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JP5669210B2 - Display device - Google Patents

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JP5669210B2
JP5669210B2 JP2011269413A JP2011269413A JP5669210B2 JP 5669210 B2 JP5669210 B2 JP 5669210B2 JP 2011269413 A JP2011269413 A JP 2011269413A JP 2011269413 A JP2011269413 A JP 2011269413A JP 5669210 B2 JP5669210 B2 JP 5669210B2
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Description

本発明は、透過型の表示パネル(画像変調素子)の画素を色分けした絵素にその背面から対応色の色光を集光させて、フルカラー表示を行う表示装置、特には、透過型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a display device that performs full-color display by focusing color light of a corresponding color on a picture element obtained by color-coding pixels of a transmissive display panel (image modulation element), and more particularly to a transmissive display device. Is.

フルカラー表示を行うことができる透過型表示装置としては、近年、透過型液晶表示パネルを備えた液晶表示装置が一般化されているが、このような液晶表示装置においては、透過型液晶表示パネルの画素を3つの絵素に分割し、これら3つの絵素に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをそれぞれ貼り付け、これにバックライトから白色光を照射し、白色光が絵素を透過する際の透過率を液晶層への印加電圧信号により各絵素毎に制御することで、フルカラー表示を実現している。   In recent years, a liquid crystal display device including a transmissive liquid crystal display panel has been generalized as a transmissive display device capable of performing full color display. The pixel is divided into three picture elements, and red (R), green (G), and blue (B) color filters are pasted on these three picture elements, respectively, and white light is emitted from the backlight to the white picture elements. Full-color display is realized by controlling the transmittance when light passes through the picture element for each picture element by a voltage signal applied to the liquid crystal layer.

しかしながら、上記カラーフィルタはRGB各色毎に対応する波長帯の光を透過し、それ以外の光は吸収するため、このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置では、バックライトからの光の約2/3が光吸収損失となり、光利用効率が非常に悪いという問題がある。   However, since the color filter transmits light in the wavelength band corresponding to each color of RGB and absorbs other light, in a liquid crystal display device using such a color filter, about 2 of light from the backlight. / 3 is a light absorption loss, and there is a problem that the light utilization efficiency is very poor.

このような問題を改善させた方式としては、液晶表示パネルのバックライト側にマイクロレンズアレイ(以下、MLAと省略)を貼り合わせ、上記液晶表示パネルの直下部に配置される光源としてRGB別の発光体を用いて、画素を光源の色光で色分離させ、RGB別の絵素とする方式がある。   As a method for improving such a problem, a microlens array (hereinafter abbreviated as MLA) is bonded to the backlight side of the liquid crystal display panel, and a light source for each RGB is used as a light source disposed immediately below the liquid crystal display panel. There is a method in which pixels are color-separated with colored light from a light source using a light emitter to form RGB-specific picture elements.

しかしながら、このような方式においては、光利用効率を向上させることはできるが、MLAによって光源のサイズを絵素サイズまで縮小させて液晶表示パネルに集光させており、必然的に光源から液晶表示パネルまでの厚みが厚くなると問題が生じてしまう。   However, in such a system, although the light utilization efficiency can be improved, the size of the light source is reduced to the pixel size by the MLA and is condensed on the liquid crystal display panel. Problems arise when the thickness of the panel increases.

そこで、特許文献1には、RGB各光源を、上記液晶表示パネルの直下部ではなく、導光体の端部に配置し、バックライト部を薄型化する方法が提案されている。   Therefore, Patent Document 1 proposes a method in which each of the RGB light sources is disposed not at the bottom of the liquid crystal display panel but at the end of the light guide to reduce the thickness of the backlight.

図15は、特許文献1に記載されている従来の液晶表示装置の概略構成を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional liquid crystal display device described in Patent Document 1. In FIG.

図示されているように、透過型の液晶表示装置116は、液晶表示パネル部とバックライト部とを備えている構成である。   As illustrated, the transmissive liquid crystal display device 116 includes a liquid crystal display panel unit and a backlight unit.

バックライト部は、各光透過性導光板101・102・103と各光源104・105・106とを備えており、赤色の光を出射する光源104は第1の光透過性導光板101の入射面より、赤色の光を内部に入射させ、緑色の光を出射する光源105は第2の光透過性導光板102の入射面より、緑色の光を内部に入射させ、青色の光を出射する光源106は第3の光透過性導光板103の入射面より、青色の光を内部に入射させるようになっている。   The backlight unit includes light transmissive light guide plates 101, 102, and 103 and light sources 104, 105, and 106, and the light source 104 that emits red light is incident on the first light transmissive light guide plate 101. The light source 105 that makes red light incident on the surface and emits green light enters the light from the incident surface of the second light-transmissive light guide plate 102 and emits blue light. The light source 106 allows blue light to enter from the incident surface of the third light-transmissive light guide plate 103.

そして、各光源104・105・106から各光透過性導光板101・102・103に入射される光は、平行光であり、各光透過性導光板101・102・103の入射面に対して垂直に入射され、各光透過性導光板101・102・103の主面部に平行な方向に、進行する。   The light incident on the light transmissive light guide plates 101, 102, and 103 from the light sources 104, 105, and 106 is parallel light, and is incident on the light incident surfaces of the light transmissive light guide plates 101, 102, and 103. The light enters perpendicularly and travels in a direction parallel to the main surface portion of each light-transmissive light guide plate 101, 102, 103.

それから、各光透過性導光板101・102・103には、各光透過性導光板101・102・103の内部を進行する光の進行方向を変え、正面側に出射させる複数の反射面107・108・109が備えられている。   Then, each light transmissive light guide plate 101, 102, 103 has a plurality of reflecting surfaces 107, which change the traveling direction of light traveling inside each light transmissive light guide plate 101, 102, 103 and emit the light to the front side. 108 and 109 are provided.

反射面107・108・109は、各光透過性導光板101・102・103の背面部の所定箇所が傾斜されることによって形成され、内面反射によって、各光透過性導光板101・102・103の内部を進行する光の進行方向を変えるようになっている。   The reflective surfaces 107, 108, and 109 are formed by inclining predetermined portions of the rear portions of the light transmissive light guide plates 101, 102, and 103, and the light transmissive light guide plates 101, 102, and 103 are reflected by internal reflection. The traveling direction of the light traveling inside is changed.

一方、液晶表示パネル部においては、第1の光透過性導光板101から出射された赤色の光が、MLA114、偏光フィルタ111、ガラス基板112および赤色に対応する画素電極113Rに入射され、第2の光透過性導光板102から出射された緑色の光が、MLA114、偏光フィルタ111、ガラス基板112および緑色に対応する画素電極113Gに入射され、第3の光透過性導光板103から出射された青色の光が、MLA114、偏光フィルタ111、ガラス基板112および青色に対応する画素電極113Bに入射されるようになっている。   On the other hand, in the liquid crystal display panel unit, red light emitted from the first light-transmissive light guide plate 101 is incident on the MLA 114, the polarizing filter 111, the glass substrate 112, and the pixel electrode 113R corresponding to red, and the second Green light emitted from the light transmissive light guide plate 102 is incident on the MLA 114, the polarizing filter 111, the glass substrate 112, and the pixel electrode 113G corresponding to green, and emitted from the third light transmissive light guide plate 103. Blue light is incident on the MLA 114, the polarizing filter 111, the glass substrate 112, and the pixel electrode 113B corresponding to blue.

このような液晶表示装置116によれば、バックライト部を薄型化することができると特許文献1に記載されている。   According to such a liquid crystal display device 116, it is described in Patent Document 1 that the backlight portion can be thinned.

特開2008−243386号(2008年10月9日公開)JP 2008-243386 (released October 9, 2008) WO2010/061699(2010年6月3日公開)WO2010 / 061699 (released on June 3, 2010) WO2011/024530(2011年3月3日公開)WO2011 / 024530 (released March 3, 2011) 特開2008−258076号(2008年10月23日公開)JP 2008-258076 A (released on October 23, 2008)

上記特許文献1に記載されている液晶表示装置116によれば、液晶表示パネルのバックライト側にMLAを貼り合わせ、上記液晶表示パネルの直下部にRGB別の発光体を配置させた構成と比較すると、バックライト部の薄型化が可能であるが、図15に図示されているように、各光透過性導光板101・102・103は3層に積層されているため、バックライト部の薄型化は満足する程には実現できない。   According to the liquid crystal display device 116 described in Patent Document 1, a comparison is made with a configuration in which MLA is bonded to the backlight side of the liquid crystal display panel, and RGB light emitters are disposed immediately below the liquid crystal display panel. Then, it is possible to reduce the thickness of the backlight portion. However, as shown in FIG. 15, the light transmissive light guide plates 101, 102, and 103 are laminated in three layers, so that the backlight portion is thin. It cannot be realized to the extent that it is satisfactory.

また、図15に図示されているように、各光透過性導光板101・102・103に備えられた複数の反射面107・108・109の位置が異なるため、各光透過性導光板101・102・103の手前側(図中の左側)で反射された光と、先端側(図中の右側)で反射された光とでは、各光源104・105・106から出射された光がMLA114に入射するまでの距離が大きく異なる。   Further, as shown in FIG. 15, the positions of the plurality of reflecting surfaces 107, 108, and 109 provided in the light transmissive light guide plates 101, 102, and 103 are different. The light emitted from each of the light sources 104, 105, and 106 is transmitted to the MLA 114 between the light reflected on the front side (left side in the figure) of 102 and 103 and the light reflected on the tip side (right side in the figure). The distance to the incident is greatly different.

このように、光源からMLAまでの距離が異なる場合、集光ピッチや結像位置が変化するので、液晶表示パネルに備えられた同一サイズの絵素に、全ての場所において分離集光させるのは困難となる。   In this way, when the distance from the light source to the MLA is different, the condensing pitch and the imaging position change. Therefore, it is possible to separate and focus the light on the picture elements of the same size provided in the liquid crystal display panel at all locations. It becomes difficult.

このような場合、絵素に対応する色光以外の色光が混色してしまい、表示画像の色ムラが生じ、表示画像の画質低下を招いてしまう。   In such a case, color light other than the color light corresponding to the picture element is mixed, resulting in color unevenness of the display image, leading to a deterioration in the image quality of the display image.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高い光利用効率を維持しつつ、その厚さが薄いとともに、表示画像の画質が高い表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a display device that maintains high light utilization efficiency and has a thin thickness and a high display image quality.

本発明の表示装置は、上記の課題を解決するために、複数の絵素からなる画素がマトリックス状に設けられている表示パネルと、互いに異なる波長領域に発光量のピーク値を有する複数の点状光源と、上記複数の点状光源から出射された光を導き、上記表示パネルの表示面側の反対面側から照射する照明光学系と、を備えた表示装置であって、上記複数の点状光源は、上記照明光学系の光入射位置に沿って形成されており、上記照明光学系と上記表示パネルの表示面側の反対面側との間には、上記表示パネルに備えられた画素のピッチに対応して複数の結像光学レンズが備えられており、上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を上記表示パネルの方向に偏向するための複数の傾斜面が備えられており、上記複数の点状光源から入射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれが、上記傾斜面および上記結像光学レンズを介して、上記表示パネルの各画素におけるそれぞれ異なる絵素に導かれ、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離が、所定範囲内となるように上記複数の傾斜面および上記点状光源が所定の間隔で設けられていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the display device of the present invention has a display panel in which pixels composed of a plurality of picture elements are provided in a matrix and a plurality of points having peak values of light emission amounts in different wavelength regions. A display device comprising: a light source; and an illumination optical system that guides light emitted from the plurality of point light sources and irradiates the light from an opposite surface side of the display surface of the display panel. The light source is formed along the light incident position of the illumination optical system, and a pixel provided in the display panel is disposed between the illumination optical system and the surface opposite to the display surface of the display panel. A plurality of imaging optical lenses are provided corresponding to the pitch, and the illumination optical system has a plurality of inclined surfaces for deflecting the light emitted from the point light source in the direction of the display panel. From the plurality of point light sources Each of the emitted light in different wavelength regions is guided to a different picture element in each pixel of the display panel via the inclined surface and the imaging optical lens, and from one of the point light sources. The plurality of inclined surfaces and the point-like shapes so that the shortest distance between each of the plurality of inclined surfaces and the imaging optical lens located immediately above each of the inclined surfaces is within a predetermined range. The light source is provided at a predetermined interval.

上記構成によれば、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離が、上記複数の点状光源から入射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれが、上記傾斜面および上記結像光学レンズを介して、上記表示パネルの各画素におけるそれぞれ異なる絵素に導かれ、所定範囲内となるように上記複数の傾斜面および上記点状光源が所定の間隔で設けられている。   According to the above configuration, each shortest distance from one of the point light sources through each of the plurality of inclined surfaces to the imaging optical lens located immediately above each of the inclined surfaces is Each of light in different wavelength regions incident from a plurality of point light sources is guided to different picture elements in each pixel of the display panel via the inclined surface and the imaging optical lens, and within a predetermined range. The plurality of inclined surfaces and the point light source are provided at predetermined intervals so that

したがって、上記表示パネルに備えられた絵素に対応する色光以外の色光が混色することがないので、表示画像の色ムラを抑制することができ、表示画像の画質が高い表示装置を実現することができる。   Therefore, since color light other than color light corresponding to the picture elements provided in the display panel is not mixed, color unevenness of the display image can be suppressed, and a display device with high display image quality can be realized. Can do.

また、上記構成によれば、上記複数の点状光源は上記照明光学系の光入射位置に沿って形成されており、上記複数の点状光源からの各々の光は上記傾斜面および上記結像光学レンズを介して、上記表示パネルの各画素におけるそれぞれ異なる絵素に導かれるようになっているので、薄型の表示装置を実現することができる。   Further, according to the above configuration, the plurality of point light sources are formed along the light incident position of the illumination optical system, and each light from the plurality of point light sources is the inclined surface and the image forming unit. A thin display device can be realized because it is guided to different picture elements in each pixel of the display panel via the optical lens.

本発明の表示装置の上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させる上記結像光学レンズが設けられており、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面が形成されている領域の中央に配置された基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、1/a+1/b=1/fの関係を満たしており、上記各画素に備えられた絵素数をMとし、ある一つの上記結像光学レンズに対して、一つ以上の上記点状光源から出射された光が入射される場合であって、上記一つ以上の点状光源を、上記ある一つの結像光学レンズの直下領域にまで水平移動させ、上記結像光学レンズの中心を通る垂線を含む上記水平移動方向に沿って形成された面を基準に分け、その数を数えた場合、等しいか、多い方の点状光源の数をXとした場合、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、{2×X×M/(2×X×M+1)}×a<L<{2×X×M/(2×X×M−1)}×aの関係を満たしていることが好ましい。   In the illumination optical system of the display device of the present invention, the light emitted from the point light source is guided to the opposite surface side of the display surface side of the display panel by reflection or total reflection, and each pixel has the same wavelength region. The imaging optical lens for condensing light in a region including the center of the picture element to which light is guided is provided, and is arranged in the center of the region where the plurality of inclined surfaces are formed from one of the point light sources. The shortest distance a from the imaging optical lens to the pixel of the display panel via the reference inclined surface, the shortest distance a from the imaging optical lens to the pixel of the display panel, and the connection. The focal length f of the image optical lens satisfies the relationship of 1 / a + 1 / b = 1 / f, and the number of picture elements provided in each pixel is M, and for one imaging optical lens. , Emitted from one or more of the above point light sources The one or more point light sources are horizontally moved to a region immediately below the one imaging optical lens, and the horizontal including the perpendicular passing through the center of the imaging optical lens is included. Dividing the surface formed along the moving direction into a reference, and counting the number, when the number of point light sources that are equal or larger is X, the point light source from one of the point light sources to the plurality of The shortest distance L between each of the inclined surfaces and the imaging optical lens positioned immediately above each of the inclined surfaces is {2 × X × M / (2 × X × M + 1)} × a <. It is preferable that the relationship of L <{2 × X × M / (2 × X × M−1)} × a is satisfied.

本発明の表示装置の上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させる上記結像光学レンズが設けられており、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面が形成されている領域の中央に配置された基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、1/a+1/b=1/fの関係を満たしており、上記各画素に備えられた絵素数をMとし、ある一つの結像光学レンズに対して、二つ以下の上記点状光源から出射された光が入射される場合、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、{2M/(2M+1)}×a<L<{2M/(2M−1)}×aの関係を満たしていることが好ましい。   In the illumination optical system of the display device of the present invention, the light emitted from the point light source is guided to the opposite surface side of the display surface side of the display panel by reflection or total reflection, and each pixel has the same wavelength region. The imaging optical lens for condensing light in a region including the center of the picture element to which light is guided is provided, and is arranged in the center of the region where the plurality of inclined surfaces are formed from one of the point light sources. The shortest distance a from the imaging optical lens to the pixel of the display panel via the reference inclined surface, the shortest distance a from the imaging optical lens to the pixel of the display panel, and the connection. The focal length f of the image optical lens satisfies the relationship 1 / a + 1 / b = 1 / f, and the number of picture elements provided in each pixel is M, and for one imaging optical lens, The light emitted from less than two point light sources When the light is projected, each shortest distance L from one of the point light sources through each of the plurality of inclined surfaces to the imaging optical lens positioned immediately above each of the inclined surfaces is { 2M / (2M + 1)} × a <L <{2M / (2M−1)} × a is preferably satisfied.

上記構成によれば、上記結像光学レンズが、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面が形成されている領域の中央に配置された基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aに基づいて設計されている場合においても、上記表示パネルに備えられた絵素に対応する色光以外の色光が混色することがないので、表示画像の色ムラを抑制することができ、表示画像の画質が高い表示装置を実現することができる。   According to the above configuration, the imaging optical lens passes through the reference inclined surface disposed in the center of the region where the plurality of inclined surfaces are formed from one of the point light sources, and the reference inclined surface. Even when it is designed based on the shortest distance a to the imaging optical lens located directly above, color light other than color light corresponding to the picture element provided in the display panel does not mix, Color unevenness of the display image can be suppressed, and a display device with high display image quality can be realized.

本発明の表示装置の上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させる上記結像光学レンズが設けられており、上記点状光源のある一つから最も近い傾斜面を基準傾斜面とし、上記基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、1/a+1/b=1/fの関係を満たしており、上記各画素に備えられた絵素数をMとし、ある一つの上記結像光学レンズに対して、一つ以上の上記点状光源から出射された光が入射される場合であって、上記一つ以上の点状光源を、上記ある一つの結像光学レンズの直下領域にまで水平移動させ、上記結像光学レンズの中心を通る垂線を含む上記水平移動方向に沿って形成された面を基準に分け、その数を数えた場合、等しいか、多い方の点状光源の数をXとした場合、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、a≦L<{(2×X×M)/(2×X×M−1)}×aの関係を満たしていることが好ましい。   In the illumination optical system of the display device of the present invention, the light emitted from the point light source is guided to the opposite surface side of the display surface side of the display panel by reflection or total reflection, and each pixel has the same wavelength region. The imaging optical lens for condensing light in a region including the center of a picture element through which light is guided is provided, and an inclined surface closest to one of the point light sources is a reference inclined surface, and the reference inclined surface is Via, the shortest distance a to the imaging optical lens located immediately above the reference inclined surface, the shortest distance b from the imaging optical lens to the pixel of the display panel, and the focal length of the imaging optical lens f satisfies the relationship of 1 / a + 1 / b = 1 / f, and the number of picture elements provided in each pixel is M, and one or more of the above-described imaging optical lenses is used. When light emitted from a point light source is incident The one or more point light sources are horizontally moved to a region immediately below the one imaging optical lens and formed along the horizontal movement direction including a perpendicular passing through the center of the imaging optical lens. If the number of equal or larger number of point light sources is X, the number of the surface is divided into a reference, and if the number of equal or larger point light sources is X, then one of the point light sources passes through each of the plurality of inclined surfaces. Each shortest distance L to the imaging optical lens located immediately above each inclined surface is a ≦ L <{(2 × X × M) / (2 × X × M−1)} ×. It is preferable that the relationship a is satisfied.

上記構成によれば、上記結像光学レンズが、上記点状光源のある一つから最も近い傾斜面を基準傾斜面とし、上記基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aに基づいて設計されている場合においても、上記表示パネルに備えられた絵素に対応する色光以外の色光が混色することがないので、表示画像の色ムラを抑制することができ、表示画像の画質が高い表示装置を実現することができる。   According to the above configuration, the imaging optical lens has the inclined surface closest to one of the point light sources as a reference inclined surface, passes through the reference inclined surface, and is positioned immediately above the reference inclined surface. Even when designed based on the shortest distance a to the imaging optical lens, color light other than the color light corresponding to the picture element provided in the display panel does not mix, so color unevenness of the display image is prevented. It is possible to realize a display device that can be suppressed and display image quality is high.

本発明の表示装置の上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させる上記結像光学レンズが設けられており、上記点状光源のある一つから最も遠い傾斜面を基準傾斜面とし、上記基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、1/a+1/b=1/fの関係を満たしており、上記各画素に備えられた絵素数をMとし、ある一つの上記結像光学レンズに対して、一つ以上の上記点状光源から出射された光が入射される場合であって、上記一つ以上の点状光源を、上記ある一つの結像光学レンズの直下領域にまで水平移動させ、上記結像光学レンズの中心を通る垂線を含む上記水平移動方向に沿って形成された面を基準に分け、その数を数えた場合、等しいか、多い方の点状光源の数をXとした場合、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、{(2×X×M)/(2×X×M+1)}×a<L≦aの関係を満たしていることが好ましい。   In the illumination optical system of the display device of the present invention, the light emitted from the point light source is guided to the opposite surface side of the display surface side of the display panel by reflection or total reflection, and each pixel has the same wavelength region. The imaging optical lens for condensing light in a region including the center of a picture element through which light is guided is provided, and an inclined surface farthest from one of the point light sources is a reference inclined surface, and the reference inclined surface is Via, the shortest distance a to the imaging optical lens located immediately above the reference inclined surface, the shortest distance b from the imaging optical lens to the pixel of the display panel, and the focal length of the imaging optical lens f satisfies the relationship of 1 / a + 1 / b = 1 / f, and the number of picture elements provided in each pixel is M, and one or more of the above-described imaging optical lenses is used. When light emitted from a point light source is incident The one or more point light sources are horizontally moved to a region immediately below the one imaging optical lens and formed along the horizontal movement direction including a perpendicular passing through the center of the imaging optical lens. If the number of equal or larger number of point light sources is X, the number of the surface is divided into a reference, and if the number of equal or larger point light sources is X, then one of the point light sources passes through each of the plurality of inclined surfaces. Each shortest distance L to the imaging optical lens located immediately above each inclined surface is {(2 × X × M) / (2 × X × M + 1)} × a <L ≦ a. It is preferable that the relationship is satisfied.

上記構成によれば、上記結像光学レンズが、上記点状光源のある一つから最も遠い傾斜面を基準傾斜面とし、上記基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aに基づいて設計されている場合においても、上記表示パネルに備えられた絵素に対応する色光以外の色光が混色することがないので、表示画像の色ムラを抑制することができ、表示画像の画質が高い表示装置を実現することができる。   According to the above configuration, the imaging optical lens has the inclined surface furthest from one of the point light sources as a reference inclined surface, passes through the reference inclined surface, and is located immediately above the reference inclined surface. Even when designed based on the shortest distance a to the imaging optical lens, color light other than the color light corresponding to the picture element provided in the display panel does not mix, so color unevenness of the display image is prevented. It is possible to realize a display device that can be suppressed and display image quality is high.

本発明の表示装置において、上記照明光学系は、上記点状光源から出射された光を入射させる入射面と、上記入射面から入射された光を外部に取り出す取り出し領域に導く助走領域と、上記複数の傾斜面が備えられた上記取り出し領域と、を備えている導光板であることが好ましい。   In the display device of the present invention, the illumination optical system includes an incident surface on which light emitted from the point light source is incident, a running region that guides the light incident from the incident surface to an extraction region that extracts the light to the outside, and It is preferable that it is a light guide plate provided with the said extraction area | region provided with the some inclined surface.

上記構成によれば、上記照明光学系として、導光板が用いられているため、比較的容易に照明光学系の設計が可能である。   According to the above configuration, since the light guide plate is used as the illumination optical system, the illumination optical system can be designed relatively easily.

本発明の表示装置の上記導光板における、上記取り出し領域は上記入射面から遠くなるに従って、その厚さが階段状に減少するように形成されていることが好ましい。   In the light guide plate of the display device of the present invention, it is preferable that the extraction region is formed such that the thickness thereof decreases stepwise as the distance from the incident surface increases.

上記構成によれば、上記導光板から光を効率よく取り出すことができる。   According to the said structure, light can be efficiently taken out from the said light-guide plate.

本発明の表示装置の上記導光板においては、上記助走領域と上記取り出し領域とが、平面視において重なるように設けられており、上記助走領域と上記取り出し領域とは、折り曲げ反射面を含む接続部によって接続されていることが好ましい。   In the light guide plate of the display device of the present invention, the run-up area and the take-out area are provided so as to overlap in a plan view, and the run-up area and the take-out area are connected portions including a bent reflection surface. It is preferable that it is connected by.

上記構成によれば、上記助走領域を比較的長く確保することができるので、上記表示パネルに備えられた絵素により良好な集光状態を実現させることが可能となる。   According to the above configuration, since the run-up area can be secured for a relatively long time, it is possible to realize a good light collection state by the picture elements provided in the display panel.

本発明の表示装置の上記導光板は、複数個からなり、隣接する二つの導光板は、一方の導光板の取り出し領域が他方の導光板の助走領域上に乗り上げるように配置されていることが好ましい。   The said light guide plate of the display apparatus of this invention consists of two or more, and two adjacent light guide plates are arrange | positioned so that the taking-out area | region of one light guide plate may run on the run area of the other light guide plate. preferable.

上記構成によれば、上記照明光学系を比較的容易に大型化することができる。   According to the said structure, the said illumination optical system can be enlarged comparatively easily.

本発明の表示装置における上記照明光学系は、平面視において、両面がミラー面である複数の基板が部分的に重なるように設けられ、上記複数の基板中、隣接する2つの基板が重なる領域は、上記点状光源から出射された光を、外部に取り出すための取り出し領域に導く助走領域であり、上記複数の基板中、隣接する2つの基板が重ならない領域は、上記重ならない領域上に、上記複数の傾斜面を含む三角形プリズムが備えられたプリズムシートが備えられ、上記取り出し領域であることが好ましい。   The illumination optical system in the display device of the present invention is provided so that a plurality of substrates whose mirror surfaces are both partially overlapped in plan view, and a region where two adjacent substrates overlap in the plurality of substrates is , A run-out region that guides the light emitted from the point light source to a take-out region for taking out to the outside, and in the plurality of substrates, the region where two adjacent substrates do not overlap is on the region that does not overlap, It is preferable that a prism sheet provided with a triangular prism including the plurality of inclined surfaces is provided and is the extraction region.

上記構成によれば、屈折率媒体(導光板など)を使用していないため、表示装置の大幅な軽量化が可能となる。また、上記点状光源から出射する光は、大部分が空気層を進行することになるので、上記点状光源から上記結像光学レンズまでの光学的な距離は、屈折率媒体を用いた場合に比べて相対的に長くなり、全体としての光学的な変化比率を低減させることが可能となる。   According to the above configuration, since a refractive index medium (such as a light guide plate) is not used, the display device can be significantly reduced in weight. In addition, since most of the light emitted from the point light source travels through the air layer, the optical distance from the point light source to the imaging optical lens is determined when a refractive index medium is used. As a result, the optical change ratio as a whole can be reduced.

本発明の表示装置における上記照明光学系においては、上記プリズムシートと、上記複数の結像光学レンズと、の間には、複数のレンチキュラーレンズが形成された層が配置されていることが好ましい。   In the illumination optical system in the display device of the present invention, it is preferable that a layer in which a plurality of lenticular lenses are formed is disposed between the prism sheet and the plurality of imaging optical lenses.

上記構成によれば、プリズムシート内の局所的な輝度ムラを解消させることが可能となる。   According to the above configuration, local luminance unevenness in the prism sheet can be eliminated.

本発明の表示装置における上記照明光学系においては、上記複数の基板中、隣接する2つの基板が重ならない領域には、上記点状光源から出射された光を入射させる入射面と、上記入射面から遠くなるに従って、その厚さが減少するように形成された出射面と、を備えた光路調整用導光板が設けられていることが好ましい。   In the illumination optical system of the display device according to the present invention, an incident surface for allowing light emitted from the point light source to enter an area where two adjacent substrates do not overlap among the plurality of substrates, and the incident surface. It is preferable that a light guide plate for adjusting an optical path provided with an emission surface formed such that the thickness thereof decreases as the distance from the light source increases.

上記構成によれば、光路調整用導光板が挿入されることにより、プリズムシートで発生する上記複数の点状光源の各虚像位置から上記結像光学レンズまでの光学的な距離の差を相対的に低減させることができ、上記点状光源のある一つから上記三角形プリズムの傾斜面の各々を経由し、上記結像光学レンズまでの各々の最短距離を、比較的容易に上記所定範囲内にすることができる。   According to the above configuration, by inserting the optical path adjusting light guide plate, the difference in optical distance from the virtual image positions of the plurality of point light sources generated on the prism sheet to the imaging optical lens is relatively determined. The shortest distance from one of the point light sources to each of the imaging optical lenses via each of the inclined surfaces of the triangular prism can be relatively easily within the predetermined range. can do.

本発明の表示装置における上記照明光学系には、上記複数の点状光源から出射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれを反射させ、プリズムシートに備えられた上記複数の傾斜面を含む三角形プリズムに導くための複数のミラー面が階段状に形成された反射体と、上記三角形プリズムが設けられた上記プリズムシートと、が備えられており、上記反射体においては、上記各々の点状光源から出射され、上記各々のミラー面で反射され、上記プリズムシートに導かれるまでの光路長が略等しくなっていることが好ましい。   The illumination optical system in the display device of the present invention reflects the light of different wavelength regions emitted from the plurality of point light sources, and includes the plurality of inclined surfaces provided on the prism sheet. A reflector having a plurality of mirror surfaces to be led in steps, and the prism sheet provided with the triangular prism. In the reflector, each of the point light sources It is preferable that the optical path lengths until the light is emitted, reflected by each of the mirror surfaces, and guided to the prism sheet are substantially equal.

上記構成によれば、上記反射体によって、上記反射体の各々のミラー面でそれぞれ反射された光の各虚像点から上記結像光学レンズまでの距離がほぼ等しくなり、上記点状光源のある一つから上記結像光学レンズまでの各々の最短距離を、比較的容易に上記所定範囲内にすることができる。   According to the above configuration, the distance from each virtual image point of the light reflected by each mirror surface of the reflector to the imaging optical lens is approximately equal by the reflector, and the point light source is provided. Each shortest distance from one to the imaging optical lens can be relatively easily within the predetermined range.

本発明の表示装置における上記照明光学系においては、上記プリズムシートと、上記複数の結像光学レンズと、の間には、複数のレンチキュラーレンズが形成された層が配置されていることが好ましい。   In the illumination optical system in the display device of the present invention, it is preferable that a layer in which a plurality of lenticular lenses are formed is disposed between the prism sheet and the plurality of imaging optical lenses.

上記構成によれば、プリズムシート内の局所的な輝度ムラを解消させることが可能となる。   According to the above configuration, local luminance unevenness in the prism sheet can be eliminated.

本発明の表示装置における上記表示パネルは、液晶層を備えた液晶表示パネルであってもよい。   The display panel in the display device of the present invention may be a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer.

上記構成によれば、その厚さが薄いとともに、表示画像の画質が高い液晶表示パネルを備えた表示装置を実現することができる。   According to the above configuration, it is possible to realize a display device including a liquid crystal display panel having a thin thickness and a high display image quality.

本発明の表示装置は、以上のように、上記複数の点状光源は、上記照明光学系の光入射位置に沿って形成されており、上記照明光学系と上記表示パネルの表示面側の反対面側との間には、上記表示パネルに備えられた画素のピッチに対応して複数の結像光学レンズが備えられており、上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を上記表示パネルの方向に偏向するための複数の傾斜面が備えられており、上記複数の点状光源から入射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれが、上記傾斜面および上記結像光学レンズを介して、上記表示パネルの各画素におけるそれぞれ異なる絵素に導かれ、上記点状光源のある一つから上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離が、所定範囲内となるように上記複数の傾斜面および上記点状光源が所定の間隔で設けられている構成である。   As described above, in the display device of the present invention, the plurality of point light sources are formed along the light incident position of the illumination optical system, and are opposite to the display surface side of the illumination optical system and the display panel. Between the surface side, a plurality of imaging optical lenses are provided corresponding to the pitch of the pixels provided in the display panel, and the illumination optical system includes light emitted from the point light source. Are provided with a plurality of inclined surfaces for deflecting the light in the direction of the display panel, and light of different wavelength regions incident from the plurality of point-like light sources is provided on the inclined surface and the imaging optical lens. Through each of the plurality of inclined surfaces from one of the point light sources through the plurality of inclined surfaces, and directly above each of the inclined surfaces. Each shortest to imaging optical lens Away is a configuration in which the plurality of inclined surfaces and the point light source to be within a predetermined range is provided at a predetermined interval.

それゆえ、高い光利用効率を維持しつつ、その厚さが薄いとともに、表示画像の画質が高い表示装置を実現することができる。   Therefore, it is possible to realize a display device that maintains high light utilization efficiency and has a thin thickness and high display image quality.

本発明の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の液晶表示装置に備えられた各々の光取出し用の傾斜面に対応した虚像点からMLAまでの最短距離を示す図である。It is a figure which shows the shortest distance from the virtual image point corresponding to each inclined surface for light extraction with which the liquid crystal display device of one embodiment of this invention was provided to MLA. 光源からMLAまでの最短距離が変化した場合の液晶層の絵素内を通過する光線の変化を示す概略図である。It is the schematic which shows the change of the light ray which passes the inside of the pixel of a liquid crystal layer when the shortest distance from a light source to MLA changes. 光源からMLAまでの最短距離が変化した場合の結像位置の間隔(結像ピッチ)の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the space | interval (imaging pitch) of the imaging position when the shortest distance from a light source to MLA changes. 本発明の他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成とこの液晶表示装置に備えられた各々の光取出し用の傾斜面に対応した虚像点からMLAまでの最短距離を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of other one Embodiment of this invention, and the shortest distance from the virtual image point corresponding to each inclined surface for light extraction with which this liquid crystal display device was equipped to MLA. さらに他の形状の導光板を備えた本発明の他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of other one Embodiment of this invention provided with the light-guide plate of another shape. 複数個の導光板からなるバックライトを備えた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention provided with the backlight which consists of a some light-guide plate. 両面がミラー面である複数の基板からなら導光部材とプリズムシートとを有するバックライトを備えた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention provided with the backlight which has a light guide member and a prism sheet if it consists of several board | substrates in which both surfaces are mirror surfaces. 本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置に備えられたプリズムシートにおける光学作用を示す図である。It is a figure which shows the optical effect | action in the prism sheet with which the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention was equipped. 両面がミラー面である複数の基板からなら導光部材とプリズムシートとレンチキュラーレンズとを有するバックライトを備えた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention provided with the backlight which has a light-guide member, a prism sheet, and a lenticular lens if it consists of a several board | substrate with which both surfaces are mirror surfaces. . 図8に図示した構成に光路調整用導光板が加えられた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention by which the light-guide plate for optical path adjustments was added to the structure shown in FIG. 図10に図示した構成に光路調整用導光板が加えられた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of further another embodiment of this invention by which the light-guide plate for optical path adjustment was added to the structure shown in FIG. 光源から出射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれを反射させ、プリズムシートに導くための複数のミラー面が階段状に形成された反射体を有するバックライトを備えた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す図である。Still another aspect of the present invention includes a backlight having a reflector in which a plurality of mirror surfaces for reflecting each of light in different wavelength regions emitted from a light source and guiding the light to a prism sheet are formed in a step shape. It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device of embodiment. 図13に図示した構成に、レンチキュラーレンズがさらに備えられた本発明のさらに他の一実施の形態の液晶表示装置の概略構成およびこの構成における光学作用を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention in which the configuration illustrated in FIG. 13 is further provided with a lenticular lens, and an optical action in this configuration. 特許文献1に記載されている従来の液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional liquid crystal display device described in patent document 1. FIG.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are merely one embodiment, and the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.

なお、以下の各実施の形態においては、透過型の液晶表示パネルの画素を色分けした絵素にその背面から対応色の色光を集光させて、フルカラー表示を行う透過型液晶表示装置を例に挙げて説明するが、これに限定されることはなく、本願発明は、光の透過率を変えて画像表示を行う画像変調素子を備え、上記画像変調素子の画素を色分けした絵素にその背面から対応色の色光を集光させて、フルカラー表示を行う表示装置であれば、適用可能である。   In each of the following embodiments, a transmissive liquid crystal display device that performs full-color display by condensing color light of the corresponding color from the back of the pixel of the transmissive liquid crystal display panel that is color-coded is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention includes an image modulation element that displays an image by changing the light transmittance, and the back surface of the pixel of the image modulation element is color-coded. The display device is applicable to any display device that collects the color light of the corresponding color and performs full color display.

〔実施の形態1〕
以下、図1から図4に基づいて、本発明の第1の実施形態について説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の一実施の形態の液晶表示装置1の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1 according to an embodiment of the present invention.

図示されているように、液晶表示装置1には、照明装置としてのバックライト2と、透過型画像変調素子としての液晶表示パネル3と、が備えられている。   As shown in the figure, the liquid crystal display device 1 includes a backlight 2 as a lighting device and a liquid crystal display panel 3 as a transmissive image modulation element.

バックライト2は、光源4と導光板5とを備えている。   The backlight 2 includes a light source 4 and a light guide plate 5.

そして、導光板5には、光源4から出射された光を入射させるための入射面5aと、光源4から出射された光を液晶表示パネル3の方向に偏向するための複数の傾斜面5bと、上記光の出射面5cと、が備えられている。   The light guide plate 5 has an incident surface 5a for allowing the light emitted from the light source 4 to enter, and a plurality of inclined surfaces 5b for deflecting the light emitted from the light source 4 in the direction of the liquid crystal display panel 3. The light exit surface 5c is provided.

一方、液晶表示パネル3は、対向基板6とアクティブマトリクス基板7とを備えており、上記両基板6・7間には液晶層8が挟持された構成となっている。   On the other hand, the liquid crystal display panel 3 includes a counter substrate 6 and an active matrix substrate 7, and a liquid crystal layer 8 is sandwiched between the substrates 6 and 7.

液晶表示装置1は、液晶表示パネル3の画素を色分けした絵素にその背面から対応色の色光を集光させて、フルカラー表示を行うため、液晶表示パネル3にカラーフィルタを設ける必要がない。   Since the liquid crystal display device 1 performs full-color display by condensing color light of the corresponding color from the back of the pixels of the liquid crystal display panel 3 that are color-coded, it is not necessary to provide a color filter on the liquid crystal display panel 3.

そして、液晶表示パネル3において、導光板5の出射面5cと対向する側の面、すなわち、アクティブマトリクス基板7において、液晶層8と接する側の面の反対面には、結像光学レンズとして、複数のマイクロレンズアレイ9(以下、MLAと称する)が設けられている。   In the liquid crystal display panel 3, an imaging optical lens is provided on the surface of the light guide plate 5 facing the emission surface 5 c, that is, on the surface opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer 8 in the active matrix substrate 7. A plurality of microlens arrays 9 (hereinafter referred to as MLA) are provided.

本実施の形態においては、マイクロレンズアレイ9をアクティブマトリクス基板7において、液晶層8と接する側の面の反対面に形成したが、これに限定されることはなく、導光板5の出射面5cから出射され、液晶表示パネル3に入射される光の経路上に形成されていればよい。   In the present embodiment, the microlens array 9 is formed on the surface of the active matrix substrate 7 opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer 8. However, the present invention is not limited to this, and the light exit surface 5c of the light guide plate 5 is used. As long as it is formed on the path of light that is emitted from and incident on the liquid crystal display panel 3.

また、本実施の形態においては、結像光学レンズとして、単層で形成されたマイクロレンズアレイ9を用いているが、これに限定されることはなく、レンチキュラーレンズを複数枚直交配置させて用いても良いし、マイクロレンズアレイを複数積層配置させて用いても良い。   In the present embodiment, the microlens array 9 formed of a single layer is used as the imaging optical lens. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of lenticular lenses are used in an orthogonal arrangement. Alternatively, a plurality of microlens arrays may be stacked and used.

(バックライト2)
以下、図1に基づいて、バックライト2の構成について、さらに詳しく説明する。
(Backlight 2)
Hereinafter, the configuration of the backlight 2 will be described in more detail with reference to FIG.

図示されているように、本実施の形態においては、光源4は、導光板5の入射面5a側の奥行き方向に沿って、相異なる主波長を発する光源(赤色の発光ダイオード4R(R−LED)・緑色の発光ダイオード4G(G−LED)・青色の発光ダイオード4B(B−LED))を1列に繰り返し配置させた構成を用いているが、これに限定されることはなく、1つの導光板5に対して、配置される光源数は、赤色の発光ダイオード4R(R−LED)・緑色の発光ダイオード4G(G−LED)・青色の発光ダイオード4B(B−LED)1個ずつであってもよい。   As shown in the drawing, in the present embodiment, the light source 4 is a light source (red light emitting diode 4R (R-LED) emitting different main wavelengths along the depth direction on the incident surface 5a side of the light guide plate 5. ) · Green light emitting diode 4G (G-LED) · Blue light emitting diode 4B (B-LED)) is used in a repeated arrangement in one row, but is not limited to this. The number of light sources arranged with respect to the light guide plate 5 is one red light emitting diode 4R (R-LED), one green light emitting diode 4G (G-LED), and one blue light emitting diode 4B (B-LED). There may be.

また、用いる光源の色も、赤色・緑色・青色の3色に限定されることはなく、液晶表示パネル3の画素を色分けした絵素にその背面から対応色の色光を集光させて、フルカラー表示を行うことができるのであれば、他の色の光源を用いることもできる。   Also, the color of the light source to be used is not limited to three colors of red, green and blue, and the full color is obtained by condensing the corresponding color light from the back to the picture element in which the pixels of the liquid crystal display panel 3 are color-coded. As long as display can be performed, a light source of another color can be used.

そして、本実施の形態において用いている導光板5は、図示されているように、導光板5の左端面が光源4から射出された光を入射させる入射面5aとなっており、導光板5の上面側には射出面5cが設けられており、射出面5cから光を射出できるように、射出面5cと対面する導光板5の裏面側には光取出し用の傾斜面5bが複数設けられている。   In the light guide plate 5 used in the present embodiment, as shown in the drawing, the left end surface of the light guide plate 5 is an incident surface 5a on which light emitted from the light source 4 is incident. Is provided with a plurality of inclined surfaces 5b for light extraction on the back side of the light guide plate 5 facing the emission surface 5c so that light can be emitted from the emission surface 5c. ing.

光取出し用の傾斜面5bは、図示されてない奥行き方向に一様な形状に形成されており、平面もしくはレンチキュラーレンズ面形状で形成することができる。   The light extraction inclined surface 5b is formed in a uniform shape in the depth direction (not shown), and can be formed in a planar or lenticular lens surface shape.

本実施の形態においては、光取出し用の傾斜面5bを所定間隔で五つ形成したが、液晶表示パネル3の画素を色分けした絵素にその背面から対応色の色光を集光させることができるのであれば、これに限定されることはない。   In the present embodiment, five inclined surfaces 5b for extracting light are formed at a predetermined interval, but the corresponding color light can be condensed from the back of the pixels of the liquid crystal display panel 3 color-coded. If it is, it will not be limited to this.

図示されているように、導光板5の入射面5aから入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bまでの距離を助走領域と、複数の光取出し用の傾斜面5bが形成されている領域を取出し領域と、導光板5の出射面5cからMLA9までの距離をバックライト間隙距離と、それぞれ呼ぶことにする。   As shown in the figure, a distance from the incident surface 5a of the light guide plate 5 to the light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a is formed as a running region and a plurality of light extraction inclined surfaces 5b. The area from which the area is taken out and the distance from the exit surface 5c of the light guide plate 5 to the MLA 9 will be referred to as a backlight gap distance.

そして、図示されているように、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bより取出される光に着目すると、この光取出し用の傾斜面5bによって反射された光は、ほぼ真上方向に偏向される為、MLA9に対して真下方向に虚像点が存在することになる。   As shown in the drawing, when attention is focused on the light extracted from the light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5, the light reflected by the light extraction inclined surface 5b is: Since it is deflected almost directly above, a virtual image point exists in the direction directly below MLA 9.

導光板5に備えられえた他の光取出し用の傾斜面5bについても同様である。   The same applies to the other inclined surfaces 5b for extracting light that can be provided in the light guide plate 5.

図2は、液晶表示装置1に備えられた各々の光取出し用の傾斜面5bに対応した虚像点4R’からMLA9までの最短距離を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the shortest distance from the virtual image point 4R ′ to the MLA 9 corresponding to each light extraction inclined surface 5b provided in the liquid crystal display device 1. FIG.

図示されているように、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bに対応した虚像点4R’からMLA9までの最短距離は、助走領域の距離とバックライト間隙距離との和に等しくなる。   As shown in the figure, the shortest distance from the virtual image point 4R ′ corresponding to the light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5 to the MLA 9 is the distance between the running region and the backlight gap distance. Equal to the sum.

一方で、導光板5の入射面5aから最も遠い光取出し用の傾斜面5bより取出される光に着目すると、虚像点4R’からMLA9までの最短距離は、助走領域の距離とバックライト間隙距離と取出し領域の距離との総和に等しくなる。   On the other hand, paying attention to the light extracted from the light-extracting inclined surface 5b farthest from the incident surface 5a of the light guide plate 5, the shortest distance from the virtual image point 4R 'to the MLA 9 is the distance of the running region and the backlight gap distance. And the distance of the extraction area.

以上から、ある一つの光源4Rから出射され、光取出し用の各々の傾斜面5bより取出される光の虚像点4R’からMLA9までの各々の最短距離はそれぞれ異なることとなる。   From the above, the shortest distances from the virtual image point 4R 'to the MLA 9 of the light emitted from a certain light source 4R and extracted from each inclined surface 5b for light extraction are different from each other.

液晶表示パネル3において、各々の虚像点4R’からMLA9までの最短距離の変化が、液晶表示パネル3に備えられた液晶層8への集光状態に及ぼす影響については後述する。   In the liquid crystal display panel 3, the influence of the change in the shortest distance from each virtual image point 4R 'to the MLA 9 on the light condensing state on the liquid crystal layer 8 provided in the liquid crystal display panel 3 will be described later.

(液晶表示パネル3)
以下、図1に基づいて、液晶表示パネル3の構成について、さらに詳しく説明する。
(Liquid crystal display panel 3)
Hereinafter, the configuration of the liquid crystal display panel 3 will be described in more detail with reference to FIG.

液晶表示パネル3に備えられたMLA9は、その曲率特性やレンズピッチが、図1に図示されている取出し領域の中心部に相当する光取出し用の傾斜面5b(導光板5の入射面5a方向から数えて3番目に相当する光取出し用の傾斜面5b)にて反射される光を、液晶表示パネル3に備えられた液晶層8の絵素内に集光させるように、設計および配置されている。   The MLA 9 provided in the liquid crystal display panel 3 has a light extraction inclined surface 5b (in the direction of the incident surface 5a of the light guide plate 5) whose curvature characteristic and lens pitch correspond to the center of the extraction region shown in FIG. Is designed and arranged so that the light reflected by the third light extraction inclined surface 5b) counted from the above is condensed in the picture element of the liquid crystal layer 8 provided in the liquid crystal display panel 3. ing.

すなわち、導光板5の入射面5a方向から数えて3番目に相当する光取出し用の傾斜面5bが基準傾斜面であり、図2に図示されているように、ある一つの光源4Rから出射され、上記基準傾斜面5bより取出される光の虚像点4R’からMLA9までの最短距離がaとなっている。   That is, the third light extraction inclined surface 5b corresponding to the third incident surface 5a of the light guide plate 5 is the reference inclined surface, and is emitted from one light source 4R as shown in FIG. The shortest distance from the virtual image point 4R ′ of the light extracted from the reference inclined surface 5b to the MLA 9 is a.

なお、液晶層8の絵素とは、液晶層8において独立的に光の透過率を制御できる領域をいう。   Note that the picture element of the liquid crystal layer 8 refers to a region where the light transmittance can be independently controlled in the liquid crystal layer 8.

そして、光源4から出射した光は、導光板5の入射面5aから導光板5内に入射後、全反射を繰り返しながら、各々の光取出し用の傾斜面5bに反射されて、出射面5cを介して、液晶表示パネル3側へ照射されるようになっている。   Then, the light emitted from the light source 4 enters the light guide plate 5 from the incident surface 5a of the light guide plate 5 and then is reflected by each inclined surface 5b for extracting light while repeating total reflection. Through the liquid crystal display panel 3.

それから、液晶表示パネル3側に照射された光は、液晶層8の画素ピッチに対応したMLA9を通過することによって、それぞれ対応した光源4R・4G・4Bからの光が画素内の各絵素に集光される。   Then, the light irradiated to the liquid crystal display panel 3 side passes through the MLA 9 corresponding to the pixel pitch of the liquid crystal layer 8 so that the light from the corresponding light sources 4R, 4G, and 4B is applied to each pixel in the pixel. Focused.

なお、本実施の形態においては、1画素は赤色・緑色・青色に色分けした3つの絵素で構成されているものとする。   In the present embodiment, it is assumed that one pixel is composed of three picture elements colored in red, green, and blue.

カラーフィルタ層が備えられてない表示装置において、フルカラー表示を行うために重要なのは、液晶表示パネル3の画素を色分けした各絵素を、それぞれの絵素が対応している色光のみが通っていることである。   In a display device that does not include a color filter layer, what is important for performing full color display is that only the colored light corresponding to each picture element passes through each picture element in which the pixels of the liquid crystal display panel 3 are color-coded. That is.

そして、上記各絵素を通る色光の透過光量を、液晶表示パネル3に備えられた液晶層8の所定領域に印加される電圧を微調整することにより、調整し、カラーフィルタ層を用いずにフルカラー表示を実現させることができるようになっている。   Then, the amount of transmitted color light passing through each picture element is adjusted by finely adjusting the voltage applied to a predetermined region of the liquid crystal layer 8 provided in the liquid crystal display panel 3, without using a color filter layer. Full color display can be realized.

しかし、実際には、製造上のバラツキによって、設計どおりに光学部品を製造できない、または光学部品の組立てができない、もしくは製造コストを考えれば多少設計から外れた形状の光学部品を製造する必要がある、等の問題によって、液晶層で画素アレイをなすサブ画素に、対応する光だけを集光することが困難になる場合も考えられる。   However, in reality, due to manufacturing variations, optical components cannot be manufactured as designed, or optical components cannot be assembled, or optical components that are slightly out of design must be manufactured in consideration of manufacturing costs. Due to such problems, it may be difficult to focus only the corresponding light on the sub-pixels forming the pixel array with the liquid crystal layer.

このような場合においては、場合によっては、表示品位の低下を招くことにもなりかねない。このような事態を回避するために、本実施の形態においては、必要に応じて、カラーフィルタ層を設けることもできる。ただし、カラーフィルタ層を設けた場合には、所定波長の光を透過させるカラーフィルタ層において、上記所定波長の光の透過率も90%前後であるので、光の損失は避け難く、カラーフィルタ層は光の利用効率という観点からすれば、設けない方が好ましい。   In such a case, the display quality may be deteriorated depending on circumstances. In order to avoid such a situation, in this embodiment, a color filter layer can be provided as necessary. However, in the case where the color filter layer is provided, in the color filter layer that transmits light of a predetermined wavelength, the transmittance of the light of the predetermined wavelength is also about 90%. From the viewpoint of the light utilization efficiency, it is preferable not to provide them.

なお、図1においては、図示してないが、液晶表示パネル3の上面側に視野角特性を拡げるための拡散素子を配置しても良い。   Although not shown in FIG. 1, a diffusing element for expanding viewing angle characteristics may be disposed on the upper surface side of the liquid crystal display panel 3.

また、上記拡散素子で発生する外光の後方散乱を抑制させるために、例えば、円偏光板を上記拡散素子の上下に配置させても良い。そして、上記円偏光板は直線偏光子と4分の1波長板とから構成されるが、上記円偏光板を上記拡散素子の上下に配置させる場合には、円偏光板中の各々4分の1波長板を拡散素子側に配置させる方が好ましい。   Moreover, in order to suppress the backscattering of the external light which generate | occur | produces in the said diffusion element, you may arrange | position a circularly-polarizing plate above and below the said diffusion element, for example. And the said circularly-polarizing plate is comprised from a linear polarizer and a quarter wavelength plate, but when arrange | positioning the said circularly-polarizing plate on the upper and lower sides of the said diffusion element, it is each 4 minutes in a circularly-polarizing plate. It is preferable to arrange the single wavelength plate on the diffusing element side.

なお、上記拡散素子や上記拡散素子と上記円偏光板とを設ける構成は、本実施の形態のみでなく後述する各実施の形態においても適用可能であり、また、外光の後方散乱を抑制させる方法は上記に限定されない。   In addition, the structure which provides the said diffusing element or the said diffusing element, and the said circularly-polarizing plate is applicable not only to this Embodiment but to each embodiment mentioned later, and suppresses backscattering of external light. The method is not limited to the above.

以下、図3および図4に基づいて、液晶表示パネル3において、各々の虚像点4R’からMLA9までの最短距離の変化が、液晶表示パネル3に備えられた液晶層8への集光状態に及ぼす影響について説明する。   Hereinafter, based on FIG. 3 and FIG. 4, in the liquid crystal display panel 3, the change in the shortest distance from each virtual image point 4 </ b> R ′ to the MLA 9 changes to the light condensing state on the liquid crystal layer 8 provided in the liquid crystal display panel 3. The effect will be described.

図3は、光源4からMLA9までの最短距離が変化した場合の液晶層8の絵素内を通過する光線の変化を示す概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing changes in light rays passing through the picture elements of the liquid crystal layer 8 when the shortest distance from the light source 4 to the MLA 9 changes.

なお、図2に図示されている各々の光取出し用の傾斜面5bより取出される光の虚像点4R’の位置は、図3の左側および右側に図示されている光源4Gの位置にそれぞれ対応している。   Note that the positions of the virtual image points 4R ′ of the light extracted from the respective light extraction inclined surfaces 5b shown in FIG. 2 correspond to the positions of the light sources 4G shown on the left and right sides of FIG. doing.

図3の左側の図は、ある一つの光源4Gに相当する発光点4G’から出射された光が、導光板5の内部で導光板5の入射面5a方向から数えて3番目に相当する光取出し用の傾斜面5b(基準傾斜面)より取出され、MLA9を介して、液晶層8の絵素内で集光された状態を示している。すなわち、図3の左側の図は、光源4Gに相当する発光点4G’がMLA9の設計の基準とする位置にある場合の集光状態を示している。   3 shows that the light emitted from the light emitting point 4G ′ corresponding to one light source 4G corresponds to the third light counted from the direction of the incident surface 5a of the light guide plate 5 inside the light guide plate 5. FIG. A state where the light is taken out from the take-out inclined surface 5b (reference inclined surface) and condensed in the picture element of the liquid crystal layer 8 through the MLA 9 is shown. That is, the diagram on the left side of FIG. 3 shows a light condensing state in a case where the light emitting point 4G ′ corresponding to the light source 4G is at a position used as a reference for designing the MLA 9.

一方、図3の右側の図は、光源4Gに相当する発光点4G’’がMLA9の設計の基準とする位置からずれている場合の一例を示しており、発光点4G’’の位置が基準に対してよりMLA9から離れてしまった場合の集光状態を示している。   On the other hand, the diagram on the right side of FIG. 3 shows an example in which the light emitting point 4G ″ corresponding to the light source 4G is deviated from the position used as the reference for designing the MLA 9, and the position of the light emitting point 4G ″ is the reference. The light condensing state in the case where it is further away from the MLA 9 is shown.

なお、MLA9のレンズ条件はどちらも同じであり、かつ、図3の左側の図の位置に光源4Gに相当する発光点4G’が配置された場合に、液晶層8の画素ピッチPの間隔で集光するように設計されていると仮定する。   It should be noted that the lens conditions of the MLA 9 are the same, and when the light emitting point 4G ′ corresponding to the light source 4G is disposed at the position of the left side of FIG. Assume that it is designed to collect light.

そして、MLA9から液晶層8までの距離は、図3に示す2つの場合において、常に一定と仮定する。   Then, it is assumed that the distance from the MLA 9 to the liquid crystal layer 8 is always constant in the two cases shown in FIG.

ここで、図3に示す2つの場合において、光線が液晶層8を通過する際の幅を通光幅と表現する。   Here, in the two cases shown in FIG. 3, the width when the light beam passes through the liquid crystal layer 8 is expressed as the light width.

なお、図3においでは、分かりやすくするために、複数の光源4Gに相当する複数の発光点4G’・4G’’中、3点のみを図示し、このうちの1点からの光のみを図示している。   In FIG. 3, for the sake of clarity, only three of the light emitting points 4G ′ and 4G ″ corresponding to the plurality of light sources 4G are illustrated, and only light from one point is illustrated. Show.

そして、図3においては、緑色の光源4Gに相当する発光点4G’・4G’’のみ図示しているが、その他の光源4R・4Bに相当する発光点は、緑色の光源4Gに相当する発光点4G’・4G’’の間に配置されることになる。   In FIG. 3, only the light emission points 4G ′ and 4G ″ corresponding to the green light source 4G are illustrated, but the light emission points corresponding to the other light sources 4R and 4B are light emission corresponding to the green light source 4G. It is arranged between the points 4G ′ and 4G ″.

ここで、光源4のサイズを無視できるほど小さいと仮定すると、図3の左側の図の光源4Gに相当する発光点4G’の位置から発光した光はMLA9を通過後、液晶層8に画素ピッチPの間隔で集光する。なぜなら、MLA9のレンズ条件は、図3の左側の図の場合に合わせられているためである。   Here, assuming that the size of the light source 4 is small enough to be ignored, the light emitted from the position of the light emitting point 4G ′ corresponding to the light source 4G in the left diagram of FIG. Light is collected at intervals of P. This is because the lens condition of MLA 9 is matched with the case of the left side of FIG.

そして、このときMLA9の焦点距離fは下記(式1)にて表される。   At this time, the focal length f of the MLA 9 is expressed by the following (formula 1).

1/a+1/b=1/f (式1)
ここで、上記(式1)のaは、光源4のある一つから基準傾斜面5bを経由し、上記基準傾斜面5bの直上に位置するMLA9までの最短距離を示し、bは、MLA9から液晶層8までの最短距離を示し、上記aおよびbは空気の屈折率に換算した場合の長さを示している。
1 / a + 1 / b = 1 / f (Formula 1)
Here, a in (Expression 1) indicates the shortest distance from one of the light sources 4 to the MLA 9 located directly above the reference inclined surface 5b via the reference inclined surface 5b. The shortest distance to the liquid crystal layer 8 is shown, and the above a and b show the length when converted to the refractive index of air.

また、MLA9のレンズピッチPは下記(式2)にて表される。 Further, the lens pitch P 0 of the MLA 9 is expressed by the following (formula 2).

=(n/n+1)×P (式2)
ここでnは、縮小倍率であり、n=a/bで表される。これより、図3の左側の図では、光源4Gに相当する発光点4G’の位置がMLA9の設計基準位置に存在しているので、液晶層8の画素ピッチPの間隔にて各対応絵素に集光させることが可能になる。そして、この場合の通光幅は極力小さいものとなる。
P 0 = (n / n + 1) × P (Formula 2)
Here, n is a reduction magnification and is expressed by n = a / b. Thus, in the diagram on the left side of FIG. 3, since the position of the light emitting point 4G ′ corresponding to the light source 4G exists at the design reference position of the MLA 9, each corresponding picture element is spaced at the pixel pitch P interval of the liquid crystal layer 8. Can be condensed. In this case, the light transmission width is as small as possible.

次に図3の右側の図について考察していく。右側の図では光源4Gに相当する発光点4G’’の位置が、左側の図に比べて、MLA9から離れた距離a’に移動されている。それ以外のMLA9のレンズ条件(焦点距離fやレンズピッチP)、MLA9から液晶層8までの最短距離bおよび光源のサイズは左側の図と同じである。 Next, consider the diagram on the right side of FIG. In the right diagram, the position of the light emitting point 4G ″ corresponding to the light source 4G is moved to a distance a ′ far from the MLA 9 as compared to the left diagram. Other lens conditions of the MLA 9 (focal length f and lens pitch P 0 ), the shortest distance b from the MLA 9 to the liquid crystal layer 8, and the size of the light source are the same as those on the left side.

図3の右側の図においては、光源4Gに相当する発光点4G’’の位置からMLA9までの距離がa’であり、MLA9の焦点距離がfであることから、下記(式3)が成り立つ。   In the diagram on the right side of FIG. 3, since the distance from the position of the light emitting point 4G ″ corresponding to the light source 4G to the MLA 9 is a ′ and the focal length of the MLA 9 is f, the following (Equation 3) holds. .

1/f=1/a’+1/b’=1/a+1/b (式3)
そして、上記(式3)を展開すると、
1/a+1/b=1/a’+1/b’
1/a−1/a’=1/b’−1/bとなり、
a’>aの場合、1/a−1/a’>0となるので、1/b’−1/b>0となり、b’<bが導かれる。
1 / f = 1 / a ′ + 1 / b ′ = 1 / a + 1 / b (Formula 3)
And when expanding (Equation 3) above,
1 / a + 1 / b = 1 / a ′ + 1 / b ′
1 / a-1 / a '= 1 / b'-1 / b
When a ′> a, 1 / a−1 / a ′> 0, so 1 / b′−1 / b> 0, and b ′ <b is derived.

つまり、図3の右側の図の光源4Gに相当する発光点4G’’の位置から出射した光は、MLA9を通過後、b’の高さ位置にて結像ピッチP’で結像することになり、その高さはMLA9から液晶層8の間で結像することになる。   That is, the light emitted from the position of the light emitting point 4G ″ corresponding to the light source 4G in the right side of FIG. 3 passes through the MLA 9 and forms an image with the imaging pitch P ′ at the height position b ′. Thus, the height is imaged between the MLA 9 and the liquid crystal layer 8.

図示されているように、一旦結像した光は、その後発散していくので、液晶層8を通過する際の通光幅は左側の図に比べて広がってしまう。   As shown in the drawing, once imaged light diverges thereafter, the light transmission width when passing through the liquid crystal layer 8 becomes wider than that on the left side.

この通光幅が、液晶層8の絵素幅よりも広がってしまう場合、隣接する他色の絵素を通過することになるので、表示色の変化を発生させてしまう。   If this light transmission width is wider than the picture element width of the liquid crystal layer 8, it passes through adjacent picture elements of other colors, thereby causing a change in display color.

図3の右側の図の場合では、緑色の光源4Gからの光が隣接する赤や青の絵素を通過することになり、表示品位の低下を招いてしまう。   In the case of the diagram on the right side of FIG. 3, the light from the green light source 4G passes through the adjacent red and blue picture elements, leading to a reduction in display quality.

以上では、光源に相当する発光点の位置が、基準高さから変化すると、結像面の高さが変化するために、液晶層8での通光幅が増加してしまうことを説明した。   As described above, it has been described that when the position of the light emitting point corresponding to the light source is changed from the reference height, the light passing width in the liquid crystal layer 8 is increased because the height of the imaging surface is changed.

一方で、図3に図示されているように、光源に相当する発光点の位置が、基準高さから変化した場合、MLA9通過後の結像位置の間隔も変化することになる(液晶画素ピッチPから結像ピッチP’へと)。実際のMLA9の縮小倍率を考慮した場合、液晶層8での通光幅により大きな影響を及ぼすのは、結像位置の間隔の変化であり、その変化量については以下で詳細に説明する。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when the position of the light emitting point corresponding to the light source is changed from the reference height, the interval between the imaging positions after passing through the MLA 9 also changes (the liquid crystal pixel pitch). P to imaging pitch P ′). Considering the actual reduction ratio of the MLA 9, it is the change in the interval between the imaging positions that has a great influence on the light transmission width in the liquid crystal layer 8, and the change amount will be described in detail below.

図4は、光源4からMLA9までの最短距離が変化した場合の結像位置の間隔(結像ピッチ)の変化を説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining a change in the interval between the imaging positions (imaging pitch) when the shortest distance from the light source 4 to the MLA 9 changes.

図4では、上記図3に図示した結像関係を数学的に解析するために緑色の光源4Gから緑色の絵素(G絵素)への光(G光)のうち、MLAの中心を通る主光線の経路のみを図示し、R光、B光の経路は図示を省略した。また、MLA界面での屈折率差による屈折現象も省略した。   In FIG. 4, the light (G light) from the green light source 4G to the green picture element (G picture element) passes through the center of the MLA in order to mathematically analyze the imaging relationship shown in FIG. Only the chief ray path is shown, and the R and B light paths are not shown. The refraction phenomenon due to the difference in refractive index at the MLA interface is also omitted.

ここで、図4中の緑色の光源4Gの位置をそれぞれG1、G2、G1’、G2’と、MLAのレンズ中心をL1と、MLAのレンズにて集光する位置をP1、P2、P1’、P2’と仮定する。また、MLAのレンズにて集光する位置間隔をそれぞれΔP、ΔP’と仮定し、液晶層のG絵素間の距離はPLCと仮定する。 Here, the positions of the green light source 4G in FIG. 4 are respectively G1, G2, G1 ′, G2 ′, the center of the MLA lens is L1, and the positions where the light is condensed by the MLA lens are P1, P2, P1 ′. , P2 ′. Also, the position interval for condensing at MLA lenses assuming respectively [Delta] P, and [Delta] P ', the distance between the G picture elements of the liquid crystal layer is assumed to be P LC.

先ず、図4の(a)について説明する。この図は、図3の左側の図と対応しており、緑色の光源4GがMLAの設計条件の位置に配置されている場合を示している。   First, (a) of FIG. 4 will be described. This figure corresponds to the figure on the left side of FIG. 3, and shows a case where the green light source 4G is arranged at the position of the MLA design condition.

緑色の光源4Gに相当するG1、G2光源から出射された光のうち、L1を中心とするレンズを通過した光はそれぞれP1、P2に集光される。このとき、図示されている三角形G1・G2・L1と三角形P1P2L1とは、互いに相似関係であり、三角形G1G2L1と三角形P1P2L1の高さがそれぞれaとbであり、(線G1G2)=ΔG、(線P1P2)=ΔPであることより、下記(式4)が成り立つ。   Of the light emitted from the G1 and G2 light sources corresponding to the green light source 4G, the light that has passed through the lens centered on L1 is condensed on P1 and P2, respectively. At this time, the illustrated triangles G1, G2, and L1 and the triangle P1P2L1 are similar to each other, the heights of the triangle G1G2L1 and the triangle P1P2L1 are a and b, respectively, (line G1G2) = ΔG, (line Since (P1P2) = ΔP, the following (formula 4) is established.

a/ΔG=b/ΔP (式4)
ここで、a、bはn=a/bの関係が成立つ。nは、縮小倍率であり、この関係式からa=nbより、L1のレンズ通過後の集光位置の間隔ΔPは、下記(式5)となる。
a / ΔG = b / ΔP (Formula 4)
Here, a and b have a relationship of n = a / b. n is a reduction magnification, and from this relational expression, from a = nb, the condensing position interval ΔP after passing through the lens of L1 is expressed by the following (formula 5).

ΔP=ΔG/n (式5)
ここで、ΔPがPLCに等しいとき、つまり、ΔG/n=ΔP=PLCより、ΔGが下記(式6)を満たす場合、図4の(a)の条件において、通光幅は理想的な状態となり、理想的な集光状態が実現される。
ΔP = ΔG / n (Formula 5)
Here, when [Delta] P is equal to P LC, i.e., from ΔG / n = ΔP = P LC , if .DELTA.G satisfies the following equation (6), under the condition of FIG. 4 (a), the light passing width Ideally Thus, an ideal condensing state is realized.

ΔG=n×PLC (式6)
理想的な集光状態とは、緑色の光源4Gの位置に相当するG1、G2から出射した光の集光する位置P1,P2が、液晶層の画素中の各緑色の絵素(G絵素)中心と一致する状態を指す。
ΔG = n × P LC (Formula 6)
The ideal condensing state is that the positions P1 and P2 where the light emitted from G1 and G2 corresponding to the position of the green light source 4G is collected are the green picture elements (G picture elements) in the pixels of the liquid crystal layer. ) Refers to the state that matches the center.

一方、図4の(a)の条件において、G1とG2の位置のみ変化させた場合を図4の(b)に示す。この図は、図3の右側の図と対応しており、緑色の光源4GがMLAの設計条件位置より離れた位置に配置されている場合を示している。   On the other hand, FIG. 4B shows a case where only the positions of G1 and G2 are changed under the condition of FIG. This figure corresponds to the figure on the right side of FIG. 3 and shows a case where the green light source 4G is arranged at a position away from the design condition position of the MLA.

G1’、G2’の位置にある緑色の光源4Gから出射された光のうち、L1を中心とするレンズを通過した光は、それぞれP1’、P2’に集光される。このとき、図示されている三角形G1’・G2’・L1と三角形P1’・P2’・L1とは互いに相似関係であり、三角形G1’・G2’・L1と三角形P1’・P2’・L1との高さがそれぞれa’、b’であり、(線G1’G2’)=ΔG、(線P’1P2’)=ΔP’であることから、下記(式7)が成り立つ。   Of the light emitted from the green light source 4G at the positions G1 'and G2', the light that has passed through the lens centered on L1 is condensed on P1 'and P2', respectively. At this time, the illustrated triangles G1 ′, G2 ′, and L1 and the triangles P1 ′, P2 ′, and L1 are similar to each other, and the triangles G1 ′, G2 ′, and L1 and the triangles P1 ′, P2 ′, and L1 Are (line G1′G2 ′) = ΔG and (line P′1P2 ′) = ΔP ′, and the following (formula 7) is established.

a’/ΔG=b’/ΔP (式7)
ここで、a’=n’b’より、L1のレンズ通過後の集光位置の間隔ΔP’は、下記(式8)となる。
a ′ / ΔG = b ′ / ΔP (Formula 7)
Here, from a ′ = n′b ′, the interval ΔP ′ of the condensing position after passing through the lens L1 is expressed by the following (formula 8).

ΔP’=ΔG/n’ (式8)
ここで、ΔPとΔP’の大小を比較する。ΔPとΔP’との差分を式で表すと下記(式9)となる。
ΔP ′ = ΔG / n ′ (Formula 8)
Here, the magnitudes of ΔP and ΔP ′ are compared. The difference between ΔP and ΔP ′ is expressed by the following equation (Equation 9).

ΔP−ΔP’=(1/n−1/n’)×ΔG (式9)
一方、上記(式3)よりa’>aの場合、b’<bであることから、
b/a>b’/a’が成り立つので、b/a−b’/a’=1/n−1/n’>0となり、上記(式9)に適用すると、ΔP−ΔP’>0より、ΔP>ΔP’となる。
ΔP−ΔP ′ = (1 / n−1 / n ′) × ΔG (Formula 9)
On the other hand, from the above (Equation 3), when a ′> a, b ′ <b.
Since b / a> b ′ / a ′ holds, b / a−b ′ / a ′ = 1 / n−1 / n ′> 0, and when applied to the above (Equation 9), ΔP−ΔP ′> 0 Therefore, ΔP> ΔP ′.

以上から、緑色の光源4Gの位置が基準高さよりも遠ざかる場合、MLAのレンズ通過後の集光位置の間隔は基準高さの場合よりも狭くなる。   From the above, when the position of the green light source 4G moves away from the reference height, the interval between the condensing positions after passing through the lens of the MLA becomes narrower than that at the reference height.

一方で、図示してないが、緑色の光源4Gの位置が、基準高さよりもMLA側に近づく場合は、a>a’の条件にて上記式を展開すれば同様の結果が導出され、MLAのレンズ通過後の集光位置間隔は基準高さの場合よりも広くなる。   On the other hand, although not shown, when the position of the green light source 4G is closer to the MLA side than the reference height, the same result is derived by developing the above expression under the condition of a> a ′. The condensing position interval after passing through the lens becomes wider than that at the reference height.

以上では、光源4からMLA9までの距離が変化した場合における液晶層8の通光幅の変化について説明した。   The change in the light transmission width of the liquid crystal layer 8 when the distance from the light source 4 to the MLA 9 is changed has been described above.

液晶層8の通光幅に影響を及ぼす光学的な特性として、MLA9の集光位置の高さ変化と、MLA9の集光位置の間隔変化の二つが挙げられるが、実際のMLA9の縮小倍率を考慮すると、MLA9の集光位置の間隔変化がより大きく影響を及ぼしている。このことから、液晶層の通光幅を式で表すと、下記(式10)のようになる。   There are two optical characteristics that affect the light transmission width of the liquid crystal layer 8: a change in height of the condensing position of the MLA 9 and a change in interval of the condensing position of the MLA 9; Considering this, a change in the interval between the condensing positions of the MLA 9 has a greater influence. From this, the light transmission width of the liquid crystal layer is expressed by the following formula (Formula 10).

|(光源が基準高さにある時のMLAの集光位置の間隔)−(光源が基準高さから変化時のMLAの集光位置の間隔)|≒(液晶層の通光幅) (式10)
なお、上記(式10)において、||は絶対値を示す。
| (Interval of MLA focusing position when light source is at reference height) − (Interval of MLA focusing position when light source is changed from reference height) | ≈ (Transmission width of liquid crystal layer) (Formula 10)
In the above (Expression 10), || represents an absolute value.

液晶層において、隣接する異なる絵素内に集光する光が跨って通過してしまうと、適切なカラー表示を行うことができなくなるため、液晶層の通光幅は以下に示す下記(式11)を満たす必要がある。   In the liquid crystal layer, if the condensed light passes between adjacent different picture elements, an appropriate color display cannot be performed. Therefore, the light transmission width of the liquid crystal layer is as shown below (Formula 11). ) Must be satisfied.

|(液晶面の通光幅)|<PLC/(2×M) (式11)
なお、上記(式11)において、||は絶対値を、PLCは液晶層の画素ピッチを、Mは画素を構成する絵素数をそれぞれ示している。
| (Transmission width of liquid crystal surface) | <P LC / (2 × M) (Formula 11)
In the above (Equation 11), || is the absolute value, the P LC of the pixel pitch of the liquid crystal layer, M represents the number of picture elements constituting the pixel, respectively.

本実施の形態の液晶表示装置1は、RGB3色の絵素により1画素が構成されているので、この場合はM=3となる。   In the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, one pixel is composed of RGB three-color picture elements, and in this case, M = 3.

図4の(b)の場合について、上記の条件を適用すると、上記(式9)、上記(式10)および上記(式11)より、下記(式12)を導くことができる。   In the case of FIG. 4B, when the above condition is applied, the following (Expression 12) can be derived from (Expression 9), (Expression 10), and (Expression 11).

|ΔP−ΔP’|<PLC/(2×M)
|(1/n−1/n’)×ΔG|<PLC/(2×M)
ΔG×|(1/n−1/n’)|<PLC/(2×M) (式12)
ここで、上記(式6)より下記(式13)を導くことができる。
| ΔP−ΔP ′ | <P LC / (2 × M)
| (1 / n−1 / n ′) × ΔG | <P LC / (2 × M)
ΔG × | (1 / n−1 / n ′) | <P LC / (2 × M) (Formula 12)
Here, the following (Formula 13) can be derived from the above (Formula 6).

LC=(1/n)×ΔG (式13)
そして、上記(式12)に上記(式13)を代入させると、
ΔG×|(1/n−1/n’)|<(1/n)×ΔG/(2×M)
|(1/n−1/n’)|<1/(2×M)×(1/n)
|(n’−n)|<n’/(2×M)となり、
ここで、n=a/b、n’=a’/b’より、
|(a’/b’−a/b)|<1/(2×M)×(a’/b’)となり、
b≒b’より下記(式14)を導くことができる。
P LC = (1 / n) × ΔG (Formula 13)
And when the above (Formula 13) is substituted into the above (Formula 12),
ΔG × | (1 / n−1 / n ′) | <(1 / n) × ΔG / (2 × M)
| (1 / n−1 / n ′) | <1 / (2 × M) × (1 / n)
| (N′−n) | <n ′ / (2 × M)
Here, n = a / b, n ′ = a ′ / b ′,
| (A ′ / b′−a / b) | <1 / (2 × M) × (a ′ / b ′),
The following (Expression 14) can be derived from b≈b ′.

|(a’−a)|<a’/(2×M) (式14)
a’>aのとき、上記(式14)より、下記(式15)を導くことができる。
| (A′−a) | <a ′ / (2 × M) (Formula 14)
When a ′> a, the following (Expression 15) can be derived from the above (Expression 14).

(a’−a)<a’/(2×M)
{(2×M−1)/(2×M)}×a’<a
a’<{(2×M)/(2×M−1)}×a (式15)
一方、a’<aのときは、上記(式14)より、下記(式16)を導くことができる。
(A′−a) <a ′ / (2 × M)
{(2 × M−1) / (2 × M)} × a ′ <a
a ′ <{(2 × M) / (2 × M−1)} × a (Formula 15)
On the other hand, when a ′ <a, the following (Expression 16) can be derived from the above (Expression 14).

−(a’−a)<a’/(2×M)
{(2×M+1)/(2×M)}×a’>a
a’>{(2×M)/(2×M+1)}×a (式16)
ここで、上記(式15)は、a’>aの場合におけるMLAのレンズの縮小倍率の許容条件式であり、上記(式15)が成り立つ範囲内で、光源の位置からMLAまでの距離a’が長くなる場合、隣接する他色絵素内に光が漏れ出さないことを示している。
− (A′−a) <a ′ / (2 × M)
{(2 × M + 1) / (2 × M)} × a ′> a
a ′> {(2 × M) / (2 × M + 1)} × a (Formula 16)
Here, the above (Expression 15) is an allowable conditional expression of the reduction magnification of the lens of the MLA when a ′> a, and the distance a from the position of the light source to the MLA within the range where the above (Expression 15) is satisfied. When 'becomes longer, it indicates that light does not leak into the adjacent other color elements.

同様に上記(式16)は、a’<aの場合におけるMLAのレンズの縮小倍率の許容条件式であり、上記(式16)が成り立つ範囲内で、光源の位置からMLAまでの距離a’が短くなる場合、隣接する他色絵素内に光が漏れ出さないことを示している。   Similarly, (Expression 16) is an allowable condition expression for the reduction magnification of the lens of the MLA when a ′ <a, and the distance a ′ from the position of the light source to the MLA is within the range in which (Expression 16) is satisfied. Indicates that light does not leak into the adjacent other color picture elements.

さらに、上記(式15)と上記(式16)との比を式で表すと下記(式17)となる。   Furthermore, when the ratio between the above (Formula 15) and the above (Formula 16) is expressed by the formula, the following (Formula 17) is obtained.

{(2×M)/(2×M−1)}/{(2×M)/(2×M+1)}=(2×M+1)/(2×M−1) (式17)
以上のように、光源の位置からMLAまでの距離a’の許容条件における最大と最小の比が、上記(式17)のようにMの定数によって決定されることがわかる。
{(2 × M) / (2 × M−1)} / {(2 × M) / (2 × M + 1)} = (2 × M + 1) / (2 × M−1) (Equation 17)
As described above, it can be seen that the maximum and minimum ratio in the allowable condition of the distance a ′ from the position of the light source to the MLA is determined by the constant of M as in (Expression 17).

また、上記(式15)および上記(式16)から、光源の位置からMLAまでの距離Lの変化許容範囲は、結像光学系の設計基準となる傾斜面の位置によって変化することがわかる。   Further, from the above (Expression 15) and (Expression 16), it can be seen that the allowable change range of the distance L from the position of the light source to the MLA varies depending on the position of the inclined surface that is the design reference of the imaging optical system.

つまり、図1において、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLAのレンズ設計を行う場合、光源の位置からMLAまでの距離Lの変化許容範囲は、この時の基準傾斜面を経由する光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M−1)倍までとなる。   That is, in FIG. 1, when the MLA lens design is performed using the light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5 as a reference inclined surface, a change allowable range of the distance L from the position of the light source to the MLA. Is (2 × M) / (2 × M−1) times the distance a from the position of the light source passing through the reference inclined surface at this time to the MLA.

本実施の形態の液晶表示装置1の場合は、RGB3色の絵素により1画素が構成されているので、M=3であるため、光源の位置の高さの変化許容範囲は、上記(式15)より(2×3)/(2×3−1)=1.2となり、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLAのレンズ設計を行い、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの1.2未満に、光源の位置の高さ変化を抑えれば、全ての表示領域において良好な集光状態を確保することが可能となる。   In the case of the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, since one pixel is composed of RGB three-color picture elements, since M = 3, the allowable range of change in the height of the position of the light source is the above (formula 15), (2 × 3) / (2 × 3-1) = 1.2, and the MLA lens design is made with the inclined surface 5b for light extraction closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5 as the reference inclined surface. If the height change of the position of the light source is suppressed to less than 1.2 of the distance a from the light source position to the MLA at this time, it is possible to ensure a good light collection state in all display areas. Become.

光源の位置からMLAまでの距離変化について、図1および図2に基づいて、さらに説明する。   A change in distance from the position of the light source to the MLA will be further described with reference to FIGS.

図1に図示した液晶表示装置1において、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bを介して取り出された光と、導光板5の入射面5aに最も遠い光取出し用の傾斜面5bを介して取り出された光と、を比較すると、実質的に、光源4中のある一つの光源4R・4G・4Bの位置からからMLA9までの光学的な距離が変化してしまう。   In the liquid crystal display device 1 illustrated in FIG. 1, light extracted through the light extraction inclined surface 5 b closest to the incident surface 5 a of the light guide plate 5 and light extraction farthest from the incident surface 5 a of the light guide plate 5. When compared with the light extracted through the inclined surface 5b, the optical distance from the position of one of the light sources 4R, 4G, and 4B in the light source 4 to the MLA 9 changes substantially. .

なぜなら、液晶表示装置1においては、光源4からMLA9までの間に光を拡散させる光学素子が全く無いためである。   This is because the liquid crystal display device 1 has no optical element for diffusing light between the light source 4 and the MLA 9.

導光板5の入射面5aでの屈折や光取出し用の傾斜面5bでの反射、導光板5の上面での屈折などは全て光の向きを一様に変化させており、その場合、MLA9は光源4からの光を液晶層8に集光させる役割を果たす。   The refraction at the incident surface 5a of the light guide plate 5, the reflection at the inclined surface 5b for extracting light, the refraction at the upper surface of the light guide plate 5, etc. all change the direction of the light. It plays a role of condensing light from the light source 4 on the liquid crystal layer 8.

一方、拡散板のように光の向きをランダムに変化させる光学素子が光源4からMLA9までの光路の途中に存在する場合、拡散板の位置で、一旦、光がランダムな方向に拡散されるため、MLA9は、拡散板の位置にあたかも光源4が存在するかのように振舞ってしまい、MLA9は拡散板の光を液晶層8に集光させる役割を担うことになる。   On the other hand, when an optical element that randomly changes the direction of light, such as a diffusion plate, is present in the middle of the optical path from the light source 4 to the MLA 9, light is once diffused in a random direction at the position of the diffusion plate. MLA 9 behaves as if the light source 4 is present at the position of the diffusion plate, and MLA 9 plays a role of condensing the light of the diffusion plate on the liquid crystal layer 8.

したがって、液晶表示装置1においては、光源4からMLA9までの光路の途中に、拡散板のような光を拡散させる光学素子が備えられてない。   Therefore, the liquid crystal display device 1 does not include an optical element that diffuses light such as a diffusion plate in the middle of the optical path from the light source 4 to the MLA 9.

そして、図2に図示されているように、取出し領域の中心部に相当する光取出し用の傾斜面5b(導光板5の入射面5a方向から数えて3番目に相当する光取出し用の傾斜面5b)を基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合、上記基準傾斜面5bより取出される光の虚像点4R’からMLA9までの最短距離がaとなっている。   As shown in FIG. 2, the light extraction inclined surface 5b corresponding to the center of the extraction region (the light extraction inclined surface corresponding to the third counted from the incident surface 5a direction of the light guide plate 5). When the lens design of MLA9 is performed using 5b) as the reference inclined surface, the shortest distance from the virtual image point 4R 'of the light extracted from the reference inclined surface 5b to MLA9 is a.

このような場合、上記(式15)および上記(式16)を用いて、光源4の位置からMLA9までの距離Lの変化許容範囲D1・D2を求めることができる。   In such a case, the allowable change range D1 and D2 of the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9 can be obtained using the above (Formula 15) and the above (Formula 16).

すなわち、光源4の位置からMLA9までの距離Lの変化許容範囲D1・D2内となるように、光取出し用の傾斜面5bを設ければよい。   That is, the light extraction inclined surface 5b may be provided so as to be within the allowable change range D1 and D2 of the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9.

一方、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合においては、上記(式15)を用いて、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M−1)倍までの範囲内に、導光板5の入射面5aから最も遠い光取出し用の傾斜面5bを設ければよい。   On the other hand, in the case where the lens design of the MLA 9 is performed using the light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5 as a reference inclined surface, the above-described (Equation 15) is used. The light extraction inclined surface 5b farthest from the incident surface 5a of the light guide plate 5 may be provided within a range of (2 × M) / (2 × M−1) times the distance a from the position to the MLA. .

また、導光板5の入射面5aから最も遠い光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合においては、上記(式16)を用いて、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M+1)倍までの範囲内に、導光板5の入射面5aから最も近い光取出し用の傾斜面5bを設ければよい。   Further, when the lens design of the MLA 9 is performed using the inclined surface 5b for extracting light farthest from the incident surface 5a of the light guide plate 5 as a reference inclined surface, the above equation (16) is used to determine the light source at this time. The light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5 may be provided within a range of (2 × M) / (2 × M + 1) times the distance a from the position to the MLA.

以上のように、光源4からMLA9までの距離を制御することができれば、全ての表示領域において、液晶層8の各絵素内に集光させることが可能になり、カラーフィルタを用いることなく、良好なフルカラー表示を実現させることが可能となる。   As described above, if the distance from the light source 4 to the MLA 9 can be controlled, the light can be condensed in each picture element of the liquid crystal layer 8 in all display regions, without using a color filter. Good full color display can be realized.

なお、上記図3および上記図4においては、MLA9の一つのレンズに複数の位置から出射される光が照射される場合について、計算を行っている。しかしながら、MLA9の一つのレンズに、1つの位置から出射される光が照射される場合においては、図4のG1、G2どちらか一方の発光点のみ発光していると仮定すれば良いので、同様の計算を行うことによって、制約条件を求めることができる。   In FIG. 3 and FIG. 4, the calculation is performed for the case where light emitted from a plurality of positions is irradiated on one lens of the MLA 9. However, when one lens of the MLA 9 is irradiated with light emitted from one position, it can be assumed that only one of the emission points G1 and G2 in FIG. 4 emits light. By calculating the above, the constraint condition can be obtained.

つまり、MLA9の一つのレンズに対して1つの光源からの光が照射される場合も、複数の光源からの光が照射される場合も、上述した一定の範囲内に光取出し用の傾斜面5bが設けられていれば、カラーフィルタを用いることなく、良好なフルカラー表示を実現させることが可能となる。   That is, when the light from one light source is irradiated on one lens of the MLA 9 or when the light from a plurality of light sources is irradiated, the inclined surface 5b for extracting light within the above-described fixed range. If it is provided, it becomes possible to realize a satisfactory full color display without using a color filter.

さらに言及すれば、MLA9の一つのレンズに3つ以上の複数の位置から出射された光が照射される場合については、上記(式17)よりも厳しい条件が必要になる。これは、図4の(a)および(b)において、G2やG2’の位置よりも右側に、G3やG3’というG光源位置が存在する場合を考察すれば容易に想像できる。   More specifically, when a single lens of the MLA 9 is irradiated with light emitted from a plurality of three or more positions, conditions more severe than the above (Equation 17) are required. This can be easily imagined by considering the case where the G light source positions G3 and G3 'are present on the right side of the positions G2 and G2' in FIGS.

この時、光源からMLAまでの距離の変化分最大最小比(上記式17と同様の条件)は、下記(式18)で表される。   At this time, the maximum / minimum ratio of change in the distance from the light source to the MLA (the same condition as that of the equation 17) is expressed by the following (equation 18).

{(2×x×M)/(2×x×(M−1))}/{(2×x×M)/(2×x×(M+1))}=(2×x×(M+1))/(2×x×(M−1)) (式18)
ここで、xは各色の光源4R・4G・4Bが配置される方向における、MLA9の一つのレンズに対して照射される光源の数のうち、MLA9の一つのレンズの直下から左右それぞれに分割した場合の多い方の数である。
{(2 × xx × M) / (2 × xx × (M−1))} / {(2 × xx × M) / (2 × xx × (M + 1))} = (2 × xx × (M + 1) ) / (2 × x × (M−1)) (Formula 18)
Here, x is divided into right and left from right under one lens of MLA9 among the number of light sources irradiated to one lens of MLA9 in the direction in which light sources 4R, 4G, and 4B of each color are arranged. It is the number of the more frequent cases.

MLA9の一つのレンズに対して1つの光源からの光が照射される場合、MLA9の一つのレンズの直下から左右それぞれに分割した場合の光源の数は1と0であることから、x=1となり、上記(式18)は上記(式17)と同じ条件となる。   When light from one light source is irradiated to one lens of MLA9, since the number of light sources is 1 and 0 when divided right and left from one lens of MLA9, x = 1. The above (Formula 18) is the same condition as the above (Formula 17).

また、MLA9の一つのレンズに対して2つの光源からの光が照射される場合、図4からも分かるように、MLA9の一つのレンズの直下から左右それぞれに分割した場合の光源の数はそれぞれ1となることから、x=1となり、上記(式18)は上記(式17)と同じ条件となる。   In addition, when light from two light sources is irradiated to one lens of MLA9, as can be seen from FIG. 4, the number of light sources in the case of dividing right and left from directly under one lens of MLA9 is respectively Since x = 1, x = 1, and the above (Formula 18) has the same condition as the above (Formula 17).

それから、図4の(a)および(b)において、G2やG2’の位置よりも右側に、G3やG3’というG光源位置が存在する場合、MLA9の一つのレンズの直下から左右それぞれに分割した場合の光源の数は2と1であることから、x=2となり、上記(式18)は(4M+1)/(4M−1)となる。   Then, in FIGS. 4A and 4B, when there is a G light source position of G3 or G3 ′ on the right side of the position of G2 or G2 ′, it is divided into right and left from right under one lens of MLA9. In this case, since the number of the light sources is 2 and 1, x = 2, and the above (Expression 18) becomes (4M + 1) / (4M-1).

これらのことから、上記(式18)はMLA9の一つのレンズに対して照射される光源の数が全ての条件において成り立つ条件式であり、上記(式17)も含んだ包括的な制約条件であることが分かる。   From these facts, the above (Formula 18) is a conditional expression in which the number of light sources irradiated to one lens of the MLA 9 is established under all conditions, and is a comprehensive constraint including the above (Formula 17). I understand that there is.

なお、上記においては、導光板5の入射面5aに最も近い光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合において、MLA9の一つのレンズに3つ以上の複数の位置から出射された光が照射される場合について説明しているが、取出し領域の中心部に相当する光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合や導光板5の入射面5aから最も遠い光取出し用の傾斜面5bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合においても適用可能である。   In the above description, when the lens design of the MLA 9 is performed using the light extraction inclined surface 5b closest to the incident surface 5a of the light guide plate 5 as a reference inclined surface, three or more plural lenses are provided for one lens of the MLA 9. Although the case where the light emitted from the position of the light is irradiated is described, the case where the lens design of the MLA 9 is designed with the light extraction inclined surface 5b corresponding to the center of the extraction region as the reference inclined surface, The present invention can also be applied to the case where the lens design of the MLA 9 is performed using the inclined surface 5b for extracting light farthest from the incident surface 5a of the optical plate 5 as a reference inclined surface.

上記構成によれば、各色の光源4R・4G・4Bからそれぞれ出射された光は、MLA9通過後、液晶表示パネル3の液晶層8の画素を構成するRGB各絵素内にそれぞれ照射されることが可能となるので、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を行うことが可能となり、カラーフィルタに吸収される分だけの光の利用効率を向上させることができる。また、導光板5を用いて水平方向に光を導光させるので、バックライト2の厚みを飛躍的に薄くすることが可能となる。   According to the above configuration, the light emitted from the light sources 4R, 4G, and 4B of each color is irradiated into the RGB picture elements constituting the pixels of the liquid crystal layer 8 of the liquid crystal display panel 3 after passing through the MLA 9. Therefore, full color display can be performed without using a color filter, and the use efficiency of light corresponding to the amount absorbed by the color filter can be improved. Moreover, since light is guided in the horizontal direction using the light guide plate 5, the thickness of the backlight 2 can be drastically reduced.

具体的な数字を例に挙げて、本実施の形態の液晶表示装置1に備えられたバックライト2の薄型化の効果について説明する。   The effect of thinning the backlight 2 provided in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment will be described by taking specific numbers as an example.

点状光源(LED)からMLAまでの距離というのは、点状光源の同色間隔と液晶層の画素ピッチ、MLAから液晶層までの距離によって相対的に決まるパラメータである。   The distance from the point light source (LED) to the MLA is a parameter relatively determined by the same color interval of the point light source, the pixel pitch of the liquid crystal layer, and the distance from the MLA to the liquid crystal layer.

例えば、点状光源の同色間隔を60mm、液晶層の画素ピッチを0.6mm、MLAから液晶層までの距離を3mmとした場合、点状光源からMLAまでの距離は60×3/0.6=300mmとなる。このような場合において、点状光源を液晶表示パネルの直下に配置させた場合、バックライト部の厚みは点状光源からMLAまでの距離と同等程度の300mmとなり、非常に厚くなってしまう。   For example, when the same color interval of the point light source is 60 mm, the pixel pitch of the liquid crystal layer is 0.6 mm, and the distance from the MLA to the liquid crystal layer is 3 mm, the distance from the point light source to the MLA is 60 × 3 / 0.6. = 300 mm. In such a case, when the point light source is disposed immediately below the liquid crystal display panel, the thickness of the backlight portion is 300 mm, which is about the same as the distance from the point light source to the MLA, and becomes very thick.

一方、本実施の形態の液晶表示装置1に備えられたバックライト2によれば、液晶表示パネル3の平行方向に光を導光させており、実質的にバックライト2の厚みを10mm〜60mm程度に抑制することが可能となる。   On the other hand, according to the backlight 2 provided in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, light is guided in the parallel direction of the liquid crystal display panel 3, and the thickness of the backlight 2 is substantially 10 mm to 60 mm. It becomes possible to suppress to the extent.

〔実施の形態2〕
次に、図5および図6に基づいて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施の形態においては、バックライト11に備えられた導光板12の形状が実施の形態1とは異なる。その他の構成については実施の形態1において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 5 and FIG. In the present embodiment, the shape of the light guide plate 12 provided in the backlight 11 is different from that of the first embodiment. Other configurations are as described in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図5は、液晶表示装置1aの概略構成と液晶表示装置1aに備えられた各々の光取出し用の傾斜面12bに対応した虚像点4R’からMLA9までの最短距離を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the liquid crystal display device 1a and the shortest distance from the virtual image point 4R 'to the MLA 9 corresponding to each of the inclined surfaces 12b for light extraction provided in the liquid crystal display device 1a.

図5(a)に図示されているように、バックライト11に備えられた導光板12の形状が実施の形態1において用いられた導光板5の形状とは異なる構成となっている。   As shown in FIG. 5A, the shape of the light guide plate 12 provided in the backlight 11 is different from the shape of the light guide plate 5 used in the first embodiment.

導光板12の左端面が光源4から出射された光を入射させる入射面12aとなっており、導光板12の右端部には折り曲げ用反射面12dが設けられている。そして、折り曲げ用反射面12dにて反射された光を液晶表示パネル3側へ出射させるように所定の位置に複数の光取出し用の傾斜面12bが設けられている。   The left end surface of the light guide plate 12 is an incident surface 12a on which light emitted from the light source 4 is incident, and a bending reflection surface 12d is provided at the right end portion of the light guide plate 12. A plurality of inclined surfaces 12b for extracting light are provided at predetermined positions so that the light reflected by the reflecting surface 12d for bending is emitted to the liquid crystal display panel 3 side.

折り曲げ用反射面12dおよび光取出し用の傾斜面12bは、奥行き方向に一様な形状をしており、平面もしくはレンチキュラーレンズ面形状で形成することができる。   The reflecting surface 12d for bending and the inclined surface 12b for extracting light have a uniform shape in the depth direction, and can be formed as a flat surface or a lenticular lens surface.

そして、導光板12において、出射面12cと対向する面、すなわち、光取出し用の傾斜面12bが設けられている面は、各傾斜面12bの高さ分だけ導光板12が薄くなっていく構造(階段構造)となっている。   In the light guide plate 12, the surface facing the emission surface 12 c, that is, the surface on which the light extraction inclined surface 12 b is provided has a structure in which the light guide plate 12 becomes thinner by the height of each inclined surface 12 b. (Staircase structure).

なお、本実施の形態においては、光取出し用の傾斜面12bの数は8つとなっている。   In the present embodiment, the number of inclined surfaces 12b for extracting light is eight.

そして、図5(b)に図示されているように、各々の光取出し用の傾斜面12bより取出される光の虚像点4R’からMLA9までの最短距離は、それぞれ異なっており、虚像点4R’からMLA9までの最短距離の変化が液晶層8への集光状態に及ぼす影響については前述した内容と同様であるため、ここでは省略する。   As shown in FIG. 5B, the shortest distances from the virtual image point 4R ′ to the MLA 9 of the light extracted from the respective light extraction inclined surfaces 12b are different from each other, and the virtual image point 4R. Since the influence of the change in the shortest distance from 'to MLA 9 on the light condensing state on the liquid crystal layer 8 is the same as described above, it is omitted here.

また、MLA9の曲率特性やレンズピッチについては、取出し領域の中心部に相当する仮想の基準傾斜面より取出される光の虚像点4R’からMLA9までの最短距離aに基づいて、上記仮想の基準傾斜面にて反射される光を液晶層8の画素内に集光させるように設計、配置させた。   The curvature characteristics and lens pitch of the MLA 9 are based on the virtual reference point based on the shortest distance a from the virtual image point 4R ′ of light extracted from the virtual reference inclined surface corresponding to the center of the extraction region to the MLA 9. The light reflected by the inclined surface is designed and arranged so as to be condensed in the pixels of the liquid crystal layer 8.

そして、このような場合、上記(式15)および上記(式16)を用いて、光源4の位置からMLA9までの距離Lの変化許容範囲D1・D2を求めることができる。   In such a case, the allowable change range D1 and D2 of the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9 can be obtained using the above (Formula 15) and the above (Formula 16).

すなわち、光源4の位置からMLA9までの距離Lの変化許容範囲D1・D2内となるように、光取出し用の傾斜面12bを設ければよい。   That is, the light extraction inclined surface 12b may be provided so as to be within the allowable change range D1 and D2 of the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9.

一方、導光板12の入射面12aに最も近い光取出し用の傾斜面12bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合においては、上記(式15)を用いて、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M−1)倍までの範囲内に、導光板12の入射面12aから最も遠い光取出し用の傾斜面12bを設ければよい。   On the other hand, when the lens design of the MLA 9 is performed using the light extraction inclined surface 12b closest to the incident surface 12a of the light guide plate 12 as a reference inclined surface, the above-described (Equation 15) is used. The light extraction inclined surface 12b farthest from the incident surface 12a of the light guide plate 12 may be provided within a range of (2 × M) / (2 × M−1) times the distance a from the position to the MLA. .

また、導光板12の入射面12aから最も遠い光取出し用の傾斜面12bを基準傾斜面として、MLA9のレンズ設計を行った場合においては、上記(式16)を用いて、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M+1)倍までの範囲内に、導光板12の入射面12aから最も近い光取出し用の傾斜面12bを設ければよい。   Further, when the lens design of the MLA 9 is performed using the inclined surface 12b for extracting light farthest from the incident surface 12a of the light guide plate 12 as a reference inclined surface, the above formula (16) is used to determine the light source at this time. The inclined surface 12b for light extraction closest to the incident surface 12a of the light guide plate 12 may be provided within a range of (2 × M) / (2 × M + 1) times the distance a from the position to the MLA.

光源4の位置からMLA9までの距離Lが上記各場合における条件を満たす場合、液晶表示パネル3側に照射された光は、液晶層8の画素ピッチに対応したMLA9を通過することによって、それぞれ対応した各色の光源4R・4G・4Bからの光が画素内の各絵素に集光される。各絵素の透過光量を液晶層8への印加電圧によって微調整を行うことにより、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を実現させることが可能となる。   When the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9 satisfies the conditions in each of the above cases, the light irradiated to the liquid crystal display panel 3 side corresponds to each by passing through the MLA 9 corresponding to the pixel pitch of the liquid crystal layer 8. The light from the light sources 4R, 4G, and 4B of each color is condensed on each pixel in the pixel. By finely adjusting the amount of light transmitted through each pixel by the voltage applied to the liquid crystal layer 8, full color display can be realized without using a color filter.

図6は、さらに他の形状の導光板14を備えた液晶表示装置1bの概略構成を示す。   FIG. 6 shows a schematic configuration of a liquid crystal display device 1b including a light guide plate 14 of another shape.

図示されているように、導光板14の左端面が光源4から出射された光を入射させる入射面14aとなっており、導光板14の右端部には折り曲げ用反射面14dが設けられている。そして、折り曲げ用反射面14dにて反射された光を液晶表示パネル3側へ出射させるように所定の位置に複数の光取出し用の傾斜面14bが設けられている。   As shown in the drawing, the left end surface of the light guide plate 14 is an incident surface 14 a for allowing the light emitted from the light source 4 to enter, and a bending reflection surface 14 d is provided at the right end portion of the light guide plate 14. . A plurality of inclined surfaces 14b for extracting light are provided at predetermined positions so that the light reflected by the reflecting surface 14d for bending is emitted to the liquid crystal display panel 3 side.

折り曲げ用反射面14dおよび光取出し用の傾斜面14bは、奥行き方向に一様な形状をしており、平面もしくはレンチキュラーレンズ面形状で形成することができる。   The reflecting surface 14d for bending and the inclined surface 14b for extracting light have a uniform shape in the depth direction, and can be formed as a flat surface or a lenticular lens surface.

そして、導光板14においては、出射面14cと対向する面、すなわち、光取出し用の傾斜面14bが設けられている面は、各傾斜面14bの高さを変化させる場合でも、導光板14の厚みは一定となっているが、このような場合でも図5に示す構成と同様の光の取出し特性を実現させることが可能である。   In the light guide plate 14, the surface facing the emission surface 14 c, that is, the surface on which the light extraction inclined surface 14 b is provided, even when the height of each inclined surface 14 b is changed. Although the thickness is constant, even in such a case, it is possible to realize the same light extraction characteristics as the configuration shown in FIG.

なお、導光板14においては、光取出し用の傾斜面14bの数は7つとなっている。   In the light guide plate 14, the number of inclined surfaces 14b for extracting light is seven.

〔実施の形態3〕
次に、図7に基づいて、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施の形態においては、バックライト15に複数個の導光板16・16’が備えられている点が実施の形態1および2とは異なる。その他の構成については実施の形態1において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first and second embodiments in that the backlight 15 includes a plurality of light guide plates 16 and 16 '. Other configurations are as described in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図7は、複数個の導光板16・16’からなるバックライト15を備えた液晶表示装置1cの概略構成を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1c having a backlight 15 composed of a plurality of light guide plates 16 and 16 '.

図示されているように、バックライト15には、隣接する二つの導光板16・16’において、一方の導光板16’の取り出し領域が他方の導光板16の助走領域上に乗り上げるように配置された複数個の導光板16・16’が備えられている。   As shown in the figure, the backlight 15 is arranged such that the take-out area of one light guide plate 16 ′ rides on the run area of the other light guide plate 16 in the adjacent two light guide plates 16, 16 ′. A plurality of light guide plates 16, 16 'are provided.

そして、各々の導光板16・16’において、左端面は光源4から出射された光を入射させる入射面16a・16’aとなっており、各々の導光板16・16’の上面側には射出面16c・16’cが設けられており、射出面16c・16’cから光を射出できるように、射出面16c・16’cと対面する導光板16・16’の裏面側には光取出し用の傾斜面16b・16’bが複数設けられている。   In each of the light guide plates 16 and 16 ′, the left end surface is an incident surface 16a and 16′a on which light emitted from the light source 4 is incident, and on the upper surface side of each of the light guide plates 16 and 16 ′. The exit surfaces 16c and 16'c are provided, and light is emitted on the back side of the light guide plates 16 and 16 'facing the exit surfaces 16c and 16'c so that light can be emitted from the exit surfaces 16c and 16'c. A plurality of inclined surfaces 16b and 16'b for taking out are provided.

なお、本実施の形態においては、光取出し用の傾斜面16b・16’bの数は5つとした。   In the present embodiment, the number of inclined surfaces 16b and 16'b for light extraction is five.

各光取出し用の傾斜面16b・16’bより取出される光の虚像点からMLA9までの距離はそれぞれ異なっており、虚像点からMLA9までの距離の変化が液晶層8への集光状態に及ぼす影響については前述した内容と同様であるため、ここでは省略する。   The distance from the virtual image point of the light extracted from the inclined surfaces 16b and 16'b for each light extraction to the MLA 9 is different, and the change in the distance from the virtual image point to the MLA 9 becomes a condensing state on the liquid crystal layer 8. The effect is the same as described above, and is omitted here.

また、MLA9の曲率特性やレンズピッチについては、既に上述しているように、基準傾斜面を設定し、この基準傾斜面より取出される光の虚像点からMLA9までの最短距離aに基づいて、上記基準傾斜面にて反射される光を液晶層8の画素内に集光させるように設計、配置させた。   As for the curvature characteristics and lens pitch of the MLA 9, as described above, a reference inclined surface is set, and based on the shortest distance a from the virtual image point of the light extracted from the reference inclined surface to the MLA 9, The light reflected by the reference inclined surface is designed and arranged so as to be condensed in the pixels of the liquid crystal layer 8.

光源4の位置からMLA9までの距離Lが上述した所定の条件を満たす場合、液晶表示パネル3側に照射された光は、液晶層8の画素ピッチに対応したMLA9を通過することによって、それぞれ対応した各色の光源4R・4G・4Bからの光が画素内の各絵素に集光される。各絵素の透過光量を液晶層8への印加電圧によって微調整を行うことにより、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を実現させることが可能となる。   When the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9 satisfies the predetermined condition described above, the light irradiated to the liquid crystal display panel 3 side corresponds to each by passing through the MLA 9 corresponding to the pixel pitch of the liquid crystal layer 8. The light from the light sources 4R, 4G, and 4B of each color is condensed on each pixel in the pixel. By finely adjusting the amount of light transmitted through each pixel by the voltage applied to the liquid crystal layer 8, full color display can be realized without using a color filter.

なお、本実施の形態においては、各々の導光板16・16’の助走領域を、実施の形態1で用いた導光板5の助走領域より伸ばしている。これによって、各光取出し用の傾斜面16b・16’bにて発生する虚像点からMLA9までの最大長さと最小長さの相対比率を低減させ、より良好な集光状態を実現させることが可能となる。   In the present embodiment, the run area of each of the light guide plates 16 and 16 'is extended from the run area of the light guide plate 5 used in the first embodiment. As a result, the relative ratio between the maximum length and the minimum length from the virtual image point generated on the inclined surfaces 16b and 16'b for each light extraction to the MLA 9 can be reduced, and a better condensing state can be realized. It becomes.

また、同時に、導光板16の助走領域を隣接する導光板16’の取出し領域の裏側へ設けることによって、隣り合う導光板16・16’から照射される光を一部重ね合せてMLA9に照射させることが可能となる。これにより、導光板16と導光板16’との境界部の輝度ムラを抑制させる効果や、導光板16・16’間の輝度ズレ、色度ズレを平滑化させる効果が生じ、表示画面内全体での輝度均一化および色ムラの低減を実現できる。   At the same time, by providing a running area of the light guide plate 16 on the back side of the take-out area of the adjacent light guide plate 16 ', the light emitted from the adjacent light guide plates 16 and 16' is partially overlapped to irradiate the MLA 9 It becomes possible. As a result, the effect of suppressing the luminance unevenness at the boundary between the light guide plate 16 and the light guide plate 16 'and the effect of smoothing the luminance shift and chromaticity shift between the light guide plates 16 and 16' are produced. Can achieve uniform brightness and reduction of color unevenness.

〔実施の形態4〕
次に、図8から図10に基づいて、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施の形態においては、液晶表示装置に備えられたバックライト17・20の構成が実施の形態1〜3とは異なる。その他の構成については実施の形態1において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the configurations of the backlights 17 and 20 provided in the liquid crystal display device are different from those in the first to third embodiments. Other configurations are as described in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図8は、両面がミラー面である複数の基板18からなる導光部材とプリズムシート19とを備えたバックライト17を備えた液晶表示装置1dの概略構成を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1d including a backlight 17 including a light guide member composed of a plurality of substrates 18 whose both surfaces are mirror surfaces and a prism sheet 19. As shown in FIG.

図示されているように、相異なる主波長を発する光源4R・4G・4Bは、両面がミラー面である複数の基板18中、隣接する2つの基板間に垂直な面内で光の入射面側の奥行き方向に沿って、1列に繰り返し配置されている。
なお、光源4R・4G・4Bの配置方法はこれに限定されることなく、光源4R・4G・4Bを各色1個ずつのみ配置してもよい。
As shown in the drawing, the light sources 4R, 4G, and 4B that emit different dominant wavelengths are light incident surfaces in a plane vertical between two adjacent substrates among a plurality of substrates 18 whose both surfaces are mirror surfaces. Are repeatedly arranged in a row along the depth direction.
Note that the arrangement method of the light sources 4R, 4G, and 4B is not limited to this, and only one light source 4R, 4G, and 4B may be arranged for each color.

両面がミラー面である複数の基板18は、各色の光源4R・4G・4Bの上下に配置されており、各基板18はプリズムシート19まで伸びているため、各色の光源4R・4G・4Bに対して、上面に配置される基板18よりも、下面に配置される基板18の方が光の進行方向に対する長さは長くなる。   The plurality of substrates 18 whose both surfaces are mirror surfaces are arranged above and below the light sources 4R, 4G, and 4B for each color, and each substrate 18 extends to the prism sheet 19, so that the light sources 4R, 4G, and 4B for each color On the other hand, the length of the substrate 18 disposed on the lower surface in the light traveling direction is longer than that of the substrate 18 disposed on the upper surface.

すなわち、両面がミラー面である複数の基板18は、平面視において、部分的に重なるように設けられており、複数の基板18中、隣接する2つの基板18が重なる領域R1は、光源4R・4G・4Bから出射された光を、外部に取り出すための取り出し領域に導く助走領域であり、隣接する2つの基板18が重ならない領域R2は、重ならない領域R2上に、複数の傾斜面を含む三角形プリズムが備えられたプリズムシート19が備えられ、取り出し領域となっている。   That is, the plurality of substrates 18 whose both surfaces are mirror surfaces are provided so as to partially overlap in a plan view, and among the plurality of substrates 18, the region R1 where two adjacent substrates 18 overlap is the light source 4R. A region R2 where the light emitted from 4G and 4B is guided to the extraction region for extraction to the outside, where the two adjacent substrates 18 do not overlap includes a plurality of inclined surfaces on the region R2 where they do not overlap A prism sheet 19 provided with a triangular prism is provided and serves as an extraction area.

プリズムシート19の基板18と対向する面側には、鋭角な頂角を持つ三角形プリズムが同一の形状で左右方向に連続配置されており、奥行き方向にも一様な形状に形成されている。   On the surface of the prism sheet 19 facing the substrate 18, triangular prisms having an acute apex angle are continuously arranged in the left-right direction in the same shape, and are also formed in a uniform shape in the depth direction.

また、MLA9の曲率特性やレンズピッチについては、取出し領域の中心部に相当する仮想の基準傾斜面より取出される光の虚像点からMLA9までの最短距離aに基づいて、上記仮想の基準傾斜面にて反射される光を液晶層8の画素内に集光させるように設計、配置させた。   The curvature characteristic and lens pitch of the MLA 9 are determined based on the shortest distance a from the virtual image point of the light extracted from the virtual reference inclined surface corresponding to the center portion of the extraction area to the MLA 9, and the virtual reference inclined surface. Designed and arranged so that the light reflected by the light is condensed in the pixels of the liquid crystal layer 8.

そして、光源4から出射出した光は、隣接する2つの基板18間内で反射を繰り返しながらプリズムシート19に照射される。   The light emitted from the light source 4 is applied to the prism sheet 19 while being repeatedly reflected between the two adjacent substrates 18.

図9は、プリズムシート19における光学作用を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing an optical action in the prism sheet 19.

図示されているように、プリズムシート19において、取出し領域の中心部に相当する、すなわち、プリズムシート19の中心部に相当する基準傾斜面を含む基準三角形プリズムに着目すると、光源4から近い方の傾斜面19aで屈折して、プリズムシート19内に進行した光は、対面するもう一方の傾斜面19b(光源4から遠い方の傾斜面)にて全反射によって大きく偏向する。   As shown in the drawing, in the prism sheet 19, when focusing on a reference triangular prism that includes a reference inclined surface that corresponds to the center of the extraction region, that is, the center of the prism sheet 19, the one closer to the light source 4. The light refracted by the inclined surface 19a and proceeding into the prism sheet 19 is largely deflected by total reflection at the opposite inclined surface 19b (an inclined surface far from the light source 4).

偏向された後、プリズムシート19の上面側より液晶表示パネル3側へ出射した光は、液晶層8の画素ピッチに対応したMLA9を通過することによって、それぞれ対応した各色の光源4R・4G・4Bからの光が画素内の各絵素に集光される。そして、液晶層8への印加電圧によって、各絵素の透過光量を微調整し、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を実現させることが可能となる。   After being deflected, the light emitted from the upper surface side of the prism sheet 19 to the liquid crystal display panel 3 side passes through the MLA 9 corresponding to the pixel pitch of the liquid crystal layer 8, so that the light sources 4R, 4G, and 4B of the corresponding colors, respectively. Is condensed on each pixel in the pixel. Then, the transmitted light amount of each picture element can be finely adjusted by the voltage applied to the liquid crystal layer 8, and full color display can be realized without using a color filter.

そして、このような場合、上記(式15)および上記(式16)を用いて、光源4の位置からMLA9までの距離Lの変化許容範囲を求めることができる。   In such a case, the allowable change range of the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9 can be obtained using (Expression 15) and (Expression 16).

すなわち、光源4の位置からMLA9までの距離Lの変化許容範囲内となるように、光源4から近い方の傾斜面19aと光源4から遠い方の傾斜面19bとからなる三角形プリズムを設ければよい。   That is, if a triangular prism composed of an inclined surface 19a closer to the light source 4 and an inclined surface 19b farther from the light source 4 is provided so as to be within a change allowable range of the distance L from the position of the light source 4 to the MLA 9. Good.

一方、プリズムシート19の最左端部に存在する傾斜面19a・19bを含む三角形プリズムを基準三角形プリズムとして、MLA9のレンズ設計を行った場合においては、上記(式15)を用いて、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M−1)倍までの範囲内に、プリズムシート19の最右端部に存在する傾斜面19a・19bを含む三角形プリズムを設ければよい。   On the other hand, when the lens design of the MLA 9 is performed using the triangular prism including the inclined surfaces 19a and 19b existing at the leftmost end portion of the prism sheet 19 as a reference triangular prism, the above equation (15) is used. A triangular prism including inclined surfaces 19a and 19b existing at the rightmost end of the prism sheet 19 within a range of (2 × M) / (2 × M−1) times the distance a from the light source position to the MLA. What is necessary is just to provide.

また、プリズムシート19の最右端部に存在する傾斜面19a・19bを含む三角形プリズムを基準三角形プリズムとして、MLA9のレンズ設計を行った場合においては、上記(式16)を用いて、この時の光源の位置からMLAまでの距離aの(2×M)/(2×M+1)倍までの範囲内に、プリズムシート19の最左端部に存在する傾斜面19a・19bを含む三角形プリズムを設ければよい。   Further, when the lens design of the MLA 9 is performed by using the triangular prism including the inclined surfaces 19a and 19b existing at the rightmost end portion of the prism sheet 19 as a reference triangular prism, the above equation (16) is used. A triangular prism including inclined surfaces 19a and 19b existing at the leftmost end of the prism sheet 19 is provided within a range of (2 × M) / (2 × M + 1) times the distance a from the light source position to the MLA. That's fine.

なお、本実施の形態においては、上述した実施の形態1〜3のように、屈折率媒体(導光板)を使用していないため、大幅な軽量化が可能となる。さらに、光源4から出射する光は、大部分が空気層を進行することになるので、光源4からMLA9までの光学的な距離は、屈折率媒体を用いた場合に比べて相対的に長くなり、全体としての光学的な変化比率を低減させることが可能となる。   In the present embodiment, unlike the first to third embodiments described above, since a refractive index medium (light guide plate) is not used, a significant reduction in weight can be achieved. Furthermore, since most of the light emitted from the light source 4 travels through the air layer, the optical distance from the light source 4 to the MLA 9 is relatively longer than when a refractive index medium is used. It becomes possible to reduce the optical change ratio as a whole.

本実施の形態においては、上述した実施の形態1〜3で用いられた光取り出し用の傾斜面に相当する光学部材として、プリズムシート19の三角形プリズムが用いられており、三角形プリズムのそれぞれで偏向するため、三角形プリズムの本数だけ虚像点が発生し、各虚像点からMLAまでの距離が上述した各場合における各条件を満たす場合に、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を実現させることが可能となる。   In the present embodiment, the triangular prism of the prism sheet 19 is used as an optical member corresponding to the inclined surface for light extraction used in the above-described first to third embodiments. Therefore, it is possible to realize full color display without using a color filter when virtual image points are generated by the number of triangular prisms and the distance from each virtual image point to the MLA satisfies each condition in each case described above. Become.

図10は、両面がミラー面である複数の基板18からなら導光部材とプリズムシート19とレンチキュラーレンズ21とを備えたバックライト20を備えた液晶表示装置1eの概略構成を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1e including a backlight 20 including a light guide member, a prism sheet 19, and a lenticular lens 21 from a plurality of substrates 18 whose both surfaces are mirror surfaces.

図示されているように、プリズムシート19の液晶表示パネル3と対向する面上に、図示されている方向に複数のレンチキュラーレンズ21を配置させることによって、プリズムシート19内の局所的な輝度ムラを解消させることが可能となる。   As shown in the figure, by arranging a plurality of lenticular lenses 21 in the direction shown in the figure on the surface of the prism sheet 19 that faces the liquid crystal display panel 3, local luminance unevenness in the prism sheet 19 is reduced. It becomes possible to cancel.

プリズムシート19の三角形プリズム面での全反射により、光源4からの光を液晶表示パネル3側へ偏向させる際に、全反射面以外の部分からは液晶表示パネル3側へ照射されないため、プリズムシート19内で局所的に明るい部分(液晶表示パネル3側へ照射される領域)と暗い部分(液晶表示パネル3側へ照射されない領域)が発生する。これを解消させるために、図示されているようにレンチキュラーレンズ21を配置させ、三角形プリズムの配列方向(図中の左右方向)に光の出射方向を拡げることによって、プリズムシート19内の局所的な輝度ムラを解消できる。この場合、局所的な輝度ムラを効果的に低減させるためには、レンチキュラーレンズ21の配列ピッチは、プリズムシート19における三角形プリズムの配列ピッチよりも数倍小さい方がより好ましい。   When the light from the light source 4 is deflected to the liquid crystal display panel 3 side by total reflection on the triangular prism surface of the prism sheet 19, the prism sheet 19 is not irradiated from the portion other than the total reflection surface to the liquid crystal display panel 3 side. 19, a locally bright part (area irradiated to the liquid crystal display panel 3 side) and a dark part (area not irradiated to the liquid crystal display panel 3 side) are generated. In order to solve this problem, the lenticular lens 21 is arranged as shown in the figure, and the light emission direction is expanded in the arrangement direction of the triangular prisms (the left and right direction in the figure), whereby the local in the prism sheet 19 is obtained. Uneven brightness can be eliminated. In this case, in order to effectively reduce local luminance unevenness, the arrangement pitch of the lenticular lenses 21 is preferably several times smaller than the arrangement pitch of the triangular prisms in the prism sheet 19.

〔実施の形態5〕
次に、図11および図12に基づいて、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施の形態においては、上述した実施の形態4の構成に、光路調整用導光板23が加えられている点において、実施の形態4とは異なる。その他の構成については実施の形態4において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態4の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described based on FIG. 11 and FIG. The present embodiment is different from the fourth embodiment in that an optical path adjusting light guide plate 23 is added to the configuration of the fourth embodiment described above. Other configurations are as described in the fourth embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 4 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

図11は、図8に示した構成に光路調整用導光板23が加えられた液晶表示装置1fの概略構成を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1f in which an optical path adjusting light guide plate 23 is added to the configuration shown in FIG.

図示されているように、液晶表示装置1fに備えられたバックライト22には、基板18とプリズムシート19との間に、光路調整用導光板23が挿入されている。   As shown in the drawing, the light path adjusting light guide plate 23 is inserted between the substrate 18 and the prism sheet 19 in the backlight 22 provided in the liquid crystal display device 1 f.

光路調整用導光板23が挿入されることにより、プリズムシート19で発生する各虚像位置からMLA9までの光学的な距離の差を相対的に低減させることができ、光源4の位置からMLA9までの距離Lが上述した所定の条件を容易に実現することが可能となる。   By inserting the light path adjusting light guide plate 23, it is possible to relatively reduce the difference in optical distance from each virtual image position generated in the prism sheet 19 to the MLA 9, and from the position of the light source 4 to the MLA 9. The distance L can easily realize the predetermined condition described above.

つまり、液晶表示装置1fにおいては、図8に示す構成に比べ、液晶層8での集光状態を改善させる効果が期待できる。   That is, in the liquid crystal display device 1f, an effect of improving the light condensing state in the liquid crystal layer 8 can be expected as compared with the configuration shown in FIG.

なお、図示されているように、光路調整用導光板23には複数の入射面23aと階段状に形成された出射面23bとが備えられている。   As shown in the drawing, the light path adjusting light guide plate 23 is provided with a plurality of incident surfaces 23a and stepwise formed emission surfaces 23b.

図12は、図10に示した構成に光路調整用導光板23が加えられた液晶表示装置1gの概略構成を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1g in which an optical path adjusting light guide plate 23 is added to the configuration shown in FIG.

図示されているように、液晶表示装置1gにレンチキュラーレンズ21を配置させ、三角形プリズムの配列方向(図中の左右方向)に光の出射方向を拡げることによって、プリズムシート19内の局所的な輝度ムラを解消できる。この場合、局所的な輝度ムラを効果的に低減させるためには、レンチキュラーレンズ21の配列ピッチは、プリズムシート19における三角形プリズムの配列ピッチよりも数倍小さい方がより好ましい。   As shown in the drawing, a lenticular lens 21 is arranged in the liquid crystal display device 1g, and the light emission direction is expanded in the arrangement direction of the triangular prisms (left and right direction in the figure), whereby the local luminance in the prism sheet 19 is increased. Unevenness can be eliminated. In this case, in order to effectively reduce local luminance unevenness, the arrangement pitch of the lenticular lenses 21 is preferably several times smaller than the arrangement pitch of the triangular prisms in the prism sheet 19.

〔実施の形態6〕
次に、図13および図14に基づいて、本発明の第6の実施形態について説明する。本実施の形態のバックライト25・27においては、光源4から出射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれを反射させ、プリズムシート19に導くための複数のミラー面26aが階段状に形成された反射体26が備えられている点において、実施の形態1〜5とは異なる。その他の構成については実施の形態1〜5において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態1〜5の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
Next, based on FIG. 13 and FIG. 14, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the backlights 25 and 27 of the present embodiment, a plurality of mirror surfaces 26a for reflecting each of the lights in the different wavelength regions emitted from the light source 4 and guiding them to the prism sheet 19 are formed in a step shape. The point from which the reflector 26 is provided differs from Embodiment 1-5. Other configurations are as described in the first to fifth embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiments 1 to 5 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図13は、光源4から出射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれを反射させ、プリズムシート19に導くための複数のミラー面26aが階段状に形成された反射体26を有するバックライト25を備えた液晶表示装置1hの概略構成を示す図である。   FIG. 13 shows a backlight 25 having a reflector 26 in which a plurality of mirror surfaces 26 a for reflecting each of light in different wavelength regions emitted from the light source 4 and guiding it to the prism sheet 19 are formed in a stepped shape. It is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device 1h provided.

図示されているように、相異なる主波長を発する光源4R・4G・4Bは、上記光源4から出射された光をプリズムシート19に導くための反射体26のミラー面26aの奥行き方向に沿って、1列に繰り返し配置されている。ただし、1つの反射体26に照射される光源の数は、これに限定されることはなく、各色1個ずつでも良い。   As shown in the drawing, the light sources 4R, 4G, and 4B emitting different principal wavelengths are arranged along the depth direction of the mirror surface 26a of the reflector 26 for guiding the light emitted from the light source 4 to the prism sheet 19. It is repeatedly arranged in one row. However, the number of light sources irradiated to one reflector 26 is not limited to this, and one for each color may be used.

反射体26の各々のミラー面26aは、図中の奥行き方向に1列に配置された光源4に対して、水平位置に配置されており、反射体26は、図示されているように、複数のミラー面26aが段々に配置されて構成され、各々のミラー面26aは奥行き方向には一様な形状となっており、少なくとも光源4が照射される領域にはミラー面26aが配置されている。   Each mirror surface 26a of the reflector 26 is arranged in a horizontal position with respect to the light sources 4 arranged in a line in the depth direction in the figure, and the reflector 26 includes a plurality of reflectors 26 as shown in the figure. The mirror surfaces 26a are arranged step by step, each mirror surface 26a has a uniform shape in the depth direction, and at least in the region irradiated with the light source 4, the mirror surface 26a is arranged. .

そして、プリズムシート19の反射体26と対向する側の面には、鋭角な頂角を持つ三角形プリズムが同一の形状で左右方向に連続配置されており、奥行き方向にも一様な形状に形成されている。   On the surface of the prism sheet 19 facing the reflector 26, triangular prisms having acute apex angles are continuously arranged in the left-right direction with the same shape, and formed in a uniform shape in the depth direction. Has been.

それから、MLA9の曲率特性やレンズピッチは、反射体26の各々のミラー面26aにて反射され、プリズムシート19を通過後の光が、液晶層8の画素内に集光させるように設計、配置されている。   Then, the curvature characteristics and lens pitch of the MLA 9 are designed and arranged so that the light reflected by each mirror surface 26a of the reflector 26 is condensed in the pixels of the liquid crystal layer 8 after passing through the prism sheet 19. Has been.

光源4から出射された光は、反射体26の各々のミラー面26aで反射後、プリズムシート19に照射される。そして、プリズムシート19の中心部に相当する基準傾斜面を含む基準三角形プリズムに着目すると、光源4から出射された光が入射される傾斜面19aで屈折して、プリズムシート19内に進行した光は、対面するもう一方の傾斜面19bにて全反射によって大きく偏向する。   The light emitted from the light source 4 is reflected on each mirror surface 26 a of the reflector 26 and then irradiated onto the prism sheet 19. When attention is paid to the reference triangular prism including the reference inclined surface corresponding to the central portion of the prism sheet 19, the light emitted from the light source 4 is refracted by the incident inclined surface 19 a and proceeds into the prism sheet 19. Is largely deflected by total reflection at the other inclined surface 19b facing each other.

偏向された後、プリズムシート19の上面側より液晶表示パネル3側へ出射した光は、液晶層8の画素ピッチに対応したMLA9を通過することによって、それぞれ対応した各色の光源4R・4G・4Bからの光が画素内の各絵素に集光される。そして、液晶層8への印加電圧によって、各絵素の透過光量を微調整し、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を実現させることが可能となる。   After being deflected, the light emitted from the upper surface side of the prism sheet 19 to the liquid crystal display panel 3 side passes through the MLA 9 corresponding to the pixel pitch of the liquid crystal layer 8, so that the light sources 4R, 4G, and 4B of the corresponding colors, respectively. Is condensed on each pixel in the pixel. Then, the transmitted light amount of each picture element can be finely adjusted by the voltage applied to the liquid crystal layer 8, and full color display can be realized without using a color filter.

なお、本実施の形態においては、上述した実施の形態1〜3のように、屈折率媒体(導光板)を使用していないため、大幅な軽量化が可能となる。さらに、光源4から出射する光は、大部分が空気層を進行することになるので、光源4からMLA9までの光学的な距離は、屈折率媒体を用いた場合に比べて相対的に長くなり、全体としての光学的な変化比率を低減させることが可能となる。   In the present embodiment, unlike the first to third embodiments described above, since a refractive index medium (light guide plate) is not used, a significant reduction in weight can be achieved. Furthermore, since most of the light emitted from the light source 4 travels through the air layer, the optical distance from the light source 4 to the MLA 9 is relatively longer than when a refractive index medium is used. It becomes possible to reduce the optical change ratio as a whole.

また、本実施の形態においては、上述した実施の形態1〜3で用いられた光取り出し用の傾斜面に相当する光学部材として、プリズムシート19の三角形プリズムが用いられており、三角形プリズムのそれぞれで偏向するため、三角形プリズムの本数だけ虚像点が発生し、各虚像点からMLAまでの距離が上述した各場合における各条件を満たす場合に、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を実現させることが可能となる。   In the present embodiment, the triangular prism of the prism sheet 19 is used as an optical member corresponding to the inclined surface for light extraction used in the first to third embodiments, and each of the triangular prisms. Therefore, if the number of triangular prisms is the number of virtual image points and the distance from each virtual image point to the MLA satisfies the above conditions, the full color display can be realized without using a color filter. It becomes possible.

なお、このような構成においては、反射体26の各々のミラー面26aでそれぞれ反射された光の各虚像点からMLA9までの距離がほぼ等しくなり、容易に上述した各場合における各条件を満たすことができ、カラーフィルタレス液晶表示装置を実現することができる。   In such a configuration, the distance from each virtual image point of the light reflected by each mirror surface 26a of the reflector 26 to the MLA 9 is substantially equal, and the conditions in each case described above are easily satisfied. Thus, a color filter-less liquid crystal display device can be realized.

反射体26の各々のミラー面26aによる各虚像点からMLA9までの距離がほぼ等しくなる要因としては、反射体26の各々のミラー面26aの各配置位置および反射後のプリズムシート19への照射位置が関係する。   Factors that cause the distances from the virtual image points to the MLA 9 by the mirror surfaces 26a of the reflectors 26 to be approximately equal are the positions of the mirror surfaces 26a of the reflectors 26 and the irradiation position of the prism sheet 19 after reflection. Is related.

以下では、図14に基づいて、反射体26の各々のミラー面26aによる各虚像点からMLA9までの距離がほぼ等しくなる要因についてさらに詳しく説明する。   Below, based on FIG. 14, the factor that the distance from each virtual image point by each mirror surface 26a of the reflector 26 to the MLA 9 becomes substantially equal will be described in more detail.

図14は、図13に図示した液晶表示装置1hに、レンチキュラーレンズ21がさらに備えられた液晶表示装置1iの概略構成を示す図であるが、光源4から出射された光は、反射体26の各々のミラー面26aで反射後、プリズムシート19に照射されるのは、同じであるため、図14を用いて説明をする。   FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1 i in which the liquid crystal display device 1 h shown in FIG. 13 is further provided with a lenticular lens 21, and the light emitted from the light source 4 is reflected by the reflector 26. Since it is the same that the prism sheet 19 is irradiated after being reflected by each mirror surface 26a, it will be described with reference to FIG.

図示されているように、反射体26によれば、光源4から最も近いミラー面26aで反射された光は、該光源4から遠い位置に配置された三角形プリズムによって、MLA9側に照射され、一方、光源4から最も遠いミラー面26aで反射された光は、該光源4から近い位置に配置された三角形プリズムによって、MLA9側に照射されるようになっている。   As shown in the figure, according to the reflector 26, the light reflected by the mirror surface 26 a closest to the light source 4 is irradiated to the MLA 9 side by the triangular prism disposed at a position far from the light source 4. The light reflected by the mirror surface 26 a farthest from the light source 4 is irradiated to the MLA 9 side by a triangular prism disposed at a position near the light source 4.

そして、光源4からMLA9までの距離は実質的には下記(式19)で表される。   The distance from the light source 4 to the MLA 9 is substantially expressed by the following (formula 19).

(光源4からMLA9までの距離)=(光源4からミラー面26aまでの距離)+(ミラー面26aからプリズムシート19までの距離)+(プリズムシート19からMLA9までの距離) (式19)
光源4から最も近いミラー面26aでは、右辺第一項が小さく、右辺第二項が大きくなる。また、光源4から最も遠いミラー面26aでは、右辺第一項が大きく、右辺第二項が小さくなる。よって、光源4からMLA9までの距離として考えると、最も近いミラー面26aで反射される光と最も遠いミラー面26aで反射される光はほぼ等しい距離となる。
(Distance from light source 4 to MLA 9) = (Distance from light source 4 to mirror surface 26a) + (Distance from mirror surface 26a to prism sheet 19) + (Distance from prism sheet 19 to MLA 9) (Equation 19)
In the mirror surface 26a closest to the light source 4, the first term on the right side is small and the second term on the right side is large. In the mirror surface 26a farthest from the light source 4, the first term on the right side is large and the second term on the right side is small. Accordingly, when considered as the distance from the light source 4 to the MLA 9, the light reflected by the nearest mirror surface 26a and the light reflected by the farthest mirror surface 26a are substantially equal distances.

なお、ここでは、反射体26の各々のミラー面26a中、両端に配置されたミラー面で反射される光のみ取りあげたが、その他のミラー面で反射される光についても上記(式19)にあてはめた場合、光源4からMLA9までの距離はほぼ等しくなる。   Here, only the light reflected by the mirror surfaces arranged at both ends of each mirror surface 26a of the reflector 26 is taken up, but the light reflected by the other mirror surfaces is also expressed by the above (formula 19). When applied, the distance from the light source 4 to the MLA 9 is substantially equal.

なお、本実施の形態においては、複数のミラー面26aが階段状に形成された反射体26を用いているが、各々の光源4から出射され、各々のミラー面26aで反射され、プリズムシート19に導かれるまでの光路長が略等しくできるのであれば、反射体の形状はこれに限定されることはない。   In the present embodiment, the reflector 26 in which a plurality of mirror surfaces 26a are formed in a step shape is used. However, the light is emitted from each light source 4 and reflected by each mirror surface 26a. The shape of the reflector is not limited to this as long as the optical path lengths until being guided to can be made substantially equal.

また、図14に示す液晶表示装置1iにおいては、図示されているように、プリズムシート19の液晶表示パネル3と対向する面上に、図示されている方向に複数のレンチキュラーレンズ21を配置させることによって、プリズムシート19内の局所的な輝度ムラを解消させることが可能となる。   Further, in the liquid crystal display device 1i shown in FIG. 14, a plurality of lenticular lenses 21 are arranged in the direction shown in the figure on the surface of the prism sheet 19 facing the liquid crystal display panel 3 as shown in the figure. Thus, local brightness unevenness in the prism sheet 19 can be eliminated.

プリズムシート19の三角形プリズム面での全反射により、光源4からの光を液晶表示パネル3側へ偏向させる際に、全反射面以外の部分からは液晶表示パネル3側へ照射されないため、プリズムシート19内で局所的に明るい部分(液晶表示パネル3側へ照射される領域)と暗い部分(液晶表示パネル3側へ照射されない領域)が発生する。これを解消させるために、図示されているようにレンチキュラーレンズ21を配置させ、三角形プリズムの配列方向(図中の左右方向)に光の出射方向を拡げることによって、プリズムシート19内の局所的な輝度ムラを解消できる。この場合、局所的な輝度ムラを効果的に低減させるためには、レンチキュラーレンズ21の配列ピッチは、プリズムシート19における三角形プリズムの配列ピッチよりも数倍小さい方がより好ましい。   When the light from the light source 4 is deflected to the liquid crystal display panel 3 side by total reflection on the triangular prism surface of the prism sheet 19, the prism sheet 19 is not irradiated from the portion other than the total reflection surface to the liquid crystal display panel 3 side. 19, a locally bright part (area irradiated to the liquid crystal display panel 3 side) and a dark part (area not irradiated to the liquid crystal display panel 3 side) are generated. In order to solve this problem, the lenticular lens 21 is arranged as shown in the figure, and the light emission direction is expanded in the arrangement direction of the triangular prisms (the left and right direction in the figure), whereby the local in the prism sheet 19 is obtained. Uneven brightness can be eliminated. In this case, in order to effectively reduce local luminance unevenness, the arrangement pitch of the lenticular lenses 21 is preferably several times smaller than the arrangement pitch of the triangular prisms in the prism sheet 19.

本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the present invention can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、液晶表示装置などの表示装置分野に好適に用いることができる。   The present invention can be suitably used in the field of display devices such as liquid crystal display devices.

1、1a、1b、1c 液晶表示装置(表示装置)
1d、1e、1f、1g 液晶表示装置(表示装置)
1h、1i 液晶表示装置(表示装置)
2、11、13 バックライト(照明光学系)
3 液晶表示パネル(表示パネル)
4 光源
5、12、14 導光板
5a、12a、14a 入射面
5b、12b、14b 傾斜面
5c、12c、14c 出射面
6 対向基板
7 アクティブマトリクス基板
8 液晶層
9 MLA(結像光学レンズ)
14d 折り曲げ用反射面
15 バックライト(照明光学系)
16、16’ 導光板
16a、16’a 入射面
16b、16’b 傾斜面
16c、16’c 出射面
17 バックライト(照明光学系)
18 両面がミラー面である基板
19 プリズムシート
19a、19b プリズムシートの傾斜面
20 バックライト(照明光学系)
21 レンチキュラーレンズ
22 バックライト(照明光学系)
23 光路調整用導光板
23a 入射面
23b 出射面
24、25、27 バックライト(照明光学系)
26 反射体
26a ミラー面
R1 隣接する2つの基板が重なる領域
R2 隣接する2つの基板が重ならない領域
1, 1a, 1b, 1c Liquid crystal display device (display device)
1d, 1e, 1f, 1g Liquid crystal display device (display device)
1h, 1i Liquid crystal display device (display device)
2, 11, 13 Backlight (illumination optical system)
3 Liquid crystal display panel (display panel)
4 Light source 5, 12, 14 Light guide plate 5a, 12a, 14a Incident surface 5b, 12b, 14b Inclined surface 5c, 12c, 14c Outgoing surface 6 Opposing substrate 7 Active matrix substrate 8 Liquid crystal layer 9 MLA (imaging optical lens)
14d Reflecting surface for bending 15 Backlight (illumination optical system)
16, 16 'Light guide plate 16a, 16'a Incident surface 16b, 16'b Inclined surface 16c, 16'c Output surface 17 Backlight (illumination optical system)
18 Substrate whose both surfaces are mirror surfaces 19 Prism sheet 19a, 19b Inclined surface of prism sheet 20 Backlight (illumination optical system)
21 Lenticular lens 22 Backlight (illumination optical system)
23 Light path adjusting light guide plate 23a Incident surface 23b Output surface 24, 25, 27 Backlight (illumination optical system)
26 Reflector 26a Mirror surface R1 Region where two adjacent substrates overlap R2 Region where two adjacent substrates do not overlap

Claims (14)

複数の絵素からなる画素がマトリックス状に設けられている表示パネルと、
互いに異なる波長領域に発光量のピーク値を有する複数の点状光源と、
上記複数の点状光源から出射された光を導き、上記表示パネルの表示面側の反対面側から照射する照明光学系と、を備えた表示装置であって、
上記複数の点状光源は、上記照明光学系の光入射位置に沿った方向に一列に形成されており、
上記照明光学系と上記表示パネルの表示面側の反対面側との間には、上記表示パネルに備えられた画素のピッチに対応して複数の結像光学レンズが備えられており、
上記結像光学レンズは、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させ、
上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を上記表示パネルの方向に偏向するための複数の傾斜面が備えられており、
上記複数の傾斜面の各々は、上記光入射位置に沿った方向に一様な形状に所定の間隔で形成されており、
上記点状光源から上記複数の傾斜面が形成されている領域の中央に配置された上記複数の傾斜面中の一つである基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、
1/a+1/b=1/f
の関係を満たしており、
上記各画素に備えられた絵素数をMとし、
各々の上記結像光学レンズに対して、一つ以上の上記点状光源から出射された光が入射される場合であって、
上記各々の結像光学レンズに対して光を入射させる上記点状光源の数を、上記各々の結像光学レンズの上記光入射位置に沿った方向の中心で分割して数え、等しいか、多い方の点状光源の数をXとした場合、
上記点状光源から上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、
{2×X×M/(2×X×M+1)}×a<L<{2×X×M/(2×X×M−1)}×a
の関係を満たしていることを特徴とする表示装置。
A display panel in which pixels composed of a plurality of picture elements are provided in a matrix,
A plurality of point light sources having light emission peak values in different wavelength regions;
An illumination optical system for guiding light emitted from the plurality of point light sources and irradiating from the opposite surface side of the display surface of the display panel, and a display device comprising:
The plurality of point light sources are formed in a line in a direction along a light incident position of the illumination optical system,
Between the illumination optical system and the opposite surface side of the display surface of the display panel, a plurality of imaging optical lenses are provided corresponding to the pitch of the pixels provided in the display panel,
The imaging optical lens guides light emitted from the point light source to the opposite side of the display surface of the display panel by reflection or total reflection, and guides light in the same wavelength region in each pixel. Condensing in the area including the center of
The illumination optical system includes a plurality of inclined surfaces for deflecting light emitted from the point light source in the direction of the display panel,
Each of the plurality of inclined surfaces is formed at a predetermined interval in a uniform shape in a direction along the light incident position,
Via the reference inclined plane, which is one in the plurality of inclined surfaces arranged in the center of the region where the plurality of inclined surfaces from the point-shaped light source is formed, directly above the reference inclined plane The shortest distance a to the imaging optical lens, the shortest distance b from the imaging optical lens to the pixel of the display panel, and the focal length f of the imaging optical lens are:
1 / a + 1 / b = 1 / f
Satisfy the relationship
Let M be the number of picture elements provided in each pixel,
A light emitted from one or more point light sources is incident on each of the imaging optical lenses,
The number of the point light sources that make light incident on each of the imaging optical lenses is counted by dividing by the center in the direction along the light incident position of each of the imaging optical lenses. If the number of point light sources on the other side is X,
Each shortest distance L from the point light source via each of the plurality of inclined surfaces to the imaging optical lens located immediately above each inclined surface is:
{2 * X * M / (2 * X * M + 1)} * a <L <{2 * X * M / (2 * X * M-1)} * a
A display device characterized by satisfying the above relationship .
複数の絵素からなる画素がマトリックス状に設けられている表示パネルと、
互いに異なる波長領域に発光量のピーク値を有する複数の点状光源と、
上記複数の点状光源から出射された光を導き、上記表示パネルの表示面側の反対面側から照射する照明光学系と、を備えた表示装置であって、
上記複数の点状光源は、上記照明光学系の光入射位置に沿った方向に一列に形成されており、
上記照明光学系と上記表示パネルの表示面側の反対面側との間には、上記表示パネルに備えられた画素のピッチに対応して複数の結像光学レンズが備えられており、
上記結像光学レンズは、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させ、
上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を上記表示パネルの方向に偏向するための複数の傾斜面が備えられており、
上記複数の傾斜面の各々は、上記光入射位置に沿った方向に一様な形状に所定の間隔で形成されており、
上記点状光源から上記複数の傾斜面が形成されている領域の中央に配置された上記複数の傾斜面中の一つである基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、
1/a+1/b=1/f
の関係を満たしており、
上記各画素に備えられた絵素数をMとし、
各々の上記結像光学レンズに対して、二つ以下の上記点状光源から出射された光が入射される場合、
上記点状光源から上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、
{2M/(2M+1)}×a<L<{2M/(2M−1)}×a
の関係を満たしていることを特徴とする表示装置。
A display panel in which pixels composed of a plurality of picture elements are provided in a matrix,
A plurality of point light sources having light emission peak values in different wavelength regions;
An illumination optical system for guiding light emitted from the plurality of point light sources and irradiating from the opposite surface side of the display surface of the display panel, and a display device comprising:
The plurality of point light sources are formed in a line in a direction along a light incident position of the illumination optical system,
Between the illumination optical system and the opposite surface side of the display surface of the display panel, a plurality of imaging optical lenses are provided corresponding to the pitch of the pixels provided in the display panel,
The imaging optical lens guides light emitted from the point light source to the opposite side of the display surface of the display panel by reflection or total reflection, and guides light in the same wavelength region in each pixel. Condensing in the area including the center of
The illumination optical system includes a plurality of inclined surfaces for deflecting light emitted from the point light source in the direction of the display panel,
Each of the plurality of inclined surfaces is formed at a predetermined interval in a uniform shape in a direction along the light incident position,
The reference point is located immediately above the reference inclined surface via a reference inclined surface that is one of the plurality of inclined surfaces arranged in the center of the region where the plurality of inclined surfaces are formed from the point light source. The shortest distance a to the imaging optical lens, the shortest distance b from the imaging optical lens to the pixel of the display panel, and the focal length f of the imaging optical lens are:
1 / a + 1 / b = 1 / f
Satisfy the relationship
Let M be the number of picture elements provided in each pixel,
When light emitted from two or less point light sources is incident on each imaging optical lens,
Each shortest distance L from the point light source via each of the plurality of inclined surfaces to the imaging optical lens located immediately above each inclined surface is:
{2M / (2M + 1)} × a <L <{2M / (2M−1)} × a
A display device characterized by satisfying the above relationship .
複数の絵素からなる画素がマトリックス状に設けられている表示パネルと、
互いに異なる波長領域に発光量のピーク値を有する複数の点状光源と、
上記複数の点状光源から出射された光を導き、上記表示パネルの表示面側の反対面側から照射する照明光学系と、を備えた表示装置であって、
上記複数の点状光源は、上記照明光学系の光入射位置に沿った方向に一列に形成されており、
上記照明光学系と上記表示パネルの表示面側の反対面側との間には、上記表示パネルに備えられた画素のピッチに対応して複数の結像光学レンズが備えられており、
上記結像光学レンズは、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させ、
上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を上記表示パネルの方向に偏向するための複数の傾斜面が備えられており、
上記複数の傾斜面の各々は、上記光入射位置に沿った方向に一様な形状に所定の間隔で形成されており、
上記点状光源から最も近い傾斜面を基準傾斜面とし、上記基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、
1/a+1/b=1/f
の関係を満たしており、
上記各画素に備えられた絵素数をMとし、
各々の上記結像光学レンズに対して、一つ以上の上記点状光源から出射された光が入射される場合であって、
上記各々の結像光学レンズに対して光を入射させる上記点状光源の数を、上記各々の結像光学レンズの上記光入射位置に沿った方向の中心で分割して数え、等しいか、多い方の点状光源の数をXとした場合、
上記点状光源から上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、
a≦L<{(2×X×M)/(2×X×M−1)}×a
の関係を満たしていることを特徴とする表示装置。
A display panel in which pixels composed of a plurality of picture elements are provided in a matrix,
A plurality of point light sources having light emission peak values in different wavelength regions;
An illumination optical system for guiding light emitted from the plurality of point light sources and irradiating from the opposite surface side of the display surface of the display panel, and a display device comprising:
The plurality of point light sources are formed in a line in a direction along a light incident position of the illumination optical system,
Between the illumination optical system and the opposite surface side of the display surface of the display panel, a plurality of imaging optical lenses are provided corresponding to the pitch of the pixels provided in the display panel,
The imaging optical lens guides light emitted from the point light source to the opposite side of the display surface of the display panel by reflection or total reflection, and guides light in the same wavelength region in each pixel. Condensing in the area including the center of
The illumination optical system includes a plurality of inclined surfaces for deflecting light emitted from the point light source in the direction of the display panel,
Each of the plurality of inclined surfaces is formed at a predetermined interval in a uniform shape in a direction along the light incident position,
The inclined surface closest to the point light source is set as a reference inclined surface, and the shortest distance a to the imaging optical lens located immediately above the reference inclined surface via the reference inclined surface, and from the imaging optical lens The shortest distance b to the pixel of the display panel and the focal length f of the imaging optical lens are:
1 / a + 1 / b = 1 / f
Satisfy the relationship
Let M be the number of picture elements provided in each pixel,
A light emitted from one or more point light sources is incident on each of the imaging optical lenses,
The number of the point light sources that make light incident on each of the imaging optical lenses is counted by dividing by the center in the direction along the light incident position of each of the imaging optical lenses. If the number of point light sources on the other side is X,
Each shortest distance L from the point light source via each of the plurality of inclined surfaces to the imaging optical lens located immediately above each inclined surface is:
a ≦ L <{(2 × X × M) / (2 × X × M−1)} × a
A display device characterized by satisfying the above relationship .
複数の絵素からなる画素がマトリックス状に設けられている表示パネルと、
互いに異なる波長領域に発光量のピーク値を有する複数の点状光源と、
上記複数の点状光源から出射された光を導き、上記表示パネルの表示面側の反対面側から照射する照明光学系と、を備えた表示装置であって、
上記複数の点状光源は、上記照明光学系の光入射位置に沿った方向に一列に形成されており、
上記照明光学系と上記表示パネルの表示面側の反対面側との間には、上記表示パネルに備えられた画素のピッチに対応して複数の結像光学レンズが備えられており、
上記結像光学レンズは、上記点状光源から出射された光を、反射もしくは全反射により上記表示パネルの表示面側の反対面側に導き、各画素において同じ波長領域の光が導かれる絵素の中心を含む領域で集光させ、
上記照明光学系には、上記点状光源から出射された光を上記表示パネルの方向に偏向するための複数の傾斜面が備えられており、
上記複数の傾斜面の各々は、上記光入射位置に沿った方向に一様な形状に所定の間隔で形成されており、
上記点状光源から最も遠い傾斜面を基準傾斜面とし、上記基準傾斜面を経由し、上記基準傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの最短距離aと、上記結像光学レンズから上記表示パネルの画素までの最短距離bと、上記結像光学レンズの焦点距離fとは、
1/a+1/b=1/f
の関係を満たしており、
上記各画素に備えられた絵素数をMとし、
各々の上記結像光学レンズに対して、一つ以上の上記点状光源から出射された光が入射される場合であって、
上記各々の結像光学レンズに対して光を入射させる上記点状光源の数を、上記各々の結像光学レンズの上記光入射位置に沿った方向の中心で分割して数え、等しいか、多い方の点状光源の数をXとした場合、
上記点状光源から上記複数の傾斜面の各々を経由し、上記各々の傾斜面の直上に位置する上記結像光学レンズまでの各々の最短距離Lは、
{(2×X×M)/(2×X×M+1)}×a<L≦a
の関係を満たしていることを特徴とする表示装置。
A display panel in which pixels composed of a plurality of picture elements are provided in a matrix,
A plurality of point light sources having light emission peak values in different wavelength regions;
An illumination optical system for guiding light emitted from the plurality of point light sources and irradiating from the opposite surface side of the display surface of the display panel, and a display device comprising:
The plurality of point light sources are formed in a line in a direction along a light incident position of the illumination optical system,
Between the illumination optical system and the opposite surface side of the display surface of the display panel, a plurality of imaging optical lenses are provided corresponding to the pitch of the pixels provided in the display panel,
The imaging optical lens guides light emitted from the point light source to the opposite side of the display surface of the display panel by reflection or total reflection, and guides light in the same wavelength region in each pixel. Condensing in the area including the center of
The illumination optical system includes a plurality of inclined surfaces for deflecting light emitted from the point light source in the direction of the display panel,
Each of the plurality of inclined surfaces is formed at a predetermined interval in a uniform shape in a direction along the light incident position,
The inclined surface furthest from the point light source is defined as a reference inclined surface, the shortest distance a to the imaging optical lens located immediately above the reference inclined surface via the reference inclined surface, and the imaging optical lens The shortest distance b to the pixel of the display panel and the focal length f of the imaging optical lens are:
1 / a + 1 / b = 1 / f
Satisfy the relationship
Let M be the number of picture elements provided in each pixel,
A light emitted from one or more point light sources is incident on each of the imaging optical lenses,
The number of the point light sources that make light incident on each of the imaging optical lenses is counted by dividing by the center in the direction along the light incident position of each of the imaging optical lenses. If the number of point light sources on the other side is X,
Each shortest distance L from the point light source via each of the plurality of inclined surfaces to the imaging optical lens located immediately above each inclined surface is:
{(2 × X × M) / (2 × X × M + 1)} × a <L ≦ a
A display device characterized by satisfying the above relationship .
上記照明光学系は、上記点状光源から出射された光を入射させる入射面と、上記入射面から入射された光を外部に取り出す取り出し領域に導く助走領域と、上記複数の傾斜面が備えられた上記取り出し領域と、を備えている導光板であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の表示装置。 The illumination optical system includes an incident surface on which light emitted from the point light source is incident, a running region that leads to an extraction region that extracts light incident from the incident surface to the outside, and the plurality of inclined surfaces. 5. The display device according to claim 1 , wherein the display device is a light guide plate provided with the extraction region . 上記導光板における、上記取り出し領域は、上記入射面から遠くなるに従って、上記各傾斜面を介して、その厚さが階段状に減少するように形成されていることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。 6. The light extraction plate according to claim 5 , wherein the extraction region of the light guide plate is formed such that the thickness thereof decreases stepwise through the inclined surfaces as the distance from the incident surface increases. The display device described. 上記助走領域と上記取り出し領域とが、平面視において重なるように設けられており、
上記助走領域と上記取り出し領域とは、折り曲げ反射面を含む接続部によって接続されていることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
The run-up area and the take-out area are provided so as to overlap in plan view,
The display device according to claim 5 , wherein the run-up area and the take-out area are connected by a connection portion including a bent reflection surface .
上記導光板は、複数個からなり、
隣接する二つの導光板は、一方の導光板の取り出し領域が他方の導光板の助走領域上に乗り上げるように配置されていることを特徴とする請求項5または6に記載の表示装置。
The light guide plate comprises a plurality of
The display device according to claim 5, wherein the two adjacent light guide plates are arranged such that an extraction region of one light guide plate rides on a running region of the other light guide plate .
上記照明光学系は、
平面視において、両面がミラー面である2つの基板が部分的に重なるように設けられ、上記2つの基板が重なる領域は、上記点状光源から出射された光を、外部に取り出すための取り出し領域に導く助走領域であり、
上記2つの基板が重ならない領域は、上記取り出し領域であり、
上記2つの基板が重ならない領域上には、上記複数の傾斜面を含む三角形プリズムが備えられたプリズムシートが備えられていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の表示装置。
The illumination optical system is
In plan view, the two substrates having mirror surfaces on both sides are provided so as to partially overlap, and the region where the two substrates overlap is an extraction region for extracting the light emitted from the point light source to the outside Is a run-up area that leads to
The area where the two substrates do not overlap is the take-out area,
5. The prism sheet according to claim 1, wherein a prism sheet provided with a triangular prism including the plurality of inclined surfaces is provided on a region where the two substrates do not overlap . Display device.
上記プリズムシートと、上記複数の結像光学レンズと、の間には、複数のレンチキュラーレンズが形成された層が配置されていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。 The display device according to claim 9 , wherein a layer in which a plurality of lenticular lenses are formed is disposed between the prism sheet and the plurality of imaging optical lenses . 上記2つの基板が重ならない領域には、上記点状光源から出射された光を入射させる入射面と、上記入射面から遠くなるに従って、その厚さが減少するように形成された出射面と、を備えた光路調整用導光板が設けられていることを特徴とする請求項9または10に記載の表示装置。 In the region where the two substrates do not overlap, an incident surface on which the light emitted from the point light source is incident, an emission surface formed such that its thickness decreases as the distance from the incident surface increases, The display device according to claim 9, further comprising an optical path adjusting light guide plate provided with an optical path . 上記照明光学系には、
上記複数の点状光源から出射された互いに異なる波長領域の光のそれぞれを反射させ、プリズムシートに備えられた上記複数の傾斜面を含む三角形プリズムに導くための複数のミラー面が階段状に形成された反射体と、
上記三角形プリズムが設けられた上記プリズムシートと、が備えられており、
上記反射体においては、上記各々の点状光源から出射され、上記各々のミラー面で反射され、上記プリズムシートに導かれるまでの光路長が略等しくなっていることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
In the illumination optical system,
A plurality of mirror surfaces are formed in a staircase shape for reflecting each of the light in different wavelength regions emitted from the plurality of point light sources and guiding them to the triangular prism including the plurality of inclined surfaces provided in the prism sheet. A reflector,
The prism sheet provided with the triangular prism, and
2. The reflector according to claim 1, wherein the optical path lengths from the respective point light sources, reflected by the respective mirror surfaces, and guided to the prism sheet are substantially equal. 2. The display device according to 2 .
上記プリズムシートと、上記複数の結像光学レンズと、の間には、複数のレンチキュラーレンズが形成された層が配置されていることを特徴とする請求項12に記載の表示装置。 The display device according to claim 12 , wherein a layer in which a plurality of lenticular lenses is formed is disposed between the prism sheet and the plurality of imaging optical lenses . 上記表示パネルは、液晶層を備えた液晶表示パネルであることを特徴とする請求項1から13の何れか1項に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the display panel is a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer .
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