CN103562618A - 背光装置及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于,得到周边部的亮度随视距的变化下降较小的背光装置。其具有:光学部件(107),其将从光源(117A、117B)射出的光转换为具有规定的强度以上的光局部存在于以液晶显示面板(106)的显示面(106b)的法线方向为中心的规定的角度范围内的窄角配光分布的光,并将该光向液晶显示面板(106)的方向放射;以及配光控制部件(83),其接收从光学部件(107)放射的具有窄角配光分布的光,并将其向液晶显示面板(106)的方向射出,配光控制部件(83)设置有多个凹面(109),该多个凹面(109)将具有窄角配光分布的光中的入射到液晶显示面板(106)的周边部的光转换为与入射到液晶显示面板(106)的中央部的光相比,窄角配光分布更宽,多个凹面(109)的曲率半径形成为,位于配光控制部件(83)的周边部的凹面(109)的曲率半径小于位于配光控制部件(83)的中央部的凹面(109)的曲率半径。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置中使用的背光装置以及具有该背光装置的液晶显示装置。
背景技术
通常,透射型或半透射型的液晶显示装置具有:具备液晶层的液晶显示面板、和向该液晶显示面板的背面照射光的背光装置。以往,出于低功耗化、高亮度化和保护隐私等目的,提出了在背光装置的导光板的出光面侧配置棱镜片而使出射光的分布变窄的窄视角液晶显示装置(例如,参照专利文献1)。
在上述窄视角液晶显示装置中,从液晶显示面板的显示面射出的出射光在显示面整体沿显示面的法线方向具有高指向性。因此,在视距较小时,由于观察液晶显示面板的角度的不同,存在液晶显示面板的周边部相比于中心部亮度大幅下降的问题。视距越小或者液晶显示面板越大型化,则该趋势越显著,在极端情况下,周边部甚至由于亮度较低而变得无法视觉辨认。
作为解决该问题的技术,提出了在背光装置的导光板的出光面侧配置有片的结构,该片具有顶棱为线状且截面为三角形的棱镜,并且棱镜排列为使从背光装置的出光面的任意位置发出的光的主光线指向预先设定的视点方向(例如,参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-143515号公报
专利文献2:日本特开平7-318729号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,由于上述背光装置使从出光面发出光的主光线指向预先设定的视点,因此,尽管在从所设定的视点进行观察时观察到均匀的亮度,但是,在从所设定的视点以外的位置进行观察时不能观察到均匀的亮度。因此,存在随着视距变化而产生周边部亮度下降这样的问题。
本发明就是为了解决上述这样的问题而完成的,其目的在于,得到一种周边部的亮度随着视距变化下降较小的背光装置及液晶显示装置。
用于解决问题的手段
本发明的背光装置具有:光源;光学部件,其将从光源射出的光转换为具有窄角配光分布的光并向液晶显示面板的方向放射,该窄角配光分布是指规定的强度以上的光局部存在于以液晶显示面板的显示面的法线方向为中心的规定的角度范围内;以及配光控制部件,其接收从光学部件放射的具有窄角配光分布的光,并向液晶显示面板的方向射出,配光控制部件设置有多个曲面,该多个曲面将具有窄角配光分布的光中入射到液晶显示面板的周边部的光转换为与入射到液晶显示面板的中央部的光相比,所述窄角配光分布更宽,多个曲面的曲率半径形成为,位于配光控制部件的周边部的曲面的曲率半径小于位于配光控制部件的中央部的曲面的曲率半径。
发明效果
根据本发明的背光装置,能够减轻周边部的亮度随着视距变化的下降。
附图说明
图1是示意性示出实施方式1的液晶显示装置的结构的图。
图2是图1的立体图。
图3是示意性示出第1比较例的液晶显示装置的结构的图。
图4是示意性示出第2比较例的液晶显示装置的结构的图。
图5是将实施方式1的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的图。
图6是将实施方式1的变形例的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的图。
图7是将实施方式1的变形例的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的图。
图8是示意性示出实施方式2的液晶显示装置的结构的图。
图9是示意性示出实施方式3的液晶显示装置的结构的图。
图10是将实施方式3的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的图。
图11是将实施方式4的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的图。
图12是示意性示出实施方式5的液晶显示装置的结构的图。
图13是将实施方式5的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的图。
图14是求实施方式5的液晶显示装置的配光控制部件的光学面的各个面与XY平面所成的角度时的说明图。
图15是示意性示出本发明的实施方式6的液晶显示装置(透射型液晶显示装置)的结构的图。
图16是示意性示出从Y轴方向观察到的图15的液晶显示装置的结构的一部分结构的图。
图17是概略示出实施方式6的第1背光单元中的导光板的光学结构的一例的图。
图18是示出对由图17所示的导光板放射的放射光的配光分布进行仿真得到的计算结果的曲线图。
图19是概略示出实施方式6的第1背光单元的向下棱镜片的光学结构的一例的图。
图20是示出对由向下棱镜片放射的照明光的配光分布进行仿真得到的计算结果的曲线图。
图21是概略示出形成在向下棱镜片的背面的微小光学元件的光学特性的图。
图22是概略示出实施方式6的第1背光单元中的向上棱镜片的光学结构的一例的图。
图23是概略示出形成在向上棱镜片的前表面的微小光学元件的光学作用的图。
图24是概略示出使向上棱镜片的微小光学元件的排列方向与向下棱镜片的微小光学元件的排列方向一致时的向上棱镜片的微小光学元件的光学作用的图。
图25是示出由背光单元放射的照明光的配光分布的实测结果的曲线图。
图26是示出由背光单元放射的照明光的配光分布的另一实测结果的曲线图。
图27是概略地例示出照明光的3种配光分布的图。
图28是示意性示出3种视角控制的一例的图。
图29是示意性示出本发明的实施方式7的液晶显示装置(透射型液晶显示装置)的结构的图。
图30是示意性示出从Y轴方向观察到的图29的液晶显示装置的结构的一部分结构的图。
图31是将实施方式8的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的剖视图。
图32是将实施方式9的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的剖视图。
图33是将实施方式10的液晶显示装置的配光控制部件的一部分放大示出的剖视图。
具体实施方式
实施方式1.
图1和图2是示出实施方式1的液晶显示装置的图,图1是示意性示出液晶显示装置的结构的图,图2是图1的液晶显示装置的立体图。
如图1和图2所示,液晶显示装置具有透射型液晶显示面板106和朝向液晶显示面板106的背面106a放射光的背光装置108。
液晶显示面板106具有背面106a和显示面106b,显示面106b被配置为,与包含垂直于Z轴的X轴和Y轴的X-Y平面平行。显示面106b的法线方向与Z轴平行,X轴和Y轴相互垂直。
背光装置108具有配光控制部件83、由向下棱镜片82(光学片)和导光板81构成的光学部件107、光反射片80以及光源117A、117B。
光源117A、117B分别与导光板81的Y轴方向的两端面(入射端面)相对配置,例如通过使多个激光发光元件或发光二极管沿X轴方向排列而得到。光源117A、117B的出射光从导光板81的端面入射到导光板81内,在导光板81内进行传播后射出,依次透射过向下棱镜片82和配光控制部件83后,入射到液晶显示面板106。液晶显示面板106对从背面106a射入的光进行空间调制,生成图像光,将其从显示面106b射出。该出射光被识别为图像。
导光板81是由丙烯树脂树脂(PMMA)等透明光学材料形成的板状部件,其背面(与液晶显示面板106相反一侧的面)具有如下结构:向与液晶显示面板106侧相反一侧突出的微小光学元件81a沿着与显示面106b平行的面规则地进行排列。微小光学元件81a的形状呈球面状的一部分,其表面具有固定的曲率。球面状的微小元件81a沿着X-Y平面二维配置。
作为微小光学元件81a的实施例,例如可以采用其表面的曲率约为0.15mm、最大高度约为0.005mm、折射率约为1.49的微小光学元件。此外,微小光学元件的中心间隔可以设为0.077mm。此外,导光板81的材质可以是丙烯树脂,但是并不限于该材质。只要是光透射率好、成型加工性优异的材料即可,也可以使用聚碳酸酯树脂等其它树脂材料或者使用玻璃材料,来替代丙烯树脂。
如上所述,光源117A、117B的出射光从导光板81的侧方端面入射到导光板81的内部。该入射光在导光板81的内部传播,由于导光板81的微小光学元件81a与空气层的折射率之差而被全反射,从导光板81的前表面向液晶显示面板106的方向放射。此处,为了使从导光板81的前表面射出的放射光的面内亮度分布均匀,将微小光学元件81a配置为越远离侧方端面越密集,越靠近侧方端面越稀疏。此外,不限于此,也可以为了使所述面内亮度分布成为期望的值,而将微小光学元件81a配置为在面内更为均匀均等。
光反射片80用于使从导光板81的背面放射的光进行反射而作为照射液晶显示面板106的背面106a的照明光再次加以利用,例如,能够使用以聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂为基础材料的光反射片或在基板的表面蒸镀了金属的光反射片。
向下棱镜片82是透明的光学片,其背面具有如下结构:向与液晶显示面板106侧相反一侧突出的微小光学元件82a沿着与显示面106b平行的面规则地排列。微小光学元件82a的形状是三角棱镜状,具有固定的顶角。如图2所示,微小光学元件82a是以X轴方向为棱线方向的三角棱镜,沿着X-Y平面规则地配置在Y轴方向上。微小光学元件82a的间隔可以是恒定的,也可以是变化的。此外,各微小光学元件82a分别具有两个倾斜面。
作为微小光学元件82a的实施例,例如可以采用由两个倾斜面形成的顶角为68度、高度为0.022mm、折射率为1.49的微小光学元件。此外,能够将微小光学元件82a排列成在Y轴方向的中心间隔为0.03mm。此外,向下棱镜片82的材料可以是PMMA,但是不限于该材质。只要是光透射率好、成型加工性优异的材质即可,也可以使用聚碳酸酯树脂等其它树脂材料,或者使用玻璃材料。
配光控制部件83是透明的板状或者片状的部件,具有使从光学部件107放射的光入射的入射面83a和使从入射面83a入射的光出射的出射面83b。并且,在配光控制部件83的出射面83b,设置有在X轴方向上延伸的多个凹面109。该凹面109沿着与显示面106b平行的面,在Y轴方向上规则地排列。凹面109的曲率半径形成为按照中央部110A、中间部110B、周边部110C的顺序依次减小。此外,优选的是,该凹面109在Y方向的宽度与液晶显示面板106的像素(此处未图示)的宽度相同或为其以下,更优选的是,为后述的元素像素的宽度以下。
从光源117A、117B发出的光分别从导光板81的入射端面入射到各个导光板81,在导光板81的内部被全反射的同时进行传播。此时,传播光的一部分被导光板81背面的微小光学元件81a反射,作为照明光而从导光板81的前表面(出光面)放射。微小光学元件81a将在导光板81的内部传播的光转换为具有以相对于Z轴方向倾斜了规定的角度的方向为中心的配光分布的光,并从前表面放射。以规定的角度从该导光板81放射的光入射到向下棱镜片82的微小光学元件82a的内部,在该微小光学元件82a的倾斜面进行内面全反射后,以在出光面的法线方向具有指向性的状态从前表面(出光面)放射。即,通过由导光板81和向下棱镜片82构成的光学部件107的作用,从光源117A、117射出的光被转换为具有窄角配光分布的光,从光学部件107向液晶显示面板106的方向放射。
具有窄角配光分布的光是规定强度以上的光局部存在于以液晶显示面板106的显示面106b的法线方向即Z轴方向为中心的规定角度范围内的具有高指向性的光。
从向下棱镜片82放射的光入射到配光控制部件83的入射面83a后,通过设置在出射面83b的多个凹面109,如后述这样控制其配光分布而射出。并且,从配光控制部件83放射的光作为照射液晶显示面板106的背面106a的照明光而被利用。
此处,在说明实施方式1的液晶显示装置的配光控制部件83的作用之前,说明现有(比较例)的液晶显示装置的视距与面内亮度分布之间的关系。
图3是示意性示出第1比较例的液晶显示装置的结构的图。第1比较例的液晶显示装置除了不具有配光控制部件83以外,与实施方式1的液晶显示装置相同,是放射上述这样的具有窄角配光分布的光的装置。在图3中,P表示视距为无限远的情况下的视点。R和Q分别是位于通过液晶显示面板的显示面中央部的法线上的视点,R表示视距较近的情况下的视点,Q表示位于P与R之间的情况下的视点,是与R不同的视点。从向下棱镜片82射出的光在Z轴方向具有高指向性,因此,从视点P进行观察时,观察到面内亮度分布均匀。
另一方面,在从视点Q进行观察时,观察到中央部的亮度与视点P相同,但是从周边部发出的光越靠近周边部则亮度越低。此外,在从视点R进行观察时,观察到中央部的亮度与视点P和Q没有不同,但是从周边部发出的光越靠近周边部则亮度越低。在从视点R进行观察时,与从视点Q进行观察的情况相比,周边部的亮度大幅下降。即,在第1比较例的液晶显示装置中,视距越近,周边部的亮度下降越显著。
图4是示意性示出第2比较例的液晶显示装置的结构的图。第2比较例的液晶显示装置是在第1比较例的液晶显示装置的向下棱镜片82的前方配置有菲涅耳透镜片102,其它的结构相同。第2比较例的液晶显示装置使用菲涅耳透镜片102作为改善图3所示的第1比较例的液晶显示装置的周边亮度下降的手段,使周边部的指向性朝向视点Q倾斜。
由此,在从视点Q进行观察时,观察到在中央部和周边部亮度均匀。但是,在从视点P和视点R观察时,周边部的亮度均下降。这样,使用菲涅耳透镜片102的方法只是将均匀观察到面内亮度的视点从以往的无限远变更为某一有限距离,并没有根本性解决面内亮度下降的问题。如果离开该有限距离的视点,则与现状一样,会产生周边亮度的下降。
实施方式1的液晶显示装置的配光控制部件83改善了上述这样的与视距变化相伴的周边亮度的下降。
图5是将配光控制部件83的一部分放大示出的剖视图,图5的(a)示出图1的配光控制部件83的中央部110A的截面形状,图5的(b)示出图1的配光控制部件83的中间部110B的截面形状,图5的(c)示出图1的配光控制部件83的周边部110C的截面形状。图5的(a)的中央部110A的出射面83b为平面状,与此相对,图5的(b)的中间部110B和图5的(c)的周边部110C的出射面83b形成有凹面109。此外,如上所述,关于凹面109的曲率半径,与图5的(b)的中间部110B相比,图5的(c)的周边部110C的曲率半径较小。此外,虽然此处仅示出了中心部110A、中间部110B、周边部110C这3个区域的情况,但是包含其它区域在内,凹面109的曲率半径形成为越靠近周边部110C越小。
在中央部110A,由于配光控制部件83的出射面83b的形状为平面,因此,从向下棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光不改变其配光分布而从配光控制部件83射出。在中间部110B,由于在出射面83b设置有具有某一曲率半径的凹面109,因此,从向下棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光的配光分布被扩展而从配光控制部件83射出。此外,在周边部110C,设置有曲率半径更小的凹面109,因此,从向下棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光的配光分布被进一步扩展而从配光控制部件83射出。
其结果是,如图1所示,从配光控制部件83射出的光如下进行转换而从配光控制部件83射出:从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光从液晶显示面板106的中央部朝向周边部,逐渐扩展其配光分布。即,从液晶显示面板106的中央部朝向周边部,相对于Z轴发生倾斜的角度的射出成分逐渐增大。在该情况下,在无限远的视点P观察到从中央部110A放射的光84a、从中间部110B放射的光85c和从周边部110C放射的光86c。此外,在中距离的视点Q观察到从中央部110A放射的光84a、从中间部110B放射的光85a和从周边部110C放射的光86a。并且,在近距离的视点R,观察到从中央部110A放射的光84a、从中间部110B放射的光85b和从周边部110C放射的光86b。由此,使用配光控制部件83,将从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光转换为其配光分布扩展,由此,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
根据实施方式1的液晶显示装置,设置有配光控制部件83,该配光控制部件83接收从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光并向液晶显示面板106的方向射出,在配光控制部件83设置有多个凹面109,使多个凹面109的曲率半径形成为越是靠近配光控制部件83的周边部110C侧的凹面,其曲率半径越小,因此,具有窄角配光分布的光被转换为从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
此外,如后面说明的那样,在配光控制部件83的出射面83b,也可以替代设置多个凹面109而设置多个凸面。但是,在该情况下,需要使从光学部件107放射的光被凸面暂时会聚后被再次发散,因此,为了扩展具有窄角配光分布的光,与凹面109相比,需要具有绝对值较大的放大倍率的凸面。因此,在凸面的曲面形状存在形状误差的情况下,该形状误差带给从配光控制元件83的出射面83b射出的光的配光分布的影响较大。与此相对,在实施方式1中,在配光控制部件83的出射面83b设置多个凹面109,因此,能够以较小的放大倍率来扩展具有窄角配光分布的光,即使在凹面109的球面形状存在形状误差的情况下,该形状误差带给从配光控制元件83的出射面83b射出的光的配光分布的影响也较小。即,能够降低对凹面109的形状误差的灵敏度。
此外,光学部件107由导光板81和向下棱镜片82构成,导光板81使从光源117A、117B射出的光在与液晶显示面板106侧相反一侧具有的背面进行内面反射而向液晶显示面板106的方向射出,向下棱镜片82将从导光板81向液晶显示面板106的方向射出的光转换为具有窄角配光分布的光,因此,仅仅在现有的广泛应用的向下棱镜片82上配置被设计为应对各种用途的配光控制部件83,就能够简单地制造周边部的亮度下降较小的背光装置。
此外,在实施方式1中,示出了在配光控制部件83的出射面83b设置有多个凹面109的结构,但是设置凹面109的位置不限于此。图6示出实施方式1的液晶显示装置的变形例,是部分示出配光控制部件83的剖视图。在该变形例中,在配光控制部件的83的入射面83a设置有多个凹面109。这样,也能够得到与上述相同的效果。
此外,也可以在配光控制部件83的两个面设置多个凹面109。图7示出实施方式1的液晶显示装置的变形例,是部分示出配光控制部件83的剖视图。在该变形例中,在配光控制部件83的入射面83a和出射面83b的双方设置多个凹面109。这样,也能够得到与上述相同的效果。
此外,在实施方式1的背光装置中,将配光控制部件83的入射面83a设为平面,但是为了得到期望的配光分布,也可以设为任意的曲面。
实施方式2.
图8是示出实施方式2的液晶显示装置的结构的示意图。在实施方式2的液晶显示装置中,与实施方式1相比,在构成光学部件107的导光板81的背面形成的微小光学元件81a的每单位面积的数量在周边部侧形成得更密集。此外,实施方式2的液晶显示装置的结构除了微小光学元件81a的分布不同以外,其余与实施方式1相同,因而省略其说明。
在现有的背光装置的导光板中,为了使背光装置的面内亮度均匀,通常将设置在导光板背面的微小光学元件配置为越靠近光源的区域越稀疏,越靠近中心部越密集。这是因为,如果在靠近光源的区域密集地配置微小光学元件,则越靠近周边部从导光板取出的光越多,而在中央部却较少,导致中央部的亮度下降。
另一方面,与上述使面内亮度分布均匀的情况下的配置相比,在实施方式2的背光装置中,在靠近光源117A、117B的区域,将微小光学元件81a配置得较密集。其结果是,如图8所示,与中央部相比,从向下棱镜片102放射的光的法线方向的亮度在周边部较大。其结果是,从配光控制部件83射出的光与实施方式1相比,其配光分布没有变化,但是越是从配光控制部件83的周边部放射的光,各射出角度的光强度越大。
在该情况下,在视点P观察到从中央部110A放射的光87a、从中间部110B放射的光88c和从周边部110C放射的光89c。此外,在视点Q观察到从中央部110A放射的光87a、从中间部110B放射的光88a和从周边部110C放射的光89a。并且,在视点R观察到从中央部110A放射的光87a、从中间部110B放射的光88b和从周边部110C放射的光89b。此时,在视点R观测到的从周边部110C放射的光89b的光强度大于实施方式1中的与此对应的从周边部110C放射的光86b。
根据实施方式2的背光装置,与实施方式1相比,每单位面积的导光板81的微小光学元件81a的数量在周边部侧配置得更密集,因此,在周边部能够增大相对于液晶显示面板106的法线方向较大程度倾斜的角度方向上的光的强度,除实施方式1的效果之外,还能够进一步减轻周边部的亮度下降。
实施方式3.
图9和图10示出实施方式3的液晶显示装置,图9是示意性示出液晶显示装置的结构的图,图10的(a)是将图9的配光控制部件的中央部放大示出的剖视图,图10的(b)是将图9的配光控制部件的中间部放大示出的剖视图,图10的(c)是将图9的配光控制部件的周边部放大示出的剖视图。
如图9所示,实施方式3的液晶显示装置在配光控制部件83设置有多个凹面109这方面与实施方式1相同,而不同之处在于:在实施方式1中,从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向与液晶显示面板106的法线方向平行,与此相对,在实施方式3中,凹面109朝显示面的法线方向倾斜,使得从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板的显示面中央部的法线。除此以外的结构与实施方式1相同,因而省略其说明。
图10的(a)的中央部110A的出射面83b为平面形状,与此相对,在图10的(b)的中间部110B和图10的(c)的周边部110C的出射面83b,形成有凹面109。中间部110B的凹面109具有曲率半径r1,相对于显示面106b的法线方向即Z轴向配光控制部件83的周边部方向倾斜ω1。即,连接凹面109的中点与其曲率中心O1的直线与Z轴形成角度ω1。此外,周边部110C的凹面109具有曲率半径r2,相对于Z轴向配光控制部件83的周边部方向倾斜ω2。即,连接凹面109的中点与其曲率中心O2的直线与Z轴形成角度ω2。并且,曲率半径r2小于r1,凹面109的倾斜角度ω2大于ω1。此处,虽然只示出了中央部110A、中间部110B、周边部110C这3个区域的情况,但是越靠近周边部110C,凹面109的曲率半径逐渐变小,越靠近周边部110C,凹面109的倾斜角度越大。
在中央部110A,由于配光控制部件83的出射面83b的形状为平面,因此,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光不改变其配光分布而从配光控制部件83射出。在中间部110B,在出射面83b设置有曲率半径为r1的凹面109,该凹面109相对于Z轴朝配光控制部件83的周边部方向倾斜ω1,因此,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光,其分布在Y轴方向上扩展,并且,其峰值成分的方向朝通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线倾斜,作为整体而朝中央部的方向倾斜。
在周边部110C,设置有具有比上述曲率半径r1小的曲率半径r2的凹面109,该凹面109相对于Z轴向配光控制部件83的周边部方向倾斜大于ω1的ω2,因此,与上述中间部110B相比,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光的分布在Y轴方向上更加扩展,并且,与上述中间部110B相比,其峰值成分的方向朝通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线倾斜得更大。
其结果是,如图9所示,从配光控制部件83射出的光成为:从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,并且,其峰值成分的方向朝液晶显示面板106的显示面106b中央部倾斜,越是从配光控制部件83的周边部110C射出的光,朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线方向放射的光的成分越多。
在该情况下,在视点P观察到从中央部110A放射的光90a、从中间部110B放射的光91c和从周边部110C放射的光92c。此外,在视点Q观察到从中央部110A放射的光90a、从中间部110B放射的光91a和从周边部110C放射的光92a。并且,在视点R观察到从中央部110A放射的光90a、从中间部110B放射的光91b和从周边部110C放射的光92b。此处,光90a、91a、92a是从配光控制部件83射出的光的峰值成分。此时,在视点R观测到的从周边部110C放射的光92b的光强度大于实施方式1中的与此对应的从周边部110C放射的光86b。因此,使用配光控制部件83,将从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光转换为其配光分布扩展,并且,转换为其光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,由此,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
根据实施方式3的背光装置,使凹面109相对于显示面106b的法线方向进行倾斜,使得从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,因此,除实施方式1的效果之外,还能够进一步减轻周边部的亮度下降。
此外,由于越靠近配光控制部件83的周边部110C侧,使凹面109的倾斜角度越大,因此,能够提高背光装置的面内亮度分布的均匀性。
此外,在实施方式3中,示出了在配光控制部件83的出射面83b设置凹面109的情况,但是,也可以在入射面83a设置凹面109,使凹面109倾斜为从配光控制部件83放射的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b的中央部的法线。此外,也可以在入射面83a和出射面83b这两面设置凹面109,使凹面109倾斜为从配光控制部件83放射的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b的中央部的法线。通过这些结构,也能够得到与上述相同的效果。
实施方式4.
图11示出实施方式4的液晶显示装置,图11的(a)是将配光控制部件的中央部放大示出的剖视图,图11的(b)是将配光控制部件的中间部放大示出的剖视图,图11的(c)是将配光控制部件的周边部放大示出的剖视图。在实施方式3中,示出了使凹面109相对于显示面106b的法线进行倾斜,使得从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线的情况,但是,也可以在出射面83b设置凹面109,并且在入射面83a设置与该凹面109相对的倾斜面116。这样,能够使从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向液晶显示面板106的显示面106b中央部。此外,除了配光控制部件83的形状以外,与实施方式3相同,因而省略其说明。
图11的(a)的中央部110A的入射面83a和出射面83b为平面形状,与此相对,在图11的(b)的中间部110B和图11的(c)的周边部110C,在出射面83b形成有凹面109,并且在入射面83a形成有与凹面109相对的倾斜面116。在中间部110B的出射面83b,形成有具有曲率半径为r1的凹面109,连接该凹面109的中点与其曲率中心O3的直线与Z轴平行。并且,在入射面83a设置有与该凹面109相对的倾斜面116,该倾斜面116相对于液晶显示面板106的平行方向的X轴和Y轴朝配光控制部件83的周边部的方向倾斜ω3。
此外,在周边部110C的出射面83b,形成有具有曲率半径为r2的凹面109,连接该凹面109的中点与其曲率中心O4的直线与Z轴平行。并且,在入射面83a设置有与该凹面109相对的倾斜面116,该倾斜面116相对于液晶显示面板106的平行方向的X轴和Y轴朝配光控制部件83的周边部方向倾斜ω4。此外,曲率半径r2小于r1,倾斜角度ω4大于ω3。此外,此处只示出了中央部、中间部、周边部这3个区域的情况,但是,包含除此以外的区域在内,凹面109的曲率半径形成为越靠近周边部110C较小,倾斜面116的倾斜度形成为越靠近周边部110C越大。
在中央部110A,由于配光控制部件83的入射面83a和出射面83b分别为平面形状,因此从向下棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光不改变其配光分布变化地从配光控制部件83射出。在中间部110B,在出射面83b设置有曲率半径为r1的凹面109,在入射面83a形成有相对于X轴和Y轴倾斜ω3的倾斜面116,因此,从向下棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光,借助入射面83a的倾斜面116使其峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,借助出射面83b的凹面109使其分布在Y轴方向上扩展。
在周边部110C,在出射面83b设置有具有比上述曲率半径r1小的曲率半径r2的凹面109,在入射面83a形成有倾斜面116,该倾斜面116相对于X轴和Y轴倾斜大于上述倾斜角度ω3的ω4,因此,从向下棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光借助入射面83a的倾斜面116而比中间部110B更大程度地倾斜,并借助出射面83b的凹面109而在Y轴方向上比中间部110B扩展得更广。其结果是,从配光控制部件83射出的光进行如下转换而从配光控制部件83射出:从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,并且其光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线。由此,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
根据实施方式4的背光装置,在配光控制部件83的出射面83b设置有多个凹面109,并且,在入射面83a设置有与多个凹面109相对的多个倾斜面116,使该倾斜面116形成为从配光控制部件83放射的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板116的显示面116b中央部的法线,因此,能够得到与实施方式3相同的效果。
此外,此处示出了在入射面83a设置多个倾斜面116,在出射面83b设置多个凹面109的结构,但是即使在入射面83a设置多个凹面109,在出射面83b设置多个倾斜面116,也能够得到相同的效果。
实施方式5.
图12~图14是示出实施方式5的液晶显示装置的图,图12是示意性示出液晶显示装置的结构的图,图13的(a)是将图12的配光控制部件的中间部放大示出的剖视图,图13的(b)是将图12的配光控制部件的周边部放大示出的剖视图,图14是求光学面的各个面与XY平面所成的角度时的说明图。
如图12所示,实施方式5的液晶显示装置在具有液晶显示面板106、配光控制部件83、向下棱镜片82、导光板81、光反射片80以及光源117A、117B的方面与实施方式1相同,但是实施方式1的配光控制部件83设置有多个凹面109,与此相对,实施方式5的配光控制部件83设置有多个光学面1000,该多个光学面1000将具有窄角配光分布的光的峰值成分的方向转换为指向多个视点。此外,配光控制部件83以外的部分与实施方式1相同,因而省略说明。
如图13的(a)和图13的(b)所示,光学面1000具有第1面103a、第2面103b和第3面103c。这些面分别是相对于X轴和Y轴以相互不同的角度倾斜的平面,使得入射到配光控制部件83的具有窄角配光分布的光的峰值成分的方向,在第1面103a朝向近距离的视点R,在第2面103b朝向中距离的视点Q,在第3面103c朝向无限远的视点P。
如图13的(a)所示,在中间部110B的光学面1000,第1面103a和第2面103b与Y轴所成的角度分别为ω6、ω5,第3面与Y轴平行。此外,ω6大于ω5。如图13的(b)所示,在周边部110C的光学面1000,第1面103a和第2面103b与Y轴所成的角度分别为ω8、ω7,第3面与Y轴平行。此外,ω8大于ω7。此处只示出了中间部110B、周边部110C这两个区域的情况,但是包含除此以外的情况在内,第1面103a、第2面103b的倾斜角度形成为越靠近周边部110C越大。
从向下棱镜片82射出并经由第3面103c从配光控制部件83射出的光成为:具有窄角配光分布的光的峰值成分、即光94c、95c的方向与视点P的方向一致。
与此相对,经由第2面103b从配光控制部件103射出的光成为:与第2面103b的倾斜角ω5、ω7对应地,具有窄角配光分布的光的峰值成分、即光94a、95a的朝向发生变化而与视点Q的方向一致。此外,经由第1面103a从配光控制部件103射出的光成为:与第1面103a的倾斜角ω6、ω8对应地,具有窄角配光分布的光的峰值成分、即光94b、95b的朝向发生变化而与视点R的方向一致。
其结果是,如图12所示,在视点P观察到从中央部110A放射的光93a、从中间部110B放射的光94c和从周边部110C放射的光95c。此外,在视点Q观察到从中央部110A放射的光93a、从中间部110B放射的光94a和从周边部110C放射的光95a。并且,在视点R观察到从中央部110A放射的光93a、从中间部110B放射的光94b和从周边部110C放射的光95b。这样,将从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光的峰值成分的方向转换为朝向视点P、Q、R的方向,由此,无论在P、Q、R中的哪一个视点,都能够确保一定的周边亮度。
此外,在上述说明中,只说明了中央部110A、中间部110B、周边部110C,但是,对于设置在除此以外的区域的光学面,也形成为在视点P观察到从第3面103c射出的光的峰值成分,在视点Q观察到从第2面103b射出的光的峰值成分,在视点R观察到从第1面103a射出的光的峰值成分。
接下来,说明求出光学面1000的各个面与XY平面所成的角ω的方法。另外,此处只对第1面103a进行了例示,但是,针对其它的面,也能够通过同样的方法来确定ω。在图14中,d表示沿着Z轴的从入射第1面103a的光的入射点M到视点X的距离,l表示沿着Y轴的从入射点M到视点X的距离,ω′表示以角度ω入射到第1面103a的光的出射角。在该情况下,下式成立。
tan(π/2+ω-ω′)=d/1 (1)
nsinω=sinω′ (2)
其中,n为配光控制部件83的折射率,设空气的折射率为1。
如果根据式(1)、(2)确定了d、n和l,则能够求出任意位置处的ω。即,在任意视点,能够求出配光控制部件83的任意位置处的光学面的各个面的倾斜度。
根据实施方式5的背光装置,配光控制部件83设置有具有第1面103a、第2面103b和第3面103c的多个光学面1000,该多个光学面1000将从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光的峰值成分的方向,转换为朝向视点P、Q、R的方向,因此在视点P、Q、R,能够确保一定的周边亮度。
此外,第1面103a和第2面103b的倾斜角度分别为越靠近配光控制部件83的周边部侧越大,因此能够提高背光装置的面内亮度分布的均匀性。
此外,根据实施方式5的液晶显示装置,由于具有上述背光装置,因此在视点P、Q、R,能够确保一定的周边亮度。
此外,当配光控制部件83中的相邻光学面1000在Y轴方向上的宽度、配置间隔(间距)增大时,光的射出方向根据液晶显示面板106的显示面106b的位置而不同,因此,在显示面106b观察到X轴方向的面内亮度不均。另一方面,如果宽度、间距过小,则加工变困难,并且配光控制部件83的光利用效率下降。
通常,液晶显示面板显示的图像由作为基本显示单位的像素来形成。该像素进一步由RGB的元素像素构成。来自各个元素像素的光的强度在液晶显示面板被调节,该光被人眼合成,由此,决定了该像素的颜色。如果光学面1000在Y轴方向上的宽度和间距大于RGB的各个元素像素,则在某一视点观察到某一像素的色度或亮度与本来应该显示的色度或者亮度会发生不同。因此,优选构成为,各光学面1000的宽度和间距小于元素像素在Y轴方向上的尺寸。此外,更优选构成为,RGB的各个元素像素在Y轴方向上的尺寸内包含的各光学面1000的数量分别为相同程度。
此外,在实施方式5的方式中,将光学面1000的第1面103a、第2面103b和第3面103c作为平面进行了说明,但是并非限定于此,也可以是曲面等。例如,在设为凹面时,如在实施方式1和2中说明的那样,能够扩展从各个面射出的光的配光分布,因此能够在更大范围的视距上减轻周边亮度的下降。
此外,在上述说明中,示出了设视点P为无限远且第3面103c与X-Y平面平行的情况,但也可以是,除了中央部110A以外,将视点设定为不是无限远的位置处,使第3面103c相对于X-Y平面倾斜。
此外,在实施方式5的方式中,示出了从中央部朝周边部,按照第3面103c、第2面103b、第1面103a的顺序设置了各个面的光学面1000,但是也可以调换该顺序。
此外,示出了将光学面1000设置在配光控制部件83的出射面83b侧的情况,但是也可以将其设置在入射面83a侧。
此外,在实施方式5中,例示了如下的配光控制部件83:该配光控制部件83将从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光转换为朝向作为无限远视点的视点P、作为中间距离视点的视点Q以及作为近距离视点的视点R这3个视点,但是并非限定于此,视点也可以设为2个以上,视距也可以选择任意值。
实施方式6.
图15是示意性示出本发明的实施方式6的液晶显示装置(透射型液晶显示装置)100的结构的图。在液晶显示装置100中,将实施方式1的配光控制部件83应用于后述的具有视角可变功能的液晶显示装置中。图16是示意性示出从Y轴方向观察到的图15的液晶显示装置100的一部分结构的图。如图15和16所示,液晶显示装置100具有透射型液晶显示面板10、光学片9、第1背光单元1、第2背光单元2、光反射片8和配光控制部件83,这些构成要素10、9、1、2、8、83沿Z轴排列。液晶显示面板10具有显示面10a,该显示面10a与垂直于Z轴的、包含X轴和Y轴的X-Y平面平行。此外,X轴和Y轴相互垂直。以下,对除去配光控制部件83之外的液晶显示装置进行说明。
液晶显示装置100还具有:面板驱动部102,其驱动液晶显示面板10;光源驱动部103A,其驱动第1背光单元1中包含的光源3A、3B;以及光源驱动部103B,其驱动第2背光单元2中包含的光源6A、6B。面板驱动部102和光源驱动部103A、103B的动作由控制部101控制。
控制部101对从信号源(未图示)提供的视频信号实施图像处理,生成控制信号,并将这些控制信号提供给面板驱动部102和光源驱动部103A、103B。光源驱动部103A、103B分别根据来自控制部101的控制信号,驱动光源3A、3B、6A、6B,从这些光源3A、3B,6A、6B射出光。
第1背光单元1将光源3A、3B的出射光转换为具有窄角配光分布(规定强度以上的光局部存在于以液晶显示面板10的显示面10a的法线方向即Z轴方向为中心的较窄的角度范围内的分布)的照明光11,并向液晶显示面板10的背面10b放射。该照明光11经由光学片9,照射于液晶显示面板10的背面10b。光学片9抑制细微的照明不均等光学性影响。另一方面,第2背光单元2将光源6A、6B的出射光转换为具有广角配光分布(规定强度以上的光局部存在于以Z轴方向为中心的较大的角度范围内的分布)的照明光12,并向液晶显示面板10的背面10b放射。照明光12透射过第1背光单元1和光学片9,照射于液晶显示面板10的背面10b。
紧邻第2背光单元2的下方配置有光反射片8。从第1背光单元1向其背面侧放射的光中的透射过第2背光单元2的光和从第2背光单元2向其背面侧放射的光被光反射片8反射,作为照射液晶显示面板10的背面10b的照明光而加以利用。例如,可以使用以聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂为基本材料的光反射片、或者在基板的表面蒸镀金属而得到光反射片作为光反射片8。
液晶显示面板10具有沿着与Z轴方向垂直的X-Y平面延伸的液晶层10c。液晶显示面板10的显示面10a为矩形,图15和16所示的X轴方向和Y轴方向分别是沿着该显示面10a的相互垂直的2条边的方向。面板驱动部102根据由控制部101提供的控制信号,以像素为单位改变液晶层10c的光透射率。由此,液晶显示面板10能够对从第1背光单元1和第2背光单元2中的一方或者双方射入的照明光进行空间调制,生成图像光,并使该图像光从显示面10a射出。在仅驱动光源3A、3B而不驱动光源6A、6B的情况下,由于从第1背光单元1放射窄角配光分布的照明光11,因此液晶显示装置100的视角为窄视角,在仅驱动光源6A、6B的情况下,由于从第2背光单元2放射广角配光分布的照明光12,因此液晶显示装置100的视角为宽视角。此外,控制部101能够单独控制光源驱动部103A、103B,调节从第1背光单元1放射的照明光11的强度与从第2背光单元2放射的照明光12的强度的比例。
如图15所示,第1背光单元1包含光源3A、3B、与液晶显示面板10的显示面10a平行配置的导光板4、光学片5D(以下,称作向下棱镜片5D)以及光学片5V(以下,称作向上棱镜片5V)。通过导光板4与向下棱镜片5D的组合(第1光学部件),从光源3A、3B射出的光被转换为具有窄角配光分布的照明光11。导光板4是由丙烯树脂(PMMA)等透明光学材料形成的板状部件,其背面4a(与液晶显示面板10相反一侧的面)具有如下结构:朝与液晶显示面板10侧的相反一侧突出的微小光学元件40、…、40沿着与显示面10a平行的面规则地排列。微小光学元件40的形状呈球面形状的一部分,其表面具有固定的曲率。
向上棱镜片5V具有使由第2背光单元2射出的具有广角配光分布的照明光12透射的光学结构,此外,具有将从导光板4的背面4a放射的光反射回导光板4的方向的光学结构。从导光板4的背面4a放射的光被向上棱镜片5V反射,将其前进方向改为朝向液晶显示面板10的方向而透射过导光板4和向下棱镜片5D,由此,作为具有更为窄角的配光分布的照明光而被利用。
光源3A、3B分别与导光板4的Y轴方向的两端面(入射端面)4c、4d相对配置,例如是在X轴方向上排列多个激光发光元件而得到的。从这些光源3A、3B发出的光分别从导光板4的入射端面4c、4d入射到各个导光板4,在导光板4的内部被全反射而进行传播。此时,传播光的一部分被导光板4的背面4a的微小光学元件40反射,作为照明光11a而从导光板4的前表面(出光面)4b放射。微小光学元件40将在导光板4的内部传播的光转换为以相对于Z轴方向倾斜规定角度的方向为中心的配光分布的光,并从前表面4b放射。从该导光板4放射的光11a入射到向下棱镜片5D的微小光学元件50的内部,在该微小光学元件50的倾斜面进行内面全反射后,作为照明光11从前表面(出光面)5b放射。
图17的(a)、(b)是概略地示出导光板4的光学结构的一例的图。图17的(a)是概略地示出导光板4的背面4a的结构的一例的立体图,图17的(b)是概略地示出从X轴方向观察到的图17的(a)所示的导光板4的一部分结构的图。如图17的(a)所示,在导光板4的背面4a,二维地(沿着X-Y平面)排列有凸球面状的微小光学元件40。
作为微小光学元件40的实施例,例如可以采用其表面的曲率约为0.15mm、最大高度Hmax约为0.005mm、折射率约为1.49的微小光学元件。此外,微小光学元件40、40的中心间隔Lp可以设为0.077mm。此外,导光板4的材质可以是丙烯树脂,但是不限于该材质。只要是光透射率好、成型加工性优异的材料即可,也可以使用聚碳酸酯树脂等其它树脂材料或者使用玻璃材料来替代丙烯树脂。
如上所述,光源3A、3B的出射光从导光板4的侧方端面4c、4d入射到导光板4的内部。该入射光在导光板4的内部传播,由于导光板4的微小光学元件40与空气层之间的折射率之差而被全反射,从导光板4的前表面4b向液晶显示面板10的方向放射。此外,在导光板4的背面4a,图17的(a)、(b)所示的微小光学元件40、…、40大致规则地进行排列,但是,为了使从导光板4的前表面4b射出的放射光11a的面内亮度分布均匀化,可以将微小光学元件40的密度即每单位面积的数量设为越远离端面4c、4d则越多,将微小光学元件40的密度设为越靠近端面4c、4d则越少。或者,也可以使微小光学元件40、…、40形成为越靠近导光板4的中心则越密集,随着远离该中心而逐步变稀疏。
图18是示出对从导光板4的前表面4b放射的放射光11a的配光分布(角度亮度分布)进行仿真而得到的计算结果的曲线图。在图18的曲线图中,横轴表示放射光11a的放射角度,纵轴表示亮度。如图18所示,放射光11a的配光分布以相对于Z轴方向倾斜约±75度的轴为中心,分别具有约30度的分布宽度(半值全宽:FWHM)。即,放射光11a的配光分布为如下分布:具有半值全宽以上强度的光局部存在于以相对于Z轴方向倾斜约+75度的轴为中心的约+60度~+90度的角度范围内和以相对于Z轴方向倾斜约-75度的轴为中心的约-60度~-90度的角度范围内。此处,从图15右侧的光源3B射出的光被微小光学元件40进行内面反射,主要形成-60度~-90度的角度范围的放射光,从图15左侧的光源3A射出的光被微小光学元件40进行内面反射,主要形成+60度~+90度的角度范围的放射光。此外,即使替代凸球面状而将微小光学元件40的形状设为棱镜状,也能够生成这样的配光分布的放射光。
如后述那样,通过生成这些局部存在于两个角度范围的放射光11a,能够使入射到向下棱镜片5D的微小光学元件50的内部的放射光11a被微小光学元件50的内面全反射。在微小光学元件50的内面发生全反射的光形成为,局部存在于以Z轴方向为中心的较窄的角度范围内而具有窄角配光分布的照明光11。
接下来,对向下棱镜片5D的光学结构进行说明。图19的(a)、(b)是概略地示出向下棱镜片5D的光学结构的一例的图。图19的(a)是概略地示出向下棱镜片5D的背面5a的构造的一例的立体图,图19的(b)是概略地示出从X轴方向观察到的图19的(a)所示的向下棱镜片5D的一部分结构的图。如图19的(a)所示,向下棱镜片5D的背面5a(即与导光板4相对的面)具有多个微小光学元件50沿着与显示面10a平行的面在Y轴方向上规则排列而成的构造。各微小光学元件50形成三角棱镜形状的凸状部,微小光学元件50的顶角部向与液晶显示面板10侧相反的一侧突出,构成该顶角部的棱线在X轴方向上延伸。微小光学元件50、50的间隔固定。另外,各微小光学元件50具有从Z轴方向向+Y轴方向和-Y轴方向分别倾斜的两个倾斜面50a、50b。
从导光板4的前表面4b射出的放射光11a入射至向下棱镜片5D的背面5a即微小光学元件50。该入射光由微小光学元件50的构成三角棱镜的倾斜面50a、50b中的一方进行内面全反射,由此弯折成接近液晶显示面板10的法线方向(Z轴方向),因此,成为具有中心亮度高、分布宽度窄的配光分布的照明光11。
作为这样的微小光学元件50的实施例,例如可采用由倾斜面50a、50b形成的顶角(图19的(b)的截面为等腰三角形状的顶角)为68度、高度Tmax为0.022mm、折射率为1.49的微小光学元件。另外,能够以Y轴方向的中心间隔Wp为0.03mm的方式排列微小光学元件50、…、50。此外,向下棱镜片5D的材质可以为PMMA,但并非限定于该材质。只要是透光率良好、成型加工性良好的材质,则也可以使用聚碳酸酯树脂等其它树脂材料或者玻璃材料。
图20是示出基于从向下棱镜片5D的前表面5b放射的照明光11的配光分布的仿真得出的计算结果的曲线图。在图20的曲线图中,横轴表示照明光11的放射角度,纵轴表示亮度。此外,在图20的配光分布中没有包含从第2背光单元2放射并透射第1背光单元1的光。如图20所示,照明光11的配光分布具有以Z轴方向为中心,放射角度为约30度的分布宽度(半值全宽:FWHM)。即,照明光11的配光分布是具有半值全宽以上的强度的光局部存在于以Z轴方向为中心的-15度~+15度角度范围内的窄角配光分布。
图20所示的窄角配光分布是以来自导光板4的放射光11a具有图18所示的配光分布为前提的。图18所示的配光分布是通过以满足如下条件的方式来设计导光板4而取得的:(1)以使用具有朗伯特形状的角度强度分布的光源3A、3B为前提;(2)将来自导光板4的放射光11a由向下棱镜片5D的微小光学元件50的(顶角68度)的倾斜面50a、50b进行内面全反射后使其在向下棱镜片5D内前进,由此,转换成局部存在于以0度为中心的约30度分布宽度的角度范围内的配光分布的光。
图21的(a)、(b)是概略地示出微小光学元件50的光学作用的图。如图21的(a)所示,微小光学元件50使相对于Z轴方向以规定角度以上入射至倾斜面50a的光束IL(主要是由导光板4的微小光学元件40进行内面反射后的放射光11a)在倾斜面50b进行内面全反射。其结果,出射光束OL的出射角度小于入射光束IL的入射角度。另一方面,如图21的(b)所示,微小光学元件50使相对于Z轴方向小于规定角度入射至倾斜面50a的光束IL(主要是从第2背光单元2内的导光板7的前表面7b放射并透射导光板4的照明光12)折射,并向相对于Z轴方向大幅倾斜的角度方向放射。其结果,出射光束OL的出射角度大于入射光束IL的入射角度。由此,当规定强度以上的光局部存在于以Z轴方向为中心的比较宽的角度范围内的配光分布的光从背面5a入射时,向下棱镜片5D能够几乎不缩窄地从前表面5b射出该配光分布。因此,从导光板7的前表面7b放射的照明光12即使通过向上棱镜片5V、导光板4和向下棱镜片5D也不被缩窄。
接下来,对向上棱镜片5V的光学结构进行说明。图22的(a)、(b)是概略地示出向上棱镜片5V的光学结构的一例的图。图22的(a)是概略地示出向上棱镜片5V的表面5c的构造的一例的立体图,图22的(b)是概略地示出从Y轴方向观察到的图22的(a)所示的向上棱镜片5V的一部分结构的图。如图22的(a)所示,向上棱镜片5V的表面5c(与导光板4相对的面)具有多个微小光学元件51、…、51沿着与显示面10a平行的面在X轴方向上规则排列而成的构造。各微小光学元件51形成三角棱镜形状的凸状部,微小光学元件51的顶角部向液晶显示面板10侧突出,构成该顶角部的棱线沿Y轴方向延伸。微小光学元件51、51的间隔是固定的。另外,各微小光学元件51具有从Z轴方向向+X轴方向和-X轴方向分别倾斜的两个倾斜面51a、51b。此外,向上棱镜片5V的微小光学元件51、…、51的排列方向(X轴方向)与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向(Y轴方向)大致垂直。
作为这种向上棱镜片5V的微小光学元件51的实施例,例如,可采用由倾斜面51a、51b构成的顶角(图22的(b)的截面为等腰直角三角形形状的顶角)为90度、最大高度Dmax为0.015mm、折射率为1.49的微小构造元件。另外,能够以X轴方向的中心间隔Gp为0.03mm的方式排列微小光学元件51、…、51。此外,棱镜片的材质可以为PMMA,但并非限定于该材质。只要是透光率良好、成型加工性良好的材质,则也可以使用聚碳酸酯树脂等其它树脂材料或者玻璃材料。
上述向上棱镜片5V可通过使从导光板4入射至微小光学元件51、…、51的光(返回光)在背面5e进行内面全反射,而将返回光的前进方向变更成液晶显示面板10的方向。作为来自导光板4的返回光,可举出在导光板4的背面4a不满足全反射条件而向液晶显示面板10侧的相反侧的方向放射的光、以及从向下棱镜片5D向液晶显示面板10侧的相反侧放射的光。向上棱镜片5V可将这样的返回光再次作为第1背光单元1的照明光,因此能够提高光的利用效率。
以下对上述微小光学元件51的光学作用进行说明。图23的(a)、(b)是概略地示出向上棱镜片5V的微小光学元件51的光学作用的图。如上所述,本实施方式的微小光学元件51、…、51的排列方向(X轴方向)与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向(Y轴方向)大致垂直。图23的(a)是概略地示出具有微小光学元件51、51、51的向上棱镜片5V的与X-Z平面平行的部分截面的图,图23的(b)是沿着图23的(a)的向上棱镜片5V的IXb-IXb线的部分剖视图。与此相对,图24的(a)、(b)是概略地示出以使得微小光学元件51、…、51的排列方向与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向平行的方式变更了向上棱镜片5V的配置时的微小光学元件51的光学作用的图。图24的(a)是概略地示出向上棱镜片5V的与Y-Z平面平行的部分截面的图,图24的(b)是沿着图24的(a)的向上棱镜片5V的Xb-Xb线的部分剖视图。图23的(a)、(b)和图24的(a)、(b)示出返回光RL从导光板4入射至微小光学元件51内时的光的特性。这里,由于在来自导光板4的实际返回光中沿着Y-Z平面传播的光的特性占主要地位,因此为了便于说明,仅简略地示出在与Y-Z平面平行的面上传播的返回光RL。
如图23的(a)所示,各微小光学元件51具有倾斜面51a、51b所成的对,该倾斜面51a、51b在X-Z平面上具有关于Z轴方向对称的倾角。如图23的(a)、(b)所示,作为返回光RL的光线以各种入射角入射至微小光学元件51的倾斜面51a。并且,如图23的(a)所示,沿着Z轴方向入射的光被倾斜面51a向-X轴方向进行折射。此外,虽未图示,但返回光RL也入射至微小光学元件51的倾斜面51b,并被倾斜面51b向+X轴方向进行折射。由此,在向上棱镜片5V内前进的折射光入射到背面5e的入射角度变大,在向上棱镜片5V与空气层之间的界面(背面5e)容易产生满足全反射条件的折射光。换言之,折射光朝向背面5e的入射角度容易在临界角以上。如图23的(a)、(b)所示,折射光中的在背面5e进行内面全反射的光OL向液晶显示面板10的方向射出。特别是来自导光板4的返回光RL大多以关于向上棱镜片5V的法线方向(Z轴方向)大幅倾斜的角度入射至向上棱镜片5V的微小光学元件51,因此,在向上棱镜片5V的背面5e全反射条件容易成立。
如图23的(a)所示,向上棱镜片5V具有微小光学元件50的倾斜面51a、51b所成的对沿着X轴方向连续排列而成的光学结构。另一方面,如图23的(b)所示,微小光学元件51在Y轴方向上延伸,因此,在Y-Z平面中,向上棱镜片5V的构造关于Z轴方向对称。由此,在向上棱镜片5V内前进的折射光在背面5e进行内面全反射时,在X-Z平面和Y-Z平面的任一平面都以与到达向上棱镜片5V的返回光RL的入射角(相对于Z轴方向的入射角)大致相等的角度从向上棱镜片5V向液晶显示面板10的方向射出。另外,如图23的(b)所示,返回光RL中到达向上棱镜片5V的入射角(相对于Z轴方向的入射角)小的光在背面5e不进行内面全反射,入射角比较大的光在背面5e进行内面全反射,由此,转换成出射光OL。从而可在保留返回光RL的一部分配光分布的同时,将一部分返回光RL的行进方向变更成液晶显示面板10的方向。出射光OL透射导光板4,由此在向下棱镜片5D的微小光学元件50进行内面全反射而转换成具有为了转换为具有窄角配光分布的照明光11所需的配光分布(例如,如图18所示,具有半值全宽以上的强度的光局部存在于以从Z轴方向倾斜约+75度的轴为中心的约+60度~+90度的角度范围和以从Z轴方向倾斜约-75度的轴为中心的约-60度~-90度的角度范围内的分布)的光。
这样从向上棱镜片5V向液晶显示面板10的方向放射的光透射过导光板4而入射至向下棱镜片5D,由此,转换成具有中心亮度高且分布宽度窄的配光分布的照明光11,对液晶显示面板10的背面10b进行照明。由此,能够提高从第1背光单元1放射的具有窄角配光分布的照明光11的光量相对于从构成第1背光单元1的光源3A、3B放射的光量的比率(将该比率定义为第1背光单元1的光利用效率)。因此,与以往相比能够降低为了确保显示面10a的规定亮度所需的光源光量,能够抑制液晶显示装置100的功耗。
但是,当变更了向上棱镜片5V的配置以使微小光学元件51、…、51的排列方向与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向一致时,如图24的(a)所示,返回光RL被微小光学元件51进行折射,该折射光的一部分在背面5e进行内面全反射后向液晶显示面板10的方向射出。在此情况下,出射光OL也透射过导光板4被转换成具有与图18所示的配光分布大致相同的配光分布的光,但与图23的(a)、(b)的情况相比,从向上棱镜片5V向液晶显示面板10的方向放射的光的光量减少。如图24的(a)所示,当返回光RL以相对于向上棱镜片5V较大的角度(相对于Z轴方向的角度)入射至微小光学元件51时,微小光学元件51内的光的行进方向由于折射或反射而复杂地进行变化。与图23的(b)的情况相比,向上棱镜片5V的背面5e处的不满足全反射条件的光变多,从向上棱镜片5V的背面5e向液晶显示面板10的相反侧放射的光变多。因此,在向上棱镜片5V进行内面全反射后向液晶显示面板10的方向放射的光的光量减少。由此,从获得较高的功耗降低效果的观点出发,优选向上棱镜片5V的微小光学元件51、…、51的排列方向与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向大致垂直。
实施方式的液晶显示装置100具有层叠第1背光单元1和第2背光单元2而成的结构,第1背光单元1设置在第2背光单元2与液晶显示面板10之间。第1背光单元1需要使从第2背光单元2放射的广角配光分布的照明光12透射,因此,在第1背光单元1中,作为使返回光RL向液晶显示面板10的方向反射的单元,不期望使用如光反射片8那样透光率低且反射率高的光反射片。第1背光单元1不使用这种光反射片,而具有透光率非常高的向上棱镜片5V,因此,不用降低从液晶显示装置100的显示面10a放射的具有广角配光分布的光的光量相对于从构成第2背光单元的光源6A、6B放射的光量的比率(将该比率定义为第2背光单元2的光利用效率),即能够抑制功耗的增加。
光反射片8使从第1背光单元1和第2背光单元2传播出的返回光向液晶显示面板10的方向进行反射后再次用作照明光。其中,向光反射片8的表面入射的光是被第2背光单元2的漫反射结构70扩散后的广角配光分布的光,另外,在光反射片8的表面向液晶显示面板10的方向反射的光在光反射片8的表面进行反射时或者透射漫反射结构70时被扩散。由此,在从其背面侧向第1背光单元1入射的光中,具有为了转换成窄角配光分布的照明光11所需的角度的光的比例减小。与此相对,如上所述,向上棱镜片5V能够射出具有如下配光分布的光:该配光分布是为了使到达向下棱镜片5D的入射光在微小光学元件50进行内面全反射而转换成窄角配光分布的照明光11所需的配光分布。因此,向上棱镜片5V可将从导光板4入射的返回光RL高效地转换成具有以液晶显示面板10的显示面10a的法线方向为中心的窄角配光分布的光,从而提高第1背光单元1的光利用效率。
图25和图26是示出利用实验来测定从结构彼此不同的背光单元放射出的光的角度亮度分布(配光分布)的结果的曲线图。在图25和图26的曲线图中,横轴表示放射光的放射角度,纵轴表示归一化后的亮度。图25示出从本实施方式的第1背光单元1的实施例(第1实施例)向液晶显示面板10的方向放射的光的配光分布,以及以微小光学元件51、…、51的排列方向与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向平行的方式变更向上棱镜片5V的配置来构成第2实施例的背光单元时,从该背光单元向液晶显示面板10的方向放射的光的配光分布。另外,图26示出在取代本实施方式的第1背光单元1内的向上棱镜片5V,而配置结构与光反射片8相同的光反射片来构成第1比较例的背光单元时,从该背光单元向液晶显示面板10的方向放射的光的配光分布,以及取代本实施方式的第1背光单元1内的向上棱镜片5V,而配置光吸收片来构成第2比较例的背光单元时,从该背光单元向液晶显示面板10的方向放射的光的配光分布。对图25和图26的曲线图的亮度进行归一化,使第1实施例的放射光的配光分布的最大峰值亮度为1。此外,在本实验中,在第1实施例、第2实施例、第1比较例以及第2比较例的任何情况下,都从构成背光单元的光源3A、3B输出相等光量的光。
由图25可知,与第2实施例的情况相比,在第1实施例的情况下,放射光的光量较多,用于生成窄角配光分布的照明光的光利用效率高。另外,如图25所示,在第1实施例和第2实施例的放射光的配光分布中,亮度充分地局部存在于以0度为中心的30度的角度范围内(-15度~+15度的角度范围内)。与此相对,如图26所示,第1比较例的放射光的配光分布在小于-30度的范围和超过+30度的范围内具有约0.4以上的亮度,未构成窄角配光分布。此外,由图26可知,第2比较例的放射光的配光分布的最大峰值亮度不过为约0.5。
接下来,对第2背光单元2的结构进行说明。如图15所示,第2背光单元2包含与第1背光单元1的光源3A、3B同样构成的光源6A、6B和与导光板4的背面4a大致平行且与该背面4a相对配置的导光板7。导光板7是由PMMA等透明光学材料形成的板状部件,在其背面7a具有漫反射结构70。光源6A、6B与导光板7的Y轴方向的两个端面(入射端面)7c、7d相对配置。与第1背光单元1的情况相同,从光源6A、6B发出的光从导光板7的入射端面7c、7d入射至导光板7。该入射光在导光板7的内部一边全反射一边传播,通过背面7a的漫反射结构70来漫反射一部分传播光,然后作为照明光12从导光板7的前表面7b放射。例如可通过在背面7a涂敷漫反射材料来构成漫反射结构70。漫反射结构70将传播光扩散至较广的角度范围,因此,从第2背光单元2放射的照明光12作为具有广角配光分布的照明光向液晶显示面板10放射。
具有上述结构的液晶显示装置100不仅能够将朝向液晶显示面板10的背面10b的照明光的配光分布设为窄角配光分布或广角配光分布,而且能够设为窄角配光分布与广角配光分布之间的中间配光分布。图27的(a)、(b)、(c)是概略地例示照明光的3种配光分布的图。在第1背光单元1的光源3A、3B点亮而第2背光单元2的光源6A、6B没有点亮时,液晶显示面板10的背面10b被图27的(a)所示的具有窄角配光分布D3的照明光进行照明。因此,观察者可以从液晶显示装置100的正面方向视觉识别到明亮的图像,在从斜向观察显示面10a时视觉识别到暗的图像。此时,液晶显示装置100不向观察方向以外的不必要的方向放射光,因此能够将光源3A、3B的发光量抑制为较小,能够降低功耗。
另一方面,当第2背光单元2的光源6A、6B点亮,第1背光单元1的光源3A、3B没有点亮时,液晶显示面板10的背面被图27的(b)所示的具有广角配光分布D4的照明光12进行照明。因此,观察者能够从较广的角度方向视觉识别明亮的图像,为了针对全部角度方向确保充分的亮度,光源6A、6B需要较大的发光量,功耗也随之增加。
因此,在实施方式6的液晶显示装置100中,控制部101根据观察方向来控制第1背光单元1的光源3A、3B的发光量和第2背光单元2的光源6A、6B的发光量。例如,如图27的(c)所示,控制部101通过使产生第1背光单元1的照明光12和第2背光单元2的照明光11,使照明光12的配光分布D3a与照明光11的配光分布D4a重叠,形成中间状态的配光分布D5。其结果,可获得与观察方向相应的最佳配光分布D5。由此,能够获得与观察方向相应的视角,能够将向不必要的方向放射的光抑制到最小限度。由此,与为了能够从较广的观察方向视觉识别到明亮图像而放射广角配光分布D4的照明光的情况(图27的(b))相比,可降低光源3A、3B、6A、6B整体的发光量,因此能够获得较大的功耗削减效果。
图28的(a)、(b)、(c)是示意性示出3种视角控制的例子的图。在图28的(a)~(c)的例子中,根据与观察者的位置的关系来进行视角控制。如图28的(a)所示,当观察者相对于液晶显示面板10位于正面方向时,控制部101通过将第1背光单元1的发光量设定为比第2背光单元2的发光量相对较大,而使第1背光单元1的配光分布D3aa与第2背光单元2的配光分布D4aa重叠而生成窄角配光分布D5aa(窄视角显示模式)。与此相对,如图28的(b)所示,当观察者的位置向左右扩展时,根据其扩展程度,控制部101将第2背光单元2的发光量相对于第1背光单元1的发光量的比例设定得较大,由此,能够使第1背光单元1的配光分布D3ab与第2背光单元2的配光分布D4ab重叠而生成广角配光分布D5ab(第1宽视角显示模式)。如图28的(c)所示,当观察者的位置进一步向左右扩展时,根据其扩展程度,控制部101将第2背光单元2的发光量相对于第1背光单元1的发光量的比例设定得更大,由此能够使第1背光单元1的配光分布D3ac与第2背光单元2的配光分布D4ac重叠而生成广角配光分布D5ac(第2宽视角显示模式)。这样,随着观察者的位置向左右扩展,控制部101根据其扩展程度,将第2背光单元2的发光量相对于第1背光单元1的发光量的比例设定得较大,因此能够进行精细的视角控制。另外,能够获得更高的功耗降低效果。
由于当液晶显示装置100的显示面10a过亮时观察者感到晃眼等理由,必要以上的明亮度是不需要的。因此,如图27的(a)~(c)和图28的(a)~(c)所示,控制部101在控制光源3A、3B、6A、6B的发光量来调节朝向液晶显示面板10的背面10b的照明光的配光分布时,可控制液晶显示面板10的正面方向的明亮度(亮度)使其始终保持一定的值L。
在第1背光单元1和第2背光单元2中,期望光源3A、3B、6A、6B是相同发光方式的光源。其理由是,在改变第1背光单元1的发光量与第2背光单元2的发光量的比例变更了视角时,能够避免光源3A、3B、6A、6B的发光特性(发光光谱等)的差异引起发光颜色变化等的可能性。可通过在第1背光单元1和第2背光单元2中使用相同发光方式的光源来避免这样的可能性,在视角变更时维持良好的图像质量。作为相同发光方式的光源例如可举出相同结构的发光体、发光波长范围等发光特性相同的发光体、具有不同发光特性的多个发光体的相同组合的发光体模块、或者被以相同驱动方式驱动的发光体。
如上所述,在上述这样的具有视角可变功能的液晶显示装置中,随着视点变化,周边亮度也发生下降。而在液晶显示装置100中,在背光单元1与液晶显示面板10之间,配置有实施方式1的配光控制部件83。由此,在具有视角可变功能的液晶显示装置中,即使在视角缩窄的情况下,也能够减轻与视距的变化相伴的周边亮度的劣化。
此外,如图17的(a)和图17的(b)所示,微小光学元件40具有凸球面形状,但不限于此。只要具有放射光11a的构造,则也可以采用替代微小光学元件40的构造,其中,该放射光11a使得在向下棱镜片5D的微小光学元件50产生内面全反射而生成窄角配光分布的照明光11。
如以上说明的那样,实施方式6的液晶显示装置100未使用复杂且昂贵的有源光学元件,通过调节第1背光单元1的发光量与第2背光单元2的发光量的比例就能够进行视角控制。由此,液晶显示装置100可将从显示面10a向不必要的方向放射的光量抑制到最小限度,因此能够实现有效降低功耗的视角控制功能。另外,实施方式6的液晶显示装置100由简易且价廉的结构构成,与其画面尺寸无关,对于小型到大型都是有效的结构。另外,液晶显示装置100能够准确且容易地控制第1背光单元1和第2背光单元2的发光量和/或发光方向,因此,不会产生显示图像的颜色变化等,能够精细地变更成最优的视角。
另外,利用第1背光单元1的导光板4和向下棱镜片5D,可在不使用有源光学元件的情况下,生成具有窄角配光分布的照明光11。如上所述,形成在向下棱镜片5D的背面5a的微小光学元件50使从导光板4的前表面4b入射的放射光11a在倾斜面50a、50b进行内面全反射,由此,能够生成具有窄角配光分布的照明光11。
另外,第1背光单元1具有向上棱镜片5V,因此,即使在本实施方式这样的背光装置层叠型的液晶显示装置100中,也能够在不损失来自第2背光单元2的放射光的情况下提高第1背光单元1的光利用效率。如上所述,从第1背光单元1的导光板4向其背面方向放射的返回光RL在由向上棱镜片5V的微小光学元件51折射之后,在背面5e向液晶显示面板10的方向全反射,因此,能够成为第1背光单元1的照明光11。
此外,从第2背光单元2放射的照明光12不会通过向背面侧突出的微小光学元件50的倾斜面50a、50b使其配光分布缩窄,就能够对液晶显示面板10的背面进行照明。作为实现窄视角的结构,可采用放射具有广角配光分布的照明光的面状光源与会聚该照明光而转换成窄角配光分布的照明光的光学结构(例如,将不与该面状光源相对的一侧的面作为出光面的光学结构)的组合,但在此结构中,面状光源的出射光被转换成窄角配光分布的光,因此,就连从第2背光单元2放射出的广角配光分布的照明光的配光分布也被缩窄角度。因此,无法如图27的(a)~(c)所示使窄角配光分布的照明光与广角配光分布的照明光重叠来获得期望的配光分布。本实施方式的微小光学元件50未对来自第2背光单元2的照明光12进行会聚,其广角配光分布未被缩窄。因此,本实施方式的结构即使在应用于层叠2层以上的多层背光单元而构成的液晶显示装置时,也能够进行精细的视角控制。
在本实施方式中,如图15所示,在导光板4的侧方设置有光源3A、3B,在导光板7的侧方设置有光源6A、6B,因此,即使在层叠2层以上的多层背光单元来构成液晶显示装置时,也能够实现Z轴方向的厚度小的薄型结构。由此,能够实现具有视角控制功能的薄型液晶显示装置。
另外,在实施方式6中,控制部101在将显示面10a的正面方向的亮度保持为规定的指示值L的同时,单独控制多个第1背光单元1和第2背光单元2的发光量,因此,无需生成必要以上的亮度就能够取得与观察方向相应的最佳的照明光的配光分布。此外,可将向不必要的方向放射的光抑制到最小限度,从而大幅降低功耗。
此外,为了控制朝向液晶显示面板10背面的照明光的配光分布,优选可自如地控制光源3A、3B、6A、6B的发光量。根据此观点,期望光源3A、3B、6A、6B使用如激光光源或者发光二极管那样容易控制发光量的固体光源。由此,能够进行更佳的视角控制。
另外,为了使从第1背光单元1放射的照明光11具有窄角配光分布,如上所述,需要使从导光板4放射的照明光11a具有局部存在于从画面法线方向(Z轴方向)大幅倾斜的角度范围内的配光分布。在导光板4内传播的光的指向性高的一方容易对从导光板4放射的光的出射角度进行控制,而且能够使配光分布缩窄(规定强度以上的光局部存在于特定的角度范围内),因此是优选的。因此,优选使用指向性高的激光光源作为光源3A、3B。由此,能够精细地实现最优的视角控制,并且,能够获得更大的功耗降低效果。
在本实施方式中,第1背光单元1将导光板4的Y轴方向的两个端面作为光入射面,具有与这两个端面相对的光源3a、3b,但并不限定于此结构。第1背光单元1还可以构成为仅将导光板4的两个端面中的一个端面作为光入射面,仅具有与该端面相对的光源。在此情况下,优选通过适当变更设置在导光板4的背面4a上的微小光学元件40的配置间隔和/或规格,使从导光板4放射的光的面内亮度分布均匀化。同样,第2背光单元2也可以构成为,仅将导光板7的两个端面中的一个端面作为光入射面,仅具有与该端面相对的光源。
在本实施方式中,作为配光控制部件83,使用了实施方式1的配光控制部件,但是不限于该结构。也可以应用实施方式2~5的配光控制部件或者这些变形例中的任意一个。
实施方式7.
图29是示意性示出本发明的实施方式7的液晶显示装置(透射型液晶显示装置)200的结构的图。液晶显示装置200是将实施方式1的配光控制部件83应用于具有视角可变功能的液晶显示装置而得到的。图30是示意性示出从Y轴方向观察到的图29的液晶显示装置200的一部分结构的图。在图29和图30的液晶显示装置200的构成要素中,被标注了与图15的构成要素相同标号的构成要素具有相同功能,省略其详细说明。
如图29和图30所示,液晶显示装置200具备透射型液晶显示面板10、光学片9、第1背光单元16、第2背光单元17以及配光控制部件83,这些构成要素10、9、16、17、83沿着Z轴进行排列。以下,对除配光控制部件83之外的液晶显示装置进行説明。与实施方式6同样,液晶显示面板10具有与包含和Z轴垂直的X轴以及Y轴在内的X-Y平面平行的显示面10a。此外,X轴和Y轴相互垂直。液晶显示装置200还具有驱动液晶显示面板10的面板驱动部202、驱动第1背光单元16所包含的光源3C的光源驱动部203A、以及驱动第2背光单元17所包含的光源19、…、19的光源驱动部203B。面板驱动部202和光源驱动部203A、203B的动作由控制部201进行控制。
控制部201对从信号源(未图示)提供的视频信号(未图示)实施图像处理来生成控制信号,并将这些控制信号提供给面板驱动部202和光源驱动部203A、203B。光源驱动部203A、203B根据来自控制部201的控制信号来分别驱动光源3C和光源19,使得从光源3C和光源19射出光。
第1背光单元16将光源3C的出射光转换成具有窄角配光分布(规定强度以上的光局部存在于以液晶显示面板10的显示面10a的法线方向即Z轴方向为中心的比较窄的角度范围内的分布)的照明光13后,向液晶显示面板10的背面放射。该照明光13经由光学片9向液晶显示面板10的背面进行照射。另一方面,第2背光单元17将光源19、…、19的出射光转换成具有广角配光分布(规定强度以上的光局部存在于以Z轴方向为中心的比较宽的角度范围内的分布)的照明光14后,向第1背光单元16放射。照明光14透射第1背光单元16,经由光学片9向液晶显示面板10的背面进行照射。
如图29和图30所示,第1背光单元16包含光源3C、相对于液晶显示面板10的显示面10a平行配置的导光板4R、向下棱镜片5D以及向上棱镜片5V。通过将实施方式6的第1背光单元1的导光板4替换成导光板4R来获得第1背光单元16的结构。导光板4R由板状部件构成,该板状部件由丙烯酸树脂(PMMA)等透明光学材料形成。导光板4R的背面4e(液晶显示面板10的相反侧的面)具有微小光学元件40R、…、40R沿着与显示面10a平行的面排列的构造。各微小光学元件40R的形状呈球面形状的一部分,其表面具有固定的曲率。
光源3C与导光板4R的Y轴方向的一个端面(入射端面)4g相对配置,例如通过将多个发光二极管元件在X轴方向上进行排列来构成。从光源3C发出的光从导光板4R的入射端面4g入射至导光板4R,在导光板4R的内部一边全反射一边传播。此时,利用导光板4R的背面4e的微小光学元件40R来反射一部分传播光,并作为照明光13a从导光板4R的前表面4f放射。微小光学元件40R将在导光板4R内部传播的光转换成以从Z轴方向倾斜规定角度的方向为中心的配光分布的光后,从前表面4f放射。从该导光板4R放射出的光13a入射至向下棱镜片5D之后,由图29和图30的微小光学元件50进行内面全反射,然后从前表面(出光面)5b作为照明光13放射。
微小光学元件40R的形状可与上述实施方式6的微小光学元件40的形状相同。具有这些微小光学元件40R、…、40R的导光板4R的材质也可以与实施方式6的导光板4的材质相同。因此,作为微小光学元件40R的实施例,例如可采用其表面曲率约为0.15mm、最大高度约为0.005mm、折射率约为1.49的微小光学元件。
设定为与光源3C的出射光所入射的入射端面4g之间的距离越大,将微小光学元件40R、40R的中心间隔越小,与入射端面4g之间的距离越小,微小光学元件40R、40R的中心间隔越大。如上所述,光源3C的出射光从导光板4R侧方的入射端面4g入射至导光板4R的内部。该入射光一边在导光板4R的内部传播,一边由于导光板4R的微小光学元件40R与空气层之间的折射率之差而进行全反射,并从导光板4R的前表面4f向液晶显示面板10的方向放射。这里,微小光学元件40R形成为越接近光源3C附近的入射端面4g就越稀疏(即,越接近入射端面4g,微小光学元件40R的每单位面积的数量即密度越小),越远离光源3C就越密(即,越远离入射端面4g,微小光学元件40R的密度就越大)。其理由是为了使放射光13a的面内亮度分布均匀化。由于越接近入射端面4g光强度越大,因此,微小光学元件40R的密度降低,传播光由微小光学元件40R进行内面全反射的比例减少,由于越远离入射端面4g光强度越弱,因此,微小光学元件40R的密度提高,传播光中由微小光学元件40R进行内面全反射的比例增大。由此,能够使放射光13a的面内亮度分布均匀化。
与上述实施方式6的情况相同,将在导光板4R的背面4e上不满足全反射条件而放射的光、从向下棱镜片5D向液晶显示面板10侧的相反侧放射的光入射至向上棱镜片5V的前表面5c。向上棱镜片5V使从导光板4R入射至微小光学元件51、…、51内部的光(返回光)在背面5e进行内面全反射,由此可将返回光的行进方向变更成液晶显示面板10的方向。这样在背面5e进行内面全反射的光向液晶显示面板10的方向放射并透射导光板4R,由此,由向下棱镜片5D的微小光学元件50进行内面全反射,转换成具有为了转换成窄角配光分布的照明光13所需的配光分布的光。由此,能够提高从第1背光单元16放射的具有窄角配光分布的照明光13的光量相对于从构成第1背光单元16的光源3C放射的光量的比率(将该比率定义为第1背光单元16的光利用效率)。因此,与以往相比能够降低为了确保显示面10a处的规定亮度所需的光源光量,能够抑制液晶显示装置200的功耗。
接下来,对第2背光单元17的结构进行说明。如图29和图30所示,第2背光单元17包含框体21和配置在该框体21内的发光二极管等光源19、…、19。这些光源19、…、19以紧邻液晶显示面板10之下的方式沿着X-Y平面规则地进行排列。框体21的Y轴方向的侧壁内表面和底板部内表面都是漫反射面。在框体21的前表面(液晶显示面板10侧的面)设置有对从光源19、…、19发出的光进行扩散透射的扩散透射板22。该扩散透射板22由为了确保照明光14的面内均匀性而扩散度高的材料构成。这样第2背光单元17构成为光源直下型背光装置(光源直下型バックライト)。
上述第2背光单元17作为放射广角配光分布的照明光14并且需要较大发光量的背光单元是有效的。例如,在使液晶显示装置200大画面化的情况下,也能够通过使用光源直下型的第2背光单元17来确保充分的明亮度。
在采用光源直下型的第2背光单元17的情况下,当使用发光面积小且指向性高的激光光源作为光源19、…、19时,需要用于使照明光14的配光分布均匀化的复杂构造。因此,在实施方式7中希望采用具有与激光光源同样高的发光控制性,并且由于是面发光而使照明光14的配光分布容易均匀化的发光二极管,作为第2背光单元17的光源。由此,第2背光单元17的构造简单,可实现进一步的成本降低。
另外,希望第1背光单元16的光源3C和第2背光单元17的光源19、…、19是相同发光方式的光源。其理由是当改变第1背光单元16的发光量与第2背光单元17的发光量的比例而变更了视角时,可以避免光源3C、19的发光特性(发光光谱等)的差异引起发光颜色变化等的可能性。
如上所述,在上述这样的具有视角可变功能的液晶显示装置中,随着视点的变化,周边亮度发生下降。因此,在液晶显示装置100中,在背光单元1与液晶显示面板10之间,配置有实施方式1的配光控制部件83。由此,在具有视角可变功能的液晶显示装置中,即使在视角较小的情况下,也能够减轻与视距的变化相伴的周边亮度的劣化。
如以上说明的那样,实施方式7的液晶显示装置200与实施方式6的液晶显示装置100同样未使用复杂且昂贵的有源光学元件,可通过调节第1背光单元16的发光量与第2背光单元17的发光量的比例来进行视角控制。液晶显示装置200将从显示面10a向不必要的方向放射的光量抑制到最小限度,由此,能够实现有效降低功耗的视角控制功能。另外,液晶显示装置200的构造由简易且价廉的结构构成,与其尺寸无关地,对于小型到大型都是有效的结构。
另外,与实施方式6的液晶显示装置100同样,第1背光单元16具有向上棱镜片5V,由此,在第1背光单元16中从导光板4R向其背面方向放射的返回光由于向上棱镜片5V的微小光学结构51的存在而在其背面5e进行内面全反射,成为具有窄角配光分布的照明光13。因此,可将返回光用作第1背光单元16的放射光。因此,即使在本实施方式7这样的背光装置层叠型液晶显示装置中,也能够在不损失来自第2背光单元17的放射光14的情况下,提高第1背光单元16的光利用效率。
此外,在液晶显示装置200中,放射广角配光分布的照明光14的第2背光单元17构成为光源直下型背光装置,因此,能够低成本地实现具有视角控制功能的液晶显示装置200的大画面化和低功耗化。
此外,在本实施方式中,作为配光控制部件83,使用了实施方式1的配光控制部件,但是不限于该结构。也可以应用实施方式2~5的配光控制部件或者变形例中的任意一个。
实施方式6、7的变形例.
以上,参照附图描述了本发明的各种实施方式,但是这些只是本发明的示例,也可以采用上述以外的各种结构。例如,图19(a)和图19(b)所示的微小光学元件50的形状为三角棱镜形状,但是并非限定于此。如上所述,微小光学元件50的形状由与导光板4的组合决定。只要能够使从导光板4的前表面4b放射并入射到向下棱镜片5D的光的主光线通过微小光学元件50进行内面全反射,转换为窄角配光分布的照明光11,则也可以应用三角棱镜形状以外的形状。
此外,例如,如图22(a)和图22(b)所示,向上棱镜片5V具有由凸三角棱镜形状构成的微小光学元件51,但是并非限定于此。也可以是具有其它微小光学元件的光学片或者板状的部件,其中,该其它微小光学元件在向下棱镜片5D的微小光学元件50具有倾斜部的平面(图中YZ平面)中不具有结构,而在与其垂直的平面(图中ZX平面)中具有结构。不过,由于从第2背光单元放射的光透射过该光学片或者板状部件,因此需要考虑在图中的ZX平面受到的光学影响来设置结构。本实施方式4、5的向上棱镜片5V在与控制视角的方向垂直的方向上,具有使第2背光单元2的光会聚的结构。由此,能够得到缩窄不需要宽视角的方向上的配光分布、提高亮度或者降低消耗功率的效果。
此外,上述实施方式6、7的液晶显示装置100、200具有向上棱镜片5V,但也可以是不具有向上棱镜片5V的方式。此外,如上所述,实施方式6、7的第1背光单元1、16具有向上棱镜片5V的微小光学元件51、…、51的排列方向与向下棱镜片5D的微小光学元件50、…、50的排列方向几乎垂直这样的优选结构,但是本发明并非限定于此。即使在微小光学元件51、…、51的排列方向与微小光学元件50、…、50的排列方向所成的角度与90度偏离一定程度的情况下,与不具有向上棱镜片5V的方式相比,也能够提高第1背光单元1、16的光利用效率。
如上所述,本实施方式6、7的液晶显示装置100、200能够与尺寸无关地进行细微的视角控制。由此,能够根据观察者的人数、观察位置选择最优的视角,由于没有浪费的照明而得到降低消耗功率的效果。此外,利用该功能可以作为如下用途来采用:在通常时,通过宽视角显示,改善观察者及其周围的视觉识别性,另一方面,通过切换为窄视角显示,形成从周围不能看到显示部这样的隐私模式。
实施方式8.
图31是放大示出实施方式8的液晶显示装置的配光控制部件的一部分的剖视图,图31的(a)示出配光控制部件的中央部110,图31的(b)示出配光控制部件83的中间部,图31的(c)示出配光控制部件的周边部。实施方式8的配光控制部件83是将实施方式1的图5所示的凹面109替换为凸面209而得到的。此外,其它结构与实施方式1相同,因而省略说明。
图31的(a)的中央部110A的出射面83b为平面形状,与此相对,在图31的(b)的中间部110B和图31的(c)的周边部110C的出射面83b形成有凸面209。关于凸面209的曲率半径,图31的(c)的周边部110C小于图31的(b)的中间部110B。另外,此处仅示出了中心部110A、中间部110B、周边部110C这3个区域的情况,但是包含除此以外的区域在内,凸面209的曲率半径形成为越靠近周边部110C越小。
在中央部110A,由于配光控制部件83的出射面83b的形状为平面,因此从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光不改变其配光分布变化而从配光控制部件83射出。在中间部110B,由于在出射面83b设置有具有某一曲率半径的凸面209,因此从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光被凸面209临时会聚后再次发散,因而扩展了其配光分布而从配光控制部件83射出。此外,在周边部110C,由于设置有曲率半径更小的凸面209,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光的配光分布进一步扩展,而从配光控制部件83射出。
其结果是,从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光被转换为从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,而从配光控制部件83射出。即,从液晶显示面板106的中央部朝周边部,具有相对于Z轴倾斜的角度的射出成分逐渐增多。由此,与实施方式1相同地,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
根据实施方式8的液晶显示装置,具有配光控制部件83,该配光控制部件83接收从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光,并从液晶显示面板106的方向射出,在配光控制部件83设置有多个凸面209,使多个凸面209的曲率半径形成为越靠近配光控制部件83的周边部110C侧越小,因此,具有窄角配光分布的光被转换为从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
此外,在对配光控制部件83设置凹面时,为了通过成型来制造该凹面,需要将模具加工成凸面,在对配光控制部件83设置凸面时,为了通过成型来制造该凸面,需要将模具加工成凹面。与将模具加工成凹面相比,将模具加工成凸面的加工困难,因此,在实施方式8中,与设置凹面情况相比,能够容易地制造配光控制部件83。此外,如果使用利用了树脂的表面张力的喷涂法等,能够更容易地设置凸面。
实施方式9.
图32是放大示出实施方式9的液晶显示装置的配光控制部件的一部分的剖视图,图32(a)示出配光控制部件的中央部,图32(b)示出配光控制部件的中间部,图32(c)示出配光控制部件的周边部。
如图32所示,实施方式9的液晶显示装置在对配光控制部件83设置了多个凸面209这方面与实施方式8相同,但是在实施方式8中,从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向与液晶显示面板106的法线方向平行,与此相对,实施方式9在以下方面不同:凸面209相对于显示面的法线方向倾斜,使得从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板的显示面中央部的法线。除此以外的结构与实施方式8相同,因而省略其说明。
图32(a)的中央部110A的出射面83b为平面形状,与此相对,图32(b)的中间部110B和图32(c)的周边部110C的出射面83b形成有凸面209。中间部110B的凸面209具有曲率半径r3,相对于显示面106b的法线方向即Z轴,朝配光控制部件的周边部的方向倾斜ω9。即,连接凸面209的中点与其曲率中心O5的直线与Z轴形成角度ω9。此外,周边部110C的凸面209具有曲率半径r4,相对于Z轴,朝配光控制部件的周边部的方向倾斜ω10。即,连接凸面209的中点与其曲率中心O6的直线与Z轴形成角度ω10。并且,曲率半径r4小于r3,凸面209的倾斜角度ω10大于ω9。此处仅示出了中央部110A、中间部110B、周边部110C这3个区域的情况,但是凸面209越靠近周边部110C,其曲率半径逐渐减小,越靠近周边部110C,凸面209的倾斜角度越大。
在中央部110A,由于配光控制部件83的出射面83b的形状为平面,因此从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光不改变其配光分布变化而从配光控制部件83射出。在中间部110B,在出射面83b设置有曲率半径为r3的凸面209,该凸面209相对于Z轴朝配光控制部件83的周边部的方向倾斜ω9,因此,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光在Y轴方向上扩展其分布,并且倾斜为其峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,从而作为整体朝中央部的方向倾斜。
在周边部110C,设置有具有比上述曲率半径r3小的曲率半径r4的凸面209,该凸面209相对于Z轴朝配光控制部件的周边部的方向倾斜ω10,ω10大于ω9,因此,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光与上述中间部110B相比,其分布在Y轴方向上扩展得更大,并且与上述中间部110B相比,其峰值成分的方向更加朝通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线倾斜。
其结果是,从配光控制部件83射出的光成为:从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,并且,其峰值成分的方向倾斜为朝向液晶显示面板106的显示面106b中央部,越是从配光控制部件83的周边部110C射出的光,向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线的方向放射的光的成分越多。
由此,与实施方式3同样地,使用配光控制部件83,将从光学部件107放射的具有窄角配光分布的光转换为配光分布扩展,并且,其光的峰值成分的方向转换为朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,由此,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
根据实施方式9的背光装置,使凸面209朝显示面106b的法线方向倾斜,使得从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,因此,除实施方式8的效果之外,能够进一步减轻周边部的亮度下降。
实施方式10.
图33是放大示出实施方式10的液晶显示装置的配光控制部件的一部分的剖视图,图33的(a)示出配光控制部件的中央部,图33的(b)示出配光控制部件的中间部,图33的(c)示出配光控制部件的周边部。在实施方式9中,示出了使凸面209相对于显示面106b的法线倾斜,使得从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线的情况,但是,也可以在出射面83b设置凸面209,并且,在入射面83a设置与凸面209相对的倾斜面216。这样,能够使从配光控制部件83射出的光的峰值成分的方向朝向液晶显示面板106的显示面106b中央部。此外,除了配光控制部件83的形状以外,与实施方式9相同,因而省略其说明。
图33的(a)的中央部110A的入射面83a和出射面83b为平面形状,与此相对,在图33的(b)的中间部110B和图11的(c)的周边部110C,在出射面83b形成有凸面209,并且,在入射面83a形成有与凸面209相对的倾斜面216。在中间部110B的出射面83b,形成有具有曲率半径r3的凸面209,连接该凸面209的中点与其曲率中心O7的直线与Z轴平行。并且,在入射面83a,设置有与该凸面209相对的倾斜面216,该倾斜面216相对于液晶显示面板106的平行方向即X轴和Y轴,朝配光控制部件83的周边部的方向倾斜ω11。
此外,在周边部110C的出射面83b,形成有具有曲率半径r4的凸面209,连接该凸面209的中点与其曲率中心O8的直线与Z轴平行。并且,在入射面83a,设置有与该凸面209相对的倾斜面216,该倾斜面216相对于液晶显示面板106的平行方向即X轴和Y轴,朝配光控制部件83的周边部的方向倾斜ω12。此外,曲率半径r4小于r3,倾斜角度ω12大于ω11。另外,此处仅示出了中央部、中间部、周边部这3个区域的情况,但是包含以外的区域在内,凸面209的曲率半径形成为越靠近周边部110C越小,倾斜面216的倾斜度形成为越靠近周边部110C越大。
在中央部110A,由于配光控制部件83的入射面83a和出射面83b分别为平面形状,因此从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光不改变其配光分布变化而从配光控制部件83射出。在中间部110B中,在出射面83b设置有曲率半径为r3的凸面209,并形成有相对于X轴和Y轴朝入射面83a倾斜ω11的倾斜面216,因此,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光借助入射面83a的倾斜面216,使其峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,借助出射面83b的凸面209,使其分布在Y轴方向上扩展。
在周边部110C,在出射面83b设置有凸面209,凸面209的曲率半径r4小于上述曲率半径r3,在入射面83a形成有相对于X轴和Y轴倾斜ω12的倾斜面216,ω12大于上述倾斜角度ω11,因此,从下向棱镜片82放射的具有窄角配光分布的光借助入射面83a的倾斜面216,相比中间部110B倾斜得更大,借助出射面83b的凸面209,与中间部110B相比,在Y轴方向上扩展得更大。其结果是,从光学部件107射出的具有窄角配光分布的光被转换为从液晶显示面板106的中央部朝周边部逐渐扩展,并且,其光的峰值成分的方向被转换为朝向通过液晶显示面板106的显示面106b中央部的法线,而从配光控制部件83射出。由此,从无限远到近距离,无论从哪个视点进行观察,都能够减轻周边部的亮度下降。
根据实施方式10的背光装置,在配光控制部件83的出射面83b设置多个凸面209,并且,在入射面83a设置与多个凸面209相对的多个倾斜面216,使该倾斜面216形成为从配光控制部件83放射的光的峰值成分的方向朝向通过液晶显示面板116的显示面116b中央部的法线,因此,能够得到与实施方式9相同的效果。
另外,此处示出了在入射面83a设置多个倾斜面216,在出射面83b设置多个凸面209的结构,但是,即使在入射面83a设置多个凸面209,在出射面83b设置多个倾斜面216,也能够得到相同的效果。
此外,上述各实施方式和其变形例能够相互进行组合。
标号说明
100、200液晶显示装置,108背光装置,1、16,第1背光单元,2、17、18第2背光单元,3A、3B、6A、6B、3C、19、60、117A、117B光源,60L镜头,4、4R、81导光板,40、40R、50、51、81a微小光学元件,5D、82向下棱镜片(光学片),107光学部件,83配光控制部件,109凹面,209凸面,116,216倾斜面,1000光学面,103a第1面,103b第2面,103c第3面,5V向上棱镜片,7导光板,70扩散反射结构,8、80光反射片,9光学片,10、106液晶显示面板,21、61框体,22、62扩散透射板(扩散透射结构),P、Q、R视点。
Claims (16)
1.一种背光装置,其特征在于,
该背光装置具有:
光源;
光学部件,其将从所述光源射出的光转换为具有窄角配光分布的光并向液晶显示面板的方向放射,该窄角配光分布是指规定的强度以上的光局部存在于以所述液晶显示面板的显示面的法线方向为中心的规定的角度范围内;以及
配光控制部件,其接收从所述光学部件放射的具有所述窄角配光分布的光,并向所述液晶显示面板的方向射出,
所述配光控制部件设置有多个曲面,该多个曲面将具有所述窄角配光分布的光中入射到所述液晶显示面板的周边部的光转换为,与入射到所述液晶显示面板的中央部的光相比,所述窄角配光分布变宽,
所述多个曲面的曲率半径形成为,位于所述配光控制部件的周边部的曲面的曲率半径小于位于所述配光控制部件的中央部的曲面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的背光装置,其特征在于,
所述多个曲面的曲率半径形成为,越靠近所述配光控制部件的周边部侧越小,以使所述窄角配光分布从所述液晶显示面板的中央部朝周边部逐渐变宽。
3.根据权利要求1所述的背光装置,其特征在于,
所述多个曲面相对于所述显示面的法线方向倾斜,以使从所述配光控制部件射出的光的峰值成分的方向朝向通过所述液晶显示面板的显示面中央部的法线。
4.根据权利要求3所述的背光装置,其特征在于,
越靠近所述配光控制部件的周边部侧,所述多个曲面的倾斜角度越大。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的背光装置,其特征在于,
在所述配光控制部件的入射面或出射面中的任意一方的面设置有所述多个曲面,并且,在另一方的面设置有与所述多个曲面相对的多个倾斜面,
所述多个倾斜面形成为,使从所述配光控制部件放射的光的峰值成分的方向朝向通过所述液晶显示面板的显示面中央部的法线。
6.根据权利要求5所述的背光装置,其特征在于,
越靠近所述配光控制部件的周边部侧,所述多个倾斜面的倾斜角度越大。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的背光装置,其特征在于,
所述曲面由凹面或凸面构成。
8.一种背光装置,其特征在于,
该背光装置具有:
光源;
光学部件,其将从所述光源射出的光转换为具有窄角配光分布的光并向液晶显示面板的方向放射,该窄角配光分布是指规定的强度以上的光局部存在于以所述液晶显示面板的显示面的法线方向为中心的规定的角度范围内;以及
配光控制部件,其接收从所述光学部件放射的具有所述窄角配光分布的光,并向所述液晶显示面板的方向射出,
所述配光控制部件设置有多个光学面,该多个光学面将具有所述窄角配光分布的光的峰值成分的方向转换为朝向至少两个视点的方向,
设位于通过所述液晶显示面板的显示面中央部的法线上的视点为第1视点,位于通过所述液晶显示面板的显示面中央部的法线上且不同于所述第1视点的视点为第2视点,
所述多个光学面具有:第1面,其形成为使具有所述窄角配光分布的光的峰值成分的方向朝向所述第1视点的方向;以及第2面,其形成为使具有所述窄角配光分布的光的峰值成分的方向朝向所述第2视点的方向。
9.根据权利要求8所述的背光装置,其特征在于,
所述第1面及所述第2面分别由平面构成。
10.根据权利要求9所述的背光装置,其特征在于,
所述第1面及所述第2面以彼此不同的角度相对于所述液晶显示面板的所述显示面的平行方向倾斜。
11.根据权利要求10所述的背光装置,其特征在于,
所述第1面和所述第2面分别是越靠近所述配光控制部件的周边部侧则倾斜角度越大。
12.根据权利要求8~11中的任意一项所述的背光装置,其特征在于,
所述光学面的宽度为构成所述液晶显示面板的像素的元素像素的宽度以下。
13.根据权利要求1~12中的任意一项所述的背光装置,其特征在于,
所述光学部件具有:
导光板,其使从所述光源射出的光在与所述液晶显示面板侧相反的一侧所具有的背面进行内面反射而向所述液晶显示面板的方向射出;以及
光学片,其将从所述导光板向所述液晶显示面板的方向射出的光转换为具有所述窄角配光分布的光。
14.根据权利要求13所述的背光装置,其特征在于,
在所述导光板的背面设置有多个微小光学元件,该微小光学元件向与所述液晶显示面板侧相反的一侧突出,使从所述光源射入的光进行内面反射,
所述微小光学元件被配置为,关于从所述导光板射出的光,越是从所述导光板的周边部侧射出的则越多。
15.一种液晶显示装置,其特征在于,该液晶显示装置具有:
液晶显示面板,其具有背面和该背面的相反一侧的显示面,对从所述背面入射的光进行调制而生成图像光,并从所述显示面射出所述图像光;以及
权利要求1~14中的任意一项所述的背光装置。
16.一种液晶显示装置,其特征在于,
该液晶显示装置具有:
液晶显示面板,其具有背面和该背面的相反一侧的显示面,对从所述背面入射的光进行调制而生成图像光,并从所述显示面射出所述图像光;
权利要求1~14中的任意一项所述的背光装置;
第2背光装置,其向所述背光装置的背面放射光;
第1光源驱动控制部,其控制所述背光装置的发光量;以及
第2光源驱动控制部,其控制所述第2背光装置的发光量,
所述背光装置的所述光源由所述第1光驱动控制部控制,
所述第2背光单元具有:
第2光源,其由所述第2光源驱动控制部控制;以及
第2光学部件,其将从所述第2光源射出的光转换为具有广角配光分布的光并向所述背光装置的背面放射,该广角配光分布是指规定的强度以上的光局部存在于比所述窄角配光分布下的所述规定的角度范围广的第2角度范围内,
所述光学部件在不缩窄所述广角配光分布的状态下使从所述第2光学部件放射的光透过。
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