(57)【要約】【課題】  光源より出射される光を有効に利用し、明るい表示もしくは低消費電力表示を可能とする液晶表示装置を実現する。【解決手段】  バックライトユニット２０を３つの光源（それぞれはＲ，Ｇ，Ｂの発光色を有する）２１ａ〜２１ｃと導光板２２とで構成する。導光板２２は、その底面に突部２３を有し、光源２１ａ〜２１ｃからの照射光を、該突部２３の異なる傾斜面にて反射し、液晶パネル１０におけるそれぞれ対応する画素に入射させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形からなる液晶パネルと、光源および導光板を有するバックライトユニットとを備えて構成される液晶表示装置において、
上記光源は上記液晶パネルの少なくとも３つの辺に対応する位置に設置され、少なくとも３つの辺には各辺で互いに異なる色光を照射する光源が設置され、
上記導光板は上記光源から照射される色光を、それぞれ上記液晶パネルの所定の画素に導くことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記導光板は上記液晶パネルとの対向側に突部を有しており、
上記突部は上記光源から照射される光を、上記液晶パネルの所定の画素に導く、少なくとも３つの傾斜面からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記導光板と上記液晶パネルの液晶層との間に、上記導光板によって導かれた光のそれぞれを対応する画素に集光するマイクロレンズアレイを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記液晶パネルにおける液晶層の観察者側に、上記各画素からの出射光の出射角度を揃える視野角改善部材を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー表示が可能な液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴を有するフラットパネルディスプレイとして、テレビ、モニター、携帯電話などに広く利用されている。液晶表示装置の表示方式は種々提案されているが、最も広く利用されているのは、偏光板を二枚もしくは一枚用いた方式である。
【０００３】
図２７に、一般的な液晶表示装置の模式図（断面図）を示す。上記液晶表示装置は、液晶パネル１００と、バックライトユニット１１０とを具備している。液晶パネル１００は、２枚の透明基板１０１および１０２の間に液晶層１０３およびカラーフィルター１０４を挟持し、かつ透明基板１０１および１０２の外側に偏光板１０５および１０６を配置してなる。バックライトユニット１１０は、光源１１１と導光板１１２とを有する。液晶パネル１００とバックライトユニット１１０との間には、他の光学部材１２０を備えても良い。
【０００４】
ここで、光学部材１２０としては、例えば、Ｉプリズム形状フィルム、II散乱フィルム、III偏光反射フィルム等が使用できる。プリズム形状フィルムは、散乱面状光をパネル側に立ち上げる役目を果たすことによって正面輝度を上昇させることが出来る。II散乱フィルムは、導光板で立ち上がった光が面内ムラを有していたり、好ましくない光指向性を持った光の場合に散乱フィルムによって均一にさせる役割を持っている。III偏光反射フィルムは、一方の偏光のみ透過し、もう一方の偏光を反射させることにより上方にある偏光板での光透過率を向上させる役割を持つ。これらの光学部材により、正面輝度向上、光透過効率向上などをはかることができる。
【０００５】
上記液晶表示装置では、光源１１１によって発光した光は、導光板１１２の内部を全反射を繰り返しながら光出射面に対し平行方向に向かって進み、導光板１１２の底面内部に形成された突形成物１１２Ａにより光の進行方向を変え、観察者側へ立ち上がる。観察者側に立ち上がった光は、偏光板１０５を透過することで片偏光となり、さらに光シャッターの役目をする液晶層１０３、カラー化を実現するカラーフィルター１０４、および偏光板１０６を透過して観察者に届く。
【０００６】
液晶層１０３では、電界により液晶の旋光性を制御して表示を行うツイステッドネマチックモード（ＴＮモード）、電界により液晶の複屈折を制御して表示を行う複屈折モード（ＥＣＢモード）、または、ＴＮモードとＥＣＢモードとを組み合わせたミックスモードなどが主に利用されている。
【０００７】
しかしながら、これらのモードを利用した液晶表示装置は、総じて光の利用効率が１０％以下と非常に低い。上記液晶表示装置における光の利用効率を大きく減じている主な原因として、偏光板と吸収型カラーフィルターとが挙げられる。偏光板を利用した場合、光源から出射する光の４０％程度しか利用できない。さらに、吸収型カラーフィルターを使用した場合、該カラーフィルターの濃度にもよるが、通常はカラーフィルターに入射される光の３０％程度しか利用できない。
【０００８】
そこで、光の利用効率を向上させる目的で、偏光板やカラーフィルターを使用しないさまざまな表示方式が提案されている。
【０００９】
特に、カラーフィルターを使用しない方式としては、(1)ゲストホスト方式やコレステリック液晶を利用した方式、(2)フィールドシーケンシャル方式及び色を変換する蛍光体を利用した方式、(3)回折格子やホログラムなどの分光素子を利用する方式、の液晶表示装置が挙げられる。
【００１０】
しかしながら、(1)のゲストホスト方式やコレステリック液晶を利用した方式では、表示画像におけるコントラストが低くなる、あるいは駆動電圧が高くなってしまう、などの問題が生じる。
【００１１】
また、(2)のフィールドシーケンシャル方式や色を変換する蛍光体を利用した方式では、駆動部位に従来の液晶層を用いているため、この点で有利である。ただし、フィールドシーケンシャル方式は、原理的にカラーブレーキングの問題が生じるためにその点において不利となる。
【００１２】
(3)の回折格子やホログラム等の分光素子を利用する方式については、特許文献１において、バックライトから発する光をホログラムによって回折分光し、ＲＧＢの波長成分を、対応する色を表示する画素に入射させる液晶表示装置が開示されている。
【特許文献１】特許３４０００００号公報（公開日１９９４年８月１２日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、回折格子やホログラムなどの分光素子を利用する上記（３）の方式では、入射光の入射角によって分光素子の光学特性が大きく変化する。したがって、上記特許文献１のように、分光されたＲＧＢの各波長成分を、対応する色を表示する画素に効率的に入射させるためには、上記分光素子への入射光が平行光である必要がある。しかし、現在一般的に使用されている液晶表示用のバックライトでは光の拡散度が高く、平行光にはほど遠い。そのため、上記特許文献１では、分光素子の特性を有効に利用することができず、ＲＧＢの波長成分を対応する色を表示する画素に効率的に入射することができないといった問題がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源より出射される光を有効に利用し、明るい表示もしくは低消費電力表示を可能とする液晶表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、多角形からなる液晶パネルと、光源および導光板を有するバックライトユニットとを備えて構成される液晶表示装置において、上記光源は上記液晶パネルの少なくとも３つの辺に対応する位置に設置され、少なくとも３つの辺には各辺で互いに異なる色光を照射する光源が設置され、上記導光板は上記光源から照射される色光を、それぞれ上記液晶パネルの所定の画素に導くことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、画像表示時には、複数の光源の全てを同時点灯し、各光源から照射される光がそれぞれ対応する画素に入射することによって、カラーフィルタを用いることなく各色を表現できる。ここで、上記複数の光源の各色は、それらの組み合わせによって全ての色を表現できる原色（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色）の組み合わせである。上記液晶表示装置では、液晶表示装置の作製プロセスを大きく変化しなくても、色純度の高い表示が可能な高品位のカラーディスプレイが実現できる。
【００１７】
また、上記液晶表示装置では、上記導光板は上記液晶パネルとの対向側に突部を有しており、上記突部は上記光源から照射される光を、上記液晶パネルの所定の画素に導く、少なくとも３つの傾斜面からなる構成とすることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、上記導光板によって上記液晶パネルに向けて立ち上げられる光のそれぞれを、それらの色に対応する画素に導くことができる。
【００１９】
また、上記液晶表示装置は、上記導光板と上記液晶パネルの液晶層との間に、上記導光板によって立ち上げられた光のそれぞれを対応する画素に集光するマイクロレンズアレイを備えている構成とすることができる。
【００２０】
上記の構成によれば、上記導光板によって立ち上げられる光の指向性が低く、広がって立ち上がるような場合であっても、上記マイクロレンズアレイによってその光を集光し、対応する画素に入射させることができるため、対応する画素への光の入射効率を向上させることができる。
【００２１】
また、上記液晶表示装置は、上記液晶パネルにおける液晶層の観察者側に、上記各画素からの出射光の出射角度を揃える視野角改善部材を備えている構成とすることができる。
【００２２】
上記の構成によれば、各画素に対しての光の入射角度が異なっていたとしても、その出射光においては上記視野角改善部材によってその出射角度が揃えられるため、視認性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、以上のように、多角形からなる液晶パネルと、光源および導光板を有するバックライトユニットとを備えて構成される液晶表示装置において、上記光源は上記液晶パネルの少なくとも３つの辺に対応する位置に設置され、少なくとも３つの辺には各辺で互いに異なる色光を照射する光源が設置され、上記導光板は上記光源から照射される色光を、それぞれ上記液晶パネルの所定の画素に導く構成である。
【００２４】
それゆえ、画像表示時には、複数の光源の全てを同時点灯し、各光源から照射される光がそれぞれ対応する画素に入射することによって、カラーフィルタを用いることなく各色を表現でき、液晶表示装置の作製プロセスを大きく変化しなくても、色純度の高い表示が可能な高品位のカラーディスプレイが実現できるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１３に基づいて説明すると以下の通りである。図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態１に係る液晶表示装置（以下、本液晶表示装置と称する）の概略構成を示す断面図である。図２および図３は、本液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの斜視図および平面図である。尚、以下の説明では、液晶パネル表示面内の直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、液晶パネル表示面の法線方向をＺ方向とする。
【００２６】
本液晶表示装置は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、液晶パネル１０と、バックライトユニット２０とを具備している。尚、図１（ａ）は本液晶表示装置のＺ−Ｘ平面での断面図を示し、図１（ｂ）はＺ−Ｙ平面での断面図を示している。
【００２７】
液晶パネル１０は、２枚の透明基板１１および１２の間に液晶層１３を挟持し、かつ透明基板１１および１２の外側に偏光板１４および１５を配置してなる。また、バックライトユニット２０は、光源２１ａないし２１ｃと導光板２２とを有している。
【００２８】
バックライトユニット２０において、光源２１ａないし２１ｃは、フルカラー表示を行うために必要な、それぞれ異なる発光色を有する光源である。以下の説明では、例えば、光源２１ａがＲ（赤）、光源２１ｂがＧ（緑）、光源２１ｃがＢ（青）の発光色を有するものとする。
【００２９】
導光板２２は、透光性部材からなる厚さ数ｍｍ程度の直方体形状をしてなる。導光板２２の光出射面（すなわち、液晶パネル１０との対向面）からの光の出射角度は、導光板２２と空気との屈折率差によって決まることから、導光板１の材料は、屈折率が高く、成形加工性に優れたものが好ましい。このような材料としては、例えばアクリル樹脂などが挙げられる。
【００３０】
本液晶表示装置では、図２および図３に示すように、光源２１ａおよび２１ｂは、導光板２２におけるＹ方向に平行な２辺に対向して配置されている。また、光源２１ｃは、導光板２２におけるＸ方向に平行な１辺に対向して配置されている。また、導光板２２の底面（光出射面と反対側の面）には、傾斜面２３ａないし２３ｃを有する突部２３が等間隔で複数形成されている。
【００３１】
このような構造において、例えば光源２１ａを点灯した場合の光路を図４に示す。光源２１ａからの光は導光板２２の光入射面２２ａから導光板２２に入射し、その内部を全反射を繰り返しながら導光板出射面２２ｅに平行な方向に進む。そして光の一部は複数配設されている突部２３の傾斜面２３ａに当射する。傾斜面２３ａに当射された光は全反射され、導光板２２の光出射面２２ｅから上方へ出射し、偏光板１４および下側基板１１を透過した後、対応する画素１６ａに入射する。
【００３２】
同様に、図４には光源２１ｂを点灯した場合の光路が示され、図５には光源２１ｃを点灯した場合の光路が示される。光源２１ｂ，２１ｃからの光は、導光板２２の光入射面２２ｂ，２２ｃから導光板２２にそれぞれ入射し、突部２３の傾斜面２３ｂ，２３ｃによって全反射される。傾斜面２３ｂ，２３ｃによって全反射された光は、導光板２２の光出射面２２ｅから上方へ出射し、偏光板１４および下側基板１１を透過した後、対応する画素１６ｂ，１６ｃに入射する。
【００３３】
導光板２２の底面に形成される複数の突部２３は、絵素と同数配設され、その全てが各絵素の真下となるように形成される。ここでいう絵素とは表示の最小単位であり、各絵素の中には各色を表現する画素が存在するものとする。画素とは、液晶、ＴＦＴ素子、配向膜、透明電極等で構成されるものである。
【００３４】
また、各突部２３は、例えば図６に示すような四角錐形状をしており、突部２３における傾斜面２３ａないし２３ｃの傾き角は、それぞれ光源２１ａないし２１ｃからの入射光がその面において全反射し、偏光板１４および下側基板１１を透過し、対応する色を表示する画素にそれぞれが入射される角度に設計される。傾斜面２３ａないし２３ｃのそれぞれの傾き角度は、偏光板１４および下側基板１１の厚さ、画素のサイズ、及び傾斜面に当射する光源光の平均当射角度から算出される。尚、図６に示す突部２３は四角錐形状をしているため、傾斜面２３ａないし２３ｃ以外に４つ目の傾斜面を有することになるが、その傾斜面は光源からの光を反射する面として利用されないため、傾斜面２３ａないし２３ｃのような角度調整がされない。
【００３５】
また、本液晶表示装置では、液晶パネル１０における絵素の形状についても独特の形状を必要とする。本発明に適用可能な画素形状例の幾つかを図７（ａ）〜（ｄ）に示すが、本発明における画素形状はこれに限定されるものではない。液晶パネル１０における各絵素は画素１６ａ〜１６ｃの３つの画素領域に分割される。画素１６ａは光源２１ａからの光が入射される画素であり、光源２１ａに対応した色を表示するよう設計されている。すなわち、画素１６ａではＲ（赤）成分の画像データに応じて液晶層の透過率が制御される。同様に、画素１６ｂは、光源２１ｂからの光が入射され、Ｇ（緑）成分の画像データに応じて液晶層の透過率が制御される。画素１６ｃは、光源２１ｃからの光が入射され、Ｂ（青）成分の画像データに応じて液晶層の透過率が制御される。
【００３６】
画素１６ａ〜１６ｃの位置関係は、傾斜面２３ａないし２３ｃの傾き角に応じて、図７（ａ），（ｂ）のような関係であっても良く、あるいは、Ｘ方向およびＹ方向の位置関係が入れ替わった図７（ｃ），（ｄ）のような位置関係でも良い。
【００３７】
本液晶表示装置において、画像表示時には、３つの光源２１ａ〜２１ｃの全てを同時点灯し、各光源から照射される光がそれぞれ対応する画素に入射することによって各色を表現できる。光源２１ａ〜２１ｃからの照射光が、全てロスなく対応する画素１６ａ〜１６ｃに入射されれば、カラーフィルターを配設する必要がなく、液晶表示装置の作製プロセスを大きく変化しなくても、色純度の高い表示が可能な高品位のカラーディスプレイが実現できる。
【００３８】
但し、本液晶表示装置の構成では、光源２１ａ〜２１ｃからの照射光が対応する画素１６ａ〜１６ｃに効率よく入射されない場合、画素において混色した光が入射する。このため、本来の光源の色純度よりも表示可能な色度範囲が狭くなる可能性がある。このような場合には、液晶層１３の直下もしくは直上に画素形状に合ったカラーフィルターを導入し、色純度の向上を図ることができる。
【００３９】
すなわち、カラーフィルターを導入することによって、光源からの照射光が本来対応しない画素に入射したとしても、そのような光はカラーフィルターによって吸収されるため、低下した色純度は向上する。上記カラーフィルターを導入した場合であっても、本来入射されるべきでない一部の光のみがカラーフィルターによって吸収され、光源から照射される光の大部分は対応する画素に入射するため、従来よりも高い光利用効率が得られることには変わりはない。
【００４０】
本液晶表示装置では、カラーフィルターを用いないことで（あるいは、色純度の向上のためにカラーフィルターを用いたとしても）、光源から照射される光の光利用効率が高くなり、カラーフィルターを用いる従来の液晶表示装置よりも明るく低消費電力での表示が可能となる。
【００４１】
また、本液晶表示装置では、各画素にはそれぞれ波長成分の異なる単色光が入射されるが、これらの単色光を得るために複数の光源を用いる構成となっている。このように本液晶表示装置の構成では、各画素に入射されるべきそれぞれ波長成分の異なる単色光を得るために、分光素子を用いて光源光を分光する特許文献１の構成に比べ、光源からの照射光において極めて高い平行度が要求されず、一般的な種類の光源が利用可能であるといった利点がある。尚、本液晶表示装置において使用される光源は、それぞれ波長成分の異なる単色光を照射するものであることから、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が好適に利用できる。
【００４２】
上述したように、本液晶表示装置では、特許文献１の液晶表示装置で用いられる光源よりは高い平行度を要求されないが、光源から照射される光をより効率よく対応画素に入射させるためには、３つの光源２１ａ〜２１ｃの進行指向性（平行度）を高くすることが望ましい。
【００４３】
図８および図９に示すように、上記進行指向性には垂直方向（Ｚ方向）の指向性と水平方向（Ｘ−Ｙ面内方向）の指向性がある。垂直方向の指向性が低い場合、突部２３に当射される光の当射角度にばらつきが生じ、反射後の上方への出射方向も指向性が低くなるため、対応画素に入射されないことが起こり得る。また、水平方向の指向性が低い場合、突状部２３に当射された光が垂直上方に立ち上がらず傾斜した角度で立ち上がってしまうため、対応画素に入射されないことが起こり得る。
【００４４】
このため、本液晶表示装置では、光源２１ａ〜２１ｃにおいて、進行指向性が導光板２２の光入射面に対して垂直な方向の指向性に高い光源を用いることが望ましい。例えば、線導光体の形状（線導光体内部のプリズム形状及び線導光体外側形状）の最適化を行なうことによって、光源光（ＬＥＤなど）を効率良く入射させ、かつ平行光として面導光体に入射させることが可能である。
【００４５】
あるいは、図１０に示すように、光源２１ａ〜２１ｃのそれぞれに放物ミラー２４ａ〜２４ｃを組み合わせて平行光を得る構成も考えられる。すなわち、ＬＥＤからなる光源２１ａ〜２１ｃのそれぞれに対し、その背面側（導光板２２と反対側）に放物線形状のミラー２４ａ〜２４ｃを配置し、その焦点位置に光源２１ａ〜２１ｃを配置する。光源２１ａ〜２１ｃの光をミラー方向に出射させると、放物ミラー２４ａ〜２４ｃでの反射によって、導光板２２への入射光を平行光とすることができる。
【００４６】
また、本液晶表示装置では、突部２３から絵素までの距離が、隣接する突部２３・２３間の距離に比べて非常に大きい場合、光源２１ａ〜２１ｃからの出射光の指向性が高くても、絵素に入射されるまでの間に徐々に広がるため、光源２１ａ〜２１ｃからの出射光を効率よく対応画素に入射することが難しくなる。よって、導光板２２やガラス基板１１の厚さを薄くするなどして、突部２３と絵素との間の距離を短くする設計とすることが好ましい。
【００４７】
突状部２３の形状に関しては、液晶パネルに出射される光の面内均一性を高める構成とすることがより良い表示に繋がる。すなわち、導光板２２においては、光源から近い位置にある突部２３と光源から遠い位置にある突部２３とに関して、同じだけの光量を同じ角度で出射されるべきであり、そのためには突部形状やその大きさを突部２３の配置面内で変化させることも有効である。例えば、突部２３の形状例は、図１１（ａ）に示す四角すい型以外に、図１１（ｂ），（ｃ）に示すようなキーボード型、屋根型などが考えられ、突部２３の形状を異ならせることによって傾斜面の面積を異ならせたり、傾斜角度を異ならせることが可能となる。導光板２２では、種々の形状の突部２３を、その配置位置に応じて適切に組み合わせることによって液晶パネルに出射される光の面内均一性を高めることができる。
【００４８】
また、本液晶表示装置においては、表示に使用される３原色の各光は、それぞれ異なる光源から照射され、異なる光路で液晶パネル１０に入射される。このため、観察者側からは、上記３原色光のそれぞれの出射方向が若干異なることとなる（図４，５参照）。このため、観察者の視認方向によっては、上記３原色光のうち、１つの色が他の２色よりも強く観察されることがある。
【００４９】
本液晶表示装置では、このような不具合を防止するために、光散乱膜等の視野角改善部材を備えることが考えられる。このような視角改善部材としては、ホログラフィック散乱膜などの異方性散乱膜の使用が考えられる。異方性散乱膜は、例えば図１２（ａ）〜（ｂ）に示すような散乱特性を示す。
【００５０】
すなわち、図１２（ａ）〜（ｂ）に示す散乱膜１〜３は、それぞれ異なる入射角を有する入射光に対し、その出射光においては同一方向への散乱特性を有するものとする（図１３参照）。このため、上記３種類の異方性散乱膜を画素１６ａ〜１６ｃの配置パターンに合わせてパターニングすることにより、各画素に対しての光の入射角度が異なっていたとしても、その出射光においては出射角度を揃えることが可能となる。尚、上記視野角改善部材を配置する場所としては、液晶層１３より観察者側（すなわち、液晶層１３と上側基板１２との間、上側基板１２と上側偏光板１５との間、もしくは上側偏光板１５の上方）が好ましい。
【００５１】
〔実施の形態２〕
本発明の第２の実施形態について図１４ないし図２１に基づいて説明すると以下の通りである。図１４（ａ），（ｂ）は、本実施の形態２に係る液晶表示装置（以下、本液晶表示装置と称する）の概略構成を示す断面図である。図１５および図１６は、本液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの斜視図および平面図である。
【００５２】
本液晶表示装置は、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、液晶パネル３０と、バックライトユニット４０とを具備している。尚、図１４（ａ）は本液晶表示装置のＺ−Ｘ平面での断面図を示し、図１４（ｂ）はＺ−Ｙ平面での断面図を示している。
【００５３】
液晶パネル３０は、実施の形態１における液晶パネル１０の同様の積層構造を有している。すなわち、液晶パネル３０は、２枚の透明基板１１および１２の間に液晶層１３を挟持し、かつ透明基板１１および１２の外側に偏光板１４および１５を配置してなる。液晶パネル３０は、画素の形成パターンのみについて液晶パネル１０と異なるが、液晶パネル３０の画素パターンについては後述する。
【００５４】
バックライトユニット４０は、実施の形態１における液晶パネル２０に対し、さらに４つ目の光源２１ｄを備えた点で異なっている。また、そして導光板２２内部に配設された突部２３には、光源２１ｄからの光を液晶パネル３０側に反射するために、傾斜角度を調整されるもうひとつの傾斜面２３ｄが追加される。このため、バックライトユニット４０における突部２５は、例えば四角錐形状とすることできる（図１７参照）。尚、実施の形態１におけるバックライトユニット２０においても、突部２５は同じく四角錐計上とすることができるが、そのうちの一つの傾斜面は角度調整される必要が無い。これに対し、バックライトユニット４０では４つの傾斜面の全てが角度調整される点で実施の形態１とは異なる。
【００５５】
本液晶表示装置の構造において、光源２１ａ〜２１ｄを点灯した場合の光路を図１８および１９に示す。すなわち、光源２１ａ〜２１ｄから出射される光のそれぞれは、導光板２２の光入射面２２ａ〜２２ｄから導光板２２にそれぞれ入射し、突部２３の傾斜面２３ａ〜２３ｄによって全反射される。傾斜面２３ａ〜２３ｄによって全反射された光は、導光板２２の光出射面２２ｅから上方へ出射し、偏光板１４および下側基板１１を透過した後、対応する画素１６ａ〜１６ｄに入射する。
【００５６】
液晶パネル３０においては、バックライトユニット４０における光源が４つであることから、実施の形態１における液晶パネル１０とは異なる画素パターンを有する。具体的には、液晶パネル３０における各絵素は画素１６ａ〜１６ｄの４つの画素領域に分割される。本発明に適用可能な画素形状例の幾つかを図２０（ａ）〜（ｄ）に示すが、本発明における画素形状はこれに限定されるものではない。
【００５７】
本液晶表示装置において、画像表示時には、４つの光源２１ａ〜２１ｄの全てを同時点灯し、各光源から照射される光がそれぞれ対応する画素に入射することによって各色を表現できる。すなわち、光源２１ａ〜２１ｄからの照射光のそれぞれが、対応する画素１６ａ〜１６ｄに入射される。なお、本液晶表示装置では、４つの光源２１ａ〜２１ｄのそれぞれにおける色は、例えば、赤、緑、青、シアンとすることが考えられる。但し、基本的には、赤、緑、青、マゼンタ、イエロー、シアンの中でどの組み合わせの４色でもよく、色度図での再現範囲を大きく確保でき、明度を維持できる組み合わせが好ましい。
【００５８】
このように、本実施の形態２に係る液晶表示装置の特徴としては、表示を構成する原色が３色から４色となることである。本液晶表示装置では、表示を構成する原色が３色から４色に増加することによって、色再現範囲を増大させることができるというメリットが生まれる（図２１参照）。尚、表示信号がＮＴＳＣ形式のように３原色（ＲＧＢ）で表現されている場合には、表示信号を４原色表示信号に変換するドライバーが用いられる。
【００５９】
また、本実施の形態２に係る液晶表示装置においても、実施の形態１に係る液晶表示装置と同様、光源２１ａ〜２１ｄからの照射光が対応する画素１６ａ〜１６ｄに効率よく入射されない場合には、液晶層１３の直下もしくは直上に画素形状に合ったカラーフィルターを導入し、色純度の向上を図ることができる。また、光源２１ａ〜２１ｄにおいて、進行指向性が導光板２２の光入射面に対して垂直な方向の指向性に高い光源を用い、光源から照射される対応画素に入射される光の効率を向上させることも有効である。
【００６０】
さらに、液晶パネル３０からの出射光の出射角度を揃えるために、視野角改善部材を備える構成としてたり、導光板２２において種々の形状の突部２３をその配置位置に応じて適切に組み合わせることによって液晶パネルに出射される光の面内均一性を高める構成としてもよい。
【００６１】
〔実施の形態３〕
本発明の第３の実施形態について図２２ないし図２６に基づいて説明すると以下の通りである。図２２（ａ），（ｂ）は、本実施の形態２に係る液晶表示装置（以下、本液晶表示装置と称する）の概略構成を示す断面図である。
【００６２】
本液晶表示装置は、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、液晶パネル５０と、バックライトユニット２０とを具備している。尚、図２２（ａ）は本液晶表示装置のＺ−Ｘ平面での断面図を示し、図２２（ｂ）はＺ−Ｙ平面での断面図を示している。
【００６３】
液晶パネル５０は、実施の形態１における液晶パネル１０のほぼ同様の構造を有しているが、下側基板１１と偏光板１４との間に、複数のマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレイ１７を備えている点で、液晶パネル１０とは異なっている。また、マイクロレンズアレイ１７は、導光板２２と液晶層１３との間に配置されていればよく、偏光板１４と導光板２２との間に配置されていても良い。バックライトユニット２０は、実施の形態１と同様の構成とすることができる。
【００６４】
本液晶表示装置において、マイクロレンズアレイ１７は、各画素に入射される光の集光効率を向上させることを目的として備えられるものである。このため、液晶パネル５０は、各絵素の真下に各マイクロレンズの頂点が来ることが望ましい。また、マイクロレンズ−画素（液晶層）間の光学距離とマイクロレンズ−突部の光学距離とをほぼ等しくすることが望ましい。
【００６５】
本実施の形態３の構成によれば、バックライトユニット２０における突部２３と液晶パネル５０における画素との間の距離を短くしなくても、また、光源の指向性を高くしなくても、各画素に入射される光の集光効率を上げることができる。
【００６６】
すなわち、導光板２２内を導光している光が様々な角度を持って突部２３に当射された場合、突部２３の各傾斜面によって反射される光は指向性高く立ち上がるのではなく、広がって立ち上がるため、対応する画素に入射する入射効率が悪くなる。マイクロレンズアレイ１７における各マイクロレンズは、光の集光効果を利用して、広がって立ち上がる光を集光させ、対応する画素内に効率良く入射させる役割を示す。
【００６７】
マイクロレンズアレイ１７において、各マイクロレンズの曲率半径は下側基板１１や偏光板１４の厚さおよび屈折率によって決定され、光が画素（液晶層１３）に到達する時に焦点を結ぶ設計とする（図２３参照）。
【００６８】
マイクロレンズアレイ１７における各マイクロレンズは、図２４もしくは図２５に示すように、絵素ピッチと同じ直径か、もしくは絵素の半ピッチと同じ直径で、縦横に配列された形状とするが望ましい。各絵素中心の真下には各マイクロレンズの頂点が必ず配設されるようにする。マイクロレンズアレイ１７をこのような形状にすると、大きく広がって立ち上がった光でも、ほぼ全て対応する画素に入射することができる。その様子を示したのが図２３および図２６である。図２３および図２６より、突部２３の真上以外のレンズに当たった光も対応する色画素に入射することがわかる。これによって、混色を防止し、液晶表示装置における色再現範囲を高めることができる。
【００６９】
マイクロレンズアレイ１７の作成に関して、レンズ材料は、導光板材料に求められる性能と同様で、なるべく可視光域全域に渡って透過率の高い屈折率の高い材料を用いることが望ましい。また、マイクロレンズアレイ１７の作製法としては、アクリル系ＵＶ硬化性樹脂を用いた２Ｐ法や、熱硬化性樹脂を用いた熱転写法等で作製したレンズフィルムを、位置合わせしながら偏光板もしくは下側基板に貼り合わせを行うことが考えられる。もしくはグレイスケールマスクと、レジストでフォトグラフィ法を用いて、直接偏光板上もしくは下側基板にレンズを作製することも考えられる。
【００７０】
本実施の形態３において、上記説明では、光源の数は、実施の形態１のように３つとしたが、実施の形態２のように４つの光源を用いる構成であっても良い。
【００７１】
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶パネルとバックライトユニットとを備えて構成される液晶表示装置において、上記バックライトユニットは、それぞれが異なる発光色を有する少なくとも３つの光源と、上記複数の光源から照射される光のそれぞれを、それらの色に対応する画素に導くように上記液晶パネルに向けて立ち上げる導光板とを備えた構成とすることができる。
【００７２】
上記の構成によれば、画像表示時には、複数の光源の全てを同時点灯し、各光源から照射される光がそれぞれ対応する画素に入射することによって、カラーフィルタを用いることなく各色を表現できる。ここで、上記複数の光源の各色は、それらの組み合わせによって全ての色を表現できる原色（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色）の組み合わせである。上記液晶表示装置では、液晶表示装置の作製プロセスを大きく変化しなくても、色純度の高い表示が可能な高品位のカラーディスプレイが実現できる。
【００７３】
また、上記液晶表示装置では、上記導光板は、上記複数の光源から照射される光のそれぞれを、それぞれ異なる傾斜角度に調節された傾斜面によって立ち上げる突部をその底面に有しており、上記液晶パネルは、上記突部の傾斜面形成パターンに対応した画素パターンを有している構成とすることが好ましい。
【００７４】
上記の構成によれば、上記導光板によって上記液晶パネルに向けて立ち上げられる光のそれぞれを、それらの色に対応する画素に導くことができる。
【００７５】
また、上記液晶表示装置では、上記バックライトユニットは、それぞれが異なる発光色を有する４つの光源と、上記４つの光源から照射される光のそれぞれを、それらの色に対応する画素に導くように上記液晶パネルに向けて立ち上げる導光板とを備えている構成とすることができる。
【００７６】
上記の構成によれば、表示を構成する原色を４色にすることによって、液晶表示装置の色再現範囲を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態を示すものであり、実施の形態１に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】上記液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの斜視図である。
【図３】上記液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの平面図である。
【図４】上記液晶表示装置において光源から照射される光の光路を示す断面図である。
【図５】上記液晶表示装置において光源から照射される光の光路を示す断面図である。
【図６】上記液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの導光板に形成される突部の形状例を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、上記液晶表示装置における画素パターン例を示す平面図である。
【図８】光源から照射される光の垂直方向（Ｚ方向）の指向性を示す図である。
【図９】光源から照射される光の水平方向（Ｘ−Ｙ面内方向）の指向性を示す図である。
【図１０】光の指向性を向上できるバックライトユニットの構成例を示す平面図である。
【図１１】図７（ａ）〜（ｄ）は、バックライトユニットの導光板に形成される突部の形状例を示す斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、上記液晶表示装置において視野角改善部材として使用される異方性散乱膜の散乱特性を示す図である。
【図１３】上記液晶表示装置において視野角改善部材として異方性散乱膜を用いた場合の、入射光角度分布と出射光角度分布とを示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示すものであり、実施の形態２に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１５】上記液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの斜視図である。
【図１６】上記液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの平面図である。
【図１７】上記液晶表示装置において用いられるバックライトユニットの導光板に形成される突部の形状例を示す斜視図である。
【図１８】上記液晶表示装置において光源から照射される光の光路を示す断面図である。
【図１９】上記液晶表示装置において光源から照射される光の光路を示す断面図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｄ）は、上記液晶表示装置における画素パターン例を示す平面図である。
【図２１】上記液晶表示装置における色再現範囲を示すグラフである。
【図２２】図２２（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態を示すものであり、実施の形態３に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２３】上記液晶表示装置において光源から照射される光の光路を示す断面図である。
【図２４】上記液晶表示装置において絵素とマイクロレンズとの配置関係の一例を示す平面図である。
【図２５】上記液晶表示装置において絵素とマイクロレンズとの配置関係の他の例を示す平面図である。
【図２６】上記液晶表示装置において光源から照射される光の光路を示す断面図である。
【図２７】従来技術を示すものであり、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，３０，５０    液晶パネル
１６ａ〜１６ｄ      画素
１７                マイクロレンズアレイ
２０，４０          バックライトユニット
２１ａ〜２１ｄ      光源
２２                導光板
２３                突部
２３ａ〜２３ｄ      傾斜面
【図１】
2006323221.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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