JP2008218018A - 光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で光利用効率の高いカラー表示を実現することが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】入射光を略直角に屈折可能なプリズムシート１３と、互いに異なる波長領域の複数の色光（赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０）をプリズムシート１３に対して微小な角度で入射するように個別に射出可能な光源部１０とを設ける。また、液晶表示パネル２において、各色光が周期的な線順次照射動作を行うようにする。各色ごとの複数の光源やカラーフィルタを設けなくともカラー表示の実現が可能となり、部材コストが低減する。また、各色ごとにポリゴンミラーを設けた場合と比べ、バックライト装置が小型化（薄型化）する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の色光を発する光源装置およびそのような光源装置を備えた液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置では、常時白色光を発する光源（例えば、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光ランプ）や、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）など）と、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のカラーフィルタとの組み合わせによって、カラー表示がなされるようになっている。

ところが、このカラーフィルタでの光損失が大きいため、光源からの光の利用効率を大きく低下させてしまっている。そこで、このようなカラーフィルタを用いないでカラー表示を行う方法として、いわゆるフィールドシーケンシャル方式や、例えば各色ごとに複数の光源を設けて順次点灯させる方式（例えば、特許文献１，２）など、１つのフレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色用の映像を時分割で表示させるようにしたものが提案されている。これらの方式によれば、カラーフィルタによる光損失を回避できるため、その分、光源からの光の利用効率が向上すると考えられる。また、カラーフィルタが不要となるため、その分だけ部材コストを抑えることもできると考えられる。

特開２００２−２９６５８８号公報 特開２００６−２２０６８５号公報

ところで、上記特許文献１，２による方式では、各色ごとの複数の光源を用いて各色光の線順次点灯を行っているが、上記フィールドシーケンシャル方式による原理から脱却できるものではなく、１フレーム期間において１つ１つの光源が点灯する期間は、フィールドシーケンシャル方式による原理から算出されるわずかなものとなっている。したがって、そのような場合、点灯期間における各光源の発光輝度を大きく設定する必要が生じ、同様に光源部の部材のコストが大幅に増加してしまう。また、各色ごとに複数の光源を設ける必要があるため、この点からも部材コストが増加してしまうといえる。

そこで、光源からの各色光自体を、照射面である液晶表示パネルに対して線順次で照射させるという方法が考えられる。そしてそのような方法を実現しようとする場合、光源の構成としては、各色光を発する光源と、発せられた各色光が線順次照射となるように、これら各色光を回転しつつ反射する各色ごとのポリゴンミラーとを含むようにすることが考えられる。

ところが、そのように各色光に対応するポリゴンミラーを設けて構成するようにした場合、各色ごとにポリゴンミラーを設ける必要があることや、ポリゴンミラーによる反射作用に起因して、光源装置が大型化してしまうことになる。

このように従来の技術では、部材コストの低減や装置構成の小型化（薄型化）を図りつつ、高い光利用効率でカラー表示を行うことが困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成で光利用効率の高いカラー表示を実現することが可能な光源装置、およびそのような光源装置を備えた液晶表示装置を提供することにある。

本発明の光源装置は、プリズムシートと、光源部と、光源駆動手段とを備えたものである。ここで、上記プリズムシートは、所定の照射面と対向して配置され、入射光を略直角に屈折可能なものである。また、上記光源部は、互いに異なる波長領域の複数の色光を、プリズムシートに対して微小な角度で入射するように個別に射出可能なものである。また上記光源駆動手段は、上記照射面において各色光が周期的な線順次照射動作を行うように光源部を駆動するものである。

本発明の液晶表示装置は、光を発する照射手段と、この照射手段から発せられた光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルとを備え、上記照射手段が、プリズムシートと、上記光源部と、光源駆動手段とを有するようにしたものである。ここで、上記プリズムシートは、液晶パネルと対向して配置され、入射光を略直角に屈折可能なものである。また、上記光源駆動手段は、液晶パネルにおいて各色光が周期的な線順次照射動作を行うように光源部を駆動するものである。

本発明の光源装置および液晶表示装置では、光源部から互いに異なる波長領域の複数の色光が個別に射出され、プリズムシートに対して微小な角度で入射する。そして入射した各色光は、プリズムシートにおいて略直角に屈折され、所定の照射面（または液晶パネル）へ照射される。この際、光源部から射出された各色光が、上記照射面（または液晶パネル）において周期的な線順次照射動作を行うように制御がなされる。

本発明の光源装置では、上記光源部とプリズムシートとの間に、光源部から射出された各色光を個別にプリズムシートへと導く複数の層状導光板が積層されてなる導光部を備えるようにするのが好ましい。このように構成した場合、光源部からの射出光は、各層状導光板内を進行してプリズムシートへと導かれるため、光源部とプリズムシートとの間における射出光の拡散が、最小限に抑えられる。したがって、射出光の拡散に起因した上記照射面での各色光の照射位置の変位幅も、最小限に抑えられる。

本発明の光源装置または液晶表示装置によれば、入射光を略直角に屈折可能なプリズムシートと、互いに異なる波長領域の複数の色光をプリズムシートに対して微小な角度で入射するように個別に射出可能な光源部とを設けると共に、所定の照射面（または液晶パネル）において各色光が周期的な線順次照射動作を行うようにしたので、各色ごとの複数の光源やカラーフィルタを設けなくともカラー表示の実現を可能とし、部材コストを低減することができる。また、各色ごとにポリゴンミラーを設けた場合と比べ、光源装置の小型化（薄型化）を図ることができる。よって、簡易な構成で光利用効率の高いカラー表示を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置（液晶表示装置３）の全体構成を分解斜視図で模式的に表したものである。この液晶表示装置３は、透過光を表示光Ｄoutとして出射するいわゆる透過型の液晶表示装置であり、バックライト装置１と、透過型の液晶表示パネル２とを含んで構成されている。

液晶表示パネル２は、透過型の液晶層２０と、この液晶層２０を挟む一対の基板、すなわちバックライト装置１側の基板であるＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２２Ａおよびこれに対向する基板である対向電極基板２２Ｂと、これらＴＦＴ基板２２Ａおよび対向電極基板２２Ｂにおける液晶層２０と反対側にそれぞれ積層された偏光板２１Ａ，２１Ｂとから構成されている。また、ＴＦＴ基板２２Ａにはマトリクス状の画素が構成され、各画素にはＴＦＴなどの駆動素子を含む画素電極２３が形成されている。

バックライト装置１は、互いに異なる波長領域の複数の色光（この場合、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂ）を、照射光Ｌoutとして個別に射出可能なものである。

図２は、バックライト装置１の構成例を断面図で表したものである。

このバックライト装置１は、赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂをそれぞれ個別に射出可能であると共に、これらの光の射出方向を周期的な線順次方向となるように射出可能な光源部１０と、これら赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂをそれぞれ個別に屈折させて液晶表示パネル２へと導くプリズムシート１３と、光源部１０およびプリズムシート１３の間に設けられ、複数の薄い板状の導光板からなる積層導光板１４とを含んで構成されている。

光源部１０は、例えば、積層導光板１４の光入射口に対して光を照射する半導体レーザやＬＥＤなどの光源と、後述する所定の中心軸を中心として回転するポリゴンプリズムなどの照射光学系とを含んで構成されている。この光源部１０は、図示しないバックライト駆動部（後述するバックライト駆動部１１）により駆動され、後述するように、液晶表示パネル２に対して赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂをそれぞれ線順次で照射できるようになっている。なお、光源部１０は、赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂがそれぞれプリズムシート１３に対して微小な角度（例えば、３°程度）で入射するように配置されている。

積層導光板１４（導光部）は、プリズムシート１３に対して微小な角度（例えば、３°程度）で傾斜を持つように配置されている。この積層導光板１４は、光源部１０から射出された赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを個別にプリズムシート１４へと導く複数の層状導光板が積層されてなり、これら層状導光板はそれぞれ、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートなどにより構成される。

プリズムシート１３は、液晶表示パネル２の側は平坦面である一方、積層導光板１４の光射出口側には、微小な三角形状のプリズムが形成されている。このプリズムシート１３は、入射した光（この場合、積層導光板１４から射出した光）を略直角（例えば、９０°程度）に屈折可能なようになっており、例えば市販の逆プリズムシートなどにより構成される。

なお、積層導光板１４における各層状導光板の厚みは、なるべく小さい（すなわち、積層導光板１４における層状導光板の積層数がなるべく多い）ほうが好ましく、例えば、後述する赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂによる線順次照射動作の際に、光源部１０から積層導光板１４へ照射される各色光の照射ライン幅よりも小さいほうが好ましい。これは、例えば図３に、積層導光板１４内の各層状導光板１４１の配置例と時間との関係で示したように、光源部１０から積層導光板１４へ照射される各色光の照射ライン幅がＷ１（＝層状導光板１４１の厚みＷ０）やＷ２（＝０．７×Ｗ０）の場合、各色光の照射ラインが線順次動作することを考えると、実際に積層導光板１４を通って液晶表示パネル２へ照射される各色光のライン幅（カラーライン幅）は、それぞれ、Ｗ１Ａ（＝３×Ｗ０）やＷ２Ａ（＝２．７×Ｗ０）となり、各層状導光板１４１の厚みが小さいほうがカラーライン幅の増加率を抑えることができるからである。具体的には、例えば図４に示したように、各色光の照射ライン幅がＷ１，Ｗ２のときのカラーライン幅の増加率は、それぞれ図中の符号Ｐ１，Ｐ２のように表され、各層状導光板１４１の厚みに対する照射ライン幅の比率がより大きい（各層状導光板１４１の厚みがより小さい）符号Ｐ１のほうが、符号Ｐ２の場合と比べ、カラーライン幅の増加率が抑えられていることが分かる。

次に、図５を参照して、液晶表示パネル２および光源部１０の駆動および制御部分の構成について詳細に説明する。ここで、図５は、液晶表示装置３のブロック構成を表したものである。

図５に示したように、液晶表示パネル２を駆動して映像を表示するための駆動回路は、液晶表示パネル２内の各画素電極２３へ映像信号に基づく駆動電圧を供給するＸドライバ（データドライバ）５１と、液用表示パネル２内の各画素電極２３を図示しない走査線に沿って線順次駆動するＹドライバ（ゲートドライバ）５２と、これらＸドライバ５１およびＹドライバ５２ならびに後述するバックライト駆動部１１を制御するタイミング制御部６１と、外部からの映像信号を処理してＲＧＢ信号を生成するＲＧＢプロセス処理部６０と、このＲＧＢプロセス処理部６０からのＲＧＢ信号を記憶するフレームメモリである映像メモリ６２とから構成されている。

一方、バックライト装置１の光源部１０を駆動して後述する線順次照射動作を行うための駆動および制御を行う部分は、上記タイミング制御部６１およびバックライト駆動部１１である。なお、これらタイミング制御部６１およびバックライト駆動部１１の詳細（役割）については、後述する。

ここで、バックライト装置１が、本発明における「光源装置」および「照射手段」の一具体例に対応する。また、バックライト駆動部１１が、本発明における「光源駆動手段」の一具体例に対応する。また、Ｘドライバ５１、Ｙドライバ５２、ＲＧＢプロセス処理部６０、映像メモリ６２およびタイミング制御部６１が、本発明における「表示駆動手段」の一具体例に対応する。

次に、図６〜図１２を参照して、バックライト装置１における光源部１０の詳細構成について説明する。ここで、図６は、バックライト装置１の断面構成を光源部１０について詳細に表したものであり、図７は、図６において符号Ｐ３で示した領域を拡大してより詳細に表したものである。

図６に示したように、光源部１０は、積層導光板１４上に並んで配置された緑色光照射部１０ｇ、赤色光照射部１０ｒおよび青色光照射部１０ｂと、これら緑色光照射部１０ｇ、赤色光照射部１０ｒおよび青色光照射部１０ｂから照射される各色光を個別に屈折可能な単一のポリゴンプリズム１０Ａと、このポリゴンプリズム１０Ａで屈折された各色光を積層導光板１４の入射口部分に結像させるための結像光学系である集光レンズ１０Ｂ、ミラー１０Ｃ１、集光レンズ１０Ｄおよびミラー１０Ｃ２とから構成されている。

赤色光照射部１０ｒは、赤色光を発する赤色ＬＥＤ１０ｒ０を有しており、後述するようにして平行化され圧縮された赤色光である赤色光Ｌｒ０をポリゴンプリズム１０Ａへ向けて照射するものである。同様に緑色光照射部１０ｇは、緑色光を発する緑色ＬＥＤ１０ｇ０を有しており、平行化され圧縮された緑色光である緑色光Ｌｇ０をポリゴンプリズム１０Ａへ向けて照射するものである。また、青色光照射部１０ｂは、青色光を発する青色ＬＥＤ１０ｂ０を有しており、平行化され圧縮された青色光である青色光Ｌｂ０をポリゴンプリズム１０Ａへ向けて照射するものである。

ポリゴンプリズム１０Ａは、緑色光照射部１０ｇ、赤色光照射部１０ｒおよび青色光照射部１０ｂからそれぞれ照射される緑色光Ｌｇ０、赤色光Ｌｒ０および青色光Ｌｂ０を、例えば図６および図７中の符号ｒ１で示したように回転することによって個別に屈折するものであり、ここでは四面体により構成されている。なお、このポリゴンプリズム１０Ａの詳細構成および屈折作用については、後述する。

集光レンズ１０Ｂは、ポリゴンプリズム１０Ａで屈折された各色光を、ミラー１０Ｃ１の方向へ向けて集光するレンズである。ミラー１０Ｃ１は、集光レンズ１０Ｂによって集光された各色光を、集光レンズ１０Ｄの方向へ向けて反射するものである。集光レンズ１０Ｄは、ミラー１０Ｃ１で反射された各色光を、ミラー１０Ｃ２の方向へ向けて集光するレンズである。ミラー１０Ｃ２は、集光レンズ１０Ｄによって集光された各色光を、積層導光板１４の入射口方向へ向けて反射し、その入射口部分Ｐ４に結像させるものである。

なお、上記結像光学系のうちの一部（ミラー１０Ｃ１、集光レンズ１０Ｄおよびミラー１０Ｃ２）を省略して考えると、例えば図８に断面図で示したような構成となる。この図８から分かるように、緑色光Ｌｇ０、赤色光Ｌｒ０および青色光Ｌｂ０では、一の色光（この場合、青色光Ｌｂ０）の光軸に対して他の色光（この場合、赤色光Ｌｒ０および緑色光Ｌｇ０）の光軸がそれぞれ線対称となっており、例えば符号ｒ１のように回転するポリゴンプリズム１０Ａによって各色光が屈折され、集光レンズ１０Ｂで集光されることにより、各色光が積層導光板１４の入射口に対して個別に線順次照射されるようになっている。また、例えば図９に示したように、積層導光板１４Ａの入射面に対して直角に入射しないの場合には、この積層導光板１４Ａのように、その入射口を凸面状とするのが好ましい。入射した光の角度が積層導光板の導光方向に近づいて反射回数が減ることで、透過損失を減少させることができるからである。なお、図８および図９に示した符号Ｖ０ａ，Ｖ０ｂはそれぞれ、ポリゴンプリズム１０Ａが回転している時の緑色光Ｌｇ０、赤色光Ｌｒ０および青色光Ｌｂ０の虚像点の軌跡（虚像カーブ）を表している。

次に、図１０〜図１２を参照して、図６に示した赤色光照射部１０ｒの詳細構成について説明する。ここで、図１０（Ａ）は、赤色光照射部１０ｒの断面構成を表すものであり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＩＩ−ＩＩ部分における矢視断面構成を表すものである。なお、図６に示した緑色光照射部１０ｇおよび青色光照射部１０ｂは、図１０に示した赤色光照射部１０ｒと同様の構成であるため、説明を省略する。

赤色光照射部１０ｒは、前述の赤色ＬＥＤ１０ｒ０と、曲面Ｓ１，Ｓ２を含む平行光生成部１０ｒ１と、平行光圧縮部１０ｒ２とを含んで構成されている。また、この赤色光照射部１０ｒにおいて、赤色ＬＥＤ１０ｒ０、平行光生成部１０ｒ１および平行光圧縮部１０ｒ２が一体化して形成されるようになっている。

平行光生成部１０ｒ１は、赤色ＬＥＤ１０ｒ０において発せられた赤色光を、上記曲面Ｓ１，Ｓ２を利用して略平行光とするものである。具体的には、これら曲面Ｓ１，Ｓ２は、例えば図１１に断面模式図で示した曲面Ｓ１のように、赤色ＬＥＤ１０ｒ０から発せられた赤色光の光束のうち、この光束の中心軸Ｌ１に対して所定の閾値である角度α（０°＜α＜９０°であり、例えば、α＝４°）以上をなす角度（例えば、α≦ｎ＜９０°である角度ｎ）方向に拡散する光線を、ｎ度の反射角で反射するような曲面となっている。すなわち、例えば中心軸Ｌ１に対して角度α以上の角度（射出角）をなす光線Ｌｒ０１，Ｌｒ０２，Ｌｒ０３は、曲面Ｓ１においてその射出角と等しい角度で反射され（例えば、赤色ＬＥＤ１０ｒ０の最悪位置から射出される光線Ｌｒ０３は、射出角αで赤色ＬＥＤ１０ｒ０から射出し、曲面Ｓ１において反射角αで反射されている。）、これにより各赤色光の光線が、閾値角度α以下の射出角で進行する略平行光として、平行光生成部１０ｒ１から射出されるようになっている。したがって、例えば図１１に示したパラボラミラー曲面Ｓ１０１と比べ、平行光生成部の小型化（例えば、幅が６４％程度小さくなり、長さが６２％程度小さくなる）が可能となっている。なお、赤色ＬＥＤ１０ｒ０から元々閾値角度α以下で射出された赤色光は、曲面Ｓ１，Ｓ２に反射されず、そのまま平行光生成部１０ｒ１から射出されるようになっている。

平行光圧縮部１０ｒ２は、例えば図１２に示したように、平行光生成部１０ｒ１で略平行化された赤色光を集光する集光レンズ１０ｒ３（第１の集光光学系）と、この集光された赤色光を圧縮して出力する圧縮部１０ｒ４とを含んで構成されている。この圧縮部１０ｒ４は、例えば図中に示したように、略平行光を圧縮するように配置された光学系（レーザ光のエクスパンダを逆向きにした構成に類似している）により構成される。なお、この圧縮部１０ｒ４を、例えば顕微鏡の原理を利用して構成してもよい。また、このような平行光圧縮部１０ｒ２を複数設け、それらが多段構成となるようにしてもよい。そのように構成した場合、略平行光をより圧縮し、光源部１０の構成をより小型化することができるからである。

次に、本実施の形態のバックライト装置１および液晶表示装置３の動作について、詳細に説明する。

まず、図１〜図５を参照して、本実施の形態のバックライト装置１および液晶表示装置３の基本動作について説明する。

バックライト装置１では、バックライト駆動部１１による光源部１０の駆動動作により、光源部１０から液晶パネル２に対し、赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂからなる照射光Ｌoutが、それぞれ個別に射出される。

一方、液晶表示装置３全体では、映像信号に基づいてＸドライバ５１およびＹドライバ５２から出力される画素電極２３への駆動電圧によって、光源部１０からの照射光Ｌoutが液晶層２０で変調され、表示光Ｄoutとして液晶パネル２から出力される。このようにしてバックライト装置１が液晶表示装置３のバックライト（液晶用照射手段）として機能し、これにより表示光Ｄoutによる映像表示がなされる。

具体的には、タイミング制御部６１による制御に従って、Ｙドライバ５２から液晶パネル２内の１水平ライン分のＴＦＴ素子のゲートへ画素ゲートパルスが印加され、それと共にＸドライバ５１からその１水平ライン分の画素電極２３へ、映像信号に基づく駆動電圧が印加される。これにより、液晶表示装置３において映像信号に基づく映像表示がなされる。

次に、図１〜図５に加えて図６〜図１０および図１３〜図２１を参照して、バックライト装置１（特に光源部１０）による照射動作について、詳細に説明する。

まず、図６に示したように、赤色光照射部１０ｒ、緑色光照射部１０ｇおよび青色光照射部１０ｂから、それぞれ、略平行化されると共に圧縮された赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０が射出され、例えば符号ｒ１のように回転するポリゴンプリズム１０Ａに個別に入射する。具体的には、例えば赤色光照射部１０ｒでは、図１０に示したように、赤色ＬＥＤ１０ｒ０から発せられた赤色光は、曲面Ｓ１，Ｓ２を含む平行光生成部１０ｒ１において略平行化され、さらに平行光圧縮部１０ｒ２において圧縮され、出力する。なお、緑色光照射部１０ｇおよび青色光照射部１０ｂにおいても同様の動作がなされ、略平行化され圧縮された緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０がそれぞれ出力される。

この際、平行光生成部１０ｒ１では、例えば図１３および図１４（図１３の一部を拡大したもの）に示したように、赤色ＬＥＤ１０ｒ０から、この赤色ＬＥＤ１０ｒ０の最下点から上向きに前述の閾値角度αをなす直線Ｌ２と、曲面Ｓ１と、赤色ＬＥＤ１０ｒ０の発光面とから構成される閉空間内に射出された光線は、全て曲面Ｓ１において反射されて出力する。また、平行光圧縮部１０ｒ２では、例えば図１２に示したように、平行光生成部１０ｒ１において略平行化された赤色光が、集光レンズ１０ｒ３によって圧縮部１０ｒ４内に集光される。そしてこの圧縮部１０ｒ４において、集光された赤色光が圧縮され、赤色光Ｌｒ０としてポリゴンプリズム１０Ａへ射出される。

次に、例えば図７および図８に示したように、ポリゴンプリズム１０Ａへ個別に入射した赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０は、それぞれ、集光レンズ１０Ｂにより集光され、ミラー１０Ｃ１で反射され、集光レンズにより集光され、ミラー１０Ｃ２で反射されることにより、図７中の符号Ｐ４で示した積層導光板１４の光入射口部分で結像し、積層導光板１４内へ個別に入射する。

この際、図７に示したようにポリゴンプリズム１０Ａが回転しているため、個別に入射した赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０の入射角が随時変化し、これにより各色光の屈折角も変化する。したがって、バックライト駆動部１１の駆動動作によってポリゴンプリズム１０Ａの回転動作が制御されることにより、積層導光板１４へ入射する各色光の入射位置がそれぞれ線順次に変化し、その結果、例えば図２に示したように、積層導光板１４およびプリズムシート１３を介して液晶表示パネル２へ個別に照射される各色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂが、それぞれ線順次照射動作をなすようになる。なお、この線順次照射動作の詳細については、後述する。

このようにして、光源部１０から、略平行化された各色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂが個別に照射されると共に、積層導光板１４およびプリズムシート１３を介して液晶表示パネル２に対し、それぞれ個別に線順次で照射される。

ここで、図１５〜図２１を参照して、ポリゴンプリズム１０Ａにおける構成と屈折作用との関係について、詳細に説明する。図１５〜図２１は、それぞれ、ポリゴンプリズム１０Ａにおける緑色光Ｌｇ０および赤色光Ｌｒ０の虚像点の軌跡（虚像カーブ）の態様を示したものである。なお、青色光Ｌｂ０の虚像点の軌跡（虚像カーブ）は、この場合、緑色光Ｌｇ０の光軸に対して赤色光Ｌｒ０の虚像カーブを線対称としたものであり同様となるため、説明を省略する。

まず、例えば図１５に示したポリゴンプリズム１０Ａ１のように、一の色光（この場合、緑色光Ｌｇ０）の光軸に対して他の色光（この場合、赤色光Ｌｒ０）の光軸がなす角度により規定される、ポリゴンプリズムに対する他の色光の入射位置が、以下の（１）式により規定される理論入射角から算出される位置（ポリゴンプリズムが定速回転するので、各色光が画面の下に消え上に現れるタイミングの色光ごとの時間差は一定でなければならないとの考えから算出される位置である。上下の切り替えはポリゴンプリズムの頂角で起きるので、（１）式で規定される角度に頂点が来たときの位置が、入射位置である。）になると共に、他の色光がこの理論入射位置へ向かって水平方向に入射するように各色光の光路が設定された場合について考える。ポリゴンプリズム（偶数角形）は入射面と出射面が平行であることから光は平行にシフトするため、ここに述べた水平方向に入射させることは一番自然な発想である。また、ここでは、ポリゴンプリズム１０Ａ１へ入射する各色光が、それぞれ、理想的な平行光である場合について考える。この場合、赤色光Ｌｒ０の理論入射位置角は、（３６０°／４）／３＝３０°となる（ポリゴンプリズムに対する入射光線の順序は、基本的には自由に決定できる。しかしここでは仮に上から赤色光、緑色光、青色光の配置として述べることとする）。また、ポリゴンプリズム１０Ａ１が回転することによる赤色光Ｌｒ０および緑色光Ｌｇ０の虚像点の軌跡（虚像カーブ）Ｖｒ１，Ｖｇ０はそれぞれ、図１５に示したようになり、互いの虚像位置が大きく離れてしまっている。したがって、そのままでは、液晶表示パネル２に対する線順次照射動作の際の各色光の位置ずれが大きくなってしまう。
（理論入射角）
＝３６０°／（ポリゴンプリズムの多面体の面数）／（色光の数）…（１）

そこで、例えば図１６に示したポリゴンプリズム１０Ａ２では、まず、上記理論入射位置へ向かう赤色光Ｌｒ０の入射角が、ポリゴンプリズム１０Ａ２の中心点へと向かう方向（下向き）となるように、赤色光Ｌｒ０の入射角度が変更されている。具体的には、虚像カーブＶｒ２１は、赤色光Ｌｒ０の入射角＝０°（水平方向）の場合であり、虚像カーブＶｒ２２は、赤色光Ｌｒ０の入射角＝５°の場合であり、虚像カーブＶｒ２３は、赤色光Ｌｒ０の入射角＝１０°の場合であり、虚像カーブＶｒ２４は、赤色光Ｌｒ０の入射角＝２０°の場合である。したがって、図１６から、赤色光Ｌｒ０の入射角が水平方向から小さくなってポリゴンプリズム１０Ａ２の中心軸へ向かうにつれて、赤色光Ｌｒ０の虚像カーブの位置が緑色光Ｌｇ０の虚像カーブＶｇ１の位置へと近づいていき、入射角＝１０°〜２０°程度で最も近づいていることが分かる。

また、例えば図１７に示したポリゴンプリズム１０Ａ３では、さらに、このポリゴンプリズム１０Ａ３に対する赤色光Ｌｒ０の入射位置の角度が、上記（１）式で規定される理論入射角（この場合、３０°）よりも小さくなるように（図１７では、一例として２５°となるように記載されている）入射位置を設定することにより、赤色光Ｌｒ０の光路が定められている。よって、赤色光Ｌｒ０の入射位置の角度がそのようになるように光路を設定すれば、赤色光Ｌｒ０の虚像カーブＶｒ３の位置が緑色光Ｌｇ０の虚像カーブＶｇ１の位置へとより近づき、その結果、液晶表示パネル２に対する線順次照射動作の際の各色光の位置ずれがより抑えられることになる。

ここで、ほとんど理想的な平行光線に対する実用的なポリゴンプリズムの使用方法については、上記のようになる。しかし、実際には光源として理想的な平行光線を使える場合は多くないと思われる。そこで、図１５〜図１７の場合とは異なり、ポリゴンプリズムへ入射する各色光が、それぞれ、擬似的な平行光である場合（例えば、平行光生成部１０ｒ１等により生成された略平行光である場合）について考えると、例えば図１８に示したように、略平行光である緑色光Ｌｇ０の焦点位置ｆｇ２がポリゴンプリズム１０Ａ４の端面の位置となっている場合、虚像点カーブＶｇ２の位置（特に、虚像カーブＶｇ２における緑色光Ｌｇ０の光軸付近の位置（中央虚像点位置））が、理想的な平行光の場合の虚像点カーブＶｇ１の位置から入射側へ大きくシフトしてしまうことが分かる。よってこの場合、赤色光Ｌｒ０および青色光Ｌｂ０の中央虚像点位置と、緑色光Ｌｇ０の中央虚像点位置とが、大きくずれてしまうことになり、液晶表示パネル２に対する線順次照射動作の際の各色光の位置ずれも、理想的な平行光である場合と比べて大きくなってしまうことになる。

そこで、このような問題に対する対策として、例えば図１９（Ａ），（Ｂ）に示したポリゴンプリズム１０Ａ５１，１０Ａ５２では、緑色光Ｌｇ０の焦点がポリゴンプリズムの表面（端面）とそのポリゴンプリズムの中心軸との間に位置するように集光する集光光学系（例えば、集光レンズ；図示せず）を、ポリゴンプリズムの前段にさらに設け、緑色光Ｌｇ０の焦点位置が、図１８に示した焦点位置ｆｇ２から、図１９（Ａ）に示した焦点位置ｆｇ３、図１９（Ｂ）に示した焦点位置ｆｇ４、となるにつれて、ポリゴンプリズムの中心軸へ近づくようにしている。このように設定した場合、緑色光Ｌｇ０の虚像カーブが、図１８に示した虚像カーブＶｇ２から、図１９（Ａ）に示した虚像カーブＶｇ３、図１９（Ｂ）に示した虚像カーブＶｇ４、となるにつれて、虚像カーブの形状は変位せずに保たれつつ、それらの中央虚像点位置が入射方向からポリゴンプリズムの中心軸方向へシフトしていることが分かる。したがって、各色光が擬似的な平行光であることに起因する緑色光Ｌｇ０の中央虚像点位置の入射側へのシフトが抑制される方向にシフトし、その結果、液晶表示パネル２に対する線順次照射動作の際の各色光の位置ずれが抑えられることになる。

上記では虚像カーブ位置の制御方法を示しているが、虚像カーブの形状については目的に適していないので、例えば図２０に示したポリゴンプリズム１０Ａ６では、さらに、ポリゴンプリズムの端面の形状が平面から曲面へと変更され、緑色光Ｌｇ０の虚像カーブ自体の形状も変形されている。具体的には、虚像カーブＶｇ５は、ポリゴンプリズムの端面が凸面である場合のもの、虚像カーブＶｇ６（＝Ｖｇ２）は、これまで説明したようにポリゴンプリズムの端面が平面であるもの、虚像カーブＶｇ７は、ポリゴンプリズムの端面が凹面である場合のもの、をそれぞれ示している。また、虚像カーブＶｇ７では、虚像カーブＶｇ７１から虚像カーブＶｇ７２、虚像カーブＶｇ７３へと向かうにつれて、凹面の曲率が大きくなっている。したがって、ポリゴンプリズム１０Ａ６の端面を凹面状とすると共にその曲率を調整することにより、緑色光Ｌｇ０の虚像カーブが変形し（具体的には、中央虚像点位置がポリゴンプリズムの中心軸方向に向かうように変形し）、緑色光Ｌｇ０が理想的な平行光である場合の虚像カーブＶｇ１の形状と近づけることが可能となる。

このようにして、ポリゴンプリズムへ入射する各色光が擬似的な平行光（略平行光）である場合であっても、例えば図２１に示したポリゴンプリズム１０Ａ７のように、赤色光Ｌｒ０の虚像カーブＶｒ８と、緑色光Ｌｇ０の虚像カーブＶｇ８とで、位置および形状をほぼ一致させることが可能であることが分かる。したがって、上記したようにして各色光の光路やポリゴンプリズムの端面形状等を調整することで、液晶表示パネル２に対する線順次照射動作の際の各色光の位置ずれが最大限抑えられることになる。

次に、図１〜図５に加えて図２２〜図２７を参照して、光源部１０を含むバックライト装置１による線順次照射動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

ここで、図２２は、比較例１に係る従来のバックライト装置（白色光を照射するバックライト装置であり、図２３に断面図で示したように、赤色用、緑色用および青色用のカラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢを有する液晶表示パネルに適用されるもの）における１フレーム期間（１垂直動作期間）の動作を平面模式図で表したものである。また、図２４は、比較例２に係る従来のバックライト装置（いわゆるフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用されるバックライト装置）における１フレーム期間の動作を平面模式図で示したものである。また、図２５は、比較例３に係る従来のバックライト装置（前述の特許文献１，２に示されているバックライト装置）を平面摸式図で示したものである。また、図２６は、本実施の形態に係るバックライト装置１の線順次照射動作を説明するためのもの（液晶表示パネル２の平面図）であり、図２７は、１フレーム期間における線順次照射動作を平面模式図で表したものである。なお、図２４および図２７における各平面模式図は、それぞれ、１フレーム期間を複数分割してなる１サブフレーム期間における状態図を表している。

まず、図２２に示した比較例１に係るバックライト装置では、光源部１１０全体から一様に白色光が射出される（光源部１１０全体が、白色発光領域１０Ｗとなっている）と共に、その状態が１フレーム期間内で保持され、発光状態が変化することはない。そして例えば図２３に示したようなカラーフィルタＣＦにおいて、光源部１１０から射出された白色光Ｌｗ１０１，Ｌｗ１０２，Ｌｗ１０３がそれぞれ、赤色用カラーフィルタＣＦＲ、緑色用カラーフィルタＣＦＧおよび青色用カラーフィルタＣＦＢを透過し、これにより赤色光Ｌｒ１０１、緑色光Ｌｇ１０１および青色光Ｌｂ１０１が得られる。ここで、このカラーフィルタＣＦでは光損失が大きいため（各色用のカラーフィルタごとに光利用効率はそれぞれ異なるが、いずれにしても３色のうちの１色を透過させるため、カラーフィルタＣＦ全体での平均の理論効率は、３分の１程度（約３３％）になってしまう。なお、透過光に対する透過効率も８０％程度であるため、これを考慮すると、実際の光利用効率は３３％×８０％程度となり、さらに低下してしまうことになる。）、この比較例１では、光源１１０からの光の利用効率を大きく低下させてしまうことになる。

また、図２４に示した比較例２に係るバックライト装置では、１フレーム期間が複数（この場合、１２個）のサブフレーム期間に時分割されると共に、一定のサブフレーム期間（この場合、４つのサブフレーム期間）ごとに、光源２１０全体から一様に異なる色光が液晶パネルに対して周期的に照射されるようになっている（この場合、赤色光を照射する赤色発光領域２１０Ｒを有するサブフレーム期間と、緑色光を照射する緑色発光領域２１０Ｇを有するサブフレーム期間と、青色光を照射する青色発光領域２１０Ｂを有するサブフレーム期間とが、周期的に出現するようになっている）。また、これらの色光が照射されている期間では、各色光に対応する色用の映像信号が液晶パネルに対して一様に供給され、各色用の映像表示がなされるようになっている。なお、各色光が照射されているサブフレーム期間以外のサブフレーム期間は、ある色用の映像表示状態から他の色用の映像表示状態への遷移期間（例えば、符号Δｔ１０１で示した３つのサブフレーム期間は、赤色用の映像表示状態から緑色用の映像表示状態への遷移期間であり、符号Δｔ１０２で示した３つのサブフレーム期間は、緑色用の映像表示状態から青色用の映像表示状態への遷移期間であり、符号Δｔ１０３で示した３つのサブフレーム期間は、青色用の映像表示状態から赤色用の映像表示状態への遷移期間である）であり、この遷移期間では、光源部２１０は消灯状態となっている。したがって、このようなフィールドシーケンシャル方式では、各色光用の点灯期間（サブフレーム期間）は、１フレーム期間の１／３となってしまううえ、上記遷移期間が必要なため、液晶の応答時間を確保しようとすると、各色光用の点灯期間は、１フレーム期間のうちのわずかな時間（この場合、１フレーム期間の１／１２（＝（１／３）×（１／４）））程度となってしまう。よって、１フレーム期間に必要な光量を確保しようとすると、従来のカラーフィルタを用いた表示方式と比べ、点灯期間における各色光の輝度をそれぞれ１２倍に増加させなければならなくなり、光源部２１０の部材コストが大幅に増加してしまうことになる。

さらに、図２５に示した従来のバックライト装置（比較例３）においても、各色ごとの複数の光源３１０（赤色光源３１０Ｒ、緑色光源３１０Ｇおよび青色光源３１０Ｂからなる）を用いて、図中の符号Ｐ３０１で示したような各色光ごとの線順次点灯を行っているため、各色光について常時点灯にすることも可能ではあるが、１フレーム期間において１つ１つの光源が点灯する期間は、依然としてわずかなものとなってしまう。したがって、この場合も点灯期間における各光源３１０の発光輝度を大きく設定する必要が生じ、光源部３１０の部材のコストが大幅に増加してしまう。また、この比較例３では各色ごとに複数の光源３１０を設けているため、その点からも部材コストが増加してしまう。

これに対して本実施の形態では、単一の光源部１０を有するバックライト装置１から各色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂがそれぞれ個別に射出され、例えば図２６に示したように、各色光によるライン（赤色光ライン４Ｒ、緑色光ライン４Ｇおよび青色光ライン４Ｂ）が、互いに離間した位置で、液晶表示パネル２に対して常時照射されるようになっている。また、液晶表示パネル２では、垂直方向に沿って表示領域が複数の分割領域に分割されると共に、赤色光ライン４Ｒ、緑色光ライン４Ｇおよび青色光ライン４Ｂを含む分割領域の表示画素（画素電極２３）に対して対応する色用の映像信号が供給され、それぞれ、赤色用表示領域２Ｒ、緑色用表示領域２Ｇおよび青色用表示領域２Ｂが形成されるようになっている。なお、液晶表示パネル２において、赤色用表示領域２Ｒと緑色用表示領域２Ｇとの間の領域２ａは、緑色用の映像表示状態から赤色用の表示状態への遷移期間となっている領域であり、緑色用表示領域２Ｇと青色用表示領域２Ｂとの間の領域２ｂは、青色用の映像表示状態から緑色用の表示状態への遷移期間となっている領域であり、青色用表示領域２Ｂの下に位置する領域２ｃは、赤色用の映像表示状態から青色用の表示状態への遷移期間となっている領域であり、これらの領域にはバックライト装置１からの各色光が照射されないようになっている。そして赤色光ライン４Ｒ、緑色光ライン４Ｇおよび青色光ライン４Ｂと、赤色用表示領域２Ｒ、緑色用表示領域２Ｇおよび青色用表示領域２Ｂ（ならびに領域２ａ，２ｂ，２ｃ）とが互いに同期して、それぞれ図中の符号Ｐ２〜Ｐ４で示したように、周期的な線順次照射動作および線順次表示動作がなされるようになっている。

具体的には、例えば図２７に示したように、隣接するサブフレーム期間ごとに、赤色光ライン４Ｒ、緑色光ライン４Ｇおよび青色光ライン４Ｂと、赤色用表示領域２Ｒ、緑色用表示領域２Ｇおよび青色用表示領域２Ｂ（ならびに領域２ａ，２ｂ，２ｃ）とが、垂直方向に沿って分割領域の１つ分ずつずれるように変位する。また、図中の左上のサブフレームを基点として、例えば４番目のサブフレームから５番目のサブフレームへの動作時や、８番目のサブフレームから９番目のサブフレームへの動作時や、１２番目のサブフレームから１番目のサブフレームへの動作時には、一番下の分割領域に位置していた青色用表示領域２Ｂおよび青色光ライン４Ｂや、緑色用表示領域２Ｇおよび緑色光ライン４Ｇが、赤色用表示領域２Ｒおよび赤色光ライン４Ｒが、次のサブフレームにおいて一番上に位置するようになっており、各色用表示領域および各色光ラインがそれぞれ常時存在するような周期的動作がなされる。

このようにして本実施の形態では、比較例１のようなカラーフィルタが不要となると共に、各色光ラインが液晶表示パネル２に対して常時照射されるため、比較例２，３のように光源部の発光輝度を増加される必要がなくなる。また、単一の光源部１０から各色光が射出されるため、比較例３のように、各色光ごとに複数の光源部を設ける必要もない。さらに、液晶表示パネル２の各分割領域では、比較例２と同様に、一の色用の表示領域から他の色用の表示領域への遷移期間が設けられているため、液晶の応答期間が十分に確保可能となる。

また、光源部１０において、赤色光照射部１０ｒ、緑色光照射部１０ｇおよび青色光照射部１０ｂから互いに異なる波長領域の複数の色光（赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０）が個別に射出され、中心軸を中心として回転するポリゴンプリズム１０Ａによって、これら複数の色光が互いに独立して屈折される。そしてこのように屈折された各色光は、プリズムシート１３に対して微小な角度で入射し、入射した各色光は、プリズムシート１３において略直角に屈折され、所定の照射面である上記液晶表示パネル２へ照射される。この際、光源部１０から射出された各色光が液晶表示パネル２において上記したような周期的な線順次照射動作を行うように、ポリゴンプリズム１０Ａの回転動作の制御がなされる。したがって、例えば図２８に示したように、赤色光Ｌｒ４０１、緑色光Ｌｇ４０１および青色光Ｌｂ４０１をそれぞれ射出する光源部４１０と、符号ｒ４０１のように回転することにより各色光を反射するポリゴンミラー４１１（４１１Ｒ，４１１Ｇ，４１１Ｂ）とから構成されるバックライト装置４０１（比較例４）と比べ、バックライト装置が小型化（薄型化）する。

以上のように本実施の形態では、入射光を略直角に屈折可能なプリズムシート１３と、互いに異なる波長領域の複数の色光（赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０）をプリズムシート１３に対して微小な角度で入射するように個別に射出可能な光源部１０とを設けると共に、液晶表示パネル２において各色光が周期的な線順次照射動作を行うようにしたので、各色ごとの複数の光源やカラーフィルタを設けなくともカラー表示の実現を可能とし、部材コストを低減することができる。また、各色ごとにポリゴンミラーを設けた場合（上記比較例４）と比べ、バックライト装置の小型化（薄型化）を図ることができる。よって、簡易な構成で光利用効率の高いカラー表示を実現することが可能となる。

また、光源部１０において、各色光（赤色光Ｌｒ０、緑色光Ｌｇ０および青色光Ｌｂ０）を個別に射出可能な光源（赤色光照射部１０ｒ、緑色光照射部１０ｇおよび青色光照射部１０ｂ）と、中心軸を中心として回転すると共に光源から発せられた複数の色光を互いに独立して屈折可能なポリゴンプリズム１０Ａとを含むようにすると共に、液晶表示パネル２において各色光が周期的な線順次照射動作を行うようにポリゴンプリズム１０Ａの回転動作を制御するようにしたので、バックライト装置をより小型化（薄型化）することができる。よって、より簡易な構成で光利用効率の高いカラー表示を実現することが可能となる。

また、光源部１０から互いに異なる波長領域の複数の色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを個別に射出すると共に、液晶パネル２において、各色光が互いに離間した位置で常時照射されつつ周期的な線順次照射動作を行う（各色光によるカラーライン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが互いに離間した位置で常時存在しつつ周期的な線順次動作を行う）ようにしたので、照射期間における光源部１０の発光輝度を増加させることなく、各色光を常時照射させることができる。よって、安価な構成かつ高い光利用効率でカラー表示を行うことが可能となる。

また、比較例１のようなカラーフィルタが不要となるため、部材コストを低減することができると共に、液晶表示装置３における消費電力を低減することも可能となる。

また、赤色用、緑色用および青色用の表示画素（サブピクセル）を設ける必要がないため、同じ画素ピッチの場合、表示画素の精細度を３倍に増加させることができる。また、同じ表示画素の精細度を、３倍の大きさの表示画素で実現することができる。

さらに、液晶表示パネル２の各分割領域でみると、それぞれ、バックライト装置１から照射光Ｌoutが照射されない遷移期間が存在することになるため、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）のようなインパルス型の表示方式となる。よって、液晶表示装置３における動画応答性を向上させることが可能となる。具体的には、例えば図２９（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ、表示画面上を物体が変位する際の動画応答性を示したように、図２９（Ｄ）に示した本実施の形態に係る液晶表示装置３の動画応答性は、図２９（Ｂ）（従来の一般的な液晶表示装置の場合；ＭＰＲＴ（応答速度）が１２ｍｓ程度）の場合と比べて向上し、図２９（Ａ）（表示装置がＣＲＴの場合；ＭＰＲＴが４ｍｓ程度）や図２９（Ｃ）（フレームレートが１２０Ｈｚ程度である従来の液晶表示装置；ＭＰＲＴが６ｍｓ程度）の場合と同等の特性（ＭＰＲＴが５ｍｓ程度）を得ることが可能となる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、ポリゴンプリズムが４面体により構成されている場合について説明したが、例えば図３０に示したポリゴンプリズムのように、六面体や八面体など、他の多面体からなるポリゴンプリズム（図３０に示したのは、８面体のポリゴンプリズム１０Ａ８であり、例えば符号ｒ２のように中心軸を中心として回転している）としてもよい。なお、ポリゴンプリズムの回転角度がθ（度）の場合のポリゴンプリズムへの入射光線の平行移動量は、例えば図３１に示したように、ポリゴンプリズムの面数が大きくなるにつれて利用する回転数が小さくなることから線形性がより強まり、この線形性は好ましいが、この場合にポリゴンプリズムで得られる光線の平行移動量は減少してしまう。つまり、外接円の径が同じポリゴンプリズム同士を比較すると、ポリゴンプリズムが六面体の場合の光線の平行移動量（Δθ６）のほうが、ポリゴンプリズムが八面体の場合の光線の平行移動量（Δθ８）と比べて大きく、さらに四面体の場合の光線の平行移動量（Δθ４）のほうがより大きくなる。よって、ポリゴンプリズムの面数を減らしたほうが、光線の平行移動量の範囲をより大きく取ることができる。

また、上記実施の形態では、図２に示したように、光源部１０とプリズムシート１３との間に積層導光板１４を設けた場合（バックライト装置１）について説明したが、例えば図３２に断面図で示したバックライト装置１Ａのように、例えば光源１０から理想的な平行光である各色光Ｌｒ２，Ｌｇ２，Ｌｂ２を射出可能なのであり、符号Ｐ８で示した各色光の射出角の変位をほとんど無視できるくらいに小さくすることができるのであれば、バックライト装置内に積層導光板１４を設けないようにしてもよい。このように構成した場合、バックライト装置の構成をより簡素化することができると共に、部品コストをより低減することが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置では、例えば図３３（Ａ）に示したように、赤色光ライン４Ｒ１、緑色光ライン４Ｇ１および青色光ライン４Ｂ１による線順次照射動作が、それぞれ、時間変化に対して線形動作となっている場合が理想的である。しかしながら、例えば図３３（Ｂ），（Ｃ）に示したように、例えばバックライト装置に起因して、赤色光ライン４Ｒ１、緑色光ライン４Ｇ１および青色光ライン４Ｂ１による線順次照射動作が、それぞれ時間変化に対して非線形動作となってしまう場合も生じする。このように線順次照射動作が時間変化に対して非線形動作となっている場合には、タイミング制御部６１による表示タイミングの制御によって、図３３（Ｂ）に示した赤色用表示領域２Ｒ２、緑色用表示領域２Ｇ２および青色用表示領域２Ｂ２のように、各色用の表示領域の幅（各色用の映像信号の供給領域の幅）を広げる（太くする）ことによって各色光ラインを含めるようにするよりも、図３３（Ｃ）に示した赤色用表示領域２Ｒ３、緑色用表示領域２Ｇ３および青色用表示領域２Ｂ３のように、赤色光ライン４Ｒ１、緑色光ライン４Ｇ１および青色光ライン４Ｂ１による非線形動作に対応した非線形動作となるようにすることによって、各色光ラインを含めるようにするのが好ましい。図３３（Ｂ）のように構成した場合、図３３（Ａ）の構成における一の色用の映像から他の色用の映像への遷移期間Δｔ１が、遷移期間Δｔ２のように短くなってしまい、液晶の応答時間として与えられる時間も短くなってしまうからである。言い換えると、図３３（Ｃ）のように構成した場合、各表示ラインにおいて、一の色光の線順次照射が通過したのち、直ちにその一の色用の映像から他の色用の映像への表示切替を行うことができるため、各色用の表示領域の幅（各色用の映像信号の供給領域の幅）を広げる（太くする）必要がなくなり、これにより一の色用の映像から他の色用の映像への遷移期間Δｔ３を、図３３（Ａ）の構成における遷移期間Δｔ１と同等レベル（少なくとも、非線形性に対しては最適なもの）に設定することができる。よってこのように構成すれば、線順次照射動作が時間変化に対して非線形動作となっている場合であっても、液晶の応答時間を最大限に確保することが可能となる。

また、例えば本発明の光源装置が、いわゆる部分駆動方式の液晶表示装置に適用された場合において、液晶表示パネル２内の各位置に対してそれぞれ照射するべき照射輝度分布が、例えば図３４（Ａ）に示したように設定（輝度分布Ｇ０）されている場合には、各色光ラインの幅Ｗ３を考慮して、各色光ライン（各色光ごとの線順次照射動作）の照射輝度を設定する必要がある。その場合の照射輝度の設定方法の一例を、以下に説明する。まず、各色光ラインの先端位置が図３４（Ａ）で示した設定輝度線Ｇ０に来た時点で、それまでの照射輝度よりも設定輝度が高い場合には照射輝度を設定輝度まで上げるようにすると共に、逆に照射輝度が設定輝度よりも高い場合には、照射輝度は変化させないようにする。また、照射輝度を下げる行為は、各色光ラインの後端位置が設定輝度が下がる位置に来た時点で行うようにし、下げる値は当然その時点での下がった設定輝度となるが、各色光ラインの先端位置で設定輝度を下回らないという条件をつけるようにする。すなわち、各色光ラインの先端位置の照射輝度が、この先端位置において、照射輝度分布で規定された輝度以上となるようにする。このようにして、例えば図３４（Ｂ）に示したように、各色光ラインの先端位置を基準として照度輝度設定線が定められる。なお、（各色光ラインの後端位置を基準として照度設定線を定めた場合、この設定線が各色光ラインの幅分、画面の上側にシフトすることになる。このように設定した場合、各色光ライン全体による照射輝度は、例えば図３４（Ｃ）に示した照射輝度Ｇ３のようになり、照射輝度Ｇ３と輝度分布Ｇ０上の照射輝度との差分の積分値Ｇ４は余剰輝度となるが、この余剰分は各色光ラインが幅Ｗ１を有する限りやむをえないものである。

また、上記実施の形態では、光源部１０が、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色Ｌｂを個別に射出する場合（光源部１０が、赤色ＬＥＤ１０ｒ０、緑色ＬＥＤ１０ｇ０および青色ＬＥＤ１０ｂ０を含んで構成されている場合）について説明したが、これらに加えて（またはこれらに代えて）、他の色光を発するＬＥＤを含んで構成するようにしてもよい。例えば、光源部１０が４色以上の色光を個別に射出すると共に、液晶表示パネル２に対し、各色に対応する色用の映像信号を上記実施の形態と同様の線順次動作で供給するようにした場合、上記実施の形態と比べて色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。

また、上記実施の形態では、液晶表示装置３がバックライト装置１を含む透過型の液晶表示装置である場合について説明したが、本発明の光源装置によってフロントライト装置を構成し、反射型の液晶表示装置としてもよい。

さらに、本発明の液晶表示装置では、液晶パネル２によって変調された光（表示光Ｄout）をスクリーンに投射する投射手段を設けることにより、液晶プロジェクタとして構成することも可能である。このような液晶プロジェクタとして構成した場合、従来のように、白色光を射出する光源と、この白色光を赤色光、緑色光および青色光に分離する手段と、各色光に対応した３つのライトバルブと、各色光を再び合成して照射する手段とから構成されるいわゆる３板方式の液晶プロジェクタに対して、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ個別に射出する光源（光源１０）を含む光源装置と、１つのライトバルブ（液晶表示パネル２）と、表示光Ｄoutを投射する投射手段とによって液晶プロジェクタを構成することができるため、装置構成を簡素化して部材コストを低減することが可能になると共に、前述したインパルス型の表示方式により動画応答性を向上させることも可能となる。

本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成を表す分解斜視図である。 図１に示したバックライト装置の構成例を表す断面図である。 図２に示したバックライト装置における照射ラインの幅と実際のカラーライン幅との関係を説明するための模式図である。 積層導光板の厚さに対する照射ライン幅の比率とライン幅の増加率との関係を表す特性図である。 図１に示した液晶表示装置の全体構成を表すブロック図である。 図２に示したバックライト装置の詳細構成例を表す断面図である。 図６にバックライト装置の一部を拡大して表した断面図である。 図６および図７に示したポリゴンプリズムおよび集光レンズの詳細構成について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムおよび集光レンズの他の構成例を表す断面図である。 図６に示した赤色照射部を拡大して表した断面図である。 図１０に示した平行光生成部の詳細構成について説明するための模式図である。 図１０に示した平行光圧縮部の詳細構成について説明するための断面図である。 平行光生成部の作用について説明するための断面図である。 図１３に示した構成の一部を拡大して示した断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の一例について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の他の例について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の他の例について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の他の例について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の他の例について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の他の例について説明するための断面図である。 ポリゴンプリズムの構成および作用の他の例について説明するための断面図である。 比較例１に係る光源部による１フレーム期間の照射状態を表す模式図である。 比較例１に係る照射光の利用効率を説明するための断面図である。 比較例２に係る光源部による１フレーム期間の照射状態を表す模式図である。 比較例３に係る光源装置の構成および動作について説明するための平面図である。 実施の形態に係る光源装置によるカラーラインの位置と液晶表示パネルにおける各色用表示領域の位置との関係を説明するための平面模式図である。 実施の形態に係るカラーラインおよび各色用表示領域の変位態様について説明するための模式図である。 比較例４に係る光源装置の構成を表す断面図である。 実施の形態に係る液晶表示装置における動画応答性を比較例と比較しつつ説明するための特性図である。 実施の形態の変形例に係るポリゴンプリズムの構成を表す断面図である。 ポリゴンプリズムの形状と入射光線の平行移動量の線形性との関係を表す特性図である。 実施の形態の変形例に係る光源装置の構成を表す断面図である。 実施の形態の変形例に係るカラーライン位置の時間変化に対する線形性と各色表示領域の時間変化に対する態様との関係について説明するための模式図である。 実施の形態の変形例に係る光源装置に求められる必要輝度とカラーラインの変位の際の照射輝度との関係について説明するための特性図である。

符号の説明

１，１Ａ…バックライト装置、１０…光源部、１０ｒ…赤色光照射部、１０ｇ…緑色光照射部、１０ｂ…青色光照射部、１０ｒ０…赤色ＬＥＤ、１０ｇ０…緑色ＬＥＤ、１０ｂ０…青色ＬＥＤ、１０ｒ１…平行光生成部、１０ｒ２…平行光圧縮部、１０ｒ３…集光レンズ、１０ｒ４…圧縮部、１０Ａ，１０Ａ１〜１０Ａ８…ポリゴンプリズム、１０Ｂ，１０Ｄ…集光レンズ、１０Ｃ１，１０Ｃ２…ミラー、１１…バックライト駆動部、１３…プリズムシート、１４，１４Ａ…積層導光板、１４１…導光板、２…液晶表示パネル、２Ｒ，２Ｒ１〜２Ｒ３…赤色用表示領域、２Ｇ，２Ｇ１〜２Ｇ３…緑色用表示領域、２Ｂ，２Ｂ１〜２Ｂ３…青色用表示領域、２ａ，２ａ１〜２ａ３，２ｂ，２ｂ１〜２ｂ３，２ｃ，２ｃ１〜２ｃ３…液晶状態遷移領域、２０…液晶層、２１Ａ，２１Ｂ…偏光板、２２Ａ…ＴＦＴ基板、２２Ｂ…対向電極基板、２３…画素電極、３…液晶表示装置、４Ｒ，４Ｒ１〜４Ｒ３…赤色光ライン、４Ｇ，４Ｇ１〜４Ｇ３…緑色光ライン、４Ｂ，４Ｂ１〜４Ｂ３…青色光ライン、４１，４２…照射ライン、４１Ａ，４２Ａ…実際の各色光ラインの領域、５１…Ｘドライバ、５２…Ｙドライバ、６０…ＲＧＢプロセス処理部、６１…タイミング制御部、６２…映像メモリ、Ｌout…照射光、Ｄout…表示光、Ｌｒ，Ｌｒ０，Ｌｒ０１，Ｌｒ０２，Ｌｒ０３，Ｌｒ１，Ｌｒ３…赤色光、Ｌｇ，Ｌｇ０，Ｌｇ１，Ｌｇ３…緑色光、Ｌｂ，Ｌｂ０，Ｌｂ１，Ｌｂ２…青色光、Ｗ１，Ｗ２…照射ラインの幅、Ｗ１Ａ，Ｗ２Ａ…実際の各色光ラインの幅、Ｗ３…各色光ラインの幅、Ｓ１，Ｓ２…平行光生成部の曲面、Ｖ０ａ，Ｖ０ｂ…虚像点の軌跡（虚像カーブ）、Ｖｒ１，Ｖｒ２１〜Ｖｒ２４，Ｖｒ３，Ｖｒ８…赤色光の虚像点の軌跡（赤色虚像カーブ）、Ｖｇ１〜Ｖｇ８…緑色光の虚像点の軌跡（緑色虚像カーブ）、Ｇ０…照射必要輝度、Ｇ１…各色光ラインの先端輝度の軌跡、Ｇ２…各色光ラインの後端輝度の軌跡、Ｇ３…各色光ライン全体による照射輝度、Ｇ４…余剰輝度。

Claims (6)

1. 所定の照射面と対向して配置され、入射光を略直角に屈折可能なプリズムシートと、
   互いに異なる波長領域の複数の色光を、前記プリズムシートに対して微小な角度で入射するように個別に射出可能な光源部と、
   前記照射面において各色光が周期的な線順次照射動作を行うように、前記光源部を駆動する光源駆動手段と
   を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記光源部と前記プリズムシートとの間に、光源部から射出された各色光を個別にプリズムシートへと導く複数の層状導光板が積層されてなる導光部を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 各層状導光板の厚みが、前記線順次照射動作の際に前記光源から前記導光部へ照射される各色光の照射ライン幅よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 入射光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルに適用される光源装置であって、
   前記光源駆動手段によって線順次照射制御がなされた前記光源部からの各色光をそれぞれ前記入射光として、前記照射面としての液晶パネルへ発する液晶用バックライト装置として構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 光を発する照射手段と、
   前記照射手段から発せられた光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと
   を備え、
   前記照射手段は、
   前記液晶パネルと対向して配置され、入射光を略直角に屈折可能なプリズムシートと、
   互いに異なる波長領域の複数の色光を、前記プリズムシートに対して微小な角度で入射するように個別に射出可能な光源部と、
   前記液晶パネルにおいて各色光が周期的な線順次照射動作を行うように、前記光源部を駆動する光源駆動手段とを有する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記光源部から発せられ、前記液晶パネルによって変調された光をスクリーンに投射する投射手段を備え、液晶プロジェクタとして構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。

Images