JP2011090029A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率が高く薄型かつ低コストな液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数波長のレーザ光を出射するレーザ光源ユニットと、導光棒と、導光板と、液晶パネルと、前記導光板と前記液晶パネルの間に配置されたレンズアレイを有し、前記導光板に入射するレーザ光は前記導光板幅方向に対して色毎に入射角が異なり、前記導光板の底面に設けたプリズムアレイによって前記レーザ光を導光板主面に向けて全反射させ、前記導光板から出射した前記レーザ光を前記レンズアレイにより液晶パネル内の各色に対応するサブピクセル近傍に分離して集光した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源としてレーザ光源を使用した、光利用効率の高い液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置用光源として、冷陰極管蛍光ランプ（以下、「ＣＣＦＬ」とする）のような蛍光ランプを使用するケースが多い。導光板側面から入射したＣＣＦＬの光を導光板前面より略均一な光として出射して液晶パネルを後面から照射するエッジライト型や、導光板を介さずＣＣＦＬを液晶パネル背面に複数本配列し、液晶パネルを直接照射する直下型が一般に用いられている。

ところで近年、環境問題や省電力の観点から、水銀を使用せず、かつ消費電力の少ない光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザなどの半導体材料からなる光源を利用した画像表示装置の開発が進められている。特にレーザ光源は、消費電力の低さのみならず、画像表示装置用の光源として用いた場合の色再現範囲の広さなど、画質上の観点からも画像表示装置に最適な光源と言える。さらに単一のレーザ光源でＷ級の光出力が出射できることも画像表示装置の光源部分の小型化および簡素化の観点から有利である。

一方で、液晶表示装置に用いる光学系の工夫により、液晶表示装置のさらなる低消費電力化の検討が進められている。一般に、直視型の液晶表示装置に用いられる液晶パネルは、画像を構成する個々の画素が赤、青、緑のサブピクセルに分割されており、例えば赤のサブピクセルにおいては、赤光のみを透過し、それ以外の色の光は吸収しており光量ロスとなっている。他の色においても同様であり、各画素において光の約２／３をロスしていることになる。よって、例えば所定の色の光を所定のサブピクセルのみに導光することで、上で述べた光量ロスを低減することが出来ると、大幅な省エネルギーになり、炭酸ガス排出量の世界的な削減に大きく寄与できる。

例えば特許文献１、２、３においては、液晶パネルに対する光源からの入射角を色毎に違えておき、液晶パネル直前に配した画素ピッチのマイクロレンズアレイを透過させることで、液晶パネル内の赤、青、緑の各サブピクセルに対して赤光、青光、緑光をそれぞれ導光することで、高効率な液晶テレビを構成している。

また、特許文献４においては、１つのサブピクセルに対して１つのマイクロレンズを対応させ、液晶パネルに入射する前に赤光、青光、緑光を分離しておき、個々に各サブピクセルに入射する構成をとることで、同様に高効率な液晶テレビの構成を可能としている。

特開平３−５６９２２号公報 特開平５−２４９３１８号公報 特開平１０−３１９２１７号公報 特開２００６−１２７２２号公報

しかしながら、上記で説明した従来の技術において、例えば特許文献１においては、液晶パネルの背面にレンズアレイや光源を配置しており、仮にミラー等で折り返したとしても薄型に構成することは極めて困難という課題があった。また、液晶パネルとは別体に画素ピッチのマイクロレンズアレイを用いており、通常大サイズのマイクロレンズアレイは樹脂成形にて成形されるため、ガラス基板上に設けられる液晶パネルとは線膨張係数が一桁異なることになる。よって環境温度が変動すると、マイクロレンズアレイの位置と液晶パネル内の画素位置がずれるため、光利用効率の低下が起こるという課題も有している。また、例えば３２インチ〜４０インチサイズの液晶テレビであれば、画素ピッチは４００マイクロメートル程度になる。マイクロレンズアレイのピッチも画素ピッチと同じ４００マイクロメートル程度にする必要があり、レンズピッチ４００マイクロメートルのマイクロレンズは樹脂成形上小さく、高コストになるという課題も有している。

また、特許文献２においては、波長毎の液晶パネルに対する角度差はホログラム素子を用いて設けている。一般にホログラム素子は回折効率を高くすることが困難なため、この方式では光利用効率の低下を招く。また、特許文献１と同様に画素ピッチのマイクロレンズアレイを液晶パネルとは別体に設けているため、画素位置ずれによる光利用効率の低下や高コストといった課題も有する。

また、特許文献３においては、導光板を用いることで薄型化がなされているが、やはりホログラム素子を用いていることにより、回折効率を高くすることが困難なため、所望の向き以外に偏向される成分が発生するため、光利用効率は低下する。また、特許文献１、２と同様に画素ピッチのマイクロレンズアレイを液晶パネルとは別体に設けているため、画素位置ずれによる光利用効率の低下や高コストといった課題も有している。

また、特許文献４においては、導光板内部で色毎に反射位置を別々に設けることで、色毎に角度差を設けることなく各サブピクセルに各色の光を分離しているが、導光板内部の反射材はコストが高く、またレンズアレイもサブピクセルピッチのレンズを有するため、樹脂性形上さらに高コストになるという課題を有している。また、導光板内部の反射材はサブピクセル数分必要になるが、各サブピクセルに入射される光量は、導光板の厚みと反射材の幅で決まるため、例えば反射材の幅が１００マイクロメートルであった場合、導光板の厚みは２００ミリメートル必要になるため、薄型に出来ないという課題を有している。

本発明は主に上記従来の課題を解決するものであり、薄型かつ高い光利用効率を維持しながら、環境温度変動に対しても高い光利用効率を維持し、さらに低コストな液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、複数波長のレーザ光を出射するレーザ光源ユニットと、前記レーザ光を側面から入射した後、前記側面とは異なる側面で所定の方向に折り曲げた後に出射する導光棒と、前記導光棒から出射した前記レーザ光を側面から入射した後、底面で所定の方向に折り曲げた後に主面から出射する導光板と、前記導光板の主面側に配置された液晶パネルと、前記導光板と前記液晶パネルの間に配置されたレンズアレイを有し、前記導光板に入射するレーザ光は前記導光板幅方向に対して色毎に入射角が異なり、前記導光板の底面に設けたプリズムアレイによって前記レーザ光を導光板主面に向けて全反射させ、前記導光板から出射した前記レーザ光を前記レンズアレイにより液晶パネル内の各色に対応するサブピクセル近傍に分離して集光する構成を取る。

さらに、前記導光板から出射する同じ色のレーザ光が、それぞれ二つ以上の異なる方向に出射されており、前記レンズアレイのピッチは前記画素ピッチの２倍以上の整数倍とする構造としても構わない。

さらに、前記導光板に入射するレーザ光は、前記導光板の前記レーザ光入射面の幅方向において、前記レーザ光入射面法線方向に対して色毎に左右対称かつ同じ角度で入射し、さらに前記サブピクセルは、一画素毎に配列順序を反転させた構成しても構わない。

さらに、前記導光板に入射するレーザ光は、前記導光板の前記レーザ光入射面の幅方向において、前記レーザ光入射面法線方向に対して左右ともに内側から所定の角度θ１、θ２、θ３、・・・を有して出射しており、前記導光板に入射する前記レーザ光の、前記導光板主面と平行な平面における配列順は、前記各色サブピクセルの配列順と同じであり、前記導光板側面は、前記導光板側面で反射する各色のレーザ光の反射角が色毎に異なる様に構成しても構わない。

さらに、前記導光板側面は、ホログラム素子を形成しても構わない。

さらに、前記導光板側面は、所定波長の光以外を反射するダイクロイックコートを複数種類施し、前記複数種のダイクロイックコートの施された面は互いの平行ではない構成としても構わない。

さらに、前記液晶パネルに前記レンズアレイを貼り付けても構わない。

さらに、前記レンズアレイは屈折率分布レンズアレイであり、前記各サブピクセルに対して略垂直に各色レーザ光を入射させるように配置しても構わない。

さらに、前記レーザ光源ユニットは、赤、青、緑色の各色レーザ光を出射するレーザ光源で構成しても構わない。

本発明の液晶表示装置により、各色のレーザ光を該当する各サブピクセルにのみ入射させることが出来るため、極めて高効率な液晶表示装置を構成することが出来る。また、ホログラムを使用せずに全反射を用いており本質的にロスが存在しないため、カラーフィルタが不要になり、材料費、工数の低減や歩留まりの向上につながるため、コストダウンに大きく寄与する。

また、レンズアレイのレンズピッチを広くすることができるため、加工が容易で低コストであり、さらに温度によるレンズアレイの伸縮による影響を受けにくく、温度変動時でも高い光利用効率を維持できる。

さらに、導光板の幅方向側面で反射して向きを変えたレーザ光もロス無く用いることができるため、光利用効率の高い液晶表示装置を構成することができる。

また、導光板に入射するレーザ光の、導光板幅方向の入射角を大きくすることが出来るため、極めて薄型の液晶表示装置を構成することができる。さらに、液晶パネルレンズアレイを接着することが出来るため、温度が変動したとしても、レンズアレイが入射側ガラス板、出射側ガラス板により変動が抑えられるため、温度が変動したとしても、各レーザ光の各サブピクセルに対する入射位置の変動を抑えられることになり、温度変動に対しても光利用効率を高く維持した液晶表示装置を構成することが可能になる。

また、屈折率レンズアレイを用いることで、液晶層から出射する各色のレーザ光に対して別のレンズアレイ等を用いなくとも、通常の液晶テレビで見られる様に液晶パネル正面の輝度を最も高くすることが低コストにできる。さらに、屈折率分布レンズは一般に円柱状のレンズであり、入射面、出射面は平面であるため、入射角依存性の無い反射防止コート（ＡＲコート）を施すことができ、さらに安価で光利用効率の高い液晶表示装置を構成することが出来る。また、屈折率分布レンズを用いる場合、液晶パネル内の入射側ガラス板を屈折率分布レンズで構成することで、入射側ガラス板が不要となるため、さらに薄型かつ低コストの液晶表示装置を構成することができる。

実施の形態１にかかる液晶表示装置１０の概略構成図で、（ａ）液晶表示装置１０の平面図、（ｂ）液晶表示装置１０の側面図、（ｃ）液晶表示装置１０の１Ｂ−1Ｂ断面での断面図 実施の形態２にかかる液晶表示装置３０の概略構成図で、（ａ）液晶表示装置３０の平面図、（ｂ）液晶表示装置３０の３Ｂ−３Ｂ断面での断面図 実施の形態２にかかる液晶表示装置３０の導光板側面での反射に関する説明図 実施の形態２にかかる液晶表示装置３０の薄型化に関する説明図 実施の形態２にかかる液晶表示装置３０のレンズアレイに屈折率分布レンズを用いた構成を説明する、液晶表示装置３０の断面図 実施の形態３にかかる液晶表示装置６０の概略構成図で、（ａ）液晶表示装置６０の平面図、（ｂ）液晶表示装置６０の６Ｂ−６Ｂ断面での断面図 実施の形態３にかかる液晶表示装置６０概略構成図で、（ａ）導光板側面での反射に関する説明図、（ｂ）導光板幅方向側面での構成例の図

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。図面は、理解しやすくするために模式的に示している。

（実施の形態１）
図１は本発明の液晶表示装置１０の概略構成図である。液晶表示装置１０は赤色レーザ光１４ｒを出射する赤色レーザ光源１２ｒと、緑色レーザ光１４ｇを出射する緑色レーザ光源１２ｇと、青色レーザ光１４ｂを出射する青色レーザ光源１２ｂと、赤色レーザ光１４ｒ、緑色レーザ光１４ｇ、青色レーザ光１４ｂそれぞれを略平行光に変換するコリメータレンズ１３ｒ、１３ｇ、１３ｂと、赤色レーザ光１４ｒ、緑色レーザ光１４ｇ、青色レーザ光１４ｂを合波するクロスプリズム１１ｘから構成されるレーザ光源ユニット１１、導光棒１５、導光板１６、レンズアレイ１７、液晶パネル１８から成り、液晶パネル１８は入射側偏光板１８ａ、入射側ガラス板１８ｂ、出射側ガラス板１８ｃ、出射側偏光板１８ｄ、液晶層１９から成り、さらに液晶層１９は赤色サブピクセル１９ｒ、緑色サブピクセル１９ｇ、青色サブピクセル１９ｂからなる。図１（ａ）は本液晶表示装置１０の平面図で、図１（ｂ）は導光板１６を図中の→１０ａの方向から見た側面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ断面での断面図である。また図１（ａ）の液晶表示装置１０では、簡単のためにレンズアレイ１７、液晶パネル１８は除いて記載している。

次に、本液晶表示装置１０の動作に関して説明する。レーザ光源ユニット１１を構成する各レーザ光源１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された各レーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂは、それぞれコリメータレンズ１３ｒ、１３ｇ、１３ｂにて略平行光に変換された後、クロスプリズム１１ｘに入射する。クロスプリズム１１ｘは図１（ａ）に示す通り、図面左側から入射する緑色レーザ光１４ｇは透過し、図面上側から入射する赤色レーザ光１４ｒは図面右側へ反射し、図面下側から入射する青色レーザ光１４ｂも図面右側へ反射する様に、クロスプリズム１１ｘ内の対角線上の面はコートされている。コリメータレンズ１４ｒで略平行光に変換された赤色レーザ光１４ｒは、クロスプリズム１１ｘに対して図１（ａ）で示す様にθの傾きを持って入射している。同じく青色レーザ光１４ｂもθの傾きを持ってクロスプリズム１１ｘに入射している。これにより、クロスプリズム１１ｘから出射する各レーザ光は、緑色レーザ光１４ｇを中心として、角度θ下向きに赤色レーザ光１４ｒが、角度θ上向きに青色レーザ光１４ｂが出射し、導光棒１５に入射することになる。導光棒１５は図１（ａ）上側の側面１５ａにプリズムアレイが設けられており、導光棒１５の図１（ａ）の左側面から入射したレーザ光は、側面１５ａにて全反射されて、図１（ａ）の図面下向きに折り返される。上で説明した通り、導光棒１５へはレーザ光の色毎にθずつ異なる角度で入射しているため、導光棒の側面１５ａで反射した各色のレーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂは図１（ａ）に示す通り、緑色レーザ光１４ｇを中心として角度θ右向きに赤色レーザ光１４ｒが、角度θ左向きに青色レーザ光１４ｂが伝播することになる。各レーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂは、導光棒１５から出射した後、図１（ｂ）に示す様にレンチキュラレンズ２０を透過した後、導光板１６に入射する。レンチキュラレンズ２０は導光板１６の厚み方向に曲率を持っており、このレンチキュラレンズ２０に入射することで、導光板１６の厚み方向に略平行であった各レーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂは、導光板１６の厚み方向に拡散されながら導光板１６の入射側面１６ａから導光板１６に入射し、導光板１６内を伝播することになる。導光板１６は導光棒１５の側面１５ａと同様に、底面１６ｂにプリズムアレイを有しており、各プリズムの間は主面１６ｃと平行な平面で接続されている。導光板１６に入射した各レーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂは、導光板１６内の主面１６ｃと底面１６ｂの間で全反射を繰り返しながら伝播し、プリズム１６ｄに到達したレーザ光はプリズム１６で主面１６ｃに向かって全反射し、導光板１６から出射する。ここで、レンチキュラレンズ２０で各レーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂを導光板１６の厚み方向に拡げることは、導光板厚み方向に関して光量分布を均一化させることになるため、導光板主面１６ｃから出射する図１（ｂ）左右方向に関するレーザ光の分布を均一化させることになる。

導光板１６から出射したレーザ光は、図１（ｃ）に示す様に、１Ｂ−１Ｂ断面において、緑色レーザ光１４ｇは導光板の主面１６ｃに垂直に出射するが、赤色レーザ光１４ｒは角度θ右向きに、青色レーザ光１４ｂは角度θ左向きに出射する。この状態でレンズアレイ１７を各レーザ光１４ｒ、１４ｇ、１４ｂが透過すると、図１（ｃ）の様に、レンズアレイ１７の配列方向（図１（ｃ）の左右方向）に関して、色毎に異なる位置に集光することになる。この時、レンズアレイ１７の各レンズの焦点距離ｆを、ｆ×ｔａｎ（θ）＝Ｐとなる様に設定し、レンズアレイ１７と液晶層１９の距離Ｌをｆとなる様に配置し、さらにレンズアレイのピッチを画素サイズ（本実施例においては、３×Ｐ）と設定し、導光板の主面１６ｃから垂直に出射する色のサブピクセル（本実施例においては緑色サブピクセル１９ｇ）を各レンズ軸直上に配置し、さらに角度θ右向きに導光板の主面１６ｃから出射する色のサブピクセル（本実施例においては赤色サブピクセル１９ｒ）をその右側に、さらに角度θ左向きに導光板の主面１６ｃから出射する色のサブピクセル（本実施例のおいては青色サブピクセル１９ｂ）をその左側に配置することで、図１（ｃ）の様に緑色レーザ光１４ｇを緑色サブピクセル１９ｇに、赤色レーザ光１４ｒを赤色サブピクセル１９ｒに、青色レーザ光１４ｂを青色サブピクセル１９ｂに分離して入射させることが出来る。ここで、Ｐはサブピクセルピッチである。

以上の様な構成を取ることで、各色のレーザ光を該当する各サブピクセルにのみ入射させることが出来るため、光のロスが原理的に発生しない、極めて高効率な液晶表示装置を構成することが出来る。また、本実施例においては、レーザ光を二次元光に拡げて導光板１６から出射させる過程において、全てプリズムアレイによる全反射を用いており、ホログラム等の回折素子を使用していない。一般にホログラム等の回折素子を用いると、高次の回折光が発生するため、所望の方向に回折されないレーザ光が存在することになり、該当するサブピクセルに入射することの出来ないレーザ光が発生する。よって、色分離をしているが、サブピクセルを透過する不要な色の光を除去するために、液晶層近傍にカラーフィルタが必要となる。一般にカラーフィルタの透過率は、透過波長の透過率は８０％程度であり、２０％は吸収により光をロスすることになる。よって、ホログラム等で光を回折させて色を分離する方式では、カラーフィルタが不可欠となり、カラーフィルタの吸収により、光の利用効率が低下する。それに対して本実施例による液晶表示装置においては、ホログラムを使用せずに全反射を用いており本質的にロスが存在しないため、カラーフィルタが不要になる。このことは、光利用効率につながるだけではなく、液晶パネル１８を製造する過程においても、カラーフィルタを製造する工程が不要になるため、材料費、工数の低減や歩留まりの向上につながるため、コストダウンに大きく寄与する。即ち、本実施の形態の液晶表示装置１０を用いることで、光利用効率が高く、低コストな液晶表示装置を提供することが出来る。

尚、本実施の形態において、緑色レーザ光１４ｇを液晶パネル１８に対して垂直に入射させ、赤色レーザ光を角度θ右に、青色レーザ光を角度θ左側に出射させる様に配置したが、もちろん組み合わせはこれに限らず、任意の組み合わせでも同様の効果を有する。ただし、一般にアクリル等の光学樹脂は、青色レーザ光の吸収が相対的に大きくなるため、本実施の形態の場合、緑色レーザ光源１２ｇの位置と青色レーザ光源１２ｂの位置を入れ替えた場合、最も吸収の大きい青色レーザ光の、導光棒１５、導光板１６内の伝播距離を短くすることが出来るため、レーザ光のロスを最も小さくでき、さらに色ムラの少ない画像表示措置を提供できるという利点を有する。

また、合波手段としてクロスプリズム１１ｘを用いたが、ダイクロイックミラー等別の合波手段を使っても構わず、それ以外の方法でも構わない。

また、本実施の形態においては、レンチキュラレンズ２０を導光板１６に入射する直前に配置したが、それ以外の位置でも構わず、例えば導光棒１５に入射する直前に配置しても構わない。その場合、導光板１６と導光棒１５を一体に成形して用いても構わない。

尚、本実施の形態においては、導光棒１５、導光板１６でのレーザ光の折り返し偏向を三角プリズムと台形プリズムを用いたが、レーザ光を全反射可能な形状であれば形状を限定するものではなく、任意の形状を取ることが出来る。

（実施の形態２）
図２は本発明の液晶表示装置３０の概略構成図である。本液晶表示装置３０の構成は、液晶表示装置１０と類似であるが、各色の光源が二つずつ有すること、マイクロレンズアレイのピッチが倍になっていること、サブピクセルの配列順が異なっている点が異なる。図２（ａ）は本液晶表示装置３０の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）３Ｂ−３Ｂ断面での断面図である。図２（ａ）は、理解しやすい様に液晶パネル１８とレンズアレイ４１は省略している。図２（ａ）に示す通り、緑色レーザ光源３２ａから出射された緑色レーザ光３８ａは、コリメータレンズ３５ａを経てクロスプリズム３１ｘに対して紙面上方向に角度θを持って入射し、緑色レーザ光源３２ｂから出射された緑色レーザ光３８ｂは、コリメータレンズ３５ｂを経て紙面下方向に角度θを持ってクロスプリズム３１ｘに入射している。同様に、赤色レーザ光源３３ａから出射された赤色レーザ光３９ａは、コリメータレンズ３６ａを経てクロスプリズム３１ｘに対して紙面左方向に角度３θを持って入射し、赤色レーザ光源３３ｂから出射された赤色レーザ光３９ｂは、コリメータレンズ３６ｂを経て紙面右方向に角度３θを持ってクロスプリズム３１ｘに入射している。さらに青色レーザ光源３４ａから出射された青色レーザ光４０ａは、コリメータレンズ３７ａを経てクロスプリズム３１ｘに対して紙面右方向に角度５θを持って入射し、青色レーザ光源３４ｂから出射された青色レーザ光４０ｂは、コリメータレンズ３７ｂを経て紙面左方向に角度５θを持ってクロスプリズム３１ｘに入射している。尚、図２（ａ）に示した各レーザ光３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂは、理解しやすくするために主光線のみを記載しているが、各レーザ光はコリメータレンズにて略平行光に変換された後にクロスプリズム３１ｘに入射していることは、実施の形態１の液晶表示装置１０と同じである。

導光棒１５に入射した各レーザ光３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂは、実施の形態１の液晶表示装置１０と同様に、導光棒側面１５ａに設けられたプリズムアレイで全反射されて図面下向きに折り返され、レンチキュラレンズ２０を透過した後に導光板１６に入射する。さらに導光板底面１６ｂに設けられたプリズムアレイによって全反射されて、導光板主面１６ｃから出射することも、実施の形態１の液晶表示装置１０と同様である。

ここで、上述の通り、各レーザ光源３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂから出射された各レーザ光３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂは、クロスプリズム３１ｘに対してそれぞれ角度θ、３θ、５θの角度を成しているため、導光棒の側面１５ａで折り返されたレーザ光は、図２（ａ）に示す通り、導光板の入射面１６ａの法線に対して紙面右方向に角度θで緑色レーザ光３８ａ、角度３θで赤色レーザ光３９ａ、角度５θで青色レーザ光４０ａが入射し、導光板の入射面１６ａの法線に対して紙面左方向に角度θで緑色レーザ光３８ｂ、角度３θで赤色レーザ光３９ｂ、角度５θで青色レーザ光４０ｂが入射することになる。この状態で、導光板１６内を伝播する各レーザ光３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂが導光板底面１６ｂに設けられたプリズムアレイで導光板主面１６ｃに向けて立ち上げられてレンズアレイ４１を透過することで、図２（ｂ）に示す様に色毎に集光位置が分離されることになる。

この時、図２（ｂ）に示す様に、レンズアレイ４１の各レンズの焦点距離ｆを、ｆ×ｔａｎ（θ）＝Ｐ／２となる様に設定し、レンズアレイ４１と液晶層１９の距離Ｌをｆとなる様に配置し、さらにレンズアレイのピッチを画素サイズの２倍（本実施例においては、６×Ｐ）と設定し、導光板の主面１６ｃから垂直に出射する色のサブピクセル（本実施例においては緑色サブピクセル４２ａと４２ｂ）を各レンズ軸直上に配置し、さらに角度３θ右向きに導光板の主面１６ｃから出射するレーザ光に対応する色のサブピクセル（本実施例においては赤色レーザ光３９ａに対応する赤色サブピクセル４３ａ）をその右側に、さらに角度５θ右向きに導光板の主面１６ｃから出射するレーザ光に対応する色のサブピクセル（本実施例のおいては青色レーザ光４０ａに対応する青色サブピクセル４４ａ）をその左側に配置し、さらに角度３θ左向きに導光板の主面１６ｃから出射するレーザ光に対応する色のサブピクセル（本実施例においては赤色レーザ光３９ｂに対応する赤色サブピクセル４３ｂ）をその左側に、さらに角度５θ左向きに導光板の主面１６ｃから出射するレーザ光に対応する色のサブピクセル（本実施例のおいては青色レーザ光４０ｂに対応する青色サブピクセル４４ｂ）をその左側に配置する。ここで、Ｐはサブピクセルピッチである。

以上の様な構成を取ることで、導光板の入射面１６ａの法線に対して紙面右側に角度θで入射した緑色レーザ光３８ａは、緑色サブピクセル４２ａに入射し、紙面左側に角度θで入射した緑色レーザ光３８ｂは、緑色サブピクセル４２ｂに入射することになる。同様に、導光板の入射面１６ａの法線に対して紙面右側に角度３θで入射した赤色レーザ光３９ａは、赤色サブピクセル４３ａに入射し、紙面左側に角度３θで入射した赤色レーザ光３９ｂは、赤色サブピクセル４３ｂに入射し、さらに導光板の入射面１６ａの法線に対して紙面右側に角度５θで入射した青色レーザ光４０ａは、青色サブピクセル４４ａに入射し、紙面左側に角度５θで入射した青色レーザ光４０ｂは、青色サブピクセル４４ｂに入射することになり、実施の形態１の液晶表示装置１０と同様に、所望のサブピクセルに所望の色のレーザ光を入射させることができるため、光利用効率の高い液晶表示装置を構成することができる。また、本液晶表示装置３０においても、実施の形態１の液晶表示装置１０と同様にホログラム等の回折素子を用いていないためにカラーフィルタを除去することができるため、光利用効率が高く、低コストな液晶表示装置を構成することが可能になる。

さらにこの時、レンズアレイ４１のレンズピッチが（６×Ｐ）と広くすることができるため、例えば３２インチ〜４０インチサイズの液晶テレビであれば、レンズアレイのピッチをサブミリメートル程度まで大きくすることが出来るため、加工が容易で低コストであり、さらに温度によるレンズアレイの伸縮による影響を受けにくく、温度変動時も高い光利用効率を維持できるという利点を持つ。

また、図３に示す通り、導光板の幅方向側面１６ｄ、１６ｅに到達したレーザ光は、全反射条件を満たす角度（例えばアクリル（屈折率１．４９）であれば、５θは４８°以下）であれば、幅方向側面１６ｄ、１６ｅで光量ロスなく反射する。即ち、紙面右側の幅方向側面１６ｅに対して紙面右向きに角度θを持って入射した緑色レーザ光３８ａは、紙面左向き角度θの角度を持って反射することになるため、紙面左向きに角度θを持って進む緑色レーザ光３８ｂとして振舞うことになる。同じことは、他の色のレーザ光に対しても同様であり、紙面右側の幅方向側面１６ｅに対して紙面右向きに角度５θを持って入射した青色レーザ光４０ａは、紙面左向きに角度５θを持って進む青色レーザ光４０ｂとして振舞うことになる。紙面左側の幅方向側面１６ｄに対しても同様であり、例えば紙面左側の幅方向側面１６ｄに対して紙面左向きに角度３θを持って入射した赤色レーザ光３９ｂは、紙面右向きに角度３θを持って進む赤色レーザ光３９ａとして振舞うことになる。

以上の様に、隣接する画素のサブピクセルを反転させることにより、レーザ光源ユニットの構成以外何ら手を加えることなく、導光板の幅方向側面で反射して向きを変えたレーザ光もロス無く用いることができ、導光板に入射したレーザ光は全て画像形成に寄与させることが出来るため、簡便に光利用効率の高い液晶表示装置を構成することができる。

また、上述の通り、導光板の幅方向側面で反射したレーザ光もロスなく用いることが出来るため、上記全反射条件を満たす範囲で、導光板１６に入射する各レーザ光の導光板幅方向の角度を大きくすることが出来る。θを大きくすることが出来ると、上述のｆ×ｔａｎ（θ）＝Ｐ／２から、レンズアレイの個々の焦点距離ｆを短くすることができることになる。レンズアレイの焦点距離ｆを短くできると、レンズアレイから液晶層までの距離Ｌを短くすることができるため、図４に示す様に液晶パネル１８にレンズアレイ４５を密着させる構成を取ることが出来る様になる。

以上のことから、角度による色を分離する方式であっても、極めて薄型の液晶表示装置を構成することができる。

さらに、例えば液晶パネル１８とレンズアレイ４５を接着した場合、温度が変動したとしても、レンズアレイ４５は入射側ガラス板１８ｂ、出射側ガラス板１８ｃにより変動が抑えられるため、レンズアレイ４５の各色サブピクセルに対する位置関係のずれが抑えられることになり、温度が変動したとしても、各レーザ光の各サブピクセルに対する入射位置の変動を抑えられることになる。よって温度変動に対しても光利用効率を高く維持した液晶表示装置を構成することが可能になる。

また、図５においては、レンズアレイ４５の代わりに屈折率分布レンズ４６をアレイ状に並べたレンズアレイを用いている。屈折率分布レンズは、一般にレンズ中央部の屈折率が高く、周辺部の屈折率を低くすることで、例えば屈折率分布レンズに平行に入射したレーザ光は、レンズ軸上の任意の位置に集光する様に、屈折率分布、長さを設定することが出来る。また、レンズ軸に対して斜めに入射したレーザ光も、レンズ軸に略平行なレーザ光として出射させることが可能である。よって、図５に示す様に屈折率分布レンズ４６を用いることで、レンズアレイ４５と同様に各サブピクセルに対して各色のレーザ光を分離して入射させる機能をもち、さらに各サブピクセルに入射する各色のレーザ光の光軸を、屈折率分布レンズのレンズ軸と略平行、即ち液晶パネルの出射面法線方向と略平行にして入射させることができる。

以上の構成により、液晶層１９から出射する各色のレーザ光に対して別のレンズアレイ等を用いなくとも、低コストに通常の液晶テレビで見られる様に液晶パネル正面の輝度を最も高くすることができるという利点をもつ。さらに、屈折率分布レンズは一般に円柱状のレンズであるため、入射面、出射面は平面であるため、レンズ上の位置に関わらず入射角依存性が同じ反射防止コート（ＡＲコート）を施すことができ、さらに安価かつ高い光利用効率で構成できるというという利点を持つ。

また、本屈折率分布レンズ４６を用いる場合、液晶パネル１８内の入射側ガラス板１８ｂを本屈折率分布レンズ４６で構成することも可能になる。こうすることで、入射側ガラス板１８ｂが不要となるため、さらに薄型かつ低コストの液晶表示装置を構成することができる。

尚、上で述べた屈折率分布レンズによる効果は、実施の形態１の液晶表示装置１０においても有効であることは明確である。

また、本実施の形態においても、レンチキュラレンズ２０を導光板１６に入射する直前に配置したが、それ以外の位置でも構わず、例えば導光棒１５に入射する直前に配置しても構わない。その場合、導光板１６と導光棒１５を一体に成形して用いても構わない。

尚、本実施の形態において、導光板に入射する角度を、図２において導光板入射面１６ａの法線方向に対して左右にθ、３θ、５θの角度を有しているが、各サブピクセルに確実に入射させるように、上記角度を上記とは違う角度関係に設定しても構わない。

また、本実施の形態においても、各色の配置の組み合わせは上で説明した組み合わせに限らず、任意の組み合わせでも同様の効果を有する。ただし、一般にアクリル等の光学樹脂は、青色レーザ光の吸収が相対的に大きくなるため、本実施の形態の場合、緑色レーザ光源１２ｇの位置と青色レーザ光源１２ｂの位置を入れ替えた場合、最も吸収の大きい青色レーザ光の、導光棒１５、導光板１６内の伝播距離を短くすることが出来るため、レーザ光のロスを最も小さくでき、さらに色ムラの少ない画像表示措置を提供できるという利点を有する。

（実施の形態３）
図６は本発明の液晶表示装置６０の概略構成図である。本液晶表示装置６０の構成は実施の形態２の液晶表示装置３０と類似であるが、レーザ光源６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂの色毎の配列が異なり、さらに液晶パネル１８内のサブピクセル７２、７３、７４の配列が異なり画素毎の配列順がそれぞれ同じ構成となっている。図６（ａ）は本液晶表示装置６０の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）６Ｂ―６Ｂ断面での断面図である。尚図６（ａ）は理解し易い様にレンズアレイ４１、液晶パネル１８は除いて記載してある。

レーザ光源ユニット６１を構成するレーザ光源は、青色レーザ光源６２ａ、６２ｂ、緑色レーザ光源６３ａ、６３ｂ、赤色レーザ光源６４ａ、６４ｂであり、実施の形態２の液晶表示装置３０では、色が同じレーザ光源毎に隣接した位置に配置していたが、本実施の形態では、緑色レーザ光源６３ａ、６３ｂは同じ色で隣接させているが、赤色レーザ光源６４ａと６４ｂ、青色レーザ光源６２ａ、６２ｂはそれぞれ異なる色どうしを隣接させて配置している。各レーザ光源６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂから出射された青色レーザ光６８ａ、６８ｂ、緑色レーザ光６９ａ、６９ｂ、赤色レーザ光７０ａ、７０ｂは、各コリメータレンズ６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂで略平行光に変換された後、ダイクロイックミラーに入射する。尚ここでは、理解し易い様、各レーザ光６８ａ、６８ｂ、６９ａ、６９ｂ、７０ａ、７０ｂは主光線のみ記載している。ダイクロイックミラー７８a、７８ｂは緑色レーザ光６９ａ、６９ｂを反射し青色レーザ光６８ａ、６８ｂ、赤色レーザ光７０ａ、７０ｂは透過させる様な特性を持ち、ダイクロイックミラー７９は青色レーザ光６８ａ、６８ｂを反射し緑色レーザ光６９ａ、６９ｂ、７０ａ、７０ｂを透過させるような特性を持ち、さらにダイクロイックミラー８０は赤色レーザ光７０ａ、７０ｂを反射させ、青色レーザ光６８ａ、６８ｂ、緑色レーザ光６９ａ、６９ｂを透過させる様な特性を持つ。この様な特性は、一般には誘電体多層膜を複数層コートすることで達成することができ、各誘電体体多層膜の膜厚や各誘電体多層膜の素材（即ち屈折率）を選択することで異なる波長特性を持たせることが出来る。もちろん誘電体多層膜以外の方法で、上で述べた様な波長毎の反射透過特性を持たせても構わない。

青色レーザ光６８aは、ダイクロイックミラー７８ｂを透過してダイクロイックミラー７９に入射し、ダイクロイックミラー７９で導光棒１５に向けて反射される。導光棒１５に入射した青色レーザ光６８aは、実施の形態１の液晶表示装置１０や実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、導光棒の側面１５ａにおいて、図面下向きに折り返される。この時、青色レーザ光６８ａは図６（ａ）に示す通り、導光板１６の入射面１６ａの法線方向に対して図面右側に５θの角度で入射するように、ダイクロイックミラー７９の配置角度を調整してある。次に緑色レーザ光６９ａは、ダイクロイックミラー７８aで導光棒１５に向けて反射された後、ダイクロイックミラー７９を透過して導光棒１５に入射する。その後、導光棒側面１５ａで図面下向きに折り返されて、導光板１６に入射する。この時、導光板１６に入射する緑色レーザ光６９ａは、導光板１６の入射面１６ａの法線方向に対して図６（ａ）右側に３θの角度で入射する様にダイクロイックミラー７８ａの配置角度を調整してある。さらに赤色レーザ光７０ａは、ダイクロイックミラー７８ａ、７９を透過した後、導光棒１５に入射し、導光棒１５の側面１５ａで図面下向きに折り返される。この時、赤色レーザ光７０ａは、図６（ａ）に示す様に、導光板１６の入射面１６ａの法線方向に対して図６（ａ）右側にθの角度で入射するように、赤色レーザ光源６４ａ、コリメータレンズ６７ａの配置角度を調整してある。同様に、図６（ａ）に示す様に、青色レーザ光６８ｂは導光板１６の入射面１６ａの法線方向に対して、図６（ａ）左側にθの角度で入射するよう、青色レーザ光源６２ｂとコリメータレンズ６５ｂの配置角度を調整してあり、緑色レーザ光６９ｂは導光板１６の入射面１６ａの法線方向に対して、図６（ａ）左側に３θの角度で入射するよう、ダイクロイックミラー７８ｂの配置角度を調整してあり、赤色レーザ光７０ｂは導光板１６の入射面１６ａの法線方向に対して、図６（ａ）左側に５θの角度で入射するよう、ダイクロイックミラー８０の配置角度を調整してある。上記の様に配置することで、導光板入射面１６ａの法線方向に対して図６（ａ）右側５θ、３θ、θの角度で入射するのは、それぞれ青色レーザ光６８ａ、緑色レーザ光６９ａ、赤色レーザ光７０ａとなり、さらに導光板入射面１６ａの法線方向に対して図６（ａ）左側θ、３θ、５θの角度で入射するのは、それぞれ青色レーザ光６８ｂ、緑色レーザ光６９ｂ、赤色レーザ光７０ｂとなる。尚本実施の形態においては、レーザ光６８ａ、６９ａ、６９ｂ、７０ｂの導光板１６に対する入射角度は、ダイクロイックミラー７８ａ、７８ｂ、７９、８０の配置角度を調整することで決定しているが、もちろん各レーザ光源とコリメータレンズの配置を調整して決定しても構わないし、他の方法で調整して決定しても構わない。

以上の構成において、各レーザ光源から出射されたレーザ光毎に異なる角度で導光板１６に入射された各レーザ光は、図６（ｂ）に示す様に、導光板１６の底面１６ｂで導光板主面１６ｃに向けて折り返されて導光板１６から異なる角度で出射する。導光板主面１６ｃから出射した各レーザ光は、図６（ｂ）に示す様にレンズアレイ４１を透過して、実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、各レーザ光源から出射されたレーザ光毎に異なる位置で集光することになる。

この時、実施の形態２の液晶表示装置３０と異なり、集光される位置は、図６（ｂ）の紙面右側から、青色レーザ光６８ａ、緑色レーザ光６９ａ、赤色レーザ光７０ａ、青色レーザ光６８ｂ、緑色レーザ光６９ｂ、赤色レーザ光７０ｂの順序で集光されている。さらに、図６（ｂ）に示す様に、レンズアレイ４１の各レンズの焦点距離ｆを、ｆ×ｔａｎ（θ）＝Ｐ／２となる様に設定し、レンズアレイ４１と液晶層１９の距離Ｌをｆとなる様に配置し、さらにレンズアレイのピッチを画素サイズの２倍（本実施例においては、６×Ｐ）と設定することで、青色サブピクセル７２に青色レーザ光６８ａ、６８ｂを、緑色サブピクセル７３に緑色レーザ光６９ｂ、６９ｂを、赤色サブピクセル７４に赤色レーザ光７０ａ、７０ｂを入射させることが出来る。ここで、Ｐはサブピクセルピッチである。

以上の構成を取ることにより、実施の形態１の液晶表示装置１０や実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、所望のサブピクセルに所望の色のレーザ光を入射させることができるため、光利用効率の高い液晶表示装置を構成することができる。また、本液晶表示装置６０においても、実施の形態１の液晶表示装置１０や実施の形態２の液晶表示装置３０と同様にホログラム等の回折素子を用いていないためにカラーフィルタを除去することができるため、光利用効率が高く、低コストな液晶表示装置を構成することが可能になる。さらにこの時、レンズアレイ４１のレンズピッチが（６×Ｐ）と広くすることができるため、３２インチ〜４０インチサイズの液晶テレビであれば、レンズアレイのピッチをサブミリメートル程度まで大きくすることが出来るため、加工が容易で低コストであり、さらに温度によるレンズアレイの伸縮による影響を受けにくいという利点を持つ。さらに、本液晶表示装置６０では、サブピクセルの配列が、図６（ｂ）に示す様に汎用の液晶パネルと同様に画素毎に同じ配列が繰り返されているため、安価な液晶パネルを用いることができ、さらに低コストな液晶表示装置を構成することが可能になる。

また、本実施の形態３の液晶表示装置６０においても、図７に示す様に導光板幅方向右側面１６ｅにおいて、角度５θで入射した青色レーザ光６８ａが、角度θで反射させて青色レーザ光６８ｂと同じ扱いにする構成をとることができて、さらに角度３θで入射した緑色レーザ光６９ａが、角度３θで反射させて緑色レーザ光６９ｂと同じ扱いにする構成をとることができて、さらに角度θで入射した赤色レーザ光７０ａが、角度５θで反射させて赤色レーザ光７０ｂと同じ扱いにする構成をとることができ、同様に導光板幅方向左側面１６ｄにおいても、角度θで入射した青色レーザ光６８ｂが、角度５θで反射させて青色レーザ光６８ａと同じ扱いにする構成をとることができて、さらに角度３θで入射した緑色レーザ光６９ｂが、角度３θで反射させて緑色レーザ光６９ａと同じ扱いにする構成をとることができて、さらに角度５θで入射した赤色レーザ光７０ｂが、角度θで反射させて赤色レーザ光７０ａと同じ扱いにする構成をとることができれば、実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、導光板幅方向側面１６ａ、１６ｂで反射したレーザ光も画像形成に寄与させることが出来るため、光利用効率の高い、液晶表示装置を構成することが可能になる。

この様な構成は、導光板幅方向側面を例えば図７（ｂ）の様に構成することで可能になる。図７（ｂ）は、導光板幅方向左側面１６ｄに関して記載した図であるが、右側面１６ｅに関しても同様に構成できる。図７（ｂ）において、まず導光板幅方向左側面１６ｄに緑色レーザ光６９ｂを反射し、赤色レーザ光７０ｂ、青色レーザ光６８ｂを透過する緑反射・青、赤透過コート７５を施す。さらにそのコート上にプリズムアレイ８１を配置し、さらに図７（ｂ）に示す下向き斜面上に青反射・赤透過コート７６を施す。プリズムアレイ８１の下向き斜面は、図７（ｂ）に示す様に導光板幅方向側面１６ｄに対して角度２θ傾けてある。さらにその上にプリズムアレイ８２を配置し、さらに図７（ｂ）に示すプリズムアレイ８２の上向き斜面上に赤反射コート７７を施す。プリズムアレイ８２の上向き斜面には、図７（ｂ）に示す様に、導光板幅方向側面１６ｄに対して角度２θ傾けてある。こうすることで、導光板幅方向左側面１６ｄに角度３θで入射した緑色レーザ光６９ｂは、導光板幅方向左側面１６ｄに施された緑反射・青、赤透過コート７５により角度３θで反射し、緑色レーザ光６９ａとして振舞う。同様に、導光板幅方向左側面１６ｄに入射した青色レーザ光６８ｂは、導光板幅方向左側面１６ｄに施された緑反射・青、赤透過コート７５を透過し、プリズムアレイ８１の下向き斜面上のプリズムアレイ８１と８２の境界に施された青反射・赤透過コート７６により反射される。この時、プリズムアレイ８１の下向き斜面は、導光板幅方向左側面１６ｄに対して２θ傾けてあるため、プリズムアレイ８１の下向き斜面で反射した青色レーザ光６８は、導光板幅方向左側面１６ｄに対して５θの角度で導光板幅方向左側面１６ｄを透過することになり、青色レーザ光６８ａとして振舞う。同様に、導光板幅方向左側面１６ｄに入射した赤色レーザ光７０ｂは、導光板幅方向左側面１６ｄに施された緑反射・青、赤透過コート７５とプリズムアレイ８１の下向き斜面に施した青反射・赤透過コート７６を透過し、プリズムアレイ８２の上向き斜面上に施された赤反射コート７７により反射される。この時、プリズムアレイ８２の上向き斜面は、導光板幅方向左側面１６ｄに対して２θ傾けてあるため、プリズムアレイ８２の上向き斜面で反射した赤色レーザ光７０は、導光板幅方向左側面１６ｄに対してθの角度で導光板幅方向左側面１６ｄを透過することになり、赤色レーザ光７０ａとして振舞う。以上のことは、導光板幅方向右側面１６ｅにおいても構成することが出来ることは明確であるため、改めての説明は割愛する。

この様に、導光板幅方向側面に、角度の異なるダイクロイックコートを複数種施すことにより、導光板幅方向側面で反射したレーザ光も画像形成に寄与させることが出来るため、光利用効率の高い液晶表示装置を構成することが可能になる。

また、実施の形態２の液晶表示装置３０と同様の理屈により、導光板１６に入射するレーザ光の導光板幅方向の角度を大きくすることができるため、液晶層１９とレンズアレイ１７の距離Ｌを小さくすることができるため、極めて薄型の液晶表示装置を構成することができる。

また、実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、例えば液晶パネル１８とレンズアレイ４５を接着した場合、温度が変動したとしても、各レーザ光の各サブピクセルに対する入射位置の変動を抑えられることになるため、温度変動に対しても光利用効率を高く維持した液晶表示装置を構成することが可能になる。

また、実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、レンズアレイ１７の代わりに屈折率分布レンズアレイを用いることで、通常の液晶テレビで見られる様に液晶パネル正面の輝度を最も高くすることが低コストにできるという利点をもつ。さらに、屈折率分布レンズは一般に円柱状のレンズであるため、入射面、出射面は平面であるため、レンズ上の位置に関わらず入射角依存性が同じ反射防止コート（ＡＲコート）を施すことができ、さらに光利用効率が高い液晶表示装置を構成することが出来る。また、実施の形態２の液晶表示装置３０と同様に、液晶パネル１８内の入射側ガラス板１８ｂの代わりに屈折率分布レンズで構成することで、入射側ガラス板１８ｂが不要となるため、さらに薄型かつ低コストの液晶表示装置を構成することができる。

尚、本実施の形態３において、導光板１６の幅方向側面の折り返し構成として図７（ｂ）の様な構成を記載したが、これ以外でも所望の角度で所望の色のレーザ光を折り返すことが出来る構成であれば、これに限定するものではない。例えば、導光板幅方向側面１６ｄ、１６ｅに所望のピッチで干渉縞が記録されたホログラム素子を配置することでも可能である。

尚、本実施の形態３の図７（ｂ）においては、緑色レーザ光が導光板幅方向端部１６ｄ、１６ｅで反射する様に構成を説明したが、色の構成を限定するものではなく、例えば緑色レーザ光源６３ａ、６３ｂと青色レーザ光源６２ａ、６２ｂの位置を入れ替えて、さらに導光板幅方向左端部１６ｄに青反射・赤緑色透過コートを設け、プリズムアレイ８１の下向き斜面に緑反射・赤透過コートを設けても同様の効果を持たせることが出来る。一般に、アクリル等の光学樹脂は、青色光の吸収が赤色光や緑色光と比較して相対的に多いため、この構成の場合、吸収の多い青色光の光路を最も短くすることができるため、さらに吸収が少なく色ムラの少ない液晶表示装置を構成することが出来る。

尚、本実施の形態の液晶表示装置において、レンチキュラレンズ２０の説明は省略したが、実施の形態２のレンチキュラレンズ２０と同様の効果を有し、場所も図６（ａ）のレンチキュラレンズの位置に限定されない。

尚、実施の形態２の液晶表示装置３０や実施の形態３の液晶表示装置６０において、各色のレーザ光源を２つずつ配したが、これは二つに限定するものではなく、各色のレーザ光源を３つや４つ等さらに多く配置しても構わない。こうすることで、レンズアレイ４１や４５のピッチをさらに大きくすることができるため、さらにレンズアレイを低コストに製造することが可能になるという効果も有する。

尚、本実施の形態においても、導光板に入射する角度を、図６において導光板入射面１６ａの法線方向に対して左右にθ、３θ、５θの角度を有しているが、各サブピクセルに確実に入射させるように、上記角度を上記とは違う角度関係に設定しても構わない。

なお、前述した各実施例は考えられる一例であり、その適用範囲を限定するものではなく、本発明の真意および範囲を逸脱することなしに種々変形、組合せを行うことは、容易に理解されるであろう。

本発明の液晶表示装置は、光利用効率が高く低コストかつ薄型で色ムラが少なく、さらに温度変動時も光利用効率が高く、液晶表示装置全般に適用することができる。

１０，３０，６０ 液晶表示装置
１１，３１，６１ レーザ光源ユニット
１１ｘ，３１ｘ クロスプリズム
１２，３２，３３，３４，６２，６３，６４ レーザ光源
１３，３５，３６，３７，６５，６６，６７ コリメータレンズ
１４，３８，３９，４０，６８，６９，７０ レーザ光
１５ 導光棒
１６ 導光板
１７，４１，４５ レンズアレイ
１８ 液晶パネル
１８ａ 入射側偏光板
１８ｂ 入射側ガラス板
１８ｃ 出射側ガラス板
１８ｄ 出射側偏光板
１９ 液晶層
１９ｒ，４３ａ，４３ｂ，７４ 赤色サブピクセル
１９ｇ，４２ａ，４２ｂ，７３ 緑色サブピクセル
１９ｂ，４４ａ，４４ｂ，７２ 青色サブピクセル
２０ レンチキュラレンズ
４６ 屈折率分布レンズ
７５ 緑反射・青、赤透過コート
７６ 青反射・赤透過コート
７７ 赤反射コート
７８，７９，８０ ダイクロイックミラー
８１，８２ プリズムアレイ

Claims (9)

1. 複数波長のレーザ光を出射するレーザ光源ユニットと、
   前記レーザ光を側面から入射した後、前記側面とは異なる側面で所定の方向に折り曲げた後に出射する導光棒と、
   前記導光棒から出射した前記レーザ光を側面から入射した後、底面で所定の方向に折り曲げた後に主面から出射する導光板と、
   前記導光板の主面側に配置された液晶パネルと、前記導光板と前記液晶パネルの間に配置されたレンズアレイを有し、
   前記導光板に入射するレーザ光は前記導光板幅方向に対して色毎に入射角が異なり、前記導光板の底面に設けたプリズムアレイによって前記レーザ光を導光板主面に向けて全反射させ、前記導光板から出射した前記レーザ光を前記レンズアレイにより液晶パネル内の各色に対応するサブピクセル近傍に分離して集光したことを特徴とする、液晶表示装置。
2. 前記導光板から出射する同じ色のレーザ光が、それぞれ二つ以上の異なる方向に出射されており、前記レンズアレイのピッチは前記画素ピッチの２倍以上の整数倍としたことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記導光板に入射するレーザ光は、前記導光板の前記レーザ光入射面の幅方向において、前記レーザ光入射面法線方向に対して色毎に左右対称かつ同じ角度で入射し、さらに前記サブピクセルは、一画素毎に配列順序を反転させたことを特徴とする、前記請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記導光板に入射するレーザ光は、前記導光板の前記レーザ光入射面の幅方向において、前記レーザ光入射面法線方向に対して左右ともに内側から所定の角度θ１、θ２、θ３、・・・を有して出射しており、前記導光板に入射する前記レーザ光の、前記導光板主面と平行な平面における配列順は、前記各色サブピクセルの配列順と同じであり、前記導光板幅方向側面は、前記導光板幅方向側面で反射する各色のレーザ光の反射角が色毎に異なる様にしたことを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記導光板側面は、ホログラム素子が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記導光板側面は、所定波長の光以外を反射するダイクロイックコートを複数種類施し、前記複数種のダイクロイックコートの施された面は互いの平行ではないことを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶パネルに前記レンズアレイを貼り付けたことを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
8. 前記レンズアレイは屈折率分布レンズアレイであり、前記各サブピクセルに対して略垂直に各色レーザ光を入射させたことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記レーザ光源ユニットは、赤、青、緑色の各色レーザ光を出射するレーザ光源からなることを特徴とする、前記請求項１から８に記載の液晶表示装置。

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