(57)【要約】【課題】サブピクセルの色配列順と光源からの照射光の色配列順とが異なる配列順となるように光学系を構成することにより照射光を光量ロスなく同一の色のサブピクセルに入射させて低消費電力で薄型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】赤色、緑色および青色のサブピクセルからなるカラーフィルタを有する液晶パネルと、この液晶パネルの背面に対して発光体から出射する赤色、緑色および青色の照射光を照射させるバックライトとを備え、上記サブピクセルと同一の色の上記照射光を上記サブピクセルに入射させるときに、上記サブピクセルの色配列順と上記発光体の色配列順とが異なる配列順となっている。【選択図】図１
2009265558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色および青色のサブピクセルからなるカラーフィルタを有する液晶パネルと、
この液晶パネルの背面に対して発光体から出射する赤色、緑色および青色の照射光を照射させるバックライトと、を備え、
前記サブピクセルと同一の色の前記照射光を前記サブピクセルに入射させるときに、前記サブピクセルの色配列順と前記発光体の色配列順とが異なる配列順となっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
各色の発光体の幅は、サブピクセル幅の整数倍であ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】
前記各色の発光体からの前記照射光と同一の色の前記サブピクセルとを光学的に結びつけるレンズアレイをさらに備えた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】
前記各色の発光体からの前記照射光と同一の色の前記サブピクセルとを光学的に結びつける複数段のレンズアレイをさらに備えた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５】
前記レンズアレイを構成する単位レンズの幅が前記サブピクセル幅の整数倍であることを特徴とする請求項３または４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記各色の発光体からの前記照射光と同一の色の前記サブピクセルとを光学的に結びつける拡散板とをさらに備えたことを特徴とする請求項３から５いずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶パネルは、前記カラーフィルタと液晶層が前側ガラスと後側ガラスとに挟まれる構成を含み、前記前側ガラスと液晶層の間もしくは、前記液晶層と前記カラーフィルタの間もしくは、前記カラーフィルタと後側ガラスの間に拡散板を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶パネルは、前記カラーフィルタと液晶層が前側ガラスと後側ガラスとに挟まれる構成を含み、前記後側ガラスの外側に拡散板を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層と前記前側ガラスとの間に集光用レンズアレイまたはホログラムレンズを備えたことを特徴とする請求項７または８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記発光体は、内部をレーザ光が伝播する導波路であることを特徴とする、請求項１から９いずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記導波路までは、赤、緑および青色のレーザ光源からそれぞれの光ファイバにより前記導波路まで導光されていることを特徴とする、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記発光体は、発光ダイオードもしくは有機ＥＬ素子であることを特徴とする、請求項１から９いずれか１項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、液晶テレビなどの薄型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶分子の配向による電気光学効果を利用して背面から照射される光の透過量を制御することにより画像を表示する方式であり、一般的には蛍光表示管などにより構成されるバックライトユニットと呼ばれる面状の照明装置を必要とする。近年、このような液晶表示装置は大画面化が進み、液晶テレビとしては５０型サイズ以上のテレビ用のディスプレイ装置まで実用化されてきている。しかしながら、大型化に伴い消費電力も増加してきていることから、低消費電力化を実現する技術開発が望まれているとともに設置する室内での占有空間をできるだけ少なくするために薄型化も強く望まれている。
【０００３】
このような要望のうちの低消費電力化に対応するために、発光効率の良い光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）やレーザを使用することが検討され、ＬＥＤを光源とする面状照明装置はすでに実用化されている。
【０００４】
液晶パネルのＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）サブピクセルに１対１に対応してＲＧＢのＬＥＤアレイを配置して、これらＬＥＤアレイからのＲＧＢを発光色ごとにレンチキュラーレンズによりほぼ平行光線としてＲＧＢサブピクセルに入射させている構成が示されている（例えば、特許文献１参照）。このことにより、１対１に対応するＬＥＤからＲＧＢサブピクセルに効率よく光を入射して表示輝度を向上させる、あるいは同一の表示輝度を表示させるときの消費電力を低減できるとしている。
【０００５】
また、バックライトからの平行な白色光に対して垂直に置かれた回折格子によりＲＧＢの波長成分ごとに異なる角度で光を出射させ、回折格子面に対して傾斜して置かれた集光性レンズアレイにより液晶表示素子のＲＧＢのサブピクセルごとに同一の色の光を効率よく入射させた構成が示されている（例えば、特許文献２参照）。このようにして、バックライトの光の利用効率が高く、色再現性がよく、組立が容易なコンパクトな液晶表示素子が実現できるとしている。
【０００６】
また、マイクロレンズアレイに異なる光軸の角度により入射したＲＧＢ光を別のマイクロレンズアレイによりＲＧＢサブピクセルごとに同一の色の光を集光したのちにＲＧＢ光のそれぞれの光軸が互いに平行になるように液晶表示素子の光学系が構成されている（例えば、特許文献３参照）。このことにより、カラーフィルタや高級レンズが不要な低コストで光の利用効率のよい液晶を用いた画像プロジェクタが実現できるとしている。
【特許文献１】特開平９−２５８２２５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７７号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記で説明した従来技術においては、ＲＧＢサブピクセルに対して同一の色の光を効率よく入射させているものの、バックライトからの光を光量ロスなく入射させ、かつ薄型の液晶表示装置を実現することが難しく、実現可能な具体的構成も示されていなかった。
【０００８】
また、通常の液晶パネルのようにガラス板の厚みがサブピクセルの幅の数倍程度の大きさである場合には、有限の大きさの開口から出射される光ビームを基本的に平行なままでガラス板の中を伝播させることが難しく、光ビームは少なくとも拡がりながらガラス板の中を進行する。したがって、ＲＧＢサブピクセルに１対１対応してＲＧＢの順に並べたバックライトの開口または光源からの光ビームをコリメータにより平行光線に変換しても、光ビームは拡がりながら進行するのでＲＧＢサブピクセルに１対１対応して光量ロスなく入射させることは難しいという課題があった。
【０００９】
このことを、図７を用いて説明する。図７は、ＲＧＢのサブピクセルに対してバックライト側の光源の配列をサブピクセルと同じＲＧＢ順序で配列した従来の液晶表示装置１０の断面図を示す。この液晶表示装置１０は画素１１を成すＲ光カラーフィルタ１１Ｒ、Ｇ光カラーフィルタ１１Ｇ、Ｂ光カラーフィルタ１１Ｂと、光源１２を成すＲ光源１２Ｒ、Ｇ光源１２Ｇ、Ｂ光源１２Ｂと、Ｂ光源１２Ｂから出射されたＢ光１５Ｂ、液晶パネル１３を成す前側偏光板１３ａ、前側ガラス１３ｂ、液晶層１３ｃ、カラーフィルタ１３ｄ、後側ガラス１３ｅ、後側偏光板１３ｆ、マイクロレンズアレイ１４からなる。今、サブピクセル１１を成すＲ光カラーフィルタ１１Ｒ、Ｇ光カラーフィルタ１１Ｇ、Ｂ光カラーフィルタ１１Ｂのそれぞれ直下に同一ピッチで同色の光源Ｒ光源１２Ｒ、Ｇ光源１２Ｇ、Ｂ光源１２Ｂが配列されている。仮に光源１２ＢがＬＥＤであった場合、光源サイズが有限であることと、ＬＥＤ特有の拡がり角により拡散出射することから、マイクロレンズアレイにて集光することで、効率よくＢ光カラーフィルタ１１Ｂの位置に入射する配置が取られる。しかし、各光源に対してマイクロレンズを一対一で配置するために、図７に示す様に隣接するマイクロレンズに入射する部分が存在することになる。隣接するマイクロレンズに入射したＢ光１５Ｂの一部分は、直上のＢ光カラーフィルタ１１Ｂに入射することは出来ず、他色のカラーフィルタに入射することになり、そこで吸収されてロスになる。また、Ｂ光源直上のマイクロレンズに入射したＢ光もＢ光カラーフィルタ１３ｄに到達するまでに、前側偏光板１３ａ、前側ガラス１３ｂ、液晶層１３ｃを通過する必要があるため、Ｂ光源１２Ｂのサイズよりも拡がってしまい、カラーフィルタ１３ｄに到達した時には、隣接するＲ光カラーフィルタ１１Ｒ、Ｇ光カラーフィルタ１１Ｇに入射する光が発生し、ロスとなる。一般に、５０インチサイズのフルＨＤ液晶であれば、Ｒ光源１２Ｒ、Ｇ光源１２Ｇ、Ｂ光源１２Ｂの各光源ピッチや各カラーフィルタのピッチは１７０ミクロン程度と計算され、液晶層１３ｃやカラーフィルタ１３ｄの厚みは数ミクロン程度の層厚と薄いが、前側偏光板１３ａは２００ミクロン程度、前側ガラス１３ｂは７００ミクロン程度と光源ピッチよりも何倍も厚く、光源サイズと拡がり角に応じてロスが生じるという問題があった。尚、ここではＢ光を用いて説明したが、Ｒ光、Ｇ光でも同じである。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、サブピクセルの色配列順と光源からの照射光の色配列順とが異なる配列順となるように光学系を構成することにより照射光を光量ロスなく同一の色のサブピクセルに入射させて低消費電力で薄型の液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の液晶装置は、赤色、緑色および青色のサブピクセルからなるカラーフィルタを有する液晶パネルと、この液晶パネルの背面に対して発光体から出射する赤色、緑色および青色の照射光を照射させるバックライトとを備え、前記サブピクセルと同一の色の前記照射光を前記サブピクセルに入射させるときに、前記サブピクセルの色配列順と前記発光体の色配列順とが異なる配列順となる構成からなる。このような構成とすることで、照射光を光量ロスなく同一の色のサブピクセルに入射させる光学系をコンパクトに配置することができるので低消費電力で軽量な液晶表示装置を実現することができる。
【００１２】
また、各色の発光体の幅は、サブピクセル幅の整数倍とする場合、高効率で低消費電力な液晶表示装置を実現することが出来る。
【００１３】
また、前記各色の発光体からの前記照射光と同一の色の前記サブピクセルとを光学的に結びつけるレンズアレイを備えることで、高効率に光をサブピクセルに入射することが出来る。
【００１４】
また、前記各色の発光体からの前記照射光と同一の色の前記サブピクセルとを光学的に結びつける複数段のレンズアレイをさらに備えると、発光体の個数を削減することが出来るため、低コストに液晶表示装置を構築することが可能になる。
【００１５】
また、前記レンズアレイを構成する単位レンズの幅が前記サブピクセル幅の整数倍にすることで、高効率に光をサブピクセルに入射することが出来るようになる。
【００１６】
また、前記各色の発光体からの前記照射光と同一の色の前記サブピクセルとを光学的に結びつける拡散板とをさらに備ることで、高効率にサブピクセルに光を入射させる光学系を構築できる。
【００１７】
また、前記液晶パネルは、前記カラーフィルタと液晶層が前側ガラスと後側ガラスとに挟まれる構成を含み、前記前側ガラスと液晶層の間もしくは、前記液晶層と前記カラーフィルタの間もしくは、前記カラーフィルタと後側ガラスの間に拡散板を備えた構成とすることができる。こうすることで、隣接するカラーフィルタからの光との混合による画像のボケを防止することができ、かつ広視野角な液晶表示装置を構築することが出来る。
【００１８】
また、前記液晶パネルは、前記カラーフィルタと液晶層が前側ガラスと後側ガラスとに挟まれる構成を含み、前記後側ガラスの外側に拡散板を備えた構成としてもよい。こうすることで、広視野角な液晶表示装置を構築することが可能である。
【００１９】
また、前記液晶画素部と前記入射側ガラスとの間に集光用レンズアレイまたはホログラムレンズを備えた構成とすることで、画素毎の視野角特性を改善することができ、かつ画像のボケを防止することができる。
【００２０】
また、前記発光体は、内部をレーザ光が伝播する導波路を用いると、広色域な液晶表示装置を構成することが出来る。
【００２１】
また、前記導波路までは、赤、緑および青色のレーザ光源からそれぞれの光ファイバにより前記導波路まで導光する構成とすることで、広色域かつ壁掛けが可能な軽量な液晶表示装置を構成することが出来る。
【００２２】
また、前記発光体は、発光ダイオードもしくは有機ＥＬ素子としてもよい。こうすることで、発光ダイオードや有機ＥＬ素子を高効率に利用した液晶表示装置を構成することが出来る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、レンズアレイなどにより照射光を光量ロスなく同一の色のサブピクセルに入射させる光学系をコンパクトに配置することができるので低消費電力で薄型の液晶表示装置を実現することができる。さらに、発光体の数を低減して構造が簡単な導光板とすることができるので低コストの液晶表示装置を実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状などについては正確な表示ではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置２０の概略断面図である。本液晶表示装置２０は、図７の液晶表示装置１０と同じ液晶パネル１３と、液晶表示装置１０と同サイズのＲ光源１２Ｒ、Ｇ１２Ｇ、Ｂ光源１２Ｂからなる光源１２と、液晶表示装置１０と比較してレンズピッチが三倍になったマイクロレンズアレイ２１からなる。ただし、同じ位置の光源１２の配列が、液晶表示装置１０では左から順にＧ光源１２Ｇ、Ｂ光源１２Ｂ、Ｒ光源１２Ｒであったのに対し、本実施の形態１の液晶表示装置２０では、左から順にＲ光源１２Ｒ、Ｂ光源１２Ｂ、Ｇ光源１２Ｇと、Ｂ光源１２Ｂを中心にＲ光源１２ＲとＧ光源１２Ｇの位置が入れ替わっていて、Ｂ光カラーフィルタ１１Ｂの下には同じＢ光源１２Ｂが位置しているが、Ｇ光カラーフィルタ１１Ｇの下にはＲ光源１２Ｒが、Ｒ光カラーフィルタ１１Ｒの下にはＧ光源１２Ｇが位置している。マイクロレンズアレイ２１の一つのマイクロレンズは、Ｂ光源１２Ｂを中心として、左右のＲ光源１２ＲとＧ光源１２Ｇをカバーする様に位置している。また、マイクロレンズアレイ２１は、光源位置から出射した光がカラーフィルタ上で等倍に結像される様に、マイクロレンズアレイ２１から光源１２までの光学距離と、マイクロレンズアレイ２１からカラーフィルタ１３ｄまでの光学距離が等しくなる位置に配置されている。ここで光学距離とは物質の屈折率を考慮した距離であり、物質厚×屈折率で定義される。
【００２６】
次にこの時の動作の仕組みを説明する。Ｂ光源１２Ｂから出射したＢ光２２Ｂは広がりながらマイクロレンズアレイ２１に入射する。マイクロレンズアレイ２１上でＢ光２２Ｂが直上のマイクロレンズ２１ａに隣接するマイクロレンズに入射していなければ、マイクロレンズアレイを透過したＢ光２２Ｂは、光源１２Ｂのサイズと等倍にカラーフィルタ１３ｄ上で隣接するＧ光カラーフィルタ１１ＧとＲ光カラーフィルタ１１Ｒに入射することなく、ロス無くカラーフィルタ１１Ｂに入射することになる。次にＲ光源１２Ｒから出射したＲ光２２Ｒに関して説明する。Ｒ光２２Ｒも広がりながらマイクロレンズアレイ２１に到達し、光源１２をカバーしているマイクロレンズ２１ａと、左側に隣接するマイクロレンズ２１ｂに入射する部分とに分かれる。マイクロレンズ２１ａを透過したＲ光２２Ｒは、マイクロレンズアレイ２１が光源１２の位置の像をカラーフィルタ１３ｄの位置に等倍で結像する様位置しているため、図中１１Ｒのカラーフィルタに入射することになる。また、左側に隣接するマイクロレンズ２１ｂに入射したＲ光２２Ｒは、やはりマイクロレンズアレイ２１が光源１２の位置の像をカラーフィルタ１３ｄの位置に等倍で結像する様位置しているため、Ｒ光カラーフィルタ１１Ｒの二つ左隣のＲ光カラーフィルタ２３Ｒに入射することになる。すなわち、Ｒ光２２Ｒは光源１２Ｒからの出射角度に依らず、同色のカラーフィルタ１１Ｒもしくは２３Ｒにロスなく入射することになる。同じことは、詳細は省略するが、Ｇ光源１２Ｇに関しても言える。また、上ではＢ光２２Ｂがマイクロレンズ２１ａを全て透過したことに関して述べたが、Ｂ光２２Ｂの一部がマイクロレンズ２１ａに隣接する２１ｂや２１ｃに入射したとしても、Ｂ光カラーフィルタ１１Ｂの二つ隣のＢ光カラーフィルタに入射するため、ロスは発生しない。
【００２７】
尚、上記からも分かるように、各マイクロレンズの中央に位置するカラーフィルタの色（図１の液晶表示装置２０ではＢ）はカラーフィルタと光源の横方向位置が同じ位置に配置され、マイクロレンズの両脇に位置する色（同ずではＲとＧ）は交差するように配置される。
【００２８】
このような構成を取ることで、光源１２から出射した各Ｒ光、Ｂ光、Ｇ光とも、ロスなく同色用のカラーフィルタに到達することが出来るため、簡便かつ非常に高効率で低消費電力かつ薄型の液晶表示装置を構成することが可能になる。
【００２９】
尚、ここで光源１２はＬＥＤや有機ＥＬ等の発光素子を用いても良い。
【００３０】
次に、図２に光源にハイパワーレーザを用いた場合の液晶表示装置３０に関して説明する。
【００３１】
液晶表示装置３０は、Ｒレーザ光源３１Ｒ、Ｇレーザ光源３１Ｇ、Ｂレーザ光源３１Ｂから成るレーザ光源３１と、レーザ光源３１から出射されたＲレーザ光３２Ｒ、Ｇレーザ光３２Ｇ、Ｂレーザ光３２Ｂから成るレーザ光３２と、Ｒバンドルファイバ３３Ｒと、Ｇバンドルファイバ３３Ｇと、Ｂバンドルファイバ３３Ｂからなるバンドルファイバ３３と、バンドルファイバ３３から接続されるＲ導波路３４Ｒ、Ｇ導波路３４Ｇ、Ｂ導波路３４Ｂから成る導波路３４と、マイクロレンズアレイ２１と、液晶パネル１３から成る。ここで、マイクロレンズアレイ２１は少なくともＬＡ方向にパワーを持つように配列されている。また、液晶パネル１３はＬａ方向にＲ、Ｇ、Ｂの画素配列を構成している。尚、図２（ａ）は液晶表示装置３０の斜視図で、（ｂ）は（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線から見た断面図の１部を示す。
【００３２】
次に、本液晶表示装置３０の動作の仕組みを説明する。レーザ光源３１から出射されたレーザ光３２は、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎にバンドルファイバ３３に入射され、バンドルファイバを構成する枝ファイバ中を伝播する。枝ファイバは、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に液晶パネル１３のＬａ方向の画素数に等しい本数で構成されている。各枝ファイバは同色の導波路３４に接続され、Ｌａ方向に対して垂直方向にＲＧＢの順に配列される。配列順は、図１の液晶表示装置２０で述べた様に、マイクロレンズアレイ２１を構成する各マイクロレンズの中央に位置するカラーフィルタの色はその色の導波路が直下に来るように配列し、その他の二色は交差するように配列する。同様に、マイクロレンズアレイ２１はＬａ方向に導波路３４（３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂのトータル）幅をピッチとしたマイクロレンズを構成する。導波路３４内を伝播するレーザ光３２は、導波路底面に設けられたカット面３６により図２（ｂ）の通り上方にレーザ光３５として立ち上げられる。このような構成を取ることで、ハイパワーレーザを光源として用いた場合でも、液晶表示装置２０の光源部１２と同様の光源構成を構築することが可能になる。立ち上げられたレーザ光３５の振る舞いは、図１の液晶表示装置２０のレーザ光２２Ｒや２２Ｂと同様の振る舞いをするため、以降の説明は省略する。
【００３３】
この様にレーザ光源を用いたことにより、色再現範囲の極めて広く、さらに液晶表示装置２０と同様に極めて高効率で低消費電力かつ薄型に構成することが可能になる。ハイパワーレーザを光源に用いることで、光源から液晶パネルまでをファイバで接続していることにより、液晶パネルと光源を別体に構成することが可能になるため、軽量な液晶パネルのみを壁に掛けることで、壁掛けの液晶表示装置を構成することが可能になる。
【００３４】
尚、導波路３４の長手方向の輝度は、カット面３６の密度を制御することや、カットする深さを制御することで、均一にすることが可能である。
【００３５】
尚、図２（ｂ）では、カット面３６によりレーザ光３２を外部に取り出したが、例えば導波路３４を、拡散ビーズを内包させた拡散導波路として導波炉内での光の拡散によりレーザ光を導波路外に取り出しても構わない。その場合、拡散ビーズの密度を制御することで、導波路長手方向の輝度を均一にすることが出来る。
【００３６】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置４０の概略断面図である。本液晶表示装置４０は、実施の形態１の液晶表示装置２０と同じ液晶パネル１３と、液晶表示装置１０と異なるＲ光源４２Ｒ、Ｇ光源４２Ｇ、Ｂ光源４２Ｂから成る光源４２と、同じく異なるマイクロレンズアレイ４１より構成されている。光源４２を構成する各色の光源の幅は、１１Ｒや１１Ｇ等各色のカラーフィルタ二つ分の幅を持つ。さらにその配列は、例えばＲ光源４２Ｒは同色であるＲ光カラーフィルタ１１Ｒ以外のカラーフィルタであるＧ光カラーフィルタ１１ＧとＢ光カラーフィルタ１１Ｂの直下に配置されている。他の色も同じく、Ｇ光源４２Ｇは同色であるＧ光カラーフィルタ以外のカラーフィルタであるＲ光カラーフィルタとＢ光カラーフィルタの直下に配置されている。また、マイクロレンズアレイ４１に関しても、マイクロレンズのピッチは、１１Ｒや１１Ｇ等各色のカラーフィルタ二つ分の幅を持っており、かつその境界は、４２Ｇや４２Ｒ等の各色の光源の幅方向のちょうど中間に位置する様に配置している。また、マイクロレンズアレイ４１は、マイクロレンズアレイ４１から光源４２までの光学距離と、マイクロレンズアレイ４１からカラーフィルタ１３ｄまでの光学距離が等しくなる位置に配置されている。
【００３７】
次に、本液晶表示装置４０の動作の仕組みを、Ｒ光を例にとって説明する。Ｒ光源４２Ｒからから出射したＲ光４３Ｒは、マイクロレンズアレイ４１まで拡がりながら到達する。Ｒ光源４２Ｒの左半分から出射しマイクロレンズ４１ａに到達したＲ光４３Ｒは図３のＲ光カラーフィルタ１１Ｒに入射し、同様に、Ｒ光源４２Ｒの右半分から出射したＲ光４３Ｒは、図３のＲ光カラーフィルタ１１Ｒのひとつ右側であるが同じＲ光カラーフィルタに入射することが分かる。同様のことが、Ｇ光源４２ＧやＢ光源４２Ｂに関しても言える。この様な構成にすることで、各光源４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの個数を実施の形態１の液晶表示装置２０と比較して半分の個数にすることが出来る。よって、例えばＬＥＤや有機ＥＬ等を用いて照明している場合、回路規模を半減させることが出来るため、低コストに構成することが出来る。また、実施の形態１の液晶表示装置３０の様に、ハイパワーレーザとバンドルファイバを用いた構成を取る場合でも、バンドルファイバの枝ファイバの本数を半分にすることが出来るため、軽量かつ低コストに構成することが可能になる。また、各光源４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂからの光はそれぞれ分離されて各対応するカラーフィルタに導光されているため、高効率で低消費電力に構成することが可能になる。
【００３８】
（実施の形態３）
図４に本実施の形態３にかかる液晶表示装置５０の概略断面図を示す。本液晶表示装置５０は、実施の形態２の液晶表示装置４０等で使用しているものと同じ液晶パネル１３と、マイクロレンズアレイ４１と、実施の形態１や２とは異なるマイクロレンズアレイ５３と５４、拡散板５１、Ｒ光源５２Ｒ、Ｇ光源５２Ｇ、Ｂ光源５２Ｂからなる光源５２より構成されている。光源５２を構成する各色の光源の幅は、１１Ｒや１１Ｇ等各色のカラーフィルタ４つ分の幅を持つ。さらにその配列は、例えばＲ光源５２Ｒは同色のＲ光カラーフィルタが、Ｒ光源５２Ｒの両端直上に位置し、異なる色のＧ光カラーフィルタとＢ光カラーフィルタが、Ｒ光源５２Ｒ中央直上に位置するように配置している。他の色も同じく、例えばＧ光源５２Ｇは同色のＧ光カラーフィルタが、Ｇ光源５２Ｇの両端直上に位置し、異なる色のＲ光カラーフィルタとＢ光カラーフィルタが、Ｇ光源５２Ｇ中央直上に位置するように配置している。また、マイクロレンズアレイ５３、５４に関しても、マイクロレンズのピッチは、１１Ｒや１１Ｇ等各色のカラーフィルタ４つ分の幅を持っており、かつその境界は、５２Ｒや５２Ｂ等の各色の光源の幅方向のちょうど中間に位置する様に配置している。また、マイクロレンズアレイ５３は、マイクロレンズアレイ５３から光源５２までの光学距離と、マイクロレンズアレイ５３からマイクロレンズアレイ５４までの光学距離が等しくなる位置に配置されている。また、マイクロレンズアレイ４１は、拡散板５１からマイクロレンズアレイ４１までの距離とマイクロレンズアレイ４１からカラーフィルタ１３ｄまでの光学距離が等しくなる位置に配置されている。次に、本液晶表示装置５０の動作の仕組みを、Ｒ光を例にとって説明する。Ｒ光源５２Ｒからから出射したＲ光５５Ｒは、マイクロレンズアレイ５３まで拡がりながら到達する。Ｒ光源５２Ｒの左半分から出射しマイクロレンズアレイ５３に到達したＲ光５４Ｒは図４のマイクロレンズ５４ａに到達し向きを直上向きに変えて拡散板５１に入射する。次に拡散板５１上での発光を新たな光源とみなすと、図３の液晶表示装置４０でのふるまいと同様に、マイクロレンズアレイ４１で分岐されて、同色であるＲ光カラーフィルタに入射することになる。Ｒ光源５２Ｒの右半分から出射しマイクロレンズアレイ５３に到達したＲ光５４Ｒに関しても同様に、図４のマイクロレンズ５４ｂに到達し向きを上向きに変えて拡散板５１に入射する。次に拡散板５１上での発光を新たな光源とみなして、図３の液晶表示装置４０でのふるまいと同様に、マイクロレンズアレイ４１で分岐されて、同色であるＲ光カラーフィルタに入射することになる。今はＲ光源に関して説明したが、同様のことはＢ光やＧ光に関しても言うことが出来る。このような構成にすることで、各光源５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの個数を、実施の形態２と比較してさらに半分の個数に減らすことが出来る。よって、ＬＥＤや有機ＥＬを用いて照明している場合、回路規模をさらに半減（実施の形態１と比較すれば１／４に）させることが出来るため、低コストに構成することが出来る。また、実施の形態１の液晶表示装置３０の様に、ハイパワーレーザとバンドルファイバを用いた構成を取る場合でも、バンドルファイバの枝ファイバの本数を、実施の形態１と比較すれば１／４にすることが出来るため、さらに安価かつ簡便に構成することが可能になる。また、先の実施例と同様に、各光源５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂからの光はそれぞれ分離されて各対応するカラーフィルタに導光されているため、高効率で低消費電力に構成することが可能になる。
【００３９】
（実施の形態４）
図５に本実施の形態４にかかる液晶表示装置６０の概略断面図を示す。本液晶表示装置６０は、実施の形態２の液晶表示装置４０と類似しているが、液晶パネル６３として、前側ガラス１３ｂと液晶層１３ｃの間にマイクロレンズアレイ６１が挿入されていること、後側偏光板１３ｆの背後に拡散板６２が配置されていることが異なる。同様にマイクロレンズアレイ４１は、光源４２とマイクロレンズアレイ４１間の光学距離と、マイクロレンズアレイ４１とカラーフィルタ１３ｄまでの光学距離が等しくなる様に配置されている。次に、本液晶表示装置６０の動作の仕組みを、Ｒ光を例に取って説明する。Ｒ光源４２Ｒから出射されたＲ光４３Ｒがマイクロレンズアレイ４１で分岐されて前側ガラス１３ｂ内を透過するところまでは、液晶表示装置４０と同じである。次にＲ光４３Ｒはマイクロレンズアレイ６１に入射してその向きを直上向きに変える。この状態で液晶層１３ｃ、Ｒ光カラーフィルタを透過して、後側ガラス１３ｅと後側偏光板１３ｆを透過して、拡散板６２に到達し、拡散板６２で拡散されることになる。こうすることで、実施の形態２で述べた画像表示装置４０の効果に加えて、画像ボケがなく広視野角かつ、画素毎の視野角特性が同じ高画質な画像を提供することが可能になる。即ち、マイクロレンズアレイ６１を透過させたことにより、液晶層１３ｃ、カラーフィルタ１３ｄを透過する光の向きが直上向きになることにより、画素によらず真正面向きに光の主光線方向を向けることができるため、画素毎の視野角特性を同じにすることができ、さらには後側ガラス１３ｅと後側偏光板１３ｆを透過する間に、隣接するカラーフィルタを透過した光との交差がなくなるため、画像のボケがなく、広視野角な高画質な画像を提供することができる。さらに、拡散板６２で拡散されることで、広視野角の液晶表示装置を提供することが可能になる。
【００４０】
尚、マイクロレンズアレイ６１は、ホログラムレンズ等を用いて構成しても構わない。
【００４１】
尚、今は拡散板６２を後側偏光板１３ｆの直後に配置したが、後側偏光板１３ｆと後側ガラス１３ｅの間に配置することでも同様の効果は得られる。
【００４２】
さらには、図６に示す他の液晶表示装置７０の様に、拡散板をカラーフィルタ１３ｄの直後に配置（拡散板７２）して液晶パネル７１とすることで、後側ガラス１３ｅ内や後側偏光板１３ｆ内での光の拡がりに起因する隣接カラーフィルタを透過した光との混合による画像のボケをも防止することができ、かつ広視野角の液晶表示装置を構築できることになり、さらに高画質な液晶表示装置を提供することが可能になる。
【００４３】
尚、ここでは拡散板６２をカラーフィルタ１３ｄの直後に配置したが、カラーフィルタ１３ｄと液晶層１３ｃの間に配置することや、液晶層１３ｃの直前に配置しても構わない。
【００４４】
尚、図４の画像表示装置５０に対しても図示しないが全く同じことが考えられる。
【００４５】
尚、図示しないが、図７の液晶表示装置１０に対しても、同様にカラーフィルタ１３ｄの直後や液晶層１３ｃの直前もしくは直後に拡散板を配置することで、図６の液晶表示装置７０と同様に後側ガラス１３ｅ内や後側偏光板１３ｆ内での光の拡がりに起因する隣接カラーフィルタを透過した光との混合による画像のボケなく広視野角の液晶表示装置を構築でき、さらに高画質な液晶表示装置を提供することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明を適用すると、照射光を高効率に同一の色のサブピクセルに入射させる光学系をコンパクトに配置することができるので低消費電力で薄型の液晶表示装置を実現することができる。さらに、発光部の数を低減して構造が簡単な導光板とすることができるので低コストの液晶表示装置を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の概略断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の模式的な構成図で液晶表示装置の斜視図（ｂ）（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線から見た断面図の１部を示す図
【図３】本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の概略断面図
【図４】本発明の実施の形態３にかかる液晶表示装置の概略断面図
【図５】本発明の実施の形態４にかかる液晶表示装置の概略断面図
【図６】本発明の実施の形態４にかかる他の液晶表示装置の概略断面図
【図７】従来の液晶表示装置に関する一実施例の概略断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０    液晶表示装置
１１    画素
１１Ｒ，２３Ｒ    Ｒ光カラーフィルタ
１１Ｇ    Ｇ光カラーフィルタ
１１Ｂ    Ｂ光カラーフィルタ
１２，４２，５２    光源
１２Ｒ，４２Ｒ，５２Ｒ    Ｒ光源
１２Ｇ，４２Ｇ，５２Ｇ    Ｇ光源
１２Ｂ，４２Ｂ，５２Ｂ    Ｂ光源
１３，６３，７１    液晶パネル
１３ａ    前側偏光板
１３ｂ    前側ガラス
１３ｃ    液晶層
１３ｄ    カラーフィルタ
１３ｅ    後側ガラス
１３ｆ    後側偏光板
１４，２１，４１，５３，５４，６１    マイクロレンズアレイ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，５４ａ，５４ｂ    マイクロレンズ
１５Ｂ，２２Ｂ    Ｂ光
２２Ｒ，４３Ｒ，５５Ｒ    Ｒ光
３１    レーザ光源
３１Ｒ    Ｒレーザ光源
３１Ｇ    Ｇレーザ光源
３１Ｂ    Ｂレーザ光源
３２，３５    レーザ光
３２Ｒ，３５Ｒ    Ｒレーザ光
３２Ｇ，３５Ｇ    Ｇレーザ光
３２Ｂ，３５Ｂ    Ｂレーザ光
３３    バンドルファイバ
３３Ｒ    Ｒバンドルファイバ
３３Ｇ    Ｇバンドルファイバ
３３Ｂ    Ｂバンドルファイバ
３４    導波路
３４Ｒ    Ｒ導波路
３４Ｇ    Ｇ導波路
３４Ｂ    Ｂ導波路
３６    カット面
５１，６２，７２    拡散板
【図１】
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【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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