DE112012002308T5

DE112012002308T5 - Hintergrundbeleuchtung und Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112012002308T5
Application number: DE112012002308.0T
Authority: DE
Inventors: Nami Nakano; Muneharu Kuwata; Rena Nishitani; Kuniko Kojima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2014-02-27
Also published as: WO2012164795A1; TW201248260A; TWI485476B; JP5539589B2; CN103562618B; US20140085570A1; JPWO2012164795A1; CN103562618A

Abstract

Es ist eine Aufgabe, eine Hintergrundbeleuchtung zu erhalten, in der eine Verringerung der Helligkeit bei einem Randabschnitt verknüpft mit der Änderung einer Betrachtungsdistanz reduziert wird. Die Hintergrundbeleuchtung umfasst ein optisches Bauteil (107) zum Transformieren von Strahlen, die von Lichtquellen (117A und 117B) projiziert worden sind, in Strahlen mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs örtlich festgelegt sind, der in der Normalrichtung einer Anzeigeoberfläche (106b) eines Flüssigkristallanzeige-Panels (106) zentriert ist, und zum Projizieren der transformierten Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels (106); und ein Lichtverteilungs-Steuerbauteil (83) zum Empfangen der Strahlen, die von dem optischen Bauteil (107) projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, und zum Projizieren der empfangenen Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels (106), wobei eine Vielzahl von Konkavelementen (109) bereitgestellt ist bei dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil (83) zum Transformieren eines Strahls, aus der Reihe der Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung, der in einen Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels (106) eintritt, so dass die Schmalwinkel-Lichtverteilung des eingetretenen Strahls verbreitert wird im Vergleich zu der eines Strahls, der in einen Zentralabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels (106) eintritt; und Krümmungsradien der Vielzahl von Konkavelementen gebildet sind, so dass ein Krümmungsradius eines Konkavelementes, das bei einem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils (83) gelegen ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius eines Konkavelementes, das bei einem Zentralabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils (83) gelegen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine in Flüssigkristallanzeigevorrichtungen verwendete Hintergrundbeleuchtung und eine mit der Hintergrundbeleuchtung ausgerüstete Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
Hintergrundtechnik
Im Allgemeinen ist eine Flüssigkristallanzeige vom transmittiven Typ oder semitransmittiven Typ mit einem Flüssigkristallanzeige-Panel ausgerüstet, das eine Flüssigkristallschicht und eine Hintergrundbeleuchtung (Engl.: backlight) zum Projizieren von Strahlen zu einer Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels hat. Zuvor ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung eines Typs eines schmalen Betrachtungswinkels vorgeschlagen worden, in der eine Emissionsstrahlverteilung verengt wird durch Bereitstellen eines Prismabogens bei der Strahlemissionsoberflächenseite einer Lichtleiterplatte der Hintergrundbeleuchtung für den Zweck der Verbrauchsleistungsreduzierung, Helligkeitserhöhung, Schutz der Privatsphäre und dergleichen (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
In der oben beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom Typ eines schmalen Betrachtungswinkels haben die von einer Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels projizierten Emissionsstrahlen eine hohe Richtcharakteristik über die gesamte Anzeigeoberfläche in der Normalrichtung bzw. Lotrichtung der Anzeigeoberfläche. Bei einer Betrachtung im Nahbereich hat es deshalb ein Problem gegeben, dass die Helligkeit bei einem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels im Vergleich zu der bei einem Zentralabschnitt stark reduziert ist, in Abhängigkeit von dem Unterschied von Winkeln, mit denen auf das Flüssigkristallanzeige-Panel geguckt wird. Diese Tendenz wird bedeutend, wenn die Betrachtungsdistanz abnimmt, und wenn die Größe des Flüssigkristallanzeige-Panels zunimmt, und in einem extremen Fall wird die Helligkeit des Randabschnitts zu klein, um visuell erkannt werden zu können.
Um dieses Problem zu lösen, wird eine Ausgestaltung vorgeschlagen, in der ein Bogen (Engl.: sheet) bei der Strahlemissionsoberflächenseite einer Lichtleiterplatte einer Hintergrundbeleuchtung bereitgestellt ist. Hier hat der Bogen ein Prisma, dessen Querschnitt eine dreieckige Form ist, und der Gratlinien bzw. Steglinien so angeordnet hat, um einen Hauptstrahl von Strahlen herzustellen, die von einer beliebigen Position einer Strahlemissionsoberfläche der Hintergrundbeleuchtung emittiert werden, um zu der Richtung eines vorbestimmten Blickpunktes orientiert zu sein (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-143515
Patentdokument 2: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. H07-318729

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die die Erfindung lösen soll
Weil in der oben beschriebenen Hintergrundbeleuchtung ein von einer Strahlemissionsoberfläche projizierter Hauptstrahl von Strahlen zu einem vorbestimmten Blickpunkt orientiert ist, wird, während eine gleichmäßige Helligkeit beobachtet wird, wenn von dem vorbestimmten Blickpunkt betrachtet, eine gleichmäßige Helligkeit nicht beobachtet, wenn von einer Position betrachtet, die von dem vorbestimmten Blickpunkt abweicht. Deshalb hat es ein Problem gegeben, dass eine Helligkeit bei einem Randabschnitt reduziert wird, wenn eine Betrachtungsdistanz sich ändert.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe davon, eine Hintergrundbeleuchtung und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu erhalten, in denen eine Verringerung der Helligkeit bei einem Randabschnitt, verknüpft mit der Änderung einer Betrachtungsdistanz, reduziert wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine Hintergrundbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist versehen mit einer einer Lichtquelle; einem optischen Bauteil zum Transformieren von Strahlen, die von der Lichtquelle projiziert worden sind, in Strahlen mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs örtlich festgelegt werden, der in der Normalrichtung einer Anzeigeoberfläche eines Flüssigkristallanzeige-Panels zentriert ist, und zum Projizieren der transformierten Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels; und einem Lichtverteilungs-Steuerbauteil zum Empfangen der Strahlen, die von dem optischen Bauteil projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, und zum Projizieren der empfangenen Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels, wobei eine Vielzahl gekrümmter Oberflächen bei dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil für jedes Transformieren eines Strahls bereitgestellt ist, aus den Reihen der Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung, der in einen Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels eintritt, so dass die Schmalwinkel-Lichtverteilung des eingetretenen Strahls verbreitert wird im Vergleich zu der eines Strahls, der in einen Zentralabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels eintritt; und Krümmungsradien der Vielzahl gekrümmter Oberflächen so gebildet sind, dass ein Krümmungsradius einer gekrümmten Oberfläche, die bei einem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils gelegen ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius einer gekrümmten Oberfläche, die bei einem Zentralabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils gelegen ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In einer Hintergrundbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Verringerung der Helligkeit bei einem Randabschnitt, verknüpft mit der Änderung einer Betrachtungsdistanz, reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 zeigt.
2 ist eine Perspektivansicht von 1.
3 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 zeigt.
6 und 7 sind Diagramme, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in einer Variante von Ausführungsform 1 zeigen.
8 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 2 zeigt.
9 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 3 zeigt.
10 ist ein Diagramm, das vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 3 zeigt.
11 ist ein Diagramm, das vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 4 zeigt.
12 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 5 zeigt.
13 ist ein Diagramm, das vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 5 zeigt.
14 ist ein erläuterndes Diagramm zum Berechnen eines Winkels, der zwischen einer X-Y-Ebene und jeder von optischen Oberflächen des Lichtverteilungs-Steuerbauteils in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 5 gebildet ist.
15 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung (Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom transmittiven Typ) in Ausführungsform 6 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in 15 zeigt, wenn von der Y-Achse-Richtung betrachtet.
17 ist ein Diagramm, das schematisch ein optisches Ausgestaltungsbeispiel einer Lichtleiterplatte in einer ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß Ausführungsform 6 zeigt.
18 ist eine Grafik, die ein berechnetes Ergebnis einer Simulation hinsichtlich einer Lichtverteilung eines von der in 17 gezeigten Lichtleiterplatte projizierten Emissionsstrahls zeigt.
19 ist ein Diagramm, das schematisch ein optisches Ausgestaltungsbeispiel eines Abwärts-Prismabogens in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß Ausführungsform 6 zeigt.
20 ist eine Grafik, die ein berechnetes Ergebnis einer Simulation hinsichtlich einer Lichtverteilung eines von dem Abwärts-Prismabogen projizierten Beleuchtungsstrahls zeigt.
21 ist ein Diagramm, das schematisch optische Charakteristika mikroskopischer optischer Elemente zeigt, die auf einer Rückfläche des Abwärts-Prismabogens gebildet sind.
22 ist ein Diagramm, das schematisch ein optisches Ausgestaltungsbeispiels eines Aufwärts-Prismabogens in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß Ausführungsform 6 zeigt.
23 ist ein Diagramm, das schematisch eine optische Funktion mikroskopischer optischer Elemente zeigt, die auf einer Stirnfläche des Aufwärts-Prismabogens gebildet sind.
24 ist ein Diagramm, das schematisch eine optische Funktion der mikroskopischen optischen Elemente des Aufwärts-Prismabogens zeigt, wenn die Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente des Aufwärts-Prismabogens mit der Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente des Abwärts-Prismabogens zur Übereinstimmung gebracht wird.
25 ist eine Grafik, die ein gemessenes Ergebnis einer Lichtverteilung eines von einer Hintergrundbeleuchtungseinheit projizierten Beleuchtungsstrahls zeigt.
26 ist eine Grafik, die ein anderes gemessenes Ergebnis einer Lichtverteilung des von einer Hintergrundbeleuchtungseinheit projizierten Beleuchtungsstrahls zeigt.
27 ist ein Diagramm, das schematisch beispielhaft drei Typen einer Lichtverteilung des Beleuchtungsstrahls veranschaulicht.
28 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel dreier Typen einer Betrachtungswinkelsteuerung zeigt.
29 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung (Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom transmittiven Typ) in Ausführungsform 7 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
30 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in 29 zeigt, wenn von der Y-Achse-Richtung betrachtet.
31 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 8 zeigt.
32 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 9 zeigt.
33 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 10 zeigt.
Modus zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsform 1
1 und 2 sind Diagramme, die eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 zeigen. 1 ist das Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt, und 2 ist eine Perspektivansicht der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in 1.
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält die Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein Flüssigkristallanzeige-Panel 106 vom transmittiven Typ und eine Hintergrundbeleuchtung 108 zum Projizieren von Strahlen in der Richtung einer Rückfläche 106a des Flüssigkristallanzeige-Panels 106.
Das Flüssigkristallanzeige-Panel 106 hat die Rückfläche 106a und eine Anzeigeoberfläche 106b, und die Anzeigeoberfläche 106b ist bereitgestellt, um parallel zu der X-Y-Ebene zu sein, die die X-Achse und die Y-Achse enthält, die orthogonal zu der Z-Achse sind. Die Normalrichtung bzw. Lotrichtung der Anzeigeoberfläche 106b ist parallel zu der Z-Achse, und die X-Achse und die Y-Achse sind zueinander orthogonal.
Die Hintergrundbeleuchtung 108 enthält ein Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83, ein optisches Bauteil 107, das ein Abwärts-Prismabogen 82 (optischer Bogen) und eine Lichtleiterplatte 81 umfasst, einen Lichtreflexionsbogen 80 und Lichtquellen 117A und 117B.
Die Lichtquellen 117A und 117B sind von Angesicht zu Angesicht mit beiden Endflächen (Einfallkantenoberflächen) der Lichtleiterplatte 81 in ihrer Y-Achse-Richtung bereitgestellt und sind zum Beispiel mit mehrfachen Laseremittiervorrichtungen oder Leuchtdioden ausgestaltet, die in der X-Achse-Richtung angeordnet sind. Von den Lichtquellen 117A und 117B projizierte Strahlen treten in die Lichtleiterplatte 81 von den Endflächen davon ein; werden von der Lichtleiterplatte 81 nach Transmittieren dadurch projiziert; passieren durch einen Abwärts-Prismabogen 82 und das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in dieser Reihenfolge; und treten in das Flüssigkristallanzeige-Panel 106 ein. Ein Abbildungslicht wird durch das Flüssigkristallanzeige-Panel 106 erzeugt, das räumlich die Strahlen moduliert, die von der Rückfläche 106a eintreten, und wird von der Anzeigeoberfläche 106b projiziert. Das projizierte Licht wird als eine Abbildung bzw. ein Bild erkannt.
Die Lichtleiterplatte 81 ist ein plattenartiges Bauteil, das aus einem transparenten optischen Material, so wie ein Acrylharz (PMMA) hergestellt ist, und ihre Rückfläche (Oberfläche entgegengesetzt zur Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 106) hat eine Ausgestaltung, in der mikroskopische optische Elemente 81a, die zu der entgegengesetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 vorstehen, planmäßig bzw. regelmäßig entlang einer Oberfläche parallel zu der Anzeigeoberfläche 106b angeordnet sind. Die Form mikroskopischer optischer Elemente 81a bildet einen Teil einer Kugelform, und die Oberfläche davon hat eine konstante Krümmung. Die mikroskopischen optischen Elemente 81a mit der Kugelform sind auf eine zweidimensionale Weise entlang der X-Y-Ebene bereitgestellt.
Als ein Arbeitsbeispiel des mikroskopischen optischen Elements 81a kann ein mikroskopisches optisches Element eingesetzt werden, das beispielsweise eine Oberflächenkrümmung von ungefähr 0,15 mm, eine maximale Höhe von ungefähr 0,005 mm und einen Brechungsindex von ungefähr 1,49 hat. Die Distanz zwischen den Zentren der mikroskopischen optischen Elemente kann 0,077 mm sein. Man beachte, dass, während das Acrylharz als ein Material für die Lichtleiterplatte 81 eingesetzt werden kann, das Material nicht darauf beschränkt ist. Ein anderes Harzmaterial, so wie ein Polycarbonatharz, oder ein Glasmaterial kann anstelle des Acrylharzes verwendet werden, solange wie das Material einen hohen Lichttransmissionsgrad und eine hohe Formverarbeitbarkeit hat.
Wie oben beschrieben, treten die von den Lichtquellen 117A und 117B projizierten Strahlen in die Lichtleiterplatte 81 von den seitlichen Endflächen davon ein. Während eines Transmittierens durch die Lichtleiterplatte 81 werden die einfallenden Strahlen komplett reflektiert, aufgrund der Brechungsindexdifferenz zwischen dem mikroskopischen optischen Element 81a der Lichtleiterplatte 81 und dem Luftraum, und werden von einer Stirnseite der Lichtleiterplatte 81 in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 projiziert. Um eine planare Helligkeitsverteilung der von der Stirnseite der Lichtleiterplatte 81 projizierten Emissionsstrahlen zu egalisieren, sind die mikroskopischen optischen Elemente 81a mit zunehmender Entfernung von der seitlichen Endfläche dichter bereitgestellt, während sie mit einer Annäherung zu der seitlichen Endfläche spärlicher bereitgestellt sind. Man beachte, dass, ohne Beschränkung darauf, die mikroskopischen optischen Elemente 81a gleichmäßiger auf der Oberfläche bereitgestellt sein können, so dass eine erwünschte planare Helligkeitsverteilung erhalten werden wird.
Der Lichtreflexionsbogen 80 ist bereitgestellt, so dass von der Rückfläche der Lichtleiterplatte 81 projizierte Strahlen reflektiert und erneut genutzt werden als Beleuchtungsstrahlen, die auf die Rückfläche 106a des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 emittiert werden sollen, und es kann zum Beispiel ein Lichtreflexionsbogen, dessen Basismaterial ein Harz, so wie Polyethylen-Terephthalat, oder ein Lichtreflexionsbogen verwendet werden, in dem ein Metall auf eine Substratoberfläche aufgedampft ist.
Der Abwärts-Prismabogen 82 hat einen transparenten optischen Bogen, und seine Rückfläche hat eine Ausgestaltung, in der mikroskopische optische Elemente 82a, die zu der entgegengesetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 vorstehen, entlang einer Ebene parallel zu der Anzeigeoberfläche 106b planmäßig angeordnet sind. Die Form des mikroskopischen optischen Elements 82a bildet ein Dreieckprisma, das einen konstanten Spitzenwinkel bzw. Vertexwinkel hat. Wie in 2 gezeigt, ist das mikroskopische optische Element 82a ein Dreieckprisma mit seiner Kantenlinie (Engl.: ridgeline) in der X-Achse-Richtung, und eine Anzahl solcher Elemente ist in der Y-Achse-Richtung entlang der X-Y-Ebene planmäßig angeordnet. Das Abstandsmaß der mikroskopischen optischen Elemente 82a ist konstant, aber das Abstandsmaß kann variabel sein. Jedes der mikroskopischen optischen Elemente 82a hat zwei schräge bzw. schiefe Ebenen.
Als ein Arbeitsbeispiel des mikroskopischen optischen Elements 82a kann ein mikroskopisches optisches Element eingesetzt werden, das zum Beispiel einen Spitzenwinkel, gebildet durch zwei schräge Ebenen, von 68 Grad, eine Höhe von 0,022 mm und einen Brechungsindex von 1,49 hat. Die mikroskopischen optischen Elemente 82a können angeordnet sein, um ein Abstandsmaß von 0,03 mm in der Y-Achse-Richtung zu haben. Man beachte, dass, während PMMA als ein Material für den Abwärts-Prismabogen 82 eingesetzt werden kann, das Material nicht darauf beschränkt ist. Ein anderes Harzmaterial, so wie ein Polycarbonatharz, oder ein Glasmaterial kann verwendet werden, solange wie das Material einen hohen Lichttransmissionsgrad und eine hohe Formverarbeitbarkeit hat.
Das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ist ein transparentes und plattenartiges oder bogenartiges Bauteil und enthält eine Einfalloberfläche 83a, in die von dem optischen Bauteil 107 projizierte Strahlen eintreten, und eine Emissionsoberfläche 83b, von der die Strahlen, die von der Einfalloberfläche 83a eintreten, emittiert werden. Mehrfache Konkavelemente 109 sind bereitgestellt, die sich jeweils in der X-Achse-Richtung erstrecken, auf der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83. Die Konkavelemente 109 sind in der Y-Achse-Richtung entlang der Ebene parallel zu der Anzeigeoberfläche 106b planmäßig angeordnet. Die jeweiligen Konkavelemente 109 sind gebildet, so dass ihre Krümmungsradien in der Reihenfolge eines Zentralabschnitts 110A, eines Zwischenabschnitts 110E und eines Randabschnitts 110C abnehmen. Es ist wünschenswert, dass die Breite des Konkavelements 109 in der Y-Richtung nahezu gleich oder geringer als die Breite eines Pixels (hier nicht gezeigt) des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 ist, und es ist ferner wünschenswert, dass sie nicht mehr als die Breite eines Bildelements ist, das später beschrieben werden wird.
Die von den Lichtquellen 117A und 117B projizierten Strahlen treten in die Lichtleiterplatte 81 von den Einfallendoberflächen davon ein und transmittieren durch die Lichtleiterplatte 81, während sie totalreflektiert werden. Während des Durchlassens bzw. der Tranmission wird ein Teil der transmittierten Strahlen durch das mikroskopische optische Element 81a reflektiert, das bei der Rückfläche der Lichtleiterplatte 81 gelegen ist, und wird von der Stirnseite (Emissionsoberfläche) der Lichtleiterplatte 81 als die Beleuchtungsstrahlen projiziert. Die durch die Lichtleiterplatte 81 transmittierenden Strahlen werden durch das mikroskopische optische Element 81a in Strahlen transformiert, die eine Lichtverteilung haben, die in der Richtung zentriert ist, die um einen vorbestimmten Winkel von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist, und die transformierten Strahlen werden von der Stirnfläche projiziert. Die von der Lichtleiterplatte 81 mit dem vorbestimmten Winkel projizierten Strahlen treten in das mikroskopische optische Element 82a des Abwärts-Prismabogens 82 ein, werden intern durch die schräge Ebene des mikroskopischen optischen Elements 82a totalreflektiert und werden dann von der Stirnfläche (Emissionsoberfläche) mit hoher Richtwirkung in der Normalrichtung der Emissionsoberfläche projiziert. Dank einer Funktion des mit der Lichtleiterplatte 81 und dem Abwärts-Prismabogen 82 ausgestalteten optischen Bauteils 107 werden nämlich die von den Lichtquellen 117A und 117B projizierten Strahlen in Strahlen mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert, und die transformierten Strahlen werden von dem optischen Bauteil 107 in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 projiziert.
Der Strahl mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung ist ein Strahl mit hoher Richtwirkung, in dem Wellenstrahlen mit hoher Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs örtlich festgelegt werden, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist, die die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 ist.
Die von dem Abwärts-Prismabogen 82 projizierten Strahlen treten in die Einfalloberfläche 83a des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 ein und werden dann projiziert, wobei ihre Lichtverteilung gesteuert wird, wie es später beschrieben werden wird, durch die mehrfachen Konkavelemente 109, die auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind. Die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen werden als Beleuchtungsstrahlen genutzt, die auf die Rückfläche 106a des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 emittiert werden sollen.
Vor einer Erläuterung einer Funktion des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 wird eine Beziehung zwischen einer Betrachtungsdistanz und einer planaren Helligkeitsverteilung in einer konventionellen Flüssigkristallanzeigevorrichtung beschrieben werden, die als ein Vergleichsbeispiel dient.
3 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1 zeigt. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1 ist abgesehen davon, dass kein Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt ist, dieselbe wie die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 und projiziert Strahlen mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung, wie oben beschrieben. In 3 bezeichnet ”P” einen Blickpunkt, wenn die Betrachtungsdistanz unendlich ist. ”R” und ”Q” sind Blickpunkte, die auf der Normallinie bzw. Lotlinie gelegen sind, die durch einen Zentralabschnitt einer Anzeigeoberfläche eines Flüssigkristallanzeige-Panels passiert. ”R” bezeichnet einen Blickpunkt, wenn die Betrachtungsdistanz kurz ist, und ”Q” bezeichnet einen von ”R” unterschiedlichen Blickpunkt und ist zwischen ”P” und ”R” gelegen. Da die von dem Abwärts-Prismabogen 82 projizierten Strahlen eine hohe Richtwirkung in der Z-Achse-Richtung haben, wird beobachtet, dass eine planare Helligkeitsverteilung gleichmäßig ist, wenn von dem Blickpunkt ”P” betrachtet.
Wenn unterdessen von dem Blickpunkt ”Q” betrachtet, während die Helligkeit bei dem Zentralabschnitt ähnlich zu der ist, wenn von dem Blickpunkt ”P” betrachtet, wird beobachtet, dass die Helligkeit des von dem Randabschnitt projizierten Strahls mit Annäherung zu dem Randteilstück abnimmt. Wenn von dem Blickpunkt ”R” betrachtet, während die Helligkeit bei dem Zentralabschnitt nicht unterschiedlich ist von der, wenn von ”P” und ”Q” betrachtet, wird unterdessen beobachtet, dass die Helligkeit des von dem Randabschnitt projizierten Strahls mit Annäherung zu dem Randabschnitt abnimmt. Wenn von ”R” betrachtet, nimmt die Helligkeit bei dem Randabschnitt stark ab im Vergleich zu der, wenn von ”Q” betrachtet. Das heißt, dass in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1 eine Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt bedeutend wird, wenn die Betrachtungsdistanz abnimmt.
4 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 2 zeigt. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 2 ist ein Fresnel-Linsenbogen 102 ferner vor dem Abwärts-Prismabogen 82 in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt, und die restliche Ausgestaltung ist dieselbe. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 2 wird als ein Mittel zum Lindern der Verringerung der Randhelligkeit in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1, gezeigt in 3, die Richtwirkung bei dem Randabschnitt in Richtung des Blickpunktes ”Q” mit Verwendung des Fresnel-Linsenbogens 102 schräg gestellt.
In dieser Ausgestaltung wird beobachtet, dass die Helligkeit bei dem Zentralabschnitt und dem Randabschnitt gleichmäßig ist, wenn von dem Blickpunkt ”Q” betrachtet. Jedoch nimmt die Helligkeit bei dem Randabschnitt ab, wenn von beiden Blickpunkten ”P” und ”R” betrachtet. Somit wird bei dem den Fresnel-Linsenbogen 102 verwendenden Verfahren lediglich ein Blickpunkt, in dem beobachtet wird, dass eine planare Helligkeit gleichmäßig ist, von dem konventionellen unendlichen Punkt zu einem Punkt mit einer endlichen Distanz geändert. Da das Verfahren nicht das Problem der Verringerung der planaren Helligkeit grundsätzlich behebt, tritt deshalb eine Verringerung der Randhelligkeit ähnlich zu dem konventionellen Fall beim Entfernen von dem Blickpunkt der endlichen Distanz auf.
Das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 ist ein Bauteil zum Lindern der Verringerung der Randhelligkeit, die mit der oben beschriebenen Änderung der Betrachtungsdistanz verknüpft ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zeigt, und (a) bis (c) in 5 zeigen Querschnittsformen bei dem Zentralabschnitt 110A, Zwischenabschnitt 110E bzw. Randabschnitt 110C des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 in 1. Während die Emissionsoberfläche 83b des Zentralabschnitts 110A in (a) in 5 eine planare Form hat, sind die Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b des Zwischenabschnitts 110E in (b) in 5 und des Randabschnitts 110C in (c) in 5 gebildet. Wie oben beschrieben, ist der Krümmungsradius des Konkavelements 109 bei dem Randabschnitt 110C in (c) in 5 kleiner als der bei dem Zwischenabschnitt 110B in (b) in 5. Man beachte, dass, während Radien hier nur bei drei Gebieten gezeigt sind, d. h. Zentral-, Zwischen- und Randabschnitten 110A, 110E und 110C, die Krümmungsradien der Konkavelemente 109 gebildet sind, einschließlich der anderen Gebiete, um sich mit einer Annäherung zu dem Randabschnitt 110C zu verringern.
Da die Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 die planare Form bei dem Zentralabschnitt 110A hat, wird der Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ohne Ändern seiner Lichtverteilung projiziert. Da das Konkavelement 109 mit einem gewissen Krümmungsradius auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt ist, wird bei dem Zwischenabschnitt 110E der Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert, wobei seine Lichtverteilung verbreitert wird. Bei dem Randabschnitt 110C, da das Konkavelement 109 mit einem kleineren Krümmungsradius bereitgestellt ist, wird der Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert, wobei seine Lichtverteilung mehr verbreitert wird.
Was die von dem in 1 gezeigten Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen betrifft, werden als ein Ergebnis die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, in Strahlen transformiert, deren Lichtverteilungen schrittweise verbreitert werden mit einer Weiterbewegung von dem Zentralabschnitt in der Richtung zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106, und die transformierten Strahlen werden von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert. Und zwar nimmt der Prozentanteil einer Emissionsstrahlkomponente mit einem Schrägwinkel von der Z-Achse schrittweise mit einer Weiterbewegung von dem Zentralabschnitt in der Richtung zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 zu. In diesem Fall werden bei dem unendlichen Blickpunkt ”P” ein von dem Zentralabschnitt 110A projizierter Strahl 84a, ein von dem Zwischenabschnitt 110E projizierter Strahl 85c und ein von dem Randabschnitt 110c projizierter Strahl 86c beobachtet. Bei dem Blickpunkt der mittleren Distanz ”Q” werden der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 84a, ein von dem Zwischenabschnitt 110E projizierter Strahl 85a und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 86a beobachtet. Bei dem Blickpunkt der kurzen Distanz ”R” werden der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 84a, ein von dem Zwischenabschnitt 110E projizierter Strahl 85b und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 86b beobachtet. Da die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert werden, um die verbreiterte Lichtverteilung zu haben, mit Verwendung des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83, kann deshalb die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt betrachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der kurzen Distanz gelegen ist.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 ist das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt, zum Empfangen der Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, und zum Projizieren der Strahlen in der/die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106; die mehrfachen Konkavelemente 109 sind auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt; und die Krümmungsradien der mehrfachen Konkavelemente 109 sind gebildet, um abzunehmen mit einer Annäherung zu dem Randabschnitt 110C des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83. Da die Strahlen, die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, in Strahlen transformiert werden, deren Lichtverteilungen schrittweise verbreitert werden mit einer Weiterbewegung von dem Zentralabschnitt in der Richtung zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106, kann deshalb die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt beobachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der kurzen Distanz gelegen ist.
Wie später beschrieben werden wird, können mehrfache Konvexelemente anstelle der mehrfachen Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt sein. Da die von dem optischen Bauteil 107 projizierten Strahlen einmal kondensiert und dann erneut divergiert bzw. werden müssen, wird in diesem Fall jedoch ein Konvexelement mit einer Leistung eines großen Absolutwertes im Vergleich zu der des Konkavelements 109 benötigt, um die Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung zu verbreitern. Wenn es einen Fehler in einer gekrümmten Oberflächenform des Konvexelementes gibt, wirkt sich deshalb der Fehler in der Form stark auf die Lichtverteilung der von der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 projizierten Strahlen aus. Andererseits können in Ausführungsform 1, da die mehrfachen Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt sind, die Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung mit vergleichsweise geringer Leistung verbreitert werden. Selbst wenn es einen Fehler in der Kugelform des Konkavelementes 109 gibt, beeinträchtigt deshalb der Fehler in der Form die Lichtverteilung der von der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 projizierten Strahlen weniger. Das heißt, dass die Empfindlichkeit gegenüber dem Fehler in der Form reduziert werden kann, wenn das Konkavelement 109 fabriziert wird.
Das optische Bauteil 107 ist ausgestaltet mit der Lichtleiterplatte 81 zum internen Reflektieren der Strahlen, die von den Lichtquellen 117A und 117B projiziert worden sind, bei der der entgegengesetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 gelegenen Rückfläche, und zum Projizieren der reflektierten Strahlen in die/der Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106, und mit dem Abwärts-Prismabogen 82 zum Transformieren der Strahlen, die von der Lichtleiterplatte 81 in die/der Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 projiziert worden sind, in die Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung. Deshalb kann eine Hintergrundbeleuchtung mit geringerer Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt einfach hergestellt werden, indem nur das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83, welches entworfen wird, um für vielfältige Zwecke anwendbar zu sein, über dem Abwärts-Prismabogen 82 bereitgestellt wird, der konventionell weite Verwendung gefunden hat.
Man beachte, dass, während eine Ausgestaltung in Ausführungsform 1 gezeigt ist, in der die mehrfachen Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt sind, die Position zum Bereitstellen der Konkavelemente 109 nicht darauf beschränkt ist. 6 ist eine Variante der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 und ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zeigt. In dieser Variante sind mehrfache Konkavelemente 109 auf der Einfalloberfläche 83a des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt. In dieser Ausgestaltung kann eine Wirkung ähnlich zu der oben beschriebenen erhalten werden.
Außerdem können mehrfache Konkavelemente 109 auf beiden Oberflächen des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt sein. 7 zeigt eine andere Variante der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 1 und ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zeigt. In dieser Variante sind mehrfache Konkavelemente 109 sowohl auf der Einfalloberfläche 83a als auch auf der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt. In dieser Ausgestaltung kann die Wirkung ähnlich zu der oben beschriebenen erhalten werden.
Man beachte, dass, während die Einfalloberfläche 83a des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 die planare Form in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 1 hat, eine beliebig gekrümmte Oberfläche eingesetzt werden kann, so dass eine erwünschte Lichtverteilung erhalten werden kann.
Ausführungsform 2
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 2 zeigt. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 2 sind die mikroskopischen optischen Elemente 81a bei der Rückfläche der Lichtleiterplatte 81 gebildet, die das optische Bauteil 107 ausgestalte, um dichter bei dem Randabschnitt als die Ausgestaltung in Ausführungsform 1 verteilt zu sein, wenn die Anzahl von Elementen pro Gebieteinheit verglichen wird. Weil die Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 2 ähnlich zu der in Ausführungsform 1 ist, mit der Ausnahme, dass die Verteilung der mikroskopischen optischen Elemente 81a abweicht, wird die Erläuterung davon übersprungen werden.
In einer Lichtleiterplatte einer konventionellen Hintergrundbeleuchtung ist es üblich, dass die bei der Rückfläche der Lichtleiterplatte bereitgestellten mikroskopischen optischen Elemente mit einer Annäherung zu der Lichtquelle zerstreuter bereitgestellt sind, während sie mit einer Annäherung zu dem Zentralabschnitt dichter bereitgestellt sind, so dass die planare Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung egalisiert werden wird. Der Grund ist, dass, falls die mikroskopischen optischen Elemente bei dem Abschnitt nahe zu der Lichtquelle dicht bereitgestellt sind, das Ausmaß der von der Lichtleiterplatte projizierten Strahlen bei dem Randabschnitt zunimmt und bei dem Zentralabschnitt abnimmt, wodurch die Helligkeit bei dem Zentralabschnitt reduziert wird.
Unterdessen sind in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 2 die mikroskopischen optischen Elemente 81a bei dem Abschnitt nah zu den Lichtquellen 117A und 117B im Vergleich zu der oben beschriebenen Anordnung, in der die planare Helligkeitsverteilung egalisiert wird, dichter bereitgestellt. Wie in 8 gezeigt, ist als ein Ergebnis die Helligkeit in der Normalrichtung der Strahlen, die von dem Abwärts-Prismabogen 102 projiziert worden sind, bei dem Randabschnitt größer als die bei dem Zentralabschnitt. Beim Vergleich mit Ausführungsform 1 nimmt somit, während die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen dieselbe Lichtverteilung haben, die Intensität des projizierten Strahls bei jedem Emissionswinkel mit einer Annäherung zu dem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zu.
In diesem Fall werden bei dem Blickpunkt ”P” ein von dem Zentralabschnitt 110A projizierter Strahl 87a, ein von dem Zwischenabschnitt 110E projizierter Strahl 88c und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 89c beobachtet. Bei dem Blickpunkt ”Q” werden der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 87a, ein von dem Zwischenabschnitt 110B projizierter Strahl 88a und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 89a beobachtet. Bei dem Blickpunkt ”R” werden der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 87a, ein von dem Zwischenabschnitt 110B projizierter Strahl 88b und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 89b beobachtet. Hier ist die Intensität des Strahls 89b, bei ”R” zu beobachten, der von dem Randteilstück 110C projiziert worden ist, größer als die des entsprechenden Strahls 86b, der von dem Randabschnitt 110C in Ausführungsform 1 projiziert worden ist.
Da in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 2 die mikroskopischen optischen Elemente 81a bei der Lichtleiterplatte 81 bereitgestellt werden, um dichter bei dem Randabschnitt als bei der Ausgestaltung in Ausführungsform 1 bereitgestellt zu werden, wenn die Anzahl von Elementen pro Gebietseinheit verglichen wird, kann die Intensität des Strahls bei dem Randabschnitt in der Richtung mit einem großen Winkel gegen die Normalrichtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 erhöht werden. Deshalb kann die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt zusätzlich zu der Wirkung in Ausführungsform 1 mehr gelindert werden.
Ausführungsform 3
9 und 10 zeigen eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 3. 9 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt, und (a) bis (c) in
10 sind Querschnittsansichten, die vergrößert die Zentral-, Zwischen- bzw. Randabschnitte eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in 9 zeigen.
Wie in 9 gezeigt, hat die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 3 eine Ausgestaltung, in der mehrfache Konkavelemente 109 auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt sind, ähnlich zu der in Ausführungsform 1. Während die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert worden sind, parallel zu der Normalrichtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 in Ausführungsform 1 ist, ist jedoch der Unterschied in Ausführungsform 3, dass die Konkavelemente 109 gegen die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche schräg gestellt sind, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert worden sind, zu der Normallinie gerichtet sein wird, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels passiert. Da die andere Ausgestaltung ähnlich zu der in Ausführungsform 1 ist, wird deren Erläuterung übersprungen werden.
Während die Emissionsoberfläche 83b des Zentralabschnitts 110A in (a) in 10 eine planare Form ist, sind die Konkavelemente 109 auf den Emissionsoberflächen 83b des Zwischenabschnitts 110B in (b) in 10 und des Randabschnitts 110C in (c) in 10 gebildet. Das Konkavelement 109 bei dem Zwischenabschnitt 110B hat einen Krümmungsradius von r1 und ist um ω1 gegen die Z-Achse, die die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 106b ist, in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt. Und zwar bildet eine gerade Linie, die den Mittelpunkt des Konkavelementes 109 und den Krümmungsmittelpunkt O1 davon verbindet, den Winkel ω1 gegen die Z-Achse. Das Konkavelement 109 bei dem Randabschnitt 110C hat einen Krümmungsradius von r2 und ist um ω2 gegen die Z-Achse in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt. Und zwar bildet eine gerade Linie, die den Mittelpunkt des Konkavelementes 109 und den Krümmungsmittelpunkt O2 davon verbindet, den Winkel ω2 gegen die Z-Achse. Der Krümmungsradius r2 ist kleiner als r1, und der Schrägwinkel ω2 in dem Konkavelement 109 ist größer als ω1. Während Ausgestaltungen hier nur bei drei Gebieten, d. h. Zentral-, Zwischen- und Randabschnitte 110A, 110E und 110C, gezeigt sind, verringert sich der Krümmungsradius des Konkavelementes 109 mit einem Näherkommen bzw. einer Annäherung zu dem Randabschnitt 110C, und der Schrägwinkel des Konkavelementes 109 nimmt mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C zu.
Da die Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 eine planare Form bei dem Zentralabschnitt 110A ist, wird ein Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der eine Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ohne Ändern seiner Lichtverteilung projiziert. Weil das Konkavelement 109 mit dem Krümmungsradius von r1 auf der Emissionsoberfläche 83b bei dem Zwischenabschnitt 110E bereitgestellt ist, und das Konkavelement 109 um ω1 gegen die Z-Achse in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt ist, wird eine Verteilung eines Strahls, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, in die Y-Achse-Richtung verbreitert, und die Richtung der Spitzenkomponente des Strahls wird schräg gestellt, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, wodurch sie als ein Gesamtes in die Richtung des Zentralabschnitts schräg gestellt wird.
Da das Konkavelement 109 mit dem Krümmungsradius von r2, der kleiner als der oben beschriebene Krümmungsradius von r1 ist, bei dem Randabschnitt 110C bereitgestellt ist, und das Konkavelement 109 um ω2, was größer als ω1 ist, gegen die Z-Achse in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt ist, wird eine Verteilung eines Strahls, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, im Vergleich mit dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110E mehr in die Y-Achse-Richtung verbreitert, und auch die Richtung der Spitzenkomponente des Strahls wird mehr schräg gestellt, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, durch die der Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110B.
Wie in 9 gezeigt, werden als ein Ergebnis die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert, so dass deren Lichtverteilungen schrittweise verbreitert werden beim Weiterbewegen von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106; die Richtung der Spitzenkomponente des Strahls wird schräg gestellt, um zu dem Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 gerichtet zu sein; und der projizierte Strahl hat eine erhöhte Komponente, die in die Richtung der Normallinie projiziert wird, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, mit einem Weiterbewegen zu dem Randabschnitt 110C des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83.
In diesem Fall werden bei dem Blickpunkt ”P” ein von dem Zentralabschnitt 110A projizierter Strahl 90a, ein von dem Zwischenabschnitt 110B projizierter Strahl 91c und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 92c beobachtet. Bei dem Blickpunkt ”Q” werden der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 90a, ein von dem Zwischenabschnitt 110B projizierter Strahl 91a und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 92a beobachtet. Bei dem Blickpunkt ”R” werden der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 90a, ein von dem Zwischenabschnitt 110B projizierter Strahl 91b und ein von dem Randabschnitt 110C projizierter Strahl 92b beobachtet. Nun sind die Strahlen 90a, 91a und 92a von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierte Spitzenkomponenten. Hier ist die Intensität des Strahls 92b, der bei ”R” beobachtet wird, der von dem Randabschnitt 110C projiziert worden ist, größer als die des entsprechenden Strahls 86b, der von dem Randabschnitt 110C in Ausführungsform 1 projiziert worden ist. Da die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert werden, um die verbreiterte Lichtverteilung zu haben, mit Verwendung des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83, und die Strahlen auch transformiert werden, so dass die Richtung der Spitzenkomponente davon schräg gestellt ist, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 schreitet, kann die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt beobachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der kurzen Distanz gelegen ist.
Da in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 3 das Konkavelement 109 gegen die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 106b schräg gestellt ist, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert sind, schräg gestellt sein wird, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, kann die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt zusätzlich zu der Wirkung in Ausführungsform 1 mehr gelindert werden.
Weil außerdem der Schrägwinkel des Konkavelementes 109 beim Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zunimmt, kann die Gleichmäßigkeit der planaren Helligkeitsverteilung der Hintergrundbeleuchtung verbessert werden.
Man beachte, dass, während die Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 in Ausführungsform 3 bereitgestellt sind, die Konkavelemente 109 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sein können, und die Konkavelemente 109 schräg gestellt sein können, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert sind, zu der Normallinie gerichtet sein werden, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert. Außerdem können die Konkavelemente 109 sowohl auf der Einfalloberfläche 83a als auch der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sein, und die Konkavelemente 109 können schräg gestellt sein, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert sind, zu der Normallinie gerichtet sein werden, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert. In diesen Ausgestaltungen kann die Wirkung ähnlich zu der oben beschriebenen erhalten werden.
Ausführungsform 4
11 ist ein Diagramm, das eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 4 zeigt, und (a) bis (c) in 11 sind Querschnittsansichten, die vergrößert Zentral-, Zwischen- bzw. Randabschnitte eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils zeigen. In Ausführungsform 3 ist eine Ausgestaltung gezeigt, in der die Konkavelemente 109 gegen die Normallinie der Anzeigeoberfläche 106b schräg gestellt sind, so dass die Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert sind, schräg gestellt sein werden, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert. Andererseits können die Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sein, und zu derselben Zeit können die schrägen Ebenen 116 entgegengesetzt zu den Konkavelementen 109 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sein. Auch in dieser Ausgestaltung kann die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen zu dem Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 gerichtet werden. Da die Ausgestaltung abgesehen von der Form des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 ähnlich zu der in Ausführungsform 3 ist, wird deren Erläuterung übersprungen werden.
Während die Einfalloberfläche 83a und Emissionsoberfläche 83b des Zentralabschnitts 110A in (a) in 11 planare Formen sind, sind die Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b gebildet, und zu derselben Zeit sind die schrägen Ebenen 116 entgegengesetzt zu den Konkavelementen 109 auf der Einfalloberfläche 83a bei dem Zwischenabschnitt 110B in (b) in 11 und dem Randabschnitt 110C in (c) in 11 gebildet. Das Konkavelement 109 mit einem Krümmungsradius von r1 ist auf der Emissionsoberfläche 83b bei dem Zwischenabschnitt 110B gebildet, und eine gerade Linie, die den Mittelpunkt des Konkavelements 109 und den Krümmungsmittelpunkt O3 davon verbindet, ist parallel zu der Z-Achse. Die schräge Ebene 116 entgegengesetzt zu dem Konkavelement 109 ist auf der Einfalloberfläche 83a gebildet, und die schräge Ebene 116 ist um ω3 gegen die X-Achse und Y-Achse, die in Parallelrichtung zu dem Flüssigkristallanzeige-Panel 106 sind, in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt.
Das Konkavelement 109 mit einem Krümmungsradius von r2 ist auf der Emissionsoberfläche 83b bei dem Randabschnitt 110C gebildet, und eine gerade Linie, die den Mittelpunkt des Konkavelementes 109 und den Krümmungsmittelpunkt O4 davon verbindet, ist parallel zu der Z-Achse. Die schräge Ebene 116 entgegengesetzt zu dem Konkavelement 109 ist auf der Einfalloberfläche 83a gebildet, und die schräge Ebene 116 ist um ω4 gegen die X-Achse und Y-Achse, die in Parallelrichtung zu dem Flüssigkristallanzeige-Panel 106 sind, in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt. Der Krümmungsradius r2 ist kleiner als r1, und der Schrägwinkel ω4 ist größer als ω3. Während Ausgestaltungen hier nur bei drei Gebieten, d. h. Zentral-, Zwischen- und Randabschnitte 110A, 110B und 110C, gezeigt sind, wird der Krümmungsradius des Konkavelementes 109 gebildet, um sich zu verringern mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C, und der Schrägwinkel der schrägen Ebene 116 ist gebildet, um zuzunehmen mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C, einschließlich der anderen Gebiete.
Da die Einfalloberfläche 83a und Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 planare Formen bei dem Zentralabschnitt 110A sind, wird ein Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der eine Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ohne Ändern seiner Lichtverteilung projiziert. Weil das Konkavelement 109 mit dem Krümmungsradius von r1 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt ist, und die um ω3 gegen die X-Achse und Y-Achse schräg gestellte schräge Ebene 116 auf der Einfalloberfläche 83a bei dem Zwischenabschnitt 110B gebildet ist, wird die Richtung der Spitzenkomponente eines Strahls, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, zu der Normallinie gerichtet, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, durch die schräge Ebene 116 der Einfalloberfläche 83a, und eine Verteilung des Strahls wird in der Y-Achse-Richtung durch das Konkavelement 109 der Emissionsoberfläche 83b verbreitert.
Da das Konkavelement 109 mit dem Krümmungsradius von r2, der kleiner als der oben beschriebene Krümmungsradius von r1 ist, auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt ist, und die schräge Ebene 116, die um ω4, was größer als der oben beschriebene Schrägwinkel ω3 ist, gegen die X-Achse und Y-Achse schräg gestellt ist, auf der Einfalloberfläche 83a bei dem Randabschnitt 110C gebildet ist, wird ein Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, mehr schräg gestellt im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110E durch die schräge Ebene 116 auf der Einfalloberfläche 83a, und eine Verteilung des Strahls wird mehr verbreitert in der Y-Achse-Richtung im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110E durch das Konkavelement 109 der Emissionsoberfläche 83b. Als ein Ergebnis werden die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert, so dass deren Lichtverteilungen mit einem Weiterbewegen von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 schrittweise verbreitert werden, und dass die Richtung der Spitzenkomponente davon zu der Normallinie gerichtet ist, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, und die transformierten Strahlen werden von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert. Deshalb kann die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt beobachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der kurzen Distanz gelegen ist.
Da in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 4 die mehrfachen Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind, und zu derselben Zeit die mehrfachen schrägen Ebenen 116 entgegengesetzt zu den mehrfachen Konkavelementen 109 bereitgestellt sind auf der Einfalloberfläche 83a des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83, und die schrägen Ebenen 116 gebildet sind, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen zu der Normallinie gerichtet werden wird, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 116b des Flüssigkristallanzeige-Panels 116 passiert, kann die zu der in Ausführungsform 3 ähnliche Wirkung erhalten werden.
Man beachte, dass, während eine Ausgestaltung hier gezeigt wird, in der die mehrfachen schrägen Ebenen 116 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sind, und die mehrfachen Konkavelemente 109 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind, der ähnliche Effekt erhalten werden kann, wenn die mehrfachen Konkavelemente 109 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sind, und die mehrfachen schrägen Ebenen 116 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind.
Ausführungsform 5
12 bis 14 zeigen eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 5. 12 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt; (a) und (b) in 13 sind Querschnittsansichten, die vergrößert Zwischen- bzw. Randabschnitte eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils zeigen; und 14 ist ein erläuterndes Diagramm zum Berechnen eines Winkels, der zwischen einer X-Y-Ebene und jeder von optischen Oberflächen gebildet ist.
Wie in 12 gezeigt, hat die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 5 eine Ausgestaltung, in der das Flüssigkristallanzeige-Panel 106, Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83, Abwärts-Prismabogen 82, Lichtleiterplatte 81, Lichtreflexionsbogen 80 und Lichtquellen 117A und 117B bereitgestellt sind, ähnlich zu dieser in Ausführungsform 1. Während die mehrfachen Konkavelemente 109 auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 1 bereitgestellt sind, werden jedoch mehrfache optische Oberflächen 1000 auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 5 bereitgestellt, so dass die Richtung der Spitzenkomponente eines Strahls mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert werden wird, um zu mehrfachen Blickpunkten gerichtet zu sein. Da mit Ausnahme des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 die Ausgestaltung ähnlich zu der in Ausführungsform 1 ist, wird deren Erläuterung übersprungen werden.
Wie in (a) und (b) in 13 gezeigt, enthält die optische Oberfläche 1000 eine erste Oberfläche 103a, eine zweite Oberfläche 103b und eine dritte Oberfläche 103c. Diese sind planare Oberflächen, die gegen die X-Achse und Y-Achse mit untereinander verschiedenen Winkeln schräg gestellt sind, und die erste Oberfläche 103a richtet die Richtung der Spitzenkomponente des Strahls, der in das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 eintritt, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, zu dem Kurzdistanz-Blickpunkt ”R”; die zweite Oberfläche 103b richtet zu dem Mitteldistanz-Blickpunkt ”Q”; und die dritte Oberfläche 103c richtet zu dem unendlichen Blickpunkt ”P”.
Wie in (a) in 13 gezeigt, sind in der optischen Oberfläche 1000 bei dem Zwischenabschnitt 110E Winkel, die zwischen der ersten Oberfläche 103a/zweiten Oberfläche 103b und der Y-Achse gebildet sind, ω6/ω5, und die dritte Oberfläche 103c ist parallel zu der Y-Achse. Hier ist ω6 größer als ω5. Wie in (b) in 13 gezeigt, sind in der optischen Oberfläche 1000 bei dem Randabschnitt 1100 Winkel, die zwischen der ersten Oberfläche 103a/zweiten Oberfläche 103 und der Y-Achse gebildet sind, ω8/ω7, und die dritte Oberfläche 103c ist parallel zu der Y-Achse. Hier ist ω8 größer als ω7. Man beachte, dass, während Winkel hier nur bei zwei Gebieten, d. h. Zwischen- und Randabschnitte 110E und 110C, gezeigt sind, die Schrägwinkel der ersten und zweiten Oberflächen 103a und 103b gebildet sind, einschließlich der anderen Gebiete, um mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C zuzunehmen.
Was einen Strahl betrifft, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert worden ist und von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 via die dritte Oberfläche 103c projiziert wird, stimmen die Richtungen von Strahlen 94c und 95c, die die Spitzenkomponenten des Strahls mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung sind, mit der Richtung des Blickpunkts ”P” überein.
Was einen Strahl betrifft, der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 103 via die zweite Oberfläche 103b projiziert worden ist, werden unterdessen die Richtungen von Strahlen 94a und 95a, die die Spitzenkomponenten des Strahls mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung sind, entsprechend den Schrägstellungen der zweiten Oberfläche 103b, d. h. ω5 bzw. ω7, geändert und stimmen mit der Richtung des Blickpunks ”Q” überein. Was einen Strahl betrifft, der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 103 via die erste Oberfläche 103a projiziert worden ist, werden außerdem die Richtungen von Strahlen 94b und 95b, die die Spitzenkomponenten des Strahls mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung sind, entsprechend den Schrägstellungen der ersten Oberfläche 103a, d. h. ω6 bzw. ω8, geändert und stimmen mit der Richtung des Blickpunkts ”R” überein.
Wie in 12 gezeigt, werden als ein Ergebnis ein von dem Zentralabschnitt 110A projizierter Strahl 93a, der von dem Zwischenabschnitt 110E projizierte Strahl 94c und der von dem Randabschnitt 110C projizierte Strahl 95c bei dem Blickpunkt ”P” beobachtet. Der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 93a, der von dem Zwischenabschnitt 110E projizierte Strahl 94a und der von dem Randabschnitt 110C projizierte Strahl 95a werden bei dem Blickpunkt ”Q” beobachtet. Der von dem Zentralabschnitt 110A projizierte Strahl 93a, der von dem Zwischenabschnitt 110E projizierte Strahl 94b und der von dem Randabschnitt 110C projizierte Strahl 95b werden bei dem Blickpunkt ”R” beobachtet. Da die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert werden, so dass die Richtung ihrer Spitzenkomponente zu jeder der Richtungen der Blickpunkte ”P”, ”Q” und ”R” gerichtet ist, kann somit eine gewisse Helligkeit bei dem Randabschnitt bei all den Blickpunkten ”P”, ”Q” und ”R” gewährleistet werden.
Man beachte, dass, während Erläuterungen hinsichtlich der Zentral-, Zwischen- und Randabschnitte 110A, 110E und 110C im Obigen gemacht werden, bei anderen Gebieten als den drei Abschnitten bereitgestellte optische Oberflächen gebildet werden, so dass die Komponenten der Strahlen, die von der dritten, zweiten und ersten Oberfläche 103c, 103b und 103a projiziert worden sind, bei den Blickpunkten ”P”, ”Q” bzw. ”R” beobachtet werden.
Als Nächstes wird beschrieben werden, wie der zwischen jeder Oberfläche der optischen Oberfläche 1000 und der X-Y-Ebene gebildete Winkel ω berechnet wird. Man beachte, dass, während ein Fall der ersten Oberfläche 103a hier beispielhaft dargestellt werden wird, ω für eine andere Oberfläche auf einem ähnlichen Weg bestimmt werden kann. In 14 bezeichnet ”d” eine Distanz entlang der Z-Achse von einem Einfallspunkt ”M”, wo ein Strahl in die erste Oberfläche 103a eintritt, zu einem Blickpunkt ”X”; ”l” bezeichnet eine Distanz entlang der Y-Achse von dem Einfallspunkt ”M” zu dem Blickpunkt ”X”; und ω' bezeichnet einen Emissionswinkel eines Strahls, der in die erste Oberfläche 103a mit Winkel ω eintritt. Hier werden die folgenden Formeln etabliert. tan(π/2 + ω – ω') = d/l (1) n·sinω = sinω' (2)
Dabei ist n: Brechungsindex des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83; und Brechungsindex der Luft: 1.
In Formeln (1) und (2) kann, falls ”d”, ”n” und ”l” bestimmt sind, ω bei einer beliebigen Position berechnet werden. Und zwar kann eine Schrägstellung jeder Oberfläche in einer optischen Oberfläche bei einer beliebigen Position des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bei einem beliebigen Blickpunkt berechnet werden.
Da in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 5 die mehrfachen optischen Oberflächen 1000, die die ersten, zweiten und dritten Oberflächen 103a, 103b und 103c haben, und die die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen transformieren, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, die an jede der Richtungen der Blickpunkte ”P”, ”Q” und ”R” gerichtet werden sollen, auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt sind, kann eine gewisse Helligkeit bei dem Randabschnitt bei ”P”, ”Q” und ”R” gewährleistet werden.
Weil die Schrägwinkel der ersten und zweiten Oberflächen 103a und 103b mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zunehmen, kann die Gleichmäßigkeit der planaren Helligkeitsverteilung der Hintergrundbeleuchtung verbessert werden.
Da in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 5 die oben beschriebene Hintergrundbeleuchtung bereitgestellt wird, kann eine gewisse Helligkeit bei dem Randabschnitt bei den Blickpunkten ”P”, ”Q” und ”R” gewährleistet werden.
Wenn die Breite oder das Anordnungsintervall (Abstandsmaß) in der Y-Achse-Richtung der benachbarten optischen Oberflächen 1000 auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 zunimmt, da die Emissionsrichtung von Strahlen sich in Abhängigkeit von den Positionen der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 unterscheidet, wird eine Ungleichmäßigkeit der planaren Helligkeit in der X-Achse-Richtung auf der Anzeigeoberfläche 106b beobachtet. Wenn andererseits die Breite oder das Abstandsmaß zu klein ist, wird ihre Fertigung schwierig werden, und zu derselben Zeit nimmt die Effizienz für eine leichte Nutzung des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 ab.
Im Allgemeinen ist eine auf einem Flüssigkristallanzeige-Panel angezeigte Abbildung mit Pixeln ausgestaltet, die Grundanzeigeeinheiten sind. Ein Pixel ist ferner mit RGB-Bildelementen ausgestaltet. Eine Intensität eines Strahls von jedem der Bildelemente wird bei dem Flüssigkristallanzeige-Panel eingestellt, und eine Farbe eines Pixels wird bestimmt durch Synthetisieren von jedem der Strahlen mit menschlichen Augen. Wenn die Breite und das Abstandsmaß in der Y-Achse-Richtung der optischen Oberflächen 1000 größer als jede RGB-Bildelementgröße sind, wird die Chromatizität oder Helligkeit eines Pixels bei einem Blickpunkt manchmal unterschiedlich von einer ursprünglich anzuzeigenden Chromatizität oder Helligkeit beobachtet. Somit ist es wünschenswert, dass die Breite und das Abstandsmaß der optischen Oberflächen 1000 ausgestaltet sind, kleiner als die Bildelementgröße in ihrer Y-Achse-Richtung zu sein. Es ist außerdem wünschenswert, dass die Anzahl optischer Oberflächen 1000, die innerhalb der jeweiligen RGB-Bildelementbreiten in deren Y-Achse-Richtung enthalten sind, jeweils ausgestaltet sind, auf einem vergleichbaren Niveau zu sein.
Man beachte, dass, während die ersten, zweiten und dritten Oberflächen 103a, 103b und 103c beschrieben werden, in Ausführungsform 5 planare Oberflächen zu sein, dieses nicht eine Begrenzung ist, und es können gekrümmte Oberflächen etc. eingesetzt werden. Wenn beispielsweise konkave Oberflächen eingesetzt werden, kann, da eine Lichtverteilung eines von jeder der Oberflächen projizierten Strahls verbreitert werden kann, wie in Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben, die Verringerung der Randhelligkeit bei einem breiteren Bereich der Betrachtungsdistanz gelindert werden.
Während ein Fall, in dem der Blickpunkt ”P” bei dem Unendlichen gelegen ist, und die dritte Oberfläche 103c parallel zu der X-Y-Ebene ist, in dem Obigen gezeigt ist, kann auch ein Blickpunkt, mit Ausnahme für den Zentralabschnitt 110A, bei einer anderen Position als dem Unendlichen gesetzt sein, und die dritte Oberfläche 103c kann gegen die X-Y-Ebene schräg gestellt sein.
Während die optische Oberfläche 1000 in Ausführungsform 5 gezeigt ist, in der die dritten, zweiten und ersten Oberflächen 103c, 103b und 103a von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt in dieser Reihenfolge bereitgestellt sind, kann die Reihenfolge umstrukturiert werden.
Während eine Ausgestaltung gezeigt ist, in der die optischen Oberflächen 1000 bei der Seite der Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt sind, können ferner optische Oberflächen 1000 bei der Seite der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sein.
Während das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 5 gezeigt ist, in dem die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert werden, um zu drei Blickpunkten, d. h. der Blickpunkt ”P”, der als der unendliche Blickpunkt dient, Blickpunkt ”Q”, der Mitteldistanz-Blickpunkt, und Blickpunkt ”R”, der Kurzdistanz-Blickpunkt, gerichtet zu werden, ist dies darüber hinaus keine Beschränkung. Die Anzahl der Blickpunkte kann zwei oder mehr sein, und die Betrachtungsdistanz kann aus beliebigen Werten ausgewählt werden.
Ausführungsform 6
15 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung (Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom transmittiven Typ) 100 in Ausführungsform 6 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 wird das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 1 auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Funktion eines variablen Betrachtungswinkels angewendet, die später beschrieben werden wird. 16 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in 15 zeigt, wenn von der Y-Achse-Richtung betrachtet. Wie in 15 und 16 gezeigt, enthält die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 ein Flüssigkristallanzeige-Panel 10 eines transmittiven Typs, einen optischen Bogen 9, eine erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1, eine zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 2, einen Lichtreflexionsbogen 8 und das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83. Die durch Bezugszeichen 10, 9, 1, 2, 8 und 83 bezeichneten Komponenten sind entlang der Z-Achse angeordnet. Das Flüssigkristallanzeige-Panel 10 enthält eine Anzeigeoberfläche 10a parallel zu der X-Y-Ebene, die die X-Achse und die Y-Achse orthogonal zu der Z-Achse enthält. Hier sind die X-Achse und Y-Achse zueinander orthogonal. Hier werden im Nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Ausnahme des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 gemacht werden.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 enthält ferner eine Panel-Ansteuereinheit bzw. Paneltreibereinheit 102 zum Ansteuern bzw. Treiben des Flüssigkristallanzeige-Panels 10, eine Lichtquellenansteuereinheit bzw. Lichtquellentreibereinheit 103A zum Ansteuern bzw. Treiben von in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 enthaltenen Lichtquellen 3A und 3B, und eine Lichtquellenansteuereinheit bzw. Lichtquellentreibereinheit 103B zum Ansteuern bzw. Treiben von in der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 enthaltenen Lichtquellen 6A und 6B. Operationen der Panel-Ansteuereinheit 102 und der Lichtquellenansteuereinheiten 103A und 103B werden durch eine Steuereinheit 101 gesteuert.
Steuersignale werden erzeugt durch Durchführen einer Bildverarbeitung auf einem durch eine Signalquelle (nicht gezeigt) gelieferten Abbildungssignal, und die Steuersignale werden an die Panel-Ansteuereinheit 102 und die Lichtquellenansteuereinheiten 103A und 103B geliefert, durch die Steuereinheit 101. Die Lichtquellen 3A/3B und 6A/6B werden durch die Lichtquellenansteuereinheiten 103A und 103B in Ansprechen auf das Steuersignal von der Steuereinheit 101 angesteuert, und Strahlen werden von den Lichtquellen 3A/3B bzw. 6A/6B projiziert.
In der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 werden Emissionsstrahlen von den Lichtquellen 3A und 3B in Illuminationsstrahlen 11 mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert (eine Verteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vergleichsweise schmalen Winkelbereichs örtlich festgelegt sind, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist, die die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 ist), und die Strahlen werden zu einer Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert. Die Illuminationsstrahlen 11 werden auf die Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 via den optischen Bogen 9 projiziert. Der optische Bogen 9 ist ein Bauteil zum Unterdrücken optischer Effekte einer winzigen Ungleichmäßigkeit einer Beleuchtung etc.. Unterdessen werden in der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 Emissionsstrahlen von den Lichtquellen 6A und 6B in Illuminationsstrahlen 12 mit einer Weitwinkel-Lichtverteilung transformiert (eine Verteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vergleichsweise weiten Winkelbereichs örtlich festgelegt sind, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist), und die Strahlen werden zu der Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert. Nach Durchschreiten der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und des optischen Bogens 9 werden die Illuminationsstrahlen 12 auf die Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert.
Der Lichtreflexionsbogen 8 ist unmittelbar unter der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 bereitgestellt. Strahlen, die die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 durchschreiten, aus der Reihe der Strahlen, die von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 zu ihrer Rückflächenseite projiziert worden sind, und Strahlen, die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 zu ihrer Rückflächenseite projiziert worden sind, werden durch den Lichtreflexionsbogen 8 reflektiert und als Beleuchtungsstrahlen zum Beleuchten der Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 genutzt. Als der Lichtreflexionsbogen 8 kann ein Lichtreflexionsbogen, dessen Basismaterial ein Harz ist, so wie Polyethylen-Terephthalat, oder ein Lichtreflexionsbogen verwendet werden, in dem ein Metall auf ein Substrat aufgedampft ist.
Das Flüssigkristallanzeige-Panel 10 enthält eine Flüssigkristallschicht 10c, die sich entlang der X-Y-Ebene erstreckend bereitgestellt ist, die orthogonal zu der Z-Achse ist. Die Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 hat eine rechteckige Form, und die in 15 und 16 gezeigten X-Achse- und Y-Achse-Richtungen sind Richtungen entlang von zwei zueinander orthogonalen Seiten der Anzeigeoberfläche 10a. Ein Lichttransmissionsgrad der Flüssigkristallschicht 10c wird auf einer Pixeleinheitbasis durch die Panel-Ansteuereinheit 102 in Ansprechen auf das durch die Steuereinheit 101 gelieferte Steuersignal geändert. Somit kann das Abbildungslicht erzeugt werden durch räumliches Modulieren der Beleuchtungsstrahlen, die von einer oder beiden von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert worden sind, und das Abbildungslicht kann von der Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert werden. Wenn die Lichtquellen 3A und 3B nur angesteuert bzw. getrieben werden und die Lichtquellen 6A und 6B nicht getrieben werden, wird, da die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 projiziert werden, ein Betrachtungswinkel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 schmal. Wenn die Lichtquellen 6A und 6B nur angesteuert werden, wird, da die Beleuchtungsstrahlen 12 mit der Weitwinkel-Lichtverteilung von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert werden, ein Betrachtungswinkel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 weit. Die Lichtquellenansteuereinheiten 103A und 103B werden separat gesteuert durch die Steuereinheit 101, so dass ein Intensitätsprozentanteil der von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 projizierten Beleuchtungsstrahlen 11 und der von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projizierten Beleuchtungsstrahlen 12 eingestellt werden kann.
Wie in 15 gezeigt, enthält die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 die Lichtquellen 3A und 3B, eine parallel zu der Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 bereitgestellte Lichtleiterplatte 4, einen optischen Bogen 5D (hier im Nachfolgenden Abwärts-Prismabogen 5D genannt), und einen optischen Bogen 5V (hier im Nachfolgenden Aufwärts-Prismabogen 5V genannt). Die von den Lichtquellen 3A und 3B projizierten Strahlen werden in die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung durch eine Kombination der Lichtleiterplatte 4 und des Abwärts-Prismabogens 5D (erstes optisches Bauteil) transformiert. Die Lichtleiterplatte 4 ist ein plattenartiges Bauteil, das aus einem transparenten optischen Material, so wie ein Acrylharz (PMMA), hergestellt ist, und ihre Rückfläche 4a (Oberfläche entgegengesetzt zu der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10) hat eine Ausgestaltung, in der mikroskopische optische Elemente 40, die zu der entgegengesetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 vorstehen, planmäßig entlang einer Oberfläche parallel zu der Anzeigeoberfläche 10a angeordnet sind. Die Form mikroskopischer optischer Elemente 40 bildet einen Teil einer Kugelform, und deren Oberfläche hat eine konstante Krümmung.
Der Aufwärts-Prismabogen 5V enthält eine optische Ausgestaltung zum Transmittieren der Illuminationsstrahlen 12, die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert werden, und die die Weitwinkel-Lichtverteilung haben, und enthält ferner eine optische Ausgestaltung zum Reflektieren der Strahlen, die von der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 projiziert worden sind, um die Strahlen zu der Richtung der Lichtleiterplatte zurückzugeben. Die von der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 projizierten Strahlen werden durch den Aufwärts-Prismabogen 5V reflektiert, so dass ihre Fortbewegungsrichtung in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 geändert werden wird, und durchschreiten die Lichtleiterplatte 4 und den Abwärts-Prismabogen 5D, wodurch sie als die Beleuchtungsstrahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung genutzt werden.
Die Lichtquellen 3A und 3B sind von Angesicht zu Angesicht mit beiden Endoberflächen (Einfallkantenoberflächen) 4c und 4d der Lichtleiterplatte 4 in der Y-Achse-Richtung bereitgestellt und sind zum Beispiel mit mehrfachen Laseremittiervorrichtungen ausgestaltet, die in der X-Achse-Richtung angeordnet sind. Die von den Lichtquellen 3A und 3B projizierten Strahlen treten in die Lichtleiterplatte 4 von den Einfallendoberflächen 4c bzw. 4d davon ein und transmittieren durch die Lichtleiterplatte 4, während sie totalreflektiert werden. Während des Durchlasses bzw. der Transmission wird ein Teil der transmittierten Strahlen durch die mikroskopischen optischen Elemente 40 reflektiert, die bei der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 gelegen sind, und wird von der Stirnfläche (Emissionsoberfläche) der Lichtleiterplatte 4 als Beleuchtungsstrahlen 11a projiziert. Die durch die Lichtleiterplatte 4 transmittierenden bzw. durchschreitenden Strahlen werden durch das mikroskopische optische Element 40 in Strahlen transformiert, die eine Lichtverteilung haben, die in der Richtung zentriert ist, die um einen vorbestimmten Winkel von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist, und die transformierten Strahlen werden von der Stirnfläche 4b projiziert. Die von der Lichtleiterplatte 4 projizierten Strahlen 11a treten in ein mikroskopisches optisches Element 50 des Abwärts-Prismabogens 5D ein, werden intern durch die schräge Ebene des mikroskopischen optischen Elements 50 totalreflektiert, und werden dann von der Stirnfläche (Emissionsoberfläche) 5b als die Beleuchtungsstrahlen 11 projiziert.
17 ist ein Diagramm, das schematisch ein optisches Ausgestaltungsbeispiel der Lichtleiterplatte 4 zeigt, und (a) in 17 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein Ausgestaltungsbeispiel der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 zeigt, und (b) in 17 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung der Lichtleiterplatte 4 zeigt, die in (a) in 17 gezeigt, ist, wenn von der X-Achse-Richtung betrachtet. Wie in (a) in 17 gezeigt, sind die mikroskopischen optischen Elemente 40 mit der konvexen Kugelform auf der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 auf eine zweidimensionale Weise (entlang der X-Y-Ebene) angeordnet.
Als ein Arbeitsbeispiel des mikroskopischen optischen Elements 40 kann ein mikroskopisches optisches Element eingesetzt werden, das zum Beispiel eine Oberflächenkrümmung von ungefähr 0,15 mm, eine maximale Höhe Hmax von ungefähr 0,005 mm und einen Brechungsindex von ungefähr 1,49 hat. Die Distanz Lp zwischen den Mitten der mikroskopischen optischen Elemente 40 kann 0,077 mm sein. Man beachte, dass, während das Acrylharz als ein Material für die Lichtleiterplatte 4 eingesetzt werden kann, das Material nicht darauf beschränkt ist. Ein anderes Harzmaterial, so wie ein Polycarbonatharz, oder ein Glasmaterial kann anstelle des Acrylharzes verwendet werden, solange wie das Material einen hohen Lichttransmissionsgrad und eine hohe Formverarbeitbarkeit hat.
Wie oben beschrieben, treten die von den Lichtquellen 3A und 3B projizierten Strahlen in die Lichtleiterplatte 4 von den seitlichen Endoberflächen 4c bzw. 4d davon ein. Während des Durchschreitens durch die Lichtleiterplatte 4 werden die einfallenden Strahlen totalreflektiert, aufgrund der Brechungsindexdifferenz zwischen dem mikroskopischen optischen Element 40 der Lichtleiterplatte 4 und dem Luftraum, und werden von der Stirnfläche 4b der Lichtleiterplatte 4 in Richtung zu dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 projiziert. Obwohl die in (a) und (b) in 17 gezeigten mikroskopischen optischen Elemente 40 nahezu planmäßig bzw. regelmäßig auf der Rückflache 4a der Lichtleiterplatte 4 angeordnet sind, um eine planare Helligkeitsverteilung der von der Stirnfläche 4b der Lichtleiterplatte 4 projizierten Emissionsstrahlen 11a zu egalisieren, kann eine Dichte der mikroskopischen optischen Elemente 40, d. h. die Anzahl von Elementen pro Gebieteinheit, erhöht werden mit einem Wegkommen von den Endoberflächen 4c und 4d, während die Dichte der mikroskopischen optischen Elemente 40 verringert werden kann mit einem Näherkommen zu den Endoberflächen 4c und 4d. Alternativ können die mikroskopischen optischen Elemente 40 mit einem Näherkommen zu dem Zentrum der Lichtleiterplatte 4 dicht gebildet sein und können gebildet sein, um mit einem Wegkommen von dem Zentrum schrittweise spärlich zu sein.
18 ist eine Grafik, die ein berechnetes Ergebnis einer Simulation hinsichtlich einer Lichtverteilung (Winkel gegenüber Helligkeitsverteilung) des von der Stirnfläche 4b der Lichtleiterplatte 4 projizierten Emissionsstrahls 11a zeigt. In der Grafik in 18 bezeichnet die horizontale Achse einen Emissionswinkel des Emissionsstrahls 11, und die vertikale Achse bezeichnet die Helligkeit. Wie in 18 gezeigt, hat die Lichtverteilung des Emissionsstrahls 11a zwei im Wesentlichen selbe Verteilungsbreiten (volle Breite bei halben Maximum (FWHM)) von ungefähr 30 Grad bezüglich der Mittelachsen, die um ungefähr ±75 Grad von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt sind. Und zwar hat der Emissionsstrahl 11a die Lichtverteilung, in der die Wellenstrahlen mit der Intensität von nicht weniger als FWHM bei einem Winkelbereich zwischen ungefähr +60 und +90 Grad örtlich festgelegt sind, zentriert auf der Achse, die um ungefähr +75 Grad von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist, und bei einem anderen Winkelbereich zwischen ungefähr –60 und –90 Grad, zentriert auf der Achse, die um ungefähr –75 Grad von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist. Hier wird der Emissionsstrahl, der hauptsächlich den Winkelbereich zwischen –60 und –90 Grad hat, gebildet durch internes Reflektieren, mit den mikroskopischen optischen Elementen 40, des von der rechts gelegenen Lichtquelle 3B in 15 projizierten Strahls, und der Emissionsstrahl, der hauptsächlich den Winkelbereich zwischen +60 und +90 Grad hat, wird gebildet durch internes Reflektieren, mit den mikroskopischen optischen Elementen 40, des von der links gelegenen Lichtquelle 3A in 15 projizierten Strahls. Man beachte, dass ein Emissionsstrahl mit der oben beschriebenen Lichtverteilung erzeugt werden kann, falls eine Prismaform, anstelle der konvexen Kugelform, als eine Form des mikroskopischen optischen Elements 40 eingesetzt wird.
Wie später beschrieben werden wird, können durch Erzeugen der in diesen zwei Winkelbereichen gelegenen Emissionsstrahlen 11a die Emissionsstrahlen 11a, die in das mikroskopische optische Element 50 des Abwärts-Prismabogens 5D eingetreten sind, durch die innere Oberfläche des mikroskopischen optischen Elements 50 totalreflektiert werden. Die Strahlen, die durch die innere Oberfläche des mikroskopischen optischen Elements 50 totalreflektiert worden sind, sind örtlich innerhalb eines relativ schmalen Winkelbereichs festgelegt, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist, wodurch die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung gebildet werden.
Als Nächstes wird eine optische Ausgestaltung des Abwärts-Prismabogens 5D beschrieben werden. 19 ist ein Diagramm, das schematisch ein optisches Ausgestaltungsbeispiel des Abwärts-Prismabogens 5D zeigt, und (a) in 19 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein Ausgestaltungsbeispiel einer Rückfläche 5a des Abwärts-Prismabogens 5D zeigt, und (b) in 19 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung des Abwärts-Prismabogens 5D zeigt, der in (a) in 19 gezeigt ist, wenn von der X-Achse-Richtung betrachtet. Wie in (a) in 19 gezeigt, hat die Rückfläche 5a (d. h. die der Lichtleiterplatte 4 zugewandte Oberfläche) des Abwärts-Prismabogen 5D eine Ausgestaltung, in der mehrfache mikroskopische optische Elemente 50 planmäßig in der Y-Achse-Richtung entlang einer Oberfläche parallel zu der Anzeigeoberfläche 10a angeordnet sind. Jedes der mikroskopischen optischen Elemente 50 bildet einen konvexen Abschnitt einer Dreieckprismaform. Der Vertexabschnitt bzw. Spitzenabschnitt des mikroskopischen optischen Elements 50 steht zu der entgegensetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 vor, und die den Vertexabschnitt ausgestaltende Kantenlinie (Engl.: ridgeline) ist sich in der X-Achse-Richtung erstreckend bereitgestellt. Das Abstandsmaß der mikroskopischen optischen Elemente 50 ist konstant. Jedes der mikroskopischen optischen Elemente 50 hat zwei schräge Ebenen 50a und 50b, die von der Z-Achse-Richtung zu der +Y-Achse-Richtung bzw. der –Y-Achse-Richtung schräg gestellt sind.
Die von der Stirnfläche 4b der Lichtleiterplatte 4 projizierten Emissionsstrahlen 11a treten in die Rückfläche 5a des Abwärts-Prismabogens 5D, d. h. das mikroskopische optische Element 50, ein. Weil die einfallenden Strahlen intern durch eine der schrägen Ebenen 50a und 50b totalreflektiert werden, die das Dreieckprisma des mikroskopischen optischen Elements 50 ausgestalten, und dann gekrümmt bzw. gebeugt werden, um nah zu der Normalrichtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 (Z-Achse-Richtung) zu kommen, verwandeln sich die einfallenden Strahlen in die Beleuchtungsstrahlen 11, die eine hohe Helligkeit bei ihrem Zentrum und eine Lichtverteilung einer schmalen Verteilungsbreite haben.
Als ein Arbeitsbeispiel des mikroskopischen optischen Elements 50 kann ein mikroskopisches optisches Element eingesetzt werden, das beispielsweise einen Spitzenwinkel, gebildet durch die schrägen Ebenen 50a und 50b (Spitzenwinkel einer gleichschenkligen Dreieckform bei dem Querschnitt (b) in 19) von 68 Grad, eine Höhe Tmax von 0,022 mm und einen Brechungsindex von 1,49 hat. Die mikroskopischen optischen Elemente 50 können angeordnet sein, um ihre Mittendistanz Wp von 0,03 mm in der Y-Achse-Richtung zu haben. Man beachte, dass, während PMMA als ein Material für den Abwärts-Prismabogen 5D eingesetzt werden kann, das Material nicht darauf beschränkt ist. Ein anderes Harzmaterial, so wie ein Polycarbonatharz, oder ein Glasmaterial kann verwendet werden, solange wie das Material einen hohen Lichttransmissionsgrad und eine hohe Formverarbeitbarkeit hat.
20 ist eine Grafik, die ein berechnetes Ergebnis einer Simulation hinsichtlich einer Lichtverteilung des von einer Stirnfläche 5b des Abwärts-Prismabogens 5D projizierten Beleuchtungsstrahls 11 zeigt. In der Grafik in 20 bezeichnet die horizontale Achse einen Emissionswinkel des Beleuchtungsstrahls 11, und die vertikale Achse bezeichnet die Helligkeit. Man beachte, dass der Strahl, der von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert worden ist und durch die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 durchschreitet, nicht in der Lichtverteilung in 20 enthalten ist. Wie in 20 gezeigt, hat die Lichtverteilung des Beleuchtungsstrahls 11 eine Verteilungsbreite (volle Breite beim halben Maximum (FWHM)), deren Emissionswinkel ungefähr 30 Grad ist, zentriert in der Z-Achse-Richtung. Und zwar ist die Lichtverteilung des Beleuchtungsstrahls 11 eine Schmalwinkel-Lichtverteilung, in der Wellenstrahlen mit der Intensität von nicht weniger als FWHM bei einem Winkelbereich zwischen –15 und +15 Grad, zentriert in der Z-Achse-Richtung, örtlich festgelegt sind.
Die in 20 gezeigte Schmalwinkel-Lichtverteilung wird unter der Voraussetzung erstellt, dass der Emissionsstrahl 11a von der Lichtleiterplatte 4 die Lichtverteilung in 18 hat. Die Lichtverteilung in 18 wird als ein Ergebnis eines Entwurfs der Lichtleiterplatte 4 erhalten, um die folgenden Bedingungen zu erfüllen: (1) Die Lichtquellen 3A und 3B mit einer Winkelintensitätsverteilung der Lambert-Form werden verwendet; und (2) Der Emissionsstrahl 11a von der Lichtleiterplatte 4 wird intern totalreflektiert durch die schrägen Ebenen 50a und 50b des mikroskopischen optischen Elements 50 (Spitzenwinkel von 68 Grad) des Abwärts-Prismabogens 5D und bewegt sich durch den Abwärts-Prismabogen 5D fort, wodurch er in den Strahl transformiert wird, der die Lichtverteilung hat, die innerhalb des Winkelbereichs einer Verteilungsbreite von ungefähr 30 Grad gelegen ist, zentriert in der 0-Grad-Richtung.
21 ist ein Diagramm, das schematisch eine optische Funktion des mikroskopischen optischen Elements 50 zeigt. Wie in (a) in 21 gezeigt, wird in dem mikroskopischen optischen Element 50 ein Lichtstrom IL (hauptsächlich ein Emissionsstrahl 11a, der intern beim mikroskopischen optischen Element 40 der Lichtleiterplatte 4 reflektiert worden ist), der in die schräge Ebene 50a bei einem Winkel von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert bezüglich der Z-Achse eintritt, intern durch die schräge Ebene 50b totalreflektiert. Als ein Ergebnis ist ein Emissionswinkel eines emittierten Lichtstroms OL kleiner als ein Einfallwinkel des einfallenden Lichtstroms IL. Wie in (b) in 21 gezeigt, wird unterdessen in dem mikroskopischen optischen Element 50 ein anderer Lichtstrom IL (hauptsächlich Beleuchtungsstrahl 12, der von der Stirnfläche 7b der Lichtleiterplatte 7 in der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert worden ist und die Lichtleiterplatte 4 durchschreitet), der in die schräge Ebene 50a bei einem Winkel geringer als der vorbestimmte Wert bezüglich der Z-Achse eintritt, gebrochen und in der Winkelrichtung projiziert, die in hohem Maße von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist. Als ein Ergebnis ist der Emissionswinkel des emittierten Lichtstroms OL größer als der Einfallwinkel des einfallenden Lichtstroms IL. In dem Abwärts-Prismabogen 5D, wenn der Strahl, der die Lichtverteilung hat, in der die Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als dem vorbestimmten Wert innerhalb eines vergleichsweise weiten Winkelbereichs, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist, örtlich festgelegt sind, von der Rückfläche 5a eintritt, kann somit der Strahl von der Stirnfläche 5b mit schwachem Verengen der Breite seiner Lichtverteilung projiziert werden. Falls der Beleuchtungsstrahl 12, der von der Stirnfläche 7b der Lichtleiterplatte 7 projiziert worden ist, den Aufwärts-Prismabogen 5V, Lichtleiterplatte 4 und den Abwärts-Prismabogen 5D durchschreitet, wird seine Breite nicht verengt.
Als Nächstes wird eine optische Ausgestaltung des Aufwärts-Prismabogens 5V beschrieben werden. 22 ist ein Diagramm, das schematisch ein optisches Ausgestaltungsbeispiel des Aufwärts-Prismabogens 5V zeigt, und (a) in 22 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein Ausgestaltungsbeispiel einer Oberfläche 5c des Aufwärts-Prismabogens 5V zeigt, und (b) in 22 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung des Aufwärts-Prismabogens 5V zeigt, der in (a) in 22 gezeigt ist, wenn von der Y-Achse-Richtung betrachtet. Wie in (a) in 22 gezeigt, hat die Oberfläche 5c (eine der Lichtleiterplatte 4 zugewandte Oberfläche) des Aufwärts-Prismabogens 5V eine Ausgestaltung, in der mehrfache mikroskopische optische Elemente 51 planmäßig in der X-Achse-Richtung entlang einer Oberfläche parallel zu der Anzeigeoberfläche 10a angeordnet sind. Jedes der mikroskopischen optischen Elemente 51 bildet einen konvexen Abschnitt einer Dreieckprismaform. Der Vertexabschnitt des mikroskopischen optischen Elements 51 ragt zu der Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 vor, und die den Vertexabschnitt ausgestaltende Kantenlinie ist sich in der Y-Achse-Richtung erstreckend bereitgestellt. Das Abstandsmaß der mikroskopischen optischen Elemente 51 ist konstant. Jedes der mikroskopischen optischen Elemente 51 hat zwei schräge Ebenen 51a und 51b, die von der Z-Achse-Richtung zu der +X-Achse-Richtung bzw. –X-Achse-Richtung schräg gestellt sind. Die Anordnungsrichtung (X-Achse-Richtung) der mikroskopischen optischen Elemente 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V ist nahezu orthoganal zu der Anordnungsrichtung (Y-Achse-Richtung) der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D.
Als ein Arbeitsbeispiel des mikroskopischen optischen Elements 50 des Aufwärts-Prismabogens 5V kann ein mikroskopisches optisches Element eingesetzt werden, das beispielsweise einen Spitzenwinkel, gebildet durch die schrägen Ebenen 51a und 51b (Spitzenwinkel einer gleichschenkligen Dreieckform beim Querschnitt in (b) in 22), von 90 Grad, eine Maximalhöhe Dmax von 0,015 mm und einen Brechungsindex von 1,49 hat. Die mikroskopischen optischen Elemente 51 können angeordnet sein, um ihre Mitteldistanz Gp von 0,03 mm in der X-Achse-Richtung zu haben. Man beachte, dass, während PMMA als ein Material für den Prismabogen eingesetzt werden kann, das Material nicht darauf beschränkt ist. Ein anderes Harzmaterial, so wie ein Palycarbonatharz, oder ein Glasmaterial können verwendet werden, solange wie das Material einen hohen Lichttransmissionsgrad und eine hohe Formverarbeitbarkeit hat.
In dem Aufwärts-Prismabogen 5V kann durch internes Totalreflektieren der Strahlen (Rückkehrstrahlen), die in das mikroskopische optische Element 51 von der Lichtleiterplatte 4 eintreten, durch eine Rückfläche 5e, die Fortbewegungsrichtung der Rückkehrstrahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 geändert werden. Beispiele der Rückkehrstrahlen von der Lichtleiterplatte 4 sind Strahlen, die in die entgegengesetzte Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden sind, weil die Strahlen nicht die Totalreflexionsbedingung bei der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 erfüllen, und Strahlen, die von dem Abwärts-Prismabogen 5D in die entgegengesetzte Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden sind. Da diese Rückkehrstrahlen wieder als die Beleuchtungsstrahlen für die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 durch den Aufwärts-Prismabogen 5V verwendet werden können, kann die Effizienz für die Lichtnutzung verbessert werden.
Als Nächstes wird eine optische Funktion des mikroskopischen optischen Elements 51 beschrieben werden. 23 ist ein Diagramm, das schematisch die optische Funktion des mikroskopischen optischen Elements 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V zeigt. Wie oben beschrieben, ist die Anordnungsrichtung (X-Achse-Richtung) der mikroskopischen optischen Elemente 51 in Ausführungsform 6 nahezu orthogonal zu der Anordnungsrichtung (Y-Achse-Richtung) der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D. Hier ist (a) in 23 ein Diagramm, das schematisch einen Teil des Querschnitts, parallel zu der X-Z-Ebene, des Aufwärts-Prismabogens 5V mit den mikroskopischen optischen Elementen 51 zeigt, und (b) in 23 ist eine Teilquerschnittsansicht, entlang der IXb-IXb-Linie, des Aufwärts-Prismabogens 5V, gezeigt in (a) in 23. Unterdessen ist 24 ein Diagramm, das schematisch eine optische Funktion der mikroskopischen optischen Elemente 51 zeigt, wenn die Anordnung des Aufwärts-Prismabogens 5V geändert wird, so dass die Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 51 parallel zu der Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D ist. Hier ist (a) in 24 ein Diagramm, das schematisch einen Teil des Querschnitts, parallel zu der Y-Z-Ebene, des Aufwärts-Prismabogens 5V zeigt, und (b) in 24 ist eine Teilquerschnittsansicht, entlang der Xb-Xb-Linie, des Aufwärts-Prismabogens 5V, gezeigt in (a) in 24. In 23 und 24 wird das Verhalten der Strahlen gezeigt, wenn die Rückkehrstrahlen RL in das mikroskopische optische Element 51 von der Lichtleiterplatte 4 eintreten. Unter den tatsächlichen Rückkehrstrahlen von der Lichtleiterplatte 4 ist hier das Verhalten der Strahlen, die entlang der Y-Z-Ebene transmittieren bzw. durchschreiten, dominant. Deshalb sind nur die Rückkehrstrahlen RL, die in einer Ebene parallel zu der Y-Z-Ebene transmittieren, für den Beschreibungszweck vereinfacht gezeigt.
Wie in (a) in 23 gezeigt, hat jedes der mikroskopischen optischen Elemente 51 ein Paar schräger Ebenen 51a und 51b, die einen symmetrischen Schrägwinkel bezüglich der Z-Achse-Richtung in der X-Z-Ebene haben. Wie in 23 gezeigt, treten die als die Rückkehrstrahlen RL dienenden Strahlen in die schräge Ebene 51a des mikroskopischen optischen Elements 51 mit vielfältigen Einfallwinkeln ein. Wie in (a) in 23 gezeigt, werden die entlang der Z-Achse-Richtung eintretenden Strahlen in die X-Achse-Richtung durch die schräge Ebene 51a gebrochen. Obwohl nicht gezeigt, treten hier auch die Rückkehrstrahlen RL in die schräge Ebene 51b des mikroskopischen optischen Elements 51 ein und werden in die +X-Achse-Richtung durch die schräge Ebene 51b gebrochen. Weil der Einfallwinkel der gebrochenen Strahlen, die sich durch den Aufwärts-Prismabogen 5V fortbewegen, gegen die Rückfläche 5e groß ist, werden deshalb die Totalreflexionsbedingung erfüllende gebrochene Strahlen häufig bei der Übergangsstelle (Rückfläche 5e) zwischen dem Aufwärts-Prismabogen 5V und dem Luftraum erzeugt. Der Einfallwinkel der gebrochenen Strahlen gegen die Rückfläche 5e überschreitet mit anderen Worten häufig den kritischen Winkel. Unter den gebrochenen Strahlen werden die Strahlen OL, die intern durch die Rückfläche 5e totalreflektiert worden sind, in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert, wie in 23 gezeigt. Da die meisten der Rückkehrstrahlen RL von der Lichtleiterplatte 4 in das mikroskopische optische Element 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V mit einem Winkel eintreten, der in hohem Maße von der Normalrichtung (Z-Achse-Richtung) des Aufwärts-Prismabogens 5V schräg gestellt ist, wird insbesondere die Totalreflexionsbedingung häufig bei der Rückfläche 5e des Aufwärts-Prismabogens 5V erfüllt.
Wie in (a) in 23 gezeigt, hat der Aufwärts-Prismabogen 5V eine optische Ausgestaltung, in der mehrfache Paare schräger Ebenen 51a und 51b des mikroskopischen optischen Elements 50 nacheinander entlang der X-Achse-Richtung angeordnet sind. Wie in (b) in 23 gezeigt, da das mikroskopische optische Element 51 sich in die Y-Achse-Richtung erstreckend bereitgestellt ist, hat unterdessen der Aufwärts-Prismabogen 5V eine symmetrische Ausgestaltung bezüglich der Z-Achse-Richtung in der Y-Z-Ebene. Wenn die gebrochenen Strahlen, die sich durch den Aufwärts-Prismabogen 5V fortbewegen, intern durch die Rückfläche 5e totalreflektiert werden, werden deshalb die Strahlen von dem Aufwärts-Prismabogen 5V in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 bei einem Winkel nahezu gleich zu dem Einfallwinkel (Einfallwinkel gegen die Z-Achse-Richtung) der Rückkehrstrahlen RL zu dem Aufwärts-Prismabogen 5V sowohl in der X-Z-Ebene und als auch der Y-Z-Ebene projiziert. Wie in (b) in 23 gezeigt, werden unter den Rückkehrstrahlen RL Strahlen mit einem kleinen Einfallwinkel (Einfallwinkel gegen die Z-Achse-Richtung) gegen den Aufwärts-Prismabogen 5V nicht intern durch die Rückfläche 5e totalreflektiert, und Strahlen mit einem vergleichsweise großen Einfallwinkel werden intern durch die Rückfläche 5e totalreflektiert, wodurch sie in die Emissionsstrahlen OL transformiert werden. Während ein Teil der Lichtverteilung der Rückkehrstrahlen RL behalten wird, wird somit die Fortbewegungsrichtung eines Teils der Rückkehrstrahlen RL in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 geändert. Während eines Durchschreitens durch die Lichtleiterplatte 4 werden die Emissionsstrahlen OL intern durch das mikroskopische optische Element 50 des Abwärts-Prismabogens 5D totalreflektiert und werden in Strahlen mit einer Lichtverteilung transformiert (beispielsweise, wie in 18 gezeigt, die Lichtverteilung, in der Wellenstrahlen mit der Intensität von nicht weniger als FWHM örtlich festgelegt sind bei einem Winkelbereich zwischen ungefähr +60 und +90 Grad, zentriert auf der Achse, die um ungefähr +75 Grad von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist, und bei einem anderen Winkelbereich zwischen ungefähr –60 und –90 Grad, zentriert auf der Achse, die um ungefähr –75 Grad von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist), die erforderlich zum Transformiert-Werden in die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung ist.
Durch Transmittieren durch die Lichtleiterplatte 4 und Eintreten in den Abwärts-Prismabogen 5D werden auf diese Weise die Strahlen, die von dem Aufwärts-Prismabogen 5V in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden sind, in die Beleuchtungsstrahlen 11 transformiert, die eine hohe Helligkeit bei ihrem Zentrum und eine Lichtverteilung einer schmalen Verteilungsbreite haben, und beleuchten die Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10. Somit kann das Verhältnis der Lichtmenge der Beleuchtungsstrahlen 11, die von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, zu der Lichtmenge erhöht werden, die von den Lichtquellen 3A und 3B projiziert worden ist, die die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 ausgestalten (das Verhältnis wird als Effizienz für die Lichtnutzung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 definiert). Da die Lichtmenge der Lichtquelle, die erforderlich ist zum Gewährleisten einer vorbestimmten Helligkeit bei der Anzeigeoberfläche 10A, im Vergleich zu der einer konventionellen Vorrichtung verringert werden kann, kann deshalb der Leistungsverbrauch der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 reduziert werden.
Wie in (a) in 24 gezeigt, werden, wenn die Anordnung des Aufwärts-Prismabogens 5V geändert wird, so dass die Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 51 parallel zu der Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D ist, die Rückkehrstrahlen RL durch das mikroskopische optische Elemente 51 gebrochen, und ein Teil der gebrochenen Strahlen wird intern durch die Rückfläche 5e totalreflektiert und wird in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert. Obwohl die Emissionsstrahlen OL in Strahlen transformiert werden, die eine Lichtverteilung haben, die im Wesentlichen dieselbe wie diese ist, die in 18 gezeigt ist, während eines Durchschreitens durch die Lichtleiterplatte 4, wird auch in diesem Fall die Lichtmenge von Strahlen, die von dem Aufwärts-Prismabogen 5V in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden ist, im Vergleich zu dem in 23 gezeigten Fall reduziert. Falls die Rückkehrstrahlen RL in das mikroskopische optische Element 51 bei einem großen Winkel (Winkel gegen die Z-Achse-Richtung) gegen den Aufwärts-Prismabogen 5V eintreten, wird, wie in (a) in 24 gezeigt, die Fortbewegungsrichtung der Strahlen in dem mikroskopischen optischen Element 51 kompliziert geändert durch Brechung oder Reflexion. Bei einem Vergleich mit dem in (b) in 23 gezeigten Fall nimmt der Prozentanteil von Strahlen zu, in dem die Totalreflexionsbedingung bei der Rückfläche 5e des Aufwärts-Prismabogens 5V nicht erfüllt wird, und der Prozentanteil von Strahlen nimmt zu, der von der Rückfläche 5e des Aufwärts-Prismabogens 5V in die entgegengesetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert wird. Deshalb wird die Lichtmenge von Strahlen, die intern durch den Aufwärts-Prismabogen 5V totalreflektiert werden und die in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert werden, reduziert. Von dem Standpunkt eines Erhaltens eines starken Effekts zum Reduzieren des Leistungsverbrauchs ist es deshalb vorzuziehen, dass die Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V nahezu orthogonal zu der Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D ist.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in Ausführungsform 6 hat eine Ausgestaltung, in der die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 gestapelt sind, und die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 zwischen der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 und dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 bereitgestellt ist. Weil die Beleuchtung 12, die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert wird, und die die Weitwinkel-Lichtverteilung hat, durch die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 transmittiert werden muss, ist es in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 nicht vorzuziehen, dass ein Lichtreflexionsbogen, wie der Lichtreflexionsbogen 8, mit einem niedrigen Lichttransmissionsgrad und hoher Reflektivität als eine Einrichtung zum Reflektieren der Rückkehrstrahlen RL in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 verwendet wird. Da die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 nicht solch eine Art eines Lichtreflexionsbogens verwendet und den Aufwärts-Prismabogen 5V mit einem sehr hohen Lichttransmissionsgrad hat, kann die Zunahme des Leistungsverbrauchs reduziert werden, ohne das Verhältnis der Lichtmenge der Strahlen, die von der Anzeigeoberfläche 10a der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 projiziert werden, und die die Weitwinkel-Lichtverteilung haben, zu der Lichtmenge zu verringern, die von den Lichtquellen 6A und 6B projiziert wird, die die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 ausgestalten (das Verhältnis wird als Effizienz für die Lichtnutzung der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 definiert).
Der Lichtreflexionsbogen 8 wird bereitgestellt, so dass die von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 transmittierten Rückkehrstrahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 reflektiert und als die Beleuchtungsstrahlen erneut genutzt werden. Hier sind die Strahlen, die in die Oberfläche des Lichtreflexionsbogens 8 eintreten, Strahlen, die durch eine Diffusionsreflexionsstruktur 70 der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 gestreut bzw. diffundiert werden, und die die Weitwinkel-Lichtverteilung haben, und die Strahlen, die durch die Oberfläche des Lichtreflexionsbogens 8 in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 reflektiert worden sind, werden gestreut, wenn sie durch die Oberfläche des Lichtreflexionsbogens 8 reflektiert worden sind, oder beim Transmittieren durch die Diffusionsreflexionsstruktur 70. In den Strahlen, die in die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 von deren Rückflächenseite eintreten, wird deshalb der Prozentanteil von Strahlen, die den Winkel haben, der erforderlich ist, um in die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert zu werden, verringert. Wie oben beschrieben, können unterdessen die Strahlen von dem Aufwärts-Prismabogen 5V projiziert werden, die die Lichtverteilung haben, die für die einfallenden Strahlen erforderlich ist, die in den Abwärts-Prismabogen 5D eintreten, um intern durch das mikroskopische optische Element 50 totalreflektiert zu werden und in die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert zu werden. Da die Rückkehrstrahlen RL, die von der Lichtleiterplatte 4 eintreten, wirksam in die Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung, zentriert in der Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10, transformiert werden, kann die Effizienz für die Lichtnutzung in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 verbessert werden.
25 und 26 sind Grafiken, die experimentell gemessene Ergebnisse eines Winkels gegenüber einer Helligkeitsverteilung (Lichtverteilung) von Strahlen zeigen, die von Hintergrundbeleuchtungseinheiten mit untereinander verschiedenen Ausgestaltungen projiziert worden sind. In den Grafiken in 25 und 26 bezeichnet die horizontale Achse einen Emissionswinkel eines Emissionsstrahls und die vertikale Achse bezeichnet eine normalisierte Helligkeit. In 25 sind zwei Lichtverteilungen gezeigt, d. h. die Lichtverteilung des Strahls, der in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 in dem Arbeitsbeispiel (Arbeitsbeispiel 1) der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 in Ausführungsform 6 projiziert worden ist, und die Lichtverteilung des Strahls, der von der Hintergrundbeleuchtungseinheit in Arbeitsbeispiel 2 in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden ist, wenn die Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 ausgestaltet ist durch Ändern der Anordnung des Aufwärts-Prismabogens 5V, so dass die Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 51 parallel zu der Gruppierungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D ist. In 26 sind zwei Lichtverteilungen gezeigt, d. h. die Lichtverteilung des Strahls, der von der Hintergrundbeleuchtungseinheit im Vergleichsbeispiel 1 in die/der Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden ist, wenn die Hintergrundbeleuchtungseinheit ausgestaltet ist durch Bereitstellen eines Lichtreflexionsbogens mit derselben Struktur mit dem Lichtreflexionsbogen 8 anstelle des Aufwärts-Prismabogens 5V in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 in Ausführungsform 6, und die Lichtverteilung des Strahls, der von der Hintergrundbeleuchtungseinheit im Vergleichsbeispiel 2 in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden ist, wenn die Hintergrundbeleuchtungseinheit ausgestaltet ist durch Bereitstellen eines Lichtabsorptionsbogens anstelle des Aufwärts-Prismabogens 5V in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 in Ausführungsform 6. In den Grafiken in 25 und 26 ist die Helligkeit normalisiert, so dass die maximale Spitzenhelligkeit in der Lichtverteilung des Emissionsstrahls im Arbeitsbeispiel 1 einen Wert von 1 hat. Man beachte, dass in den Experimenten die Strahlen mit derselben Lichtmenge von den Lichtquellen 3A und 3B in all den Fällen vom Arbeitsbeispiel 1, Arbeitsbeispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 projiziert werden.
Da es aus 25 ersichtlich ist, dass die Lichtmenge eines Emissionsstrahls im Arbeitsbeispiel 1 höher als die im Arbeitsbeispiel 2 ist, wird die Wirksamkeit für die Lichtnutzung beim Erzeugen des Beleuchtungsstrahls mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung als hoch erachtet. Wie in 25 gezeigt, ist in der Lichtverteilung des Emissionsstrahls in den Arbeitsbeispielen 1 und 2 die Helligkeitsverteilung ausreichend innerhalb des Winkelbereichs von 30 Grad (Winkelbereich zwischen –15 und +15 Grad), zentriert auf den 0-Grad-Punkt, örtlich festgelegt. Wie in 26 gezeigt, wird unterdessen in der Lichtverteilung des Emissionsstrahls im Vergleichsbeispiel 1, da die Helligkeit von mehr als ungefähr 0,4 bei den Bereichen von weniger als –30 Grad und mehr als +30 Grad beobachtet wird, die Schmalwinkel-Lichtverteilung nicht erhalten. Wie es aus 26 ersichtlich ist, ist außerdem die maximale Spitzenhelligkeit in der Lichtverteilung eines Emissionsstrahls im Vergleichsbeispiel 2 lediglich ungefähr 0,5.
Als Nächstes wird eine Ausgestaltung der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 beschrieben werden. Wie in 15 gezeigt, enthält die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 die Lichtquellen 6A und 6B, die ähnlich zu den Lichtquellen 3A und 3B der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 ausgestaltet sind; und die Lichtleiterplatte 7, die bereitgestellt ist, um im Wesentlichen parallel zu der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 zu sein und um der Rückfläche 4a zugewandt zu sein. Die Lichtleiterplatte 7 ist ein plattenartiges Bauteil, das aus einem transparenten optischen Material, so wie ein PMMA, hergestellt ist, und seine Rückfläche 7a hat die Diffusionsreflexionsstruktur 70. Die Lichtquellen 6A und 6B sind von Angesicht zu Angesicht mit beiden Endoberflächen (Einfallkantenoberflächen) 7c bzw. 7d der Lichtleiterplatte 7 in der Y-Achse-Richtung bereitgestellt. Ähnlich zu dem Fall der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 treten die von den Lichtquellen 6A und 6B projizierten Strahlen in die Lichtleiterplatte 7 von den Einfallendoberflächen 7c bzw. 7d davon ein. Die Einfallstrahlen transmittieren durch die Lichtleiterplatte 7, während sie totalreflektiert werden, und ein Teil der transmittierten Strahlen wird diffus durch die Diffusionsreflexionsstruktur 70 reflektiert, um von der Stirnfläche 7b der Lichtleiterplatte 7 als die Beleuchtungsstrahlen 12 projiziert zu werden. Die Diffusionsreflexionsstruktur 70 kann beispielsweise durch Beschichten eines Diffusionsreflexionsmaterials auf der Rückfläche 7a ausgestaltet sein. Weil die transmittierten Strahlen in einem weiten Winkelbereich durch die Diffusionsreflexionsstruktur 70 gestreut werden, werden die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projizierten Beleuchtungsstrahlen 12 zu dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 als die Beleuchtungsstrahlen mit der Weitwinkel-Lichtverteilung projiziert.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 mit der oben beschriebenen Ausgestaltung kann die Lichtverteilung von Beleuchtungsstrahlen für die Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 dazu gebracht werden, nicht nur die Schmalwinkel-Lichtverteilung oder Weitwinkel-Lichtverteilung zu sein, sondern auch eine Zwischenlichtverteilung zwischen der Schmalwinkel-Lichtverteilung und der Weitwinkel-Lichtverteilung. 27 ist ein Diagramm, das schematisch drei Typen einer Lichtverteilung der Beleuchtungsstrahlen beispielhaft veranschaulicht. Wenn die Lichtquellen 3A und 3B der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 angeschaltet sind, und die Lichtquellen 6A und 6B der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 ausgeschaltet sind, wird die Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 durch die Beleuchtungsstrahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung von D3, gezeigt in (a) in 27, beleuchtet. Während ein Beobachter visuell eine helle Abbildung beim Betrachten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 direkt von vorn erkennen kann, erkennt somit der Beobachter visuell eine dunkle Abbildung beim Betrachten der Anzeigeoberfläche 10a von seiner Diagonalrichtung. Da zu dieser Zeit die Strahlen nicht von dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 in der unnötigen Richtung anders als die Beobachtungsrichtung projiziert werden, kann das Lumineszenzausmaß der Lichtquellen 3A und 3B auf ein kleines Ausmaß niedergehalten werden, und der Leistungsverbrauch kann reduziert werden.
Wenn unterdessen die Lichtquellen 6A und 6B der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 angeschaltet sind, und die Lichtquellen 3A und 3B der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 ausgeschaltet sind, wird die Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 durch die Beleuchtungsstrahlen mit der Weitwinkel-Lichtverteilung von D4, gezeigt in (b) in 27, beleuchtet. Somit kann der Beobachter visuell eine helle Abbildung von einer Weitwinkelrichtung erkennen, und ein großes Lumineszenzausmaß ist erforderlich für die Lichtquellen 6A und 6B, um eine ausreichende Helligkeit in allen Winkelrichtungen zu gewährleisten, wodurch der Leistungsverbrauch zunimmt.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in Ausführungsform 6 werden das Lumineszenzsausmaß der Lichtquellen 3A und 3B der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und das Lumineszenzausmaß der Lichtquellen 6A und 6B der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 durch die Steuereinheit 101 gemäß der Beobachtungsrichtung gesteuert. Wie in (c) in 27 gezeigt, werden zum Beispiel die Beleuchtungsstrahlen 12 der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und die Beleuchtungsstrahlen 11 der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 erzeugt, und eine Lichtverteilung D5 eines Zwischenzustands wird gebildet durch Überlagern einer Lichtverteilung D3a der Beleuchtungsstrahlen 12 auf eine Lichtverteilung D4a der Beleuchtungsstrahlen 11, durch die Steuereinheit 101. Als ein Ergebnis kann die geeigneteste Lichtverteilung D5 gemäß der Beobachtungsrichtung erhalten werden. Somit kann der Betrachtungswinkel gemäß der Beobachtungsrichtung erhalten werden, und die in der unnötigen Richtung projizierten Strahlen können minimiert werden. Im Vergleich zu dem Fall ((b) in 27), in dem die Beleuchtungsstrahlen mit der Weitwinkel-Lichtverteilung D4 projiziert werden, so dass die helle Abbildung visuell von der weiten bzw. breiten Beobachtungsrichtung erkannt werden kann, kann deshalb das Gesamtlumineszenzausmaß der Lichtquellen 3A, 3B, 6A und 6B reduziert werden, wodurch es ermöglicht wird, einen starken Effekt einer Leistungsverbrauchsreduzierung zu erhalten.
28 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel von drei Typen einer Betrachtungswinkelsteuerung zeigt. In dem Beispiel in 28 wird die Betrachtungswinkelsteuerung auf Grundlage einer Beziehung mit dem Beobachtergebiet getätigt. Wie in (a) in 28 gezeigt, wird, wenn der Beobachter direkt vor dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 positioniert ist, das Lumineszenzausmaß der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 gesetzt, um relativ größer als das Lumineszenzausmaß der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 zu sein, und somit wird eine Schmalwinkel-Lichtverteilung D5aa durch die Steuereinheit 101 erzeugt, durch Überlagern einer Lichtverteilung D3aa der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 auf eine Lichtverteilung D4aa der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 (Schmaler-Betrachtungswinkel-Anzeigemodus). Wie in (b) in 28 gezeigt, wird unterdessen, wenn das Beobachtergebiet von Seite zu Seite verbreitert wird, das Verhältnis des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 zu dem Lumineszenzausmaß der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 gesetzt, um gemäß der Verbreiterung erhöht zu werden, und somit kann eine Weitwinkel-Lichtverteilung D5ab durch die Steuereinheit 101 erzeugt werden, durch Überlagern einer Lichtverteilung D3ab der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 auf die Lichtverteilung D4ab der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 (erster Weiter-Betrachtungswinkel-Anzeigemodus). Wie in (c) in 28 gezeigt, wird, wenn das Beobachtergebiet weiter von Seite zu Seite verbreitert wird, das Verhältnis des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 zu dem Lumineszenzausmaß der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 gesetzt, um weiter gemäß der Verbreiterung erhöht zu werden, und somit kann eine Weitwinkel-Lichtverteilung D5ac erzeugt werden durch Überlagern einer Lichtverteilung D3ac der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 auf eine Lichtverteilung D4ac der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2, durch die Steuereinheit 101 (zweiter Weiter-Betrachtungswinkel-Anzeigemodus). Auf diese Weise wird, wenn das Beobachtergebiet von Seite zu Seite verbreitert wird, das Verhältnis des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 zu dem Lumineszenzausmaß der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 gesetzt, um durch die Steuereinheit 101 gemäß der Verbreiterung erhöht zu werden, so dass eine feinabgestimmte Betrachtungswinkelsteuerung getätigt werden kann. Außerdem kann eine starke Wirkung zur Leistungsverbrauchsreduzierung erhalten werden.
Weil der Beobachter die Blendung spürt, wenn die Anzeigeoberfläche der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 zu hell ist, ist eine übermäßige Helligkeit nicht notwendig. Wie in 27 und 28 gezeigt, kann deshalb, wenn die Lichtverteilung der Beleuchtungsstrahlen für die Rückfläche 10b des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 eingestellt wird, das Beleuchtungsausmaß der Lichtquellen 3A, 3B, 6A und 6B durch die Steuereinheit 101 gesteuert werden, so dass die Helligkeit direkt vor dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 immer auf einem konstanten Wert ”L” gehalten werden wird.
In der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 ist es wünschenswert, dass die Lichtquellen 3A, 3B, 6A und 6B dasselbe Lumineszenzsystem haben. Der Grund dafür ist, dass, wenn der Betrachtungswinkel modifiziert wird durch Ändern des Prozentanteils des Lumineszenzausmaßes der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2, die Möglichkeit verhindert werden kann, in der eine Lumineszenzfarbänderung etc. erzeugt wird, verursacht durch die Differenz von Lumineszenzcharakteristika (Emissionsspektrum etc.) zwischen den Lichtquellen 3A, 3B, 6A und 6B. Durch Verwendung desselben Lumineszenzsystems in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 kann diese Möglichkeit verhindert werden und kann eine gute Abbildungsqualität aufrechterhalten werden, wenn der Betrachtungswinkel geändert wird. Beispiele der Lichtquellen mit demselben Lumineszenzsystem sind Leuchtmittel mit derselben Struktur, Leuchtmittel mit denselben Lumineszenzcharakteristika, so wie Lumineszenzwellenlängenband, Beleuchtungsmodule mit derselben Kombination mehrfacher Leuchtmittel mit unterschiedlichen Lumineszenzcharakteristika, oder durch dasselbe Ansteuerverfahren angesteuerte Leuchtmittel.
In einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der oben beschriebenen Funktion eines variablen Betrachtungswinkels geschieht die Verringerung der Randhelligkeit auch, wenn der Blickpunkt sich ändert, wie oben beschrieben. Deshalb wird in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 1 zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 bereitgestellt. Somit kann in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der Funktion eines variablen Betrachtungswinkels die durch die Änderung der Betrachtungsdistanz verursachte Verringerung der Randhelligkeit reduziert werden, falls der Betrachtungswinkel verengt wird.
Man beachte, dass, während das mikroskopische optische Element 40 die konvexe Kugelform hat, wie in 17 gezeigt, dieses nicht eine Beschränkung ist. Eine Struktur kann anstelle des mikroskopischen optischen Elements 40 eingesetzt werden, solange wie die Struktur eine Funktion zum Projizieren der Emissionsstrahlen 11a hat, die die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung erzeugen durch Erschaffen der Gesamtinnenreflexion bei dem mikroskopischen optischen Element 50 des Abwärts-Prismabogens 5D.
Wie oben beschrieben, kann in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in Ausführungsform 6 der Betrachtungswinkel durch Einstellen des Prozentanteils des Lumineszenzausmaßes der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 ohne Verwendung komplizierter und teurer aktiver optischer Vorrichtungen gesteuert werden. Da die von der Anzeigeoberfläche 10a in die unnötige Richtung projizierten Strahlen in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 minimiert werden, kann deshalb die zum Reduzieren des Leistungsverbrauchs wirksame Betrachtungswinkel-Steuerfunktion erhalten werden. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in Ausführungsform 6 hat eine Ausgestaltung, die einfach und kostengünstig ist, und die wirksam ist ohne Abhängigkeit von der Schirmgröße, d. h. von kleiner bis großer Größe. Weil das Lumineszenzausmaß und die Lumineszenzrichtung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 präzise und einfach in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 gesteuert werden können, kann der Betrachtungswinkel auf eine feinabgestimmte und optimale Weise geändert werden, ohne die Farbänderung etc. der Anzeigeabbildung zu erzeugen.
Die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung können ohne Verwendung aktiver optischer Vorrichtungen mit Verwendung der Lichtleiterplatte 4 der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und des Abwärts-Prismabogens 5D erzeugt werden. Durch internes Totalreflektieren der Beleuchtungsstrahlen 11a, die von der Stirnfläche 4b der Lichtleiterplatte 4 eintreten, durch die schrägen Ebenen 50a und 50b, können wie oben beschrieben die Beleuchtungsstrahlen 11 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung durch das mikroskopische optische Element 50 erzeugt werden, das auf der Rückfläche 5a des Abwärts-Prismabogens 5D gebildet ist.
Da die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 den Aufwärts-Prismabogen 5V hat, kann auch in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 eines Typs eines Hintergrundbeleuchtungs-Schichtungstyps in Ausführungsform 6 die Effizienz für die Lichtnutzung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 ohne den Verlust der Emissionsstrahlen von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 verbessert werden. Weil die Rückkehrstrahlen RL, die von der Lichtleiterplatte 4 der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 in die Rückflächenrichtung davon projiziert worden sind, durch das mikroskopische optische Element 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V gebrochen werden und dann durch die Rückfläche 5e in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 totalreflektiert werden, können wie oben beschrieben die Strahlen die Beleuchtungsstrahlen 11 werden.
Die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projizierten Beleuchtungsstrahlen 12 können die Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 beleuchten, ohne Verengen der Breite ihrer Lichtverteilung durch die schrägen Ebenen 50a und 50b des mikroskopischen optischen Elementes 50, das in die Rückflächenseite vorsteht. Als eine Ausgestaltung zum Erreichen des schmalen Betrachtungswinkels kann eine Kombination einer bogenartigen Lichtquelle, die Beleuchtungsstrahlen mit der Weitwinkel-Lichtverteilung emittiert, und einer optischen Struktur zum Kondensieren bzw. Verdichten der Beleuchtungsstrahlen und zum Transformieren der Strahlen in Beleuchtungsstrahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung eingesetzt werden (zum Beispiel ist eine optische Struktur, deren Oberfläche nicht der bogenartigen Lichtquelle zugewendet ist, eine Emissionsoberfläche). Da in dieser Ausgestaltung die Emissionsstrahlen von der bogenartigen Lichtquelle in Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert werden, werden jedoch sogar die Beleuchtungsstrahlen, die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projiziert werden, und die die Weitwinkel-Lichtverteilung haben, auch schmalwinklig gemacht. Somit ist es unmöglich, die in 27 gezeigte erwünschte Lichtverteilung durch Überlagern der Beleuchtungsstrahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung auf die Beleuchtungsstrahlen mit der Weitwinkel-Lichtverteilung zu erhalten. In dem mikroskopischen optischen Element 50 in Ausführungsform 6 werden die Beleuchtungsstrahlen 12 von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 nicht kondensiert, und die Weitwinkel-Lichtverteilung der Strahlen ist nicht schmalbandig. Deshalb kann eine feinabgestimmte Betrachtungswinkelsteuerung gemacht werden, selbst falls die Ausgestaltung in Ausführungsform 6 in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung eingesetzt wird, die mit Schichtung bzw. Laminieren von zwei oder mehr Schichten von Hintergrundbeleuchtungseinheiten ausgestaltet ist.
Weil die Lichtquellen 3A und 3B bei den seitlichen Seiten der Lichtleiterplatte 4 bereitgestellt sind, und die Lichtquellen 6A und 6B bei den seitlichen Seiten der Lichtleiterplatte 7 in Ausführungsform 6 bereitgestellt sind, kann wie in 15 gezeigt, eine Ausgestaltung eines dünnen Typs mit einer kleinen Dicke in der Z-Achse-Richtung erreicht werden, selbst falls die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Schichtung von zwei oder mehr Schichten von Hintergrundbeleuchtungseinheiten ausgestaltet ist. Somit kann eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom dünnen Typ mit der Betrachtungswinkel-Steuerfunktion erreicht werden.
Da in Ausführungsform 6 die Lumineszenzausmaße der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 unabhängig durch die Steuereinheit 101 gesteuert werden, während die Helligkeit direkt vor der Anzeigeoberfläche 10a auf dem vorbestimmten befohlenen Wert ”L” gehalten wird, wird eine übermäßige Helligkeit nicht geliefert, und die geeigneteste Lichtverteilung gemäß der Beobachtungsrichtung kann erhalten werden. Weil die in die unnötige Richtung projizierten Strahlen minimiert werden, kann außerdem der Leistungsverbrauch in hohem Maße reduziert werden.
Um die Lichtverteilung der Beleuchtungsstrahlen für die Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 zu steuern, ist es wünschenswert, dass das Lumineszenzausmaß der Lichtquellen 3A, 3B, 6A und 6B frei gesteuert werden kann. Von solch einem Standpunkt ist es wünschenswert, eine Festkörperlichtquelle bzw. Halbleiterlichtquelle, so wie eine Laserlichtquelle oder eine Leuchtdiode, zu verwenden, deren Lumineszenzausmaß einfach gesteuert werden kann. Auf diese Weise kann eine optimalere Betrachtungswinkelsteuerung getätigt werden.
Damit die von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 projizierten Beleuchtungsstrahlen 11 die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, wie oben beschrieben, müssen die von der Lichtleiterplatte 4 projizierten Beleuchtungsstrahlen 11a die Lichtverteilung haben, die in dem Winkelbereich gelegen ist, der in hohem Maße schräg gestellt ist von der Normalrichtung der Oberfläche (Z-Achse-Richtung). Es ist wünschenswert, dass die Richtwirkung der durch die Lichtleiterplatte 4 transmittierenden Strahlen hoch ist, weil, wenn dies so ist, der Emissionswinkel der von der Lichtleiterplatte 4 projizierten Strahlen einfach gesteuert werden kann, und das Verengen der Breite der Lichtverteilung (Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert sind örtlich innerhalb eines spezifischen Winkelbereichs festgelegt) möglich ist. Deshalb ist es wünschenswert, eine Laserlichtquelle mit einer hohen Richtwirkung als die Lichtquellen 3A und 3B zu verwenden. Somit kann der Betrachtungswinkel auf eine feinabgestimmte und optimale Weise gesteuert werden, und zu derselben Zeit kann eine starke Wirkung einer Leistungsverbrauchsreduzierung erhalten werden.
Während in Ausführungsform 6 beide Endoberflächen der Lichtleiterplatte 4 in ihrer Y-Achse-Richtung als Lichteinfalloberflächen arbeiten, und die Lichtquellen 3a und 3b, die von Angesicht zu Angesicht mit diesen Endoberflächen örtlich festgelegt sind, in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 bereitgestellt sind, ist die Ausgestaltung nicht darauf beschränkt. Die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 kann ausgestaltet sein, so dass nur eine Endoberfläche beider Endoberflächen der Lichtleiterplatte 4 als eine Lichteinfalloberfläche arbeitet, und eine Lichtquelle, die von Angesicht zu Angesicht mit ihrer Endoberfläche örtlich festgelegt ist, bereitgestellt wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die planare Helligkeitsverteilung der von der Lichtleiterplatte 4 projizierten Strahlen egalisiert wird durch zweckgemäßes Ändern des Anordnungsintervalls und der Spezifikationen der mikroskopischen optischen Elemente 40, die auf der Rückfläche 4a der Lichtleiterplatte 4 bereitgestellt sind. Ähnlich kann die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 ausgestaltet sein, so dass nur eine Endoberfläche beider Endoberflächen der Lichtleiterplatte 7 als eine Lichteinfalloberfläche arbeitet, und eine Lichtquelle, die von Angesicht zu Angesicht mit ihrer Endoberfläche örtlich festgelegt ist, bereitgestellt wird.
Während das Lichtverteilungs-Steuerbauteil in Ausführungsform 1 als das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 6 verwendet wird, ist die Ausgestaltung nicht darauf beschränkt. Irgendeines der Lichtverteilungs-Steuerbauteile in Ausführungsformen 2 bis 5 oder eine Variante davon kann eingesetzt werden.
Ausführungsform 7
29 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 (Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom transmittiven Typ) in Ausführungsform 7 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 wird das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 1 auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Funktion eines variablen Betrachtungswinkels angewendet. 30 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgestaltung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 in 29 zeigt, wenn von der Y-Achse-Richtung betrachtet. Unter Ausgestaltungselementen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 in 29 und 30 wird angenommen, dass diese, die mit denselben Bezugszeichen wie die in 15 bezeichnet sind, dieselbe Funktion haben, und deren detaillierte Erläuterung wird übersprungen werden.
Wie in 29 und 30 gezeigt, enthält die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 das Flüssigkristallanzeige-Panel 10 eines transmittiven Typs, den optischen Bogen 9, eine erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 16, eine zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 und das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83. Durch Bezugszeichen 10, 9, 16, 17 und 83 bezeichnete Ausgestaltungselemente sind entlang der Z-Achse angeordnet. Hier werden im Nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Flüssigkristallanzeigevorrichtung abgesehen von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 gemacht werden. Ähnlich zu Ausführungsform 6 enthält das Flüssigkristallanzeige-Panel 10 eine Anzeigeoberfläche 10a parallel zu der X-Y-Ebene, die die X-Achse und Y-Achse orthogonal zu der Z-Achsel enthält. Hier sind die X-Achse und die Y-Achse zueinander orthogonal. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 enthält ferner eine Panel-Ansteuereinheit bzw. Paneltreibereinheit 202 zum Ansteuern bzw. Treiben des Flüssigkristallanzeige-Panels 10, eine Lichtquellenansteuereinheit 203A zum Ansteuern einer in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 enthaltenen Lichtquelle 3C, und eine Lichtquellenansteuereinheit 203B zum Ansteuern von in der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 enthaltenen Lichtquellen 19. Operationen der Panel-Ansteuereinheit 202 und der Lichtquellenansteuereinheiten 203A und 203B werden durch eine Steuereinheit 201 gesteuert.
Ein Steuersignal wird erzeugt durch Durchführen einer Bildverarbeitung auf einem Abbildungssignal (nicht gezeigt), das durch eine Signalquelle (nicht gezeigt) geliefert worden ist, und das Steuersignal wird an die Panel-Ansteuereinheit 202 und die Lichtquellenansteuereinheiten 203A und 203B durch die Steuereinheit 201 geliefert. Die Lichtquellen 3C und 19 werden durch die Lichtquellenansteuereinheiten 203A und 203B gemäß dem Steuersignal von der Steuereinheit 201 angesteuert, und Strahlen werden von den Lichtquellen 3C bzw. 19 projiziert.
In der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 werden Emissionsstrahlen von den Lichtquellen 3C in Beleuchtungsstrahlen 13 mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert (eine Verteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vergleichsweise schmalen Winkelbereichs örtlich festgelegt sind, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist, die die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 ist), und die Strahlen 13 werden zu einer Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert. Die Beleuchtungsstrahlen 13 werden auf die Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 via den optischen Bogen 9 projiziert. Unterdessen werden in der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 Emissionsstrahlen von den Lichtquellen 19 in Beleuchtungsstrahlen 14 mit einer Weitwinkel-Lichtverteilung transformiert (eine Verteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert örtlich festgelegt sind innerhalb eines vergleichsweise weiten Winkelbereichs, der in der Z-Achse-Richtung zentriert ist), und die Strahlen 14 werden zu der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 projiziert. Nach Durchschreiten der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 werden die Beleuchtungsstrahlen 14 auf die Rückfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 via den optischen Bogen 9 projiziert.
Wie in 29 und 30 gezeigt, enthält die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 die Lichtquelle 3C, eine parallel zu der Anzeigeoberfläche 10a des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 bereitgestellte Lichtleiterplatte 4R, den Abwärts-Prismabogen 5D und den Aufwärts-Prismabogen 5V. Eine Ausgestaltung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 kann erhalten werden durch Ersetzen der Lichtleiterplatte 4 der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 in Ausführungsform 6 mit der Lichtleiterplatte 4R. Die Lichtleiterplatte 4R ist ausgestaltet mit einem plattenartigen Bauteil, das durch ein transparentes optisches Material, so wie ein Acrylharz (PMMA), gebildet ist. Eine Rückfläche 4e (zu der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 entgegengesetzte Oberfläche) der Lichtleiterplatte 4R hat eine Ausgestaltung, in der mikroskopische optische Elemente 40R entlang einer Oberfläche parallel zu der Anzeigeoberfläche 10a angeordnet sind. Die Form der mikroskopischen optischen Elemente 40R bildet einen Teil einer Kugelform, und deren Oberfläche hat eine konstante Krümmung.
Die Lichtquelle 3C ist von Angesicht zu Angesicht mit einer Endoberfläche 4g (Einfallkantenoberfläche) der Lichtleiterplatte 4R in der Y-Achse-Richtung bereitgestellt und ist ausgestaltet mit Anordnen von beispielsweise mehrfachen Leuchtdioden in der X-Achse-Richtung. Die von der Lichtquelle 3C projizierten Strahlen treten in die Lichtleiterplatte 4R von der Einfallendoberfläche 4g der Lichtleiterplatte 4R ein und transmittieren durch die Lichtleiterplatte 4R, während sie totalreflektiert werden. Während des Durchschreitens bzw. der Transmission wird ein Teil der transmittierten Strahlen durch das mikroskopische optische Element 40R, das bei der Rückfläche 4e der Lichtleiterplatte 4R gelegen ist, reflektiert und von einer Stirnfläche 4f der Lichtleiterplatte 4R als Beleuchtungsstrahlen 13a projiziert. Die durch die Lichtleiterplatte 4R transmittierenden Strahlen werden durch das mikroskopische optische Element 40R in Strahlen transformiert, die eine Lichtverteilung haben, die in der Richtung zentriert ist, die um einen vorbestimmten Winkel von der Z-Achse-Richtung schräg gestellt ist, und die transformierten Strahlen werden von der Stirnfläche 4f projiziert. Nach Eintreten in den Abwärts-Prismabogen 5D werden die von der Lichtleiterplatte 4R projizierten Strahlen 13a intern durch das mikroskopische optische Element 50 in 29 und 30 totalreflektiert und werden dann von der Stirnfläche 5b (Emissionsoberfläche) als die Beleuchtungsstrahlen 13 projiziert.
Das mikroskopische optische Element 40R kann dieselbe Form wie das mikroskopische optische Element 40 in Ausführungsform 6 sein. Das Material für die Lichtleiterplatte 4R mit den mikroskopischen optischen Elementen 40R kann dasselbe Material wie die Lichtleiterplatte 4 in Ausführungsform 6 sein. Als ein Arbeitsbeispiel des mikroskopischen optischen Elements 40R kann somit ein mikroskopisches optisches Element eingesetzt werden, das beispielsweise einen Krümmungsradius von ungefähr 0,15 mm, eine Maximalhöhe von ungefähr 0,005 mm und einen Brechungsindex von ungefähr 1,49 hat.
Das Abstandsmaß der Mitten der mikroskopischen optischen Elemente 40R wird gesetzt, kleiner zu sein, wenn die Distanz von der Einfallkantenoberfläche 4g, in die die einfallenden Strahlen von der Lichtquelle 3C eintreten, größer wird, und größer zu sein, wenn die Distanz von der Einfallkantenoberfläche 4g kleiner wird. Wie oben beschrieben, treten die einfallenden Strahlen von der Lichtquelle 3C in die Lichtleiterplatte 4R durch die Einfallkantenoberfläche 4g ein, die bei der seitlichen Seite der Lichtleiterplatte 4R gelegen ist. Während eines Durchschreitens durch die Lichtleiterplatte 4R werden die einfallenden Strahlen aufgrund der Brechungsindexdifferenz zwischen dem mikroskopischen optischen Element 40R der Lichtleiterplatte 4R und dem Luftraum totalreflektiert und werden von der Stirnfläche 4f der Lichtleiterplatte 4R in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert. Hier sind die mikroskopischen optischen Elemente 40R spärlicher gebildet, wenn man der Einfallkantenoberfläche 4g näher kommt, die sich nahe zu der Lichtquelle 3C befindet (d. h. die Anzahl der mikroskopischen optischen Elemente 40R pro Gebietseinheit (Dichte) nimmt mit einer Annäherung zu der Einfallkantenoberfläche 4g ab), während sie dichter gebildet sind mit einem Wegkommen von der Lichtquelle 3C (d. h. die Dichte der mikroskopischen optischen Elemente 40R nimmt mit einem Wegkommen von der Einfallkantenoberfläche 4g zu). Der Grund ist ein Egalisieren einer planaren Helligkeitsverteilung der Emissionsstrahlen 13a. Da die Strahlintensität hoch wird mit einer Annäherung zu der Einfallkantenoberfläche 4g, wird die Dichte der mikroskopischen optischen Elemente 40R abgesenkt, so dass der Prozentanteil der transmittierten Strahlen, die intern durch das mikroskopische optische Element 40R totalreflektiert worden sind, verringert werden wird. Weil die Strahlintensität niedrig wird mit einem Fortkommen bzw. Entfernen von der Einfallkantenoberfläche 4g, wird unterdessen die Dichte des mikroskopischen optischen Elements 40R angehoben, so dass der Prozentanteil der transmittierten Strahlen, die intern durch das mikroskopische optische Element 40R totalreflektiert worden sind, erhöht werden kann. Somit ist es möglich, die planare Helligkeitsverteilung der Emissionsstrahlen 13a zu egalisieren.
Ähnlich zu dem Fall in Ausführungsform 6 enthalten die Strahlen, die in die Stirnfläche 5c des Aufwärts-Prismabogens 5V eintreten, Strahlen, die von der Rückfläche 4e der Lichtleiterplatte 4R projiziert worden sind, weil die Strahlen nicht die Totalreflexionsbedingung bei der Oberfläche erfüllen, und Strahlen, die von dem Abwärts-Prismabogen 5D in der entgegengesetzten Richtung der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert worden sind. In dem Aufwärts-Prismabogen 5V kann durch internes Totalreflektieren der Strahlen (Rückkehrstrahlen), die in das mikroskopische optische Element 51 von der Lichtleiterplatte 4R eintreten, durch die Rückfläche 5e, die Fortbewegungsrichtung der Rückkehrstrahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 geändert werden. Auf diese Weise werden die intern durch die Rückfläche 5e totalreflektierten Strahlen in der Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 projiziert und transmittieren durch die Lichtleiterplatte 4R und werden dann in Strahlen transformiert, die eine Lichtverteilung haben, die erforderlich ist, um in Beleuchtungsstrahlen 13 mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert zu werden, indem sie intern durch das mikroskopische optische Element 50 des Abwärts-Prismabogens 5D totalreflektiert werden. Somit kann das Verhältnis einer Lichtmenge der Beleuchtungsstrahlen 13, die von der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, zu einer Lichtmenge, die von der Lichtquelle 3C projiziert worden sind, die die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 ausgestaltet, erhöht werden (das Verhältnis wird als Effizienz für die Lichtnutzung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 definiert). Da die Lichtmenge der Lichtquelle, die zum Gewährleisten einer vorbestimmten Helligkeit bei der Anzeigeoberfläche 10a erforderlich ist, im Vergleich zu der einer konventionellen Vorrichtung verringert werden kann, kann ein Leistungsverbrauch der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 reduziert werden.
Als Nächstes wird eine Ausgestaltung der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 beschrieben werden. Wie in 29 und 30 gezeigt, enthält die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 ein Gehäuse 21 und die Lichtquellen 19 von Leuchtdioden etc., die in dem Gehäuse 21 bereitgestellt sind. Die Lichtquellen 19 sind planmäßig entlang der X-Y-Ebene angeordnet, um unmittelbar unterhalb des Flüssigkristallanzeige-Panels 10 bereitgestellt zu sein. Beide Innenflächen der Seitenwände in der Y-Achse-Richtung und die Innenfläche eines Bodenplattenabschnitts des Gehäuses 21 sind Diffusionsreflexionsoberflächen. Eine Diffusionstransmissionsplatte 22 für diffuses Transmittieren der Strahlen, die von den Lichtquellen 19 projiziert worden sind, ist bei der Stirnfläche (Oberfläche in der Seite des Flüssigkristallanzeige-Panels 10) des Gehäuses 21 bereitgestellt. Die Diffusionstransmissionsplatte 22 ist aus einem Material mit hoher Diffusität hergestellt, um eine planare Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstrahlen 14 zu gewährleisten. Auf diese Weise ist die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 als eine Hintergrundbeleuchtung mit Lichtquellen bei ihrem Boden ausgestaltet.
Diese zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 ist als eine Hintergrundbeleuchtungseinheit wirksam, die die Beleuchtungsstrahlen 14 emittiert, die die Weitwinkel-Lichtverteilung haben, und von denen auch ein großes Lumineszenzausmaß erfordert wird. Selbst falls die Schirmgröße der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 vergrößert wird, kann zum Beispiel eine ausreichende Helligkeit mit Verwendung der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 mit Lichtquellen bei ihrem Boden gewährleistet werden.
Wenn die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 mit Lichtquellen bei ihrem Boden verwendet wird, ist eine komplizierte Struktur erforderlich zum Egalisieren der Lichtverteilung der Beleuchtungsstrahlen 14, falls eine Laserlichtquelle, deren Lumineszenzfläche klein ist, und die eine hohe Richtwirkung hat, als die Lichtquellen 19 verwendet wird. Deshalb ist es in Ausführungsform 7 wünschenswert, dass eine Leuchtdiode als die Lichtquelle der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 verwendet wird, deren Lumineszenz ähnlich zu der Laserlichtquelle einfach steuerbar ist, und in der die Lichtverteilung der Beleuchtungsstrahlen 14 einfach egalisiert wird dank ihrer planaren Emissionscharakteristik. Weil die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 einfach ausgestaltet sein kann, kann somit eine weitere Kostenreduzierung erreicht werden.
Als die Lichtquelle 3C in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 und die Lichtquellen 19 in der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 ist es wünschenswert, eine Lichtquelle mit demselben Lumineszenzsystem einzusetzen. Der Grund dafür ist, dass, wenn der Betrachtungswinkel durch Ändern des Prozentanteils des Lumineszenzausmaßes der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 und des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 modifiziert wird, eine Möglichkeit verhindert werden kann, in der eine Lumineszenzfarbänderung etc. erzeugt wird, verursacht durch die Differenz von Lumineszenzcharakteristika (Emissionsspektrum etc.) zwischen den Lichtquellen 3C und 19.
In einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der oben beschriebenen Funktion eines variablen Betrachtungswinkels geschieht die Verringerung der Randhelligkeit auch, wenn der Blickpunkt sich ändert, wie oben beschrieben. Deshalb wird in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 1 zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 und dem Flüssigkristallanzeige-Panel 10 bereitgestellt. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der Funktion eines variablen Betrachtungswinkels kann somit die Verringerung der Randhelligkeit aufgrund der Änderung des Betrachtungswinkels reduziert werden, selbst falls der Betrachtungswinkel verengt wird.
Wie oben beschrieben, kann in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 in Ausführungsform 7 ähnlich zu der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in Ausführungsform 6 der Betrachtungswinkel durch Einstellen des Prozentanteils des Lumineszenzausmaßes der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 und des Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 ohne Verwendung komplizierter und teurer aktiver optischer Vorrichtungen gesteuert werden. Da die von der Anzeigeoberfläche 10a in die unnötige Richtung projizierten Strahlen minimiert werden können, kann in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 die zum Reduzieren des Leistungsverbrauchs wirksame Betrachtungswinkel-Steuerfunktion erhalten werden. Außerdem hat die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 eine Ausgestaltung, die einfach und kostengünstig ist, und die ohne Abhängigkeit von der Schirmgröße, d. h. von einer kleinen bis großen Größe, wirksam ist.
Ähnlich zu der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 in Ausführungsform 6 werden außerdem, da die erste Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 den Aufwärts-Prismabogen 5V hat, die Rückkehrstrahlen, die von der Lichtleiterplatte 4R in die Rückflächenrichtung davon in der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 projiziert worden sind, intern durch die Rückfläche 5e aufgrund des mikroskopischen optischen Elements 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V totalreflektiert, wodurch sie die Beleuchtungsstrahlen 13 mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung werden. Somit können die Rückkehrstrahlen als die Emissionsstrahlen der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 verwendet werden. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom Hintergrundbeleuchtungs-Schichtungstyp in Ausführungsform 7 kann deshalb die Effizienz für die Lichtnutzung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheit 16 auch ohne den Verlust der Emissionsstrahlen 14 von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 verbessert werden.
Da die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit 17 zum Emittieren der Beleuchtungsstrahlen 14 mit der Weitwinkel-Lichtverteilung ausgestaltet ist als eine Hintergrundbeleuchtung mit Lichtquellen bei ihrem Boden, können darüber hinaus in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 eine Vergrößerung der Schirmgröße und ein Reduzieren des Leistungsverbrauchs der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 200 mit der Betrachtungswinkel-Steuerfunktion mit niedrigen Kosten erreicht werden.
Man beachte, dass, während das Lichtverteilungs-Steuerbauteil in Ausführungsform 1 als das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 7 verwendet, die Ausgestaltung nicht darauf beschränkt ist. Irgendeines der Lichtverteilungs-Steuerbauteile in Ausführungsformen 2 bis 5 oder eine Variante davon kann eingesetzt werden.
Varianten der Ausführungsformen 6 und 7
Während in dem Obigen unterschiedliche Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben worden sind, sind dieses Veranschaulichungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, und vielfältige Ausgestaltungen abweichend von den obigen können eingesetzt werden. Während die Form des mikroskopischen optischen Elements 50 das dreieckige Prisma ist, wie in 19 gezeigt, ist zum Beispiel die Form nicht darauf beschränkt. Wie oben beschrieben, soll die Form des mikroskopischen optischen Elements 50 durch die Kombination mit der Lichtleiterplatte 4 bestimmt werden. Eine andere Form als das dreieckige Prisma kann eingesetzt werden, solange wie ein Hauptstrahl von Strahlen, der von der Stirnfläche 4b der Lichtleiterplatte 4 projiziert wird, und der in den Abwärts-Prismabogen 5D eintritt, in die Beleuchtungsstrahlen 11 transformiert werden kann, die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, durch internes Totalreflektieren durch das mikroskopische optische Element 50.
Während zum Beispiel der Aufwärts-Prismabogen 5V das mikroskopische optische Element 51 mit einer konvexen dreieckigen Prismaform hat, wie in 22 gezeigt, ist außerdem die Form nicht darauf beschränkt. Eingesetzt werden kann ein optischer Bogen oder ein plattenartiges Bauteil mit einem andere mikroskopischen optischen Element, das nicht eine Struktur bei einer Ebene (Y-Z-Ebene in der Figur) hat, in der das mikroskopische optische Element 50 des Abwärts-Prismabogens 5D den schräg gestellten Abschnitt hat, sondern das eine Struktur bei einer Ebene (Z-X-Ebene in der Figur) orthogonal zu der Y-Z-Ebene hat. Da jedoch die von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 projizierten Strahlen durch den optischen Bogen oder das plattenartige Bauteil transmittieren, sollte die Struktur unter der Berücksichtigung bereitgestellt werden, dass die Strahlen optisch bei der Z-X-Ebene in der Figur betroffen bzw. beeinträchtigt werden. Der Aufwärts-Prismabogen 5V in Ausführungsformen 4 und 5 hat eine Struktur zum Verdichten der Strahlen von der zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 in die Richtung senkrecht zu der Betrachtungswinkel-Steuerrichtung. Da die Lichtverteilung in der Richtung, in der der weite Betrachtungswinkel unnötig ist, verengt ist, ist es somit möglich, Wirkungen, so wie der Anstieg der Helligkeit oder die Reduzierung des Leistungsverbrauchs, zu erzielen.
Während die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen 100 und 200 in Ausführungsformen 6 und 7 den Aufwärts-Prismabogen 5V haben, kann darüber hinaus eine Ausführungsform realisierbar sein, die nicht den Aufwärts-Prismabogen 5V hat. In den ersten Hintergrundbeleuchtungseinheiten 1 und 16 in Ausführungsformen 6 und 7, während eine vorzuziehende Ausgestaltung eingesetzt wird, in der die Anordnungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 51 des Aufwärts-Prismabogens 5V nahezu orthogonal zu der Anordnungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 50 des Abwärts-Prismabogens 5D ist, wie oben beschrieben, ist außerdem die Ausgestaltung in der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Selbst in einem Fall, wenn ein zwischen der Anordnungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 51 und der Anordnungsrichtung der mikroskopischen optischen Elemente 50 gebildeter Winkel von 90 Grad um ein gewisses Ausmaß verschoben wird, kann eine Effizienz für die Lichtnutzung der ersten Hintergrundbeleuchtungseinheiten 1 und 16 im Vergleich zu der Ausführungsform, in der der Aufwärts-Prismabogen 5V nicht bereitgestellt wird, verbessert werden.
Wie oben beschrieben, kann in den Flüssigkristallanzeigevorrichtungen 100 und 200 in Ausführungsformen 6 und 7 eine feinabgestimmte Betrachtungswinkelsteuerung ungeachtet der Größe getätigt werden. Da ein optimaler Betrachtungswinkel in Übereinstimmung mit der Anzahl und Positionen von Beobachtern ausgewählt werden kann, kann somit die Wirkung zum Reduzieren des Leistungsverbrauchs erhalten werden durch Einsetzen einer dürftigen Beleuchtung. Während diese Funktion beim Verbessern der Sichtbarkeit von den Benutzern und ihren Umgebungen mit einer Anzeige eines weiten Betrachtungswinkels in einem Normalmodus genutzt wird, kann außerdem die Funktion auch als eine Anwendung zum Erschaffen eines Privatmodus eingesetzt werden, in dem der Anzeigeabschnitt nicht von den Umgebungen beobachtet werden kann, durch Ändern zu einer Anzeige eines schmalen Betrachtungswinkels.
Ausführungsform 8
31 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 8 zeigt, und (a) bis (c) in 31 zeigen den Zentralabschnitt 110, Zwischenabschnitt bzw. Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83. In dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 in Ausführungsform 8 wird das in 5 gezeigte Konkavelement 109 in Ausführungsform 1 durch ein Konvexelement 209 ersetzt. Da die Ausgestaltung abgesehen von diesem Austausch ähnlich zu der in Ausführungsform 1 ist, wird deren Erläuterung übersprungen werden.
Während die Emissionsoberfläche 83b des Zentralabschnitts 110A in (a) in 31 eine planare Form hat, sind die Konvexelemente 209 auf den Emissionsoberflächen 83b des Zwischenabschnitts 110E in (b) in 31 und des Randabschnitts 110C in (c) in 31 gebildet. Der Krümmungsradius des Konvexelementes 209 bei dem Randabschnitt 110C in (c) in 31 ist kleiner als der bei dem Zwischenabschnitt 110E in (b) in 31. Man beachte, dass, während Radien hier nur bei drei Gebieten gezeigt sind, d. h. Zentral-, Zwischen- und Randabschnitten 110A, 110E und 110C, die Krümmungsradien der Konvexelemente 209 einschließlich der anderen Gebiete gebildet sind, um sich mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C zu verringern.
Da die Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 die planare Form bei dem Zentralabschnitt 110A hat, wird der Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ohne Änderung seiner Lichtverteilung projiziert. Da bei dem Zwischenabschnitt 110E das Konvexelement 209 mit einem gewissen Krümmungsradius auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt ist, wird der Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, einmal durch das Konvexelement 209 verdichtet und dann erneut zerstreut, wodurch er von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert wird, wobei seine Lichtverteilung verbreitert wird. Da bei dem Randabschnitt 110C das Konvexelement 209 mit einem kleineren Krümmungsradius bereitgestellt ist, wird der Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert, wobei seine Lichtverteilung mehr verbreitert wird.
Als ein Ergebnis werden die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, in Strahlen transformiert, deren Lichtverteilungen schrittweise verbreitert werden mit einer Weiterbewegung von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106, und die transformierten Strahlen werden von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert. Und zwar nimmt der Prozentanteil einer Emissionskomponente mit einem Schrägwinkel von der Z-Achse schrittweise mit einer Weiterbewegung von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 zu. Ähnlich zu dem Fall in Ausführungsform 1 kann als ein Ergebnis die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt betrachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der Kurzdistanz gelegen ist.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 8 wird das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt, zum Empfangen der Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, und zum Projizieren der Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106; die mehrfachen Konvexelemente 209 sind auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt; und die Krümmungsradien der mehrfachen Konvexelemente 209 sind gebildet, um sich mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 zu verringern. Da die Strahlen, die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, in Strahlen transformiert werden, deren Lichtverteilungen mit einer Weiterbewegung von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 schrittweise verbreitert werden, kann deshalb die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt beobachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der Kurzdistanz gelegen ist.
Wenn ein Konkavelement auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt wird, ist es erforderlich, eine konvexe Metallform zum Herstellen des Konkavelements mit Verwendung der Ausformung zu fabrizieren, und wenn ein Konvexelement auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt wird, ist es erforderlich, eine konkave Metallform zum Herstellen des Konvexelements mit Verwendung der Ausformung zu fabrizieren. Da ein Fabrizieren einer konvexen Metallform schwieriger als ein Fabrizieren einer konkaven ist, kann in Ausführungsform 8 das Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 einfacher im Vergleich zu dem Fall für die Bereitstellung eines Konkavelementes hergestellt werden. Man beachte, dass ein Konvexelement einfacher bereitgestellt werden kann, falls ein Tintenstrahlverfahren mit Verwendung der Oberflächenspannung von Harz etc. verwendet wird.
Ausführungsform 9
32 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 9 zeigt, und (a) bis (c) in 32 zeigen den Zentralabschnitt, Zwischenabschnitt bzw. Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils.
Wie in 32 gezeigt, hat die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 9 eine Ausgestaltung, in der mehrfache Konvexelemente 209 auf dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 bereitgestellt sind, ähnlich zu der in Ausführungsform 8. Während die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen parallel zu der Normalrichtung des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 in Ausführungsform 8 ist, ist jedoch der Unterschied in Ausführungsform 9, dass die Konvexelemente 209 gegen die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche schräg gestellt sind, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen zu der Normallinie gerichtet sein wird, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels passiert. Da die Ausgestaltung, die anders ist als diese Anordnung, ähnlich zu der in Ausführungsform 8 ist, wird deren Erläuterung übersprungen werden.
Während die Emissionsoberfläche 83b des Zentralabschnitts 110A in (a) in 32 eine planare Form ist, sind die Konvexelemente 209 auf den Emissionsoberflächen 83b des Zwischenabschnitts 110B in (b) in 32 und des Randabschnitts 110C in (c) in 32 gebildet. Das Konvexelement 209 bei dem Zwischenabschnitt 110B hat einen Krümmungsradius von r3 und ist um ω9 gegen die Z-Achse schräg gestellt, die die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 106b ist, in der Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils. Und zwar bildet eine gerade Linie, die den Mittelpunkt und den Krümmungsmittelpunkt O5 des Konvexelements 209 verbindet, den Winkel ω9 gegen die Z-Achse. Das Konvexelement 209 bei dem Randabschnitt 110C hat einen Krümmungsradius von r4 und ist um ω10 gegen die Z-Achse in der Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils schräg gestellt. Und zwar bildet eine gerade Linie, die den Mittelpunkt und den Krümmungsmittelpunkt O6 des Konvexelementes 209 verbindet, den Winkel ω10 gegen die Z-Achse. Der Krümmungsradius r4 ist kleiner als r3, und der Schrägwinkel ω10 des Konvexelements 209 ist größer als ω9. Während Ausgestaltungen hier nur bei drei Gebieten gezeigt sind, d. h. die Zentral-, Zwischen- und Randabschnitte 110A, 110E und 110C, verringert sich der Krümmungsradius des Konvexelements 209 mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C, und der Schrägwinkel des Konvexelements 209 nimmt mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C zu.
Da die Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 eine planare Form bei dem Zentralabschnitt 110A hat, wird ein Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der eine Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ohne Änderung seiner Lichtverteilung projiziert. Weil das Konvexelement 209 mit dem Krümmungsradius von r3 auf der Emissionsoberfläche 83b bei dem Zwischenabschnitt 110E bereitgestellt ist, und das Konvexelement 209 um ω9 gegen die Z-Achse in der Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 schräg gestellt ist, wird eine Verteilung eines Strahls, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, in die Y-Achse-Richtung verbreitert, und zu derselben Zeit wird die Richtung der Spitzenkomponente des Strahls schräg gestellt, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, wodurch sie als ein Gesamtes in der Richtung des Zentralabschnitts schräg gestellt wird.
Da das Konvexelement 209 mit dem Krümmungsradius von r4, der kleiner als der oben beschriebene Krümmungsradius von r3 ist, bei dem Randabschnitt 110C bereitgestellt ist, und das Konvexelement 209 um ω10, was größer als ω9 ist, gegen die Z-Achse in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils schräg gestellt ist, wird eine Verteilung eines Strahls, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, mehr verbreitert in der Y-Achse-Richtung im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110B, und zu derselben Zeit wird die Richtung der Spitzenkomponente des Strahls weiter schräg gestellt, um zu der Normalinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110B.
Als ein Ergebnis werden die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert, so dass deren Lichtverteilungen mit einem Weiterbewegen von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 schrittweise verbreitert werden; die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen wird schräg gestellt, um zu dem Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 gerichtet zu sein; und die projizierten Strahlen haben eine erhöhte Komponente, die in die Richtung der Normalinie projiziert ist, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, mit einem Weiterbewegen zu dem Randabschnitt 110C des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83.
Da die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert werden, um die verbreiterte Lichtverteilung zu haben, mit Verwendung des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83, und die Strahlen auch transformiert werden, so dass die Richtung ihrer Spitzenkomponente schräg gestellt wird, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, kann deshalb ahnlich zu dem Fall in Ausführungsform 3 die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt beobachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der Kurzdistanz gelegen ist.
Da in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 9 das Konvexelement 209 gegen die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche 106b schräg gestellt ist, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen schräg gestellt sein wird, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, kann die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt zusätzlich zu dem Effekt in Ausführungsform 8 weiter gelindert werden.
Ausführungsform 10
33 ist eine Querschnittsansicht, die vergrößert einen Teil eines Lichtverteilungs-Steuerbauteils in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Ausführungsform 10 zeigt, und (a) bis (c) in 33 zeigen den Zentralabschnitt, Zwischenabschnitt bzw. Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils. In Ausführungsform 9 ist eine Ausgestaltung gezeigt, in der die Konvexelemente 209 gegen die Normallinie der Anzeigeoberfläche 106b schräg gestellt sind, so dass die Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen schräg gestellt sein wird, um zu der Normallinie gerichtet zu sein, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert. Andererseits können die Konvexelemente 209 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sein, und zu derselben Zeit können die schrägen Ebenen 216 entgegengesetzt zu den Konvexelementen 209 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sein. Auch in dieser Ausgestaltung kann die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen zu dem Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 gerichtet sein. Da die Ausgestaltung mit Ausnahme der Form des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 ähnlich ist zu der in Ausführungsform 9 wird deren Erläuterung übersprungen werden.
Während die Einfalloberfläche 83a und die Emissionsoberfläche 83b des Zentralabschnitts 110A in (a) in 33 planare Formen sind, sind die Konvexelemente 209 auf den Emissionsoberflächen 83b gebildet, und zu derselben Zeit sind die schrägen Ebenen 216 entgegengesetzt zu den Konvexelementen 209 auf den Einfalloberflächen 83a bei dem Zwischenabschnitt 110B in (b) in 33 und dem Randabschnitt 110C in (c) in 11 gebildet. Das Konvexelement 209 mit einem Krümmungsradius r3 ist auf der Emissionsoberfläche 83b bei dem Zwischenabschnitt 110B gebildet, und eine gerade Linie, die den Mittelpunkt und den Krümmungsmittelpunkt O7 des Konvexelements 209 verbindet, ist parallel zu der Z-Achse. Die schräge Ebene 216 entgegengesetzt zu dem Konvexelement 209 ist auf der Einfalloberfläche 83a gebildet, und die schräge Ebene 216 ist um ω11 gegen die X-Achse und Y-Achse schräg gestellt, die in einer Parallelrichtung zu dem Flüssigkristallanzeige-Panel 106 sind, in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83.
Das Konvexelement 209 mit einem Krümmungsradius von r4 ist auf der Emissionsoberfläche 83b bei dem Randabschnitt 110C gebildet, und eine gerade Linie, die den Mittelpunkt und den Krümmungsmittelpunkt O8 des Konvexelementes 209 verbindet, ist parallel zu der Z-Achse. Die schräge Ebene 216 entgegengesetzt zu dem Konvexelement 209 ist auf der Einfalloberfläche 83a gebildet, und die schräge Ebene 216 ist um ω12 gegen die X-Achse und Y-Achse schräg gestellt, die in Parallelrichtung zu dem Flüssigkristallanzeige-Panel 106 sind, in die Richtung des Randabschnitts des Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83. Der Krümmungsradius r4 ist kleiner als r3, und der Schrägwinkel ω12 ist größer als ω11. Während Ausgestaltungen hier nur bei drei Gebieten, d. h. Zentral-, Zwischen- und Randabschnitte 110A, 110E und 110C, gebildet sind, ist der Krümmungsradius des Konvexelementes 209 gebildet, um mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C verringert zu werden, und der Schrägwinkel der schrägen Ebene 216 ist gebildet, um zuzunehmen mit einem Näherkommen zu dem Randabschnitt 110C, einschließlich der anderen Gebiete.
Da die Einfalloberfläche 83a und die Emissionsoberfläche 83b des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 planare Formen bei dem Zentralabschnitt 110A sind, wird ein Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der eine Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 ohne Änderung seiner Lichtverteilung projiziert. Weil das Konvexelement 209 mit dem Krümmungsradius von r3 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt ist, und die um ω11 gegen die X-Achse und Y-Achse schräg gestellte schräge Ebene 216 auf der Einfalloberfläche 83a bei dem Zwischenabschnitt 110B gebildet ist, wird die Richtung der Spitzenkomponente eines Strahls, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, durch die schräge Ebene 216 auf der Einfalloberfläche 83a, zu der Normallinie gerichtet, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, und eine Verteilung des Strahls wird in die Y-Achse-Richtung durch das Konvexelement 209 auf der Emissionsoberfläche 83b verbreitert.
Da das Konvexelement 209 mit dem Krümmungsradius von r4, der kleiner als der oben beschriebene Krümmungsradius von r3 ist, auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt ist, und die schräge Ebene 216, die um ω12, der größer als der oben beschriebene Schrägwinkel ω11 ist, gegen die X-Achse und Y-Achse schräg gestellt ist, auf der Einfalloberfläche 83a bei dem Randabschnitt 110C gebildet ist, wird ein Strahl, der von dem Abwärts-Prismabogen 82 projiziert wird, und der die Schmalwinkel-Lichtverteilung hat, mehr schräg gestellt im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110E durch die schräge Ebene 216 auf der Einfalloberfläche 83a, und eine Verteilung des Strahls wird mehr verbreitert, durch das Konvexelement 209 auf der Emissionsoberfläche 83b, in der Y-Achse-Richtung im Vergleich zu dem oben beschriebenen Fall in dem Zwischenabschnitt 110B. Als ein Ergebnis werden die Strahlen, die von dem optischen Bauteil 107 projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, transformiert, so dass ihre Lichtverteilungen mit einem Weiterbewegen von dem Zentralabschnitt zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 schrittweise verbreitert werden, und dass die Richtung der Spitzenkomponente davon zu der Normallinie gerichtet wird, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 106b des Flüssigkristallanzeige-Panels 106 passiert, und die transformierten Strahlen werden von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projiziert. Deshalb kann die Verringerung der Helligkeit bei dem Randabschnitt gelindert werden, wenn von irgendeinem Blickpunkt beobachtet, der zwischen der unendlichen Distanz und der Kurzdistanz gelegen ist.
Da in der Hintergrundbeleuchtung in Ausführungsform 10 die mehrfachen Konvexelemente 209 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind, und zu derselben Zeit die mehrfachen schrägen Ebenen 216 entgegengesetzt zu den mehrfachen Konvexelementen 209 auf der Einfalloberfläche 83a des Lichtverteilungs-Steuerbauteils 83 bereitgestellt sind, und die schrägen Ebenen 216 gebildet sind, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil 83 projizierten Strahlen zu der Normallinie gerichtet sein wird, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche 116b des Flüssigkristallanzeige-Panels 116 passiert, kann die zu der in Ausführungsform 9 ähnliche Wirkung erhalten werden.
Man beachte, dass, während eine Ausgestaltung hier gezeigt ist, in der die mehrfachen schrägen Ebenen 216 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sind, und die mehrfachen Konvexelemente 209 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind, die ähnliche Wirkung erhalten werden kann, wenn die mehrfachen Konvexelemente 209 auf der Einfalloberfläche 83a bereitgestellt sind, und die mehrfachen schrägen Ebenen 216 auf der Emissionsoberfläche 83b bereitgestellt sind.
Die Ausführungsformen und deren Varianten, wie oben beschrieben, können untereinander kombiniert werden.
Bezugszeichen
100, 200: Flüssigkristallanzeigevorrichtungen; 108: Hintergrundbeleuchtung; 1, 16: erste Hintergrundbeleuchtungseinheiten; 2, 17, 18: zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit; 3A, 3B, 6A, 6B, 3C, 19, 60, 117A und 117B: Lichtquellen; 60L: Linse; 4, 4R und 81: Lichtleiterplatten; 40, 40R, 50, 51 und 81a: mikroskopische optische Elemente; 5D, 82: Abwärts-Prismabogen (optische Bögen); 107: optisches Bauteil; 83: Lichtverteilungs-Steuerbauteil; 109: Konkavelement; 209: Konvexelement; 116, 216: schräge Ebenen; 1000: optische Oberfläche; 103a: erste Oberfläche; 103b: zweite Oberfläche; 103c: dritte Oberfläche; 5V: Aufwärts-Prismabogen; 7: Lichtleiterplatte; 70: Diffusionsreflexionsstruktur; 8, 80: Lichtreflexionsbögen; 9: optischer Bogen; 10, 106: Flüssigkristallanzeige-Panels; 21, 61: Gehäuse; 22, 62: Diffusionstransmissionsplatten (Diffusionstransmissionsstruktur); und P, Q und R: Blickpunkte

Claims

Hintergrundbeleuchtung mit: einer Lichtquelle; einem optischen Bauteil zum Transformieren von Strahlen, die von der Lichtquelle projiziert worden sind, in Strahlen mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs örtlich festgelegt werden, der in der Normalrichtung einer Anzeigeoberfläche eines Flüssigkristallanzeige-Panels zentriert ist, und zum Projizieren der transformierten Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels; und einem Lichtverteilungs-Steuerbauteil zum Empfangen der Strahlen, die von dem optischen Bauteil projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, und zum Projizieren der empfangenen Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels, wobei eine Vielzahl gekrümmter Oberflächen bei dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil für jedes Transformieren eines Strahls bereitgestellt ist, aus den Reihen der Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung, der in einen Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels eintritt, so dass die Schmalwinkel-Lichtverteilung des eingetretenen Strahls verbreitert wird im Vergleich zu der eines Strahls, der in einen Zentralabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels eintritt; und Krümmungsradien der Vielzahl gekrümmter Oberflächen so gebildet sind, dass ein Krümmungsradius einer gekrümmten Oberfläche, die bei einem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils gelegen ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius einer gekrümmten Oberfläche, die bei einem Zentralabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils gelegen ist.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 1, wobei die Krümmungsradien der Vielzahl gekrümmter Oberflächen gebildet sind, um abzunehmen mit einer Annäherung zu dem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils, so dass die Schmalwinkel-Lichtverteilung schrittweise verbreitert wird während eines Übergangs von dem Zentralabschnitt in der Richtung zu dem Randabschnitt des Flüssigkristallanzeige-Panels.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 1, wobei die Vielzahl gekrümmter Oberflächen gegen die Normalrichtung der Anzeigeoberfläche schräg gestellt ist, so dass die Richtung einer Spitzenkomponente der von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil projizierten Strahlen zu einer Normallinie gerichtet ist, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels passiert.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 3, wobei ein Schrägwinkel der Vielzahl gekrümmter Oberflächen mit einer Annäherung zu dem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils zunimmt.
Hintergrundbeleuchtung von einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl gekrümmter Oberflächen bei entweder einer Einfalloberfläche oder einer Emissionsoberfläche des Lichtverteilungs-Steuerbauteils bereitgestellt ist; eine Vielzahl schräger Ebenen entgegengesetzt zu der Vielzahl gekrümmter Oberflächen bei der anderen Oberfläche bereitgestellt ist; und die Vielzahl schräger Ebenen gebildet ist, so dass die Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen, die von dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil projiziert worden sind, zu der Normallinie gerichtet ist, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels passiert.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 5, wobei ein Schrägwinkel der Vielzahl schräger Ebenen mit einer Annäherung zu dem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils zunimmt.
Hintergrundbeleuchtung von einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die gekrümmte Oberfläche mit einem Konkavelement oder einem Konvexelement ausgestaltet ist.
Hintergrundbeleuchtung mit: einer Lichtquelle; einem optischen Bauteil zum Transformieren von Strahlen, die von der Lichtquelle projiziert worden sind, in Strahlen mit einer Schmalwinkel-Lichtverteilung, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs örtlich festgelegt sind, der in der Normalrichtung einer Anzeigeoberfläche eines Flüssigkristallanzeige-Panels zentriert ist, und zum Projizieren der transformierten Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels; und einem Lichtverteilungs-Steuerbauteil zum Empfangen der Strahlen, die von dem optischen Bauteil projiziert werden, und die die Schmalwinkel-Lichtverteilung haben, und zum Projizieren der empfangenen Strahlen in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels, wobei eine Vielzahl optischer Oberflächen bei dem Lichtverteilungs-Steuerbauteil bereitgestellt ist, so dass die Richtung einer Spitzenkomponente der Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung transformiert wird, um zu Richtungen von wenigstens zwei Blickpunkten gerichtet zu sein; und die Vielzahl optischer Oberflächen eine erste Oberfläche zum Richten der Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung in einen ersten Blickpunkt, der auf einer Normallinie gelegen ist, die durch einen Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels passiert, und eine zweite Oberfläche zum Richten der Richtung der Spitzenkomponente der Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung in einen zweiten Blickpunkt enthält, der auf der Normallinie gelegen ist, die durch den Zentralabschnitt der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels passiert, und von dem ersten Blickpunkt unterschiedlich gelegen ist.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 8, wobei jede der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche mit einer planaren Form ausgestaltet ist.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 9, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche um zueinander unterschiedliche Winkel gegen die Richtung parallel zu der Anzeigeoberfläche des Flüssigkristallanzeige-Panels schräg gestellt sind.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 10, wobei jeder der Schrägwinkel der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche mit einer Annäherung zu einem Randabschnitt des Lichtverteilungs-Steuerbauteils zunimmt.
Hintergrundbeleuchtung von einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Breite der optischen Oberfläche gleich oder geringer als die Breite eines Bildelementes zum Ausgestalten eines Pixels des Flüssigkristallanzeige-Panels ist.
Hintergrundbeleuchtung von einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das optische Bauteil eine Lichtleiterplatte zum Projizieren der Strahlen, die von der Lichtquelle projiziert werden, in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels durch internes Reflektieren der Strahlen durch eine Rückfläche der Platte, die in der entgegengesetzten Richtung der Flüssigkristallanzeige-Panel-Seite gelegen ist; und einen optischen Bogen zum Transformieren der Strahlen, die von der Lichtleiterplatte in die Richtung des Flüssigkristallanzeige-Panels projiziert worden sind, in Strahlen mit der Schmalwinkel-Lichtverteilung enthält.
Hintergrundbeleuchtung von Anspruch 13, wobei eine Vielzahl mikroskopischer optischer Elemente, die in die entgegengesetzte Richtung der Flüssigkristallanzeige-Panel-Seite vorstehen, und die intern die von der Lichtquelle projizierten Strahlen reflektieren, bei der Rückfläche der Lichtleiterplatte bereitgestellt ist; und die mikroskopischen optischen Elemente sind bereitgestellt, so dass der von der Lichtleiterplatte projizierte Strahl mit einer Annäherung zu einem Randabschnitt der Lichtleiterplatte zunimmt.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit: einem Flüssigkristallanzeige-Panel, das eine Rückfläche und eine Anzeigeoberfläche entgegengesetzt zu der Rückfläche hat, das ein Abbildungslicht durch Modulieren von Strahlen erzeugt, die von der Rückfläche eintreten, und das das Abbildungslicht von der Anzeigeoberfläche projiziert; und der Hintergrundbeleuchtung von einem der Ansprüche 1 bis 14.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit: einem Flüssigkristallanzeige-Panel, das eine Rückfläche und eine Anzeigeoberfläche entgegengesetzt zu der Rückfläche hat, das ein Abbildungslicht durch Modulieren von Strahlen erzeugt, die von der Rückfläche eintreten, und das das Abbildungslicht von der Anzeigeoberfläche projiziert; der Hintergrundbeleuchtung von einem der Ansprüche 1 bis 14; einer zweiter Hintergrundbeleuchtung zum Projizieren von Strahlen zu einer Rückfläche der Hintergrundbeleuchtung; einer ersten Lichtquellentreiber-Steuereinheit zum Steuern eines Lumineszenzausmaßes der Hintergrundbeleuchtung; und einer zweiten Lichtquellentreiber-Steuereinheit zum Steuern eines Lumineszenzausmaßes der zweiten Hintergrundbeleuchtung, wobei die Lichtquelle der Hintergrundbeleuchtung durch die erste Lichtquellentreiber-Steuereinheit gesteuert wird; die zweite Hintergrundbeleuchtungseinheit eine durch die zweite Lichtquellentreiber-Steuereinheit gesteuerte zweite Lichtquelle enthält und ein zweites optisches Bauteil enthält, das die von der zweiten Lichtquelle projizierten Strahlen in Strahlen mit einer Weitwinkel-Lichtverteilung projiziert, in der Wellenstrahlen mit einer Intensität von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert innerhalb eines zweiten vorbestimmten Winkelbereichs örtlich festgelegt sind, der weiter als der vorbestimmte Winkelbereich bei der Schmalwinkel-Lichtverteilung ist, und das die transformierten Strahlen in der Richtung zu der Rückfläche der Hintergrundbeleuchtung projiziert; und das optische Bauteil die von dem zweiten optischen Bauteil projizierten Strahlen ohne Einengung der Weitwinkel-Lichtverteilung transmittiert.