化后的结果。通过该图可知：各个色度坐标以约200μm的间隔表示R、G、B的各坐标值，发出RGB主波长的LED的光分离并会聚在与像素阵列RGB-LED的各色对应的子像素的各个。
此外，用色度图表达通过在图14中用虚线表示的与RGB-LED的各色对应的子像素部中心附近的光的分光特性，如图15所示。从同图可知：通过与RGB-LED的各色对应的子像素的光分离为各个RGB色并通过。
本发明的背光源系统，其特征在于，包括：
发光部，其具有发出不同的主波长的光的多个光源；和
成像光学系统，其包括使从该发光部射出的光会聚的多个微透镜，
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，各像素包括与每个颜色对应的多个子像素，
当设上述像素的排列间距为P，设上述成像光学系统的成像倍率为(1/n)时，上述光源的排列间距P1以P1＝n×P表示，上述微透镜的排列间距P2以P2＝(n/(n+1))×P表示。
本发明的背光源系统，其特征在于，上述成像光学系统包括形成为通过表面形状使光路偏转或者通过折射率分布使光路偏转的透镜。
本发明的背光源系统，其特征在于，上述成像光学系统包括复眼透镜或双凸透镜，或者它们的组合
本发明的背光源系统，其特征在于，上述发光部是包括LED光源、激光光源和有机EL光源中的任意1种或2种以上的光源或者该光源和导光体的发光装置。
本发明的背光源系统，其特征在于，作为上述LED光源，使用具有LED芯片和使来自该LED芯片的光会聚的聚光透镜系统的LED灯，或者作为上述有机EL光源，使用具有有机EL发光部和使来自该有机EL发光部的光会聚的聚光透镜系统的有机EL灯。
本发明的背光源系统，其特征在于，上述发光部和上述成像光学系统分为多个区段，使各区段内的发光部内的光源的光轴旋转，使得从该发光部射出的光均大致相等地入射该区段内的成像光学系统。
本发明的背光源系统，其特征在于，进一步在上述成像光学系统的入射侧设置有PS变换元件，其通过在1/2波长板叠层使特定的偏振的光透过并且使剩余的光反射的元件而构成。
本发明的背光源系统，其特征在于，进一步设置有使来自上述PS变换元件的射出光反射并入射上述成像光学系统的平面镜。
本发明的背光源系统，其特征在于，进一步设置有：使来自上述PS变换元件的射出光反射并大致成为平行光的准直反射镜；和使来自该准直反射镜的射出光全反射并入射上述成像光学系统的全反射棱镜片，并且，
将上述光源配置在上述准直反射镜的大致非轴焦点位置附近。
本发明的背光源系统，其特征在于，进一步设置有内设上述PS变换元件的固相折射率介质，
上述固相折射率介质的内设上述PS变换元件的部分的截面形状为等腰三角形状，在该等腰三角形的腰部使来自上述PS变换元件的光全反射，并且，
从上述光源入射上述固相折射率介质的光通过在上述腰部全反射而生成的虚像点的排列间距，以n×P表示。
本发明的背光源系统，其特征在于，进一步设置有：固相折射率介质，其使来自上述光源的光从该固相折射率介质的入射面入射，在该固相折射率介质的折返反射面发生金属反射，从该固相折射率介质的射出面射出；
光学片，其使从上述固相折射率介质的射出面射出的光从该光学片的入射面入射，在该光学片的反射面反射，从该光学片的射出面向上述成像光学系统射出；和
填充在上述固相折射率介质与上述光学片的间隙中的折射率匹配材料，
上述固相折射率介质的入射面，按上述发光部的各区段的每个具有同一形状并且被并列配置，该固相折射率介质的折返反射面，按上述发光部的各区段的每个具有同一形状的使来自上述入射面的光偏转的带有金属皮膜的反射镜并且被并列配置，该固相折射率介质的射出面具有平面形状，
上述光学片的入射面是夹着棱镜片的棱镜顶角的两面中的一面，上述光学片的反射面是在上述两面中的另一面带有金属皮膜的面，该光学片的射出面具有平面形状，
上述折射率匹配材料的入射面和射出面，分别与上述固相折射率介质的射出面和上述光学片的入射面接触。
本发明的背光源系统，其特征在于：进一步设置有固相折射率介质，其使来自上述光源的光从该固相折射率介质的入射面入射，在该固相折射率介质的折返反射面发生金属反射，从该固相折射率介质的射出面射出，在该固相折射率介质的射出侧反射面再次发生金属反射，向上述成像光学系统射出，
上述固相折射率介质的入射面，按上述发光部的各区段的每个具有同一形状并且被并列配置，该固相折射率介质的折返反射面，按上述发光部的各区段的每个具有同一形状的使来自上述入射面的光偏转的带有金属皮膜的反射镜并且被并列配置，
上述固相折射率介质的射出面是夹着棱镜顶角的两面中的一面，上述固相折射率介质的射出侧反射面是在上述两面中的另一面带有金属皮膜的面。
本发明的背光源系统，其特征在于，进一步设置有：光学片，其使从上述固相折射率介质的射出面射出的光从该光学片的入射面入射，并从该光学片的射出面向上述成像光学系统射出；和
填充在上述固相折射率介质与上述光学片的间隙中的折射率匹配材料，
上述光学片的入射面和射出面具有相互平行的平面形状，
上述折射率匹配材料的入射面和射出面，分别与上述固相折射率介质的射出面和上述光学片的入射面接触，
上述折射率匹配材料填充在上述固相折射率介质的射出面与上述光学片的入射面的间隙中。
本发明的背光源系统，其特征在于：上述固相折射率介质的入射面包括平面、或者与同色光源排列的方向正交的面内和/或与同色光源排列的方向平行的面内具有凸或凹的曲率的透镜面。
本发明的背光源系统，其特征在于：上述固相折射率介质的折返反射面是在平面上、或者与同色光源排列的方向正交的面内和/或与同色光源排列的方向平行的面内的具有凸或凹的曲率的透镜面上带有金属皮膜的面，
使来自上述固相折射率介质的入射面的光，通过金属反射，在与同色光源排列方向平行的面内大致平行地偏转。
本发明的背光源系统，其特征在于：在上述固相折射率介质的内部，在从该固相折射率介质的入射面通过该固相折射率介质内到达该固相折射率介质的折返反射面的光学路径的途中，进一步设置有叠层于1/2波长板的PS变换元件，其使特定的偏振的光透过并且使剩余的光反射。
本发明的复合背光源系统，其特征在于：将权利要求1至16中任一项上述的背光源系统作为1个背光源单元，并且并列地配置有多个该背光源单元。
本发明的复合背光源系统，其特征在于：按多个并列配置的上述背光源单元的每1个单元或每多个单元，具有控制上述发光部的光量的部件。
本发明的复合背光源系统，其特征在于：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。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：其具有在上述的任意一个中记载的背光源系统，或者在上述任意一个中记载的复合背光源系统，
在上述微透镜阵列的光的射出面侧具有：
液晶元件，其包括液晶层和配置在光的入射侧和射出侧且夹持该液晶层的玻璃基板；驱动该液晶元件的驱动元件；配置在该液晶元件的入射侧的玻璃基板上的偏振片；配置在该液晶元件的射出侧的玻璃基板上的检偏镜；和配置在该检偏镜的射出面上的扩散元件。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：从上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”。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：从上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”。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：从上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”。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：在上述驱动元件与上述射出侧的玻璃基板之间，进一步包括具有偏振光保持功能的扩散元件。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：从上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”。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：从上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”。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：上述扩散元件是表面形状扩散元件。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：上述扩散元件进一步具有不依存于入射角的扩散特性。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：使从上述液晶层到上述扩散元件或上述具有偏振光保持功能的扩散元件的距离c，与对应于1个子像素的入光光源数m和从上述微透镜到上述液晶层的距离b的关系为c≤b/m。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：进一步在上述入射侧的玻璃基板与射出侧的玻璃基板之间具有彩色滤光片层。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：上述成像光学系统配置在上述偏振片与上述入射侧的玻璃基板之间。
本发明的液晶显示装置，其特征在于：上述液晶元件与上述驱动元件的叠层位置互换。
产业上的可利用性
本发明能够适用于具备背光源系统的液晶显示装置等。
符号说明
1：光源
1A：有效发光点(聚光透镜系统11的发光点10的虚像)
1B：虚像点(从有效发光点1A入射固相折射率介质6的光在腰部被全反射而产生的虚像点)
2：光源光轴
3：成像光学系统
3A：微透镜阵列
3a：微透镜
3B：PS变换元件
3C：平面镜
3D：准直反射镜
3E：全反射棱镜片
4：像素阵列
5：像素
6：固相折射率介质(例如：丙烯酸酯)
6A：内设PS变换元件3B的部分(等腰三角形的部分)
7：光学片
7A：光学片
8：折射率匹配材料
9：液晶元件
10：发光点(例如：LED芯片或有机EL发光部)
11：聚光透镜系统
12：发光装置
13：导光体
14：(模拟的)光源
15：光源附带机器
21：箭头标识(光源光轴的旋转方向的箭头标识)
30：使特定偏振的光透过并使剩余的光反射的元件
31：1/2波长板
40：液晶层
41：玻璃基板(入射侧玻璃基板)
42：玻璃基板(射出侧玻璃基板)
43：驱动元件
44：偏振片
45：检偏镜
46：扩散膜
50：背面框体
51：柱
60：入射面
61：折返反射面
62：射出面
63：射出侧反射面
70：入射面
71：反射面
72：射出面
80：入射面
81：射出面
BLK：区段
MMC：带有金属皮膜的反射镜
PRMS：棱镜片

Claims (32)

1.一种背光源系统，其特征在于，包括：
发光部，其具有发出不同的主波长的光的多个光源；和
成像光学系统，其包括使从该发光部射出的光会聚的多个微透镜，
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，各像素包括与每个颜色对应的多个子像素，
当设所述像素的排列间距为P，设所述成像光学系统的成像倍率为(1/n)时，所述光源的排列间距P1以P1＝n×P表示，所述微透镜的排列间距P2以P2＝(n/(n+1))×P表示。
2.如权利要求1所述的背光源系统，其特征在于：
所述成像光学系统包括形成为通过表面形状使光路偏转或者通过折射率分布使光路偏转的透镜。
3.如权利要求2所述的背光源系统，其特征在于：
所述成像光学系统包括复眼透镜或双凸透镜，或者它们的组合。
4.如权利要求1至3中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
所述发光部是包括LED光源、激光光源和有机EL光源中的任意1种或2种以上的光源或者该光源和导光体的发光装置。
5.如权利要求4所述的背光源系统，其特征在于：
作为所述LED光源，使用具有LED芯片和使来自该LED芯片的光会聚的聚光透镜系统的LED灯，或者，
作为所述有机EL光源，使用具有有机EL发光部和使来自该有机EL发光部的光会聚的聚光透镜系统的有机EL灯。
6.如权利要求1至5中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
所述发光部和所述成像光学系统分为多个区段，使各区段内的发光部内的光源的光轴旋转，使得从该发光部射出的光均大致相等地入射该区段内的成像光学系统。
7.如权利要求1至6中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
进一步在所述成像光学系统的入射侧设置有PS变换元件，其通过在1/2波长板叠层使特定的偏振的光透过并且使剩余的光反射的元件而构成。
8.如权利要求7所述的背光源系统，其特征在于：
进一步设置有使来自所述PS变换元件的射出光反射并入射所述成像光学系统的平面镜。
9.如权利要求7所述的背光源系统，其特征在于：
进一步设置有：使来自所述PS变换元件的射出光反射并大致成为平行光的准直反射镜；和使来自该准直反射镜的射出光全反射并入射所述成像光学系统的全反射棱镜片，并且，
将所述光源配置在所述准直反射镜的大致非轴焦点位置附近。
10.如权利要求7所述的背光源系统，其特征在于：
进一步设置有内设所述PS变换元件的固相折射率介质，
所述固相折射率介质的内设所述PS变换元件的部分的截面形状为等腰三角形状，在该等腰三角形的腰部使来自所述PS变换元件的光全反射，并且，
从所述光源入射所述固相折射率介质的光通过在所述腰部全反射而生成的虚像点的排列间距，以n×P表示。
11.如权利要求1至6中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
进一步设置有：固相折射率介质，其使来自所述光源的光从该固相折射率介质的入射面入射，在该固相折射率介质的折返反射面发生金属反射，从该固相折射率介质的射出面射出；
光学片，其使从所述固相折射率介质的射出面射出的光从该光学片的入射面入射，在该光学片的反射面反射，从该光学片的射出面向所述成像光学系统射出；和
填充在所述固相折射率介质与所述光学片的间隙中的折射率匹配材料，
所述固相折射率介质的入射面，按所述发光部的各区段的每个具有同一形状并且被并列配置，该固相折射率介质的折返反射面，按所述发光部的各区段的每个具有同一形状的使来自所述入射面的光偏转的带有金属皮膜的反射镜并且被并列配置，该固相折射率介质的射出面具有平面形状，
所述光学片的入射面是夹着棱镜片的棱镜顶角的两面中的一面，所述光学片的反射面是在所述两面中的另一面带有金属皮膜的面，该光学片的射出面具有平面形状，
所述折射率匹配材料的入射面和射出面，分别与所述固相折射率介质的射出面和所述光学片的入射面接触。
12.如权利要求1至6中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
进一步设置有固相折射率介质，其使来自所述光源的光从该固相折射率介质的入射面入射，在该固相折射率介质的折返反射面发生金属反射，从该固相折射率介质的射出面射出，在该固相折射率介质的射出侧反射面再次发生金属反射，向所述成像光学系统射出，
所述固相折射率介质的入射面，按所述发光部的各区段的每个具有同一形状并且被并列配置，该固相折射率介质的折返反射面，按所述发光部的各区段的每个具有同一形状的使来自所述入射面的光偏转的带有金属皮膜的反射镜并且被并列配置，
所述固相折射率介质的射出面是夹着棱镜顶角的两面中的一面，所述固相折射率介质的射出侧反射面是在所述两面中的另一面带有金属皮膜的面。
13.如权利要求12所述的背光源系统，其特征在于：
进一步设置有：光学片，其使从所述固相折射率介质的射出面射出的光从该光学片的入射面入射，并从该光学片的射出面向所述成像光学系统射出；和
填充在所述固相折射率介质与所述光学片的间隙中的折射率匹配材料，
所述光学片的入射面和射出面具有相互平行的平面形状，
所述折射率匹配材料的入射面和射出面，分别与所述固相折射率介质的射出面和所述光学片的入射面接触，
所述折射率匹配材料填充在所述固相折射率介质的射出面与所述光学片的入射面的间隙中。
14.如权利要求11至13中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
所述固相折射率介质的入射面包括平面、或者与同色光源排列的方向正交的面内和/或与同色光源排列的方向平行的面内具有凸或凹的曲率的透镜面。
15.如权利要求11至14中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
所述固相折射率介质的折返反射面是在平面上、或者与同色光源排列的方向正交的面内和/或与同色光源排列的方向平行的面内的具有凸或凹的曲率的透镜面上带有金属皮膜的面，
使来自所述固相折射率介质的入射面的光，通过金属反射，在与同色光源排列方向平行的面内大致平行地偏转。
16.如权利要求11至14中任一项所述的背光源系统，其特征在于：
在所述固相折射率介质的内部，在从该固相折射率介质的入射面通过该固相折射率介质内到达该固相折射率介质的折返反射面的光学路径的途中，进一步设置有叠层于1/2波长板的PS变换元件，其使特定的偏振的光透过并且使剩余的光反射。
17.一种复合背光源系统，其特征在于：
将权利要求1至16中任一项所述的背光源系统作为1个背光源单元，并且并列地配置有多个该背光源单元。
18.如权利要求17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单元的每1个单元或每多个单元，具有控制所述发光部的光量的部件。
19.如权利要求17或18所述的复合背光源系统，其特征在于：
所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。
20.一种液晶显示装置，其特征在于：
该液晶显示装置具有权利要求1至16中任一项所述的背光源系统，或者权利要求17至19中任一项所述的复合背光源系统，
在所述微透镜阵列的光的射出面侧具有：
液晶元件，其包括液晶层和配置在光的入射侧和射出侧且夹持该液晶层的玻璃基板；驱动该液晶元件的驱动元件；配置在该液晶元件的入射侧的玻璃基板上的偏振片；配置在该液晶元件的射出侧的玻璃基板上的检偏镜；和配置在该检偏镜的射出面上的扩散元件。
21.如权利要求20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”。
22.如权利要求20或21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”。
23.如权利要求20或21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”。
24.如权利要求20或21所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述驱动元件与所述射出侧的玻璃基板之间，进一步包括具有偏振光保持功能的扩散元件。
25.如权利要求24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”。
26.如权利要求24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”。
27.如权利要求20至22中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述扩散元件是表面形状扩散元件。
28.如权利要求20至27中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述扩散元件进一步具有不依存于入射角的扩散特性。
29.如权利要求20至28中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
使从所述液晶层到所述扩散元件或所述具有偏振光保持功能的扩散元件的距离c，与对应于1个子像素的入光光源数m和从所述微透镜到所述液晶层的距离b的关系为c≤b/m。
30.如权利要求20至28中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
进一步在所述入射侧的玻璃基板与射出侧的玻璃基板之间具有彩色滤光片层。
31.如权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述成像光学系统配置在所述偏振片与所述入射侧的玻璃基板之间。
32.如权利要求20至31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。
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