JP2024013411A

JP2024013411A - 表示装置

Info

Publication number: JP2024013411A
Application number: JP2022115471A
Authority: JP
Inventors: 知球中岡; Chikyu Nakaoka
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2024-02-01
Also published as: US11977294B2; US20240027831A1

Abstract

【課題】バックライトの光源と色分離回折素子基板との距離、位置関係を仕様に合わせて容易に調整可能とする。【解決手段】実施形態の表示装置において、液晶パネル部は、表示領域にサブピクセル単位でＲＧＢのカラーフィルタがＴＥ方向に色違いに配列され、ＴＭ方向に同一色が配列されるストライプ構造の液晶表示基板に、バックライト光を入射して色分離凹凸周期によりカラーフィルタのＲＧＢの波長それぞれに合わせて分離し、分離された色ごとの波長光を対応する色のサブピクセルに向けて回折する色分離回折素子基板を対向配置した構造とする。光源部は、発光素子で白色光を発光し、第１レンズで、発光素子で発光される白色光の配光領域を表示領域に合わせて制御し、第２レンズで、第１レンズにより制御された配光領域の白色光をバックライト光として色分離回折素子基板に照射する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、色分離回折素子技術を用いる表示装置に関する。

液晶表示モジュールに用いられるカラーフィルタ（ＣＦ：Color Filter）方式の表示装置は、サブピクセル単位でＲＧＢのＣＦを形成した液晶パネル（液晶ＴＦＴ（Thin-Film-Transistor：薄膜トランジスタ）基板にＣＦ基板を積層したパネル）に対して、白色のバックライト光をＲＧＢそれぞれのフィルタに入射して、ＣＦ色の波長光を透過させ、ＣＦ色以外の波長光を吸収する。このため、光の利用効率が低い。そこで、光の利用効率を高める目的で、光分離回折素子技術が提案されている。

色分離回折素子技術は、ガラス基板の表面に、色分離回折素子として、ＲＧＢの色ごとに所定のパターンの微細な凹凸の色分離溝を形成した基板（以下、色分離回折素子基板）を用いて、裏面から白色のバックライト光を入射してＲＧＢそれぞれの波長成分ごとに分離し、分離した各波長成分の光を特定の方向に回折させ、表面から出射するものである。この技術によれば、ＣＦ方式の表示装置において、上記色分離回折素子基板をバックライト光源と液晶パネルと間に対向配置させ、色分離回折素子によって、バックライト光（白色光）をＲＧＢのＣＦそれぞれに対応する波長に分離し、色ごとに所定の方向に回折して、ＣＦに対応する波長の光のみを液晶パネルのＲＧＢそれぞれのフィルタに入射させることができる。これによって、ＣＦに対応する波長以外の光の吸収を低減し、光（輝度）の利用効率の向上を図っている。

しかしながら、実際には、バックライト光源と色分離回折素子基板との距離、位置関係のわずかなずれによって、色分離回折素子で分離・回折された各色の光が対応色のサブピクセルに集光されなくなってしまうため、その調整が極めて困難であった。

さらに、上記構成による表示装置では、色分離回折素子を用いて白色光をＲＧＢの３色に分離し、各色の光をそれぞれに対応した色のサブピクセルに集光させなければならない。このため、白色のバックライト光源の条件として、色分離回折素子へのＲＧＢそれぞれの入射方向の波面が平行光・発散光・収束光のようにある程度揃っている必要がある。

また、そのバックライト光源をＨＵＤ（Head-Up Display）における適切な視野角に広げるためには、表示装置の視認側に最適な拡散層が必要となる。特に車載ＨＵＤのような拡大光学系を使用するデバイスの場合には、配光の主軸（配光特性の略中心角）を表示領域の面内で異なる方向に向けたほうが、効率が良い場合がある。

特開２０１８－１４６７５０号公報

以上のように、従来のＣＦ方式の表示装置では、光分離回折素子技術の採用に際して、色分離回折素子基板から複数色のカラーフィルタそれぞれの入射方向がある程度揃っている必要があるが、バックライトの光源と色分離回折素子基板との距離、位置関係の調整が極めて困難であった。

そこで、本実施形態は、色分離回折素子基板から複数色のカラーフィルタそれぞれの入射方向が適正となるように、バックライトの光源と色分離回折素子基板との距離、位置関係を容易に調整することのできる表示装置を提供することを目的とする。

本実施形態に係る表示装置は、液晶パネル部と、光源部とを備える。前記液晶パネル部は、表示領域にサブピクセル単位で複数色のカラーフィルタが第１方向に色違いに配列され、前記第１方向に直交する第２方向に同一色が配列されるストライプ構造の液晶表示基板に、バックライト光を入射して色分離凹凸周期により前記カラーフィルタの複数色の波長それぞれに合わせて分離し、分離された色ごとの波長光を対応する色のサブピクセルに向けて回折する色分離回折素子基板を対向配置した構造とする。前記光源部は、発光素子で白色光を発光し、第１レンズで、前記発光素子で発光される白色光の配光領域を表示領域に合わせて制御し、第２レンズで、前記第１レンズにより制御された配光領域の白色光を前記バックライト光として前記色分離回折素子基板に照射する。

図１は、実施形態に係る表示装置の光学系における構造を示す図である。図２は、実施形態に係る表示装置の光学系において、平行光・発散光・収束光・拡散光を発生する様子を示す図である。図３は、実施形態に係る表示装置の光学系において、波面が揃う条件を示す図である。図４は、実施形態に係る表示装置の光学系において、最適光が画素1周期に対して色分離１周期の部分で波面が揃ったときの出射方向を示す図である。図５は、実施形態に係る表示装置の光学系をＨＵＤの虚像光学系に適用した場合の光経路を示す図である。図６は、実施形態に係る表示装置の光学系に用いられるＬＥＤ光源の例を示す図である。図７は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（TE）が表示エリアの長辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの平行光を最大限取り込む様子を示す図である。図８は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（TE）が表示エリアの短辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの平行光を最大限取り込む様子を示す平面図である。図９は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（TE）が表示エリアの長辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの発散光を最大限取り込む様子を示す図である。図１０は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（TE）が表示エリアの長辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの収束光を最大限取り込む様子を示す図である。図１１は、実施形態に係る表示装置の光学系を、複数光源を用いた直下型バックライトによる光学系と比較するための図である。図１２は、実施形態に係る表示装置の光学系において、色分離回折素子基板の入射光源に発散光源を使用し、表示側で拡散させて視域をカバーする様子を示す図である。図１３は、実施形態に係る表示装置の光学系において、平行光・発散光・収束光を用いるときの、色分離凹凸周期と画素周期の関係を示す図である。図１４は、実施形態に係る表示装置の光学系において、発散光を用いるときの色分離凹凸周期と画素周期の具体例を示す図である。図１５は、実施形態が適用される表示装置の光学系の構造を示す断面図及び斜視図である。図１６は、実施形態が適用される表示装置の色分離回折素子基板によるＲＧＢそれぞれの分離回折経路を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施形態と称する）について詳細に説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

まず、図１５及び図１６を参照して、実施形態に適用される光分離回折素子技術を採用したＣＦ方式の表示装置の光学系の構造について説明する。

図１５（ａ）は、実施形態に適用される表示装置の光学系の構造を示す断面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す表示装置の光分離回折素子基板及びＣＦ基板の配列構造を示す斜視図、図１６は、実施形態が適用される表示装置の色分離回折素子基板によるＲＧＢそれぞれの分離回折経路を示す断面図である。

図１５（ａ）に示す表示装置の光学系は、液晶パネル部１１の下部に白色光を発光する光源部１２が配置される。液晶パネル部１１は、ＴＦＴガラス基板１１１、画素配列基板（ＬＣＤ）１１２、ＣＦガラス基板１１３が積層され、ＴＦＴガラス基板１１１の下面、ＣＦガラス基板１１３の上面にはそれぞれ拡散層１１４、１１５が積層され、さらに拡散層１１４の下面側には所定の間隙を開けて色分離回折素子基板１１６（単に色分離素子基板、色分離素子ともいう）が配置される。

画素配列基板１１２のＲＧＢ画素配列は、図１５（ｂ）に示すように、第１方向（ＴＥ方向）にＲＧＢの画素順（サブピクセル順ともいう）に配列され、第１方向と直交する第２方向（ＴＭ方向）に同一画素が、換言すれば同じ色のサブピクセルが、配列されるストライプ構造となっている。また、色分離回折素子基板１１６は、図１５（ｂ）に示すように、凹凸の色分離溝がＴＥ方向に形成され、ＴＭ方向に延設される。

すなわち、上記構成による表示装置では、図１６に示すように、色分離回折素子基板１１６に光源部１２から白色光の波面が揃った面光源（平行光等）を入射させることで、その光が色分離素子の微細な凹凸による回折・干渉効果によってＲ，Ｇ，Ｂの３色に分離され、画素配列基板１１２のＲＧＢそれぞれの対応するサブピクセルへと集光される。これにより、各画素のＣＦでの吸収を最小限に抑え、透過型カラー液晶の透過率を大幅に向上させることができる。

ただし、色分離回折素子基板１１６により、光源部１２からの入射光を画素配列基板１１２のＲＧＢ３色へ空間的に分離するためには、図１６に示すように、光源として平行光が必要であり、白色バックライトの条件として、ＲＧＢの色違い方向の波面が、平行光・発散光・収束光のように、ある程度揃っている必要がある。また、その光源を例えばＨＵＤ（Head Up Display）における適切な視野角に広げるために、液晶表示の視認側に最適な拡散層が必要となる。また、特に車載ＨＵＤのような拡大光学系を使用するデバイスの場合には、配光の主軸（配光特性の略中心角）が表示領域の面内で異なる方向を向いたほうが、効率が良い場合がある。

そこで、本実施形態では、バックライトとなる光源部１２を、ＬＥＤ光源と２つのレンズによって構成し、色分離回折素子を用いたＬＣＤデバイスのバックライトとして最適な、直下型ＬＥＤ光源及びその光拡散方法を提案する。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る表示装置の光学系における構造を示す図、図２は、実施形態に係る表示装置の光学系において、平行光・発散光・収束光・拡散光を発生する様子を示す図、図３は、実施形態に係る表示装置の光学系において、波面が揃う条件を示す図、図４は、実施形態に係る表示装置の光学系において、最適光が画素1周期に対して色分離１周期の部分で波面が揃ったときの出射方向を示す図、図５は、実施形態に係る表示装置の光学系をＨＵＤの虚像光学系に適用した場合の光経路を示す図である。図１乃至図５において、図１５と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。

図１（ａ）において、光源部１２は、ＬＥＤ光源１２１と、配光制御レンズ１２２と、コリメートレンズ１２３で構成される。ＬＥＤ光源１２１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって白色光を発光する。配光制御レンズ１２２は、ＬＥＤ光源１２１からの白色光を略矩形状の表示エリア（液晶パネル部１１の表示領域）に合わせて配光する領域を成形するレンズである。コリメートレンズ１２３は、図２（ａ）に示すように、配光制御レンズ１２２で成形された白色光を平行光に変換するレンズであるが、配置する位置（ＬＥＤ光源１２１からの距離）を調整することで図２（ｂ）に示す発散光、図２（ｃ）に示す収束光に制御することが可能である。また、図２（ｄ）に示すような拡散光（様々な方向の波面が混在）を発生する場合には、図３に示すように、入射位置に応じて波面を揃えることで実現可能である。最適光源は、画素配列に対して、図４（ａ）に示す収束光θin(x)、（ｂ）に示す平行光、（ｃ）に示す発散光－θin(x)のように、色分離１周期部分において画素単位で波面が揃った光であることが望ましい。特に虚像光学系を有するＨＵＤにあっては、図５に示すように、表示装置の表示エリア上端１、表示エリア中央２、表示エリア下端３の出射光軸がそれぞれθ11，θ12，θ13，θ21，θ22，θ23，θ31，θ32，θ33となるように調整する。この場合、それぞれ表示エリアの外側ほど、外側へ向かう光がドライバーの適視中心へ向かうため、ドライバーの視点１，２，３の位置では、いずれもほぼ同等の明るさとなる。この際、適視に満遍なく光を配光させるため、液晶パネル部１１の下面側（バックライト側）にも拡散層１１４が設けられている。なお、拡散層１１４，１１５はいずれか一方でもよい。

ここで、図６乃至図１０を参照して、上記光源部１２の構成要素について説明する。なお、図６は、実施形態に係る表示装置の光学系に用いられるＬＥＤ光源の例を示す図、図７は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの長辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの平行光を最大限取り込む様子を示す図、図８は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの短辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの平行光を最大限取り込む様子を示す平面図、図９は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの長辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの発散光を最大限取り込む様子を示す図、図１０は、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの長辺方向の場合に、短辺方向と長辺方向について光学系からの収束光を最大限取り込む様子を示す図である。

まず、光源部１２の発光源となるＬＥＤ光源１２１は、ＬＥＤ１個（１セット）で白色光を発光する発光素子であり、表示エリアに向けて配光する発光部分の面積が小さい（特にＴＥ方向）。正方形でもよいが、光量を増やすために（発光面積を増やすために）、図６（ａ）に示すように長方形としてもよい。または、図６（ｂ）に示すように、正方形の複数チップ（図では３個）を密に１列に並べるようにしてもよい。ＬＥＤ光源１２１は、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）にＬＥＤの短辺、ＲＧＢ同一色方向（ＴＭ）にＬＥＤの長辺となるように配置する。

次に、光源部１２の配光制御レンズ１２２は、入射面が長方形で、長辺方向の断面が矩形状、短辺方向の断面が半球状、出射面が自由曲面であり、ＬＥＤ光源１２１からの入射光をレンズ内でいったん収束し、コリメートレンズ１２３によるディスプレイ表示エリアに合わせて拡散出力する。図７では、実施形態に係る表示装置の表示エリア（ディスプレイ）が長方形で、（ａ）に示すように、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの長辺方向の場合に、（ｂ）の短辺方向と（ｃ）の長辺方向について、長方形のＬＥＤ光源１２１からの光を平行光に制御して最大限取り込む様子を示している。この例では、コリメートレンズ１２３に光を多く取り込むため、ＬＥＤ光源１２１の近傍（0.1～1.0mm）に配光制御レンズ１２２を配置し、ＬＥＤ光源１２１とコリメートレンズ１２３との距離Ｌを20mm～50mmの範囲で調整している。この配光制御レンズ１２２は、ＬＥＤ光源１２１からの光を、コリメートレンズ１２３の入射面と合わせて、ディスプレイ配置位置で、ディスプレイサイズの大きさの矩形範囲を照度が略均一となるように配光できる自由曲面のレンズであることが望ましく、配光制御レンズ１２２の平均曲率はＴＥ方向＜ＴＭ方向とする。

図８では、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、（ａ）に示すように、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの短辺方向の場合に、（ｂ）の短辺方向と（ｃ）の長辺方向について、長方形のＬＥＤ光源１２１からの光を平行光に制御して最大限取り込む様子を示している。この場合の配光制御レンズ１２２における自由曲面の平均曲率は、ＴＥ方向＞ＴＭ方向とする。図９では、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、（ａ）に示すように、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの長辺方向の場合に、（ｂ）の短辺方向と（ｃ）の長辺方向について、長方形のＬＥＤ光源１２１からの光を発散光に制御して最大限取り込む様子を示している。図１０では、実施形態に係る表示装置の表示エリアが長方形で、（ａ）に示すように、ＲＧＢ色違い方向（ＴＥ）が表示エリアの長辺方向（ａ）の場合に、（ｂ）の短辺方向と（ｃ）の長辺方向について、長方形のＬＥＤ光源１２１からの光を収束光に制御して最大限取り込む様子を示している。

上述したように、特にＨＵＤのような比較的小型の表示装置では、１個のＬＥＤ光源で十分適正輝度を得られる。また、ＬＥＤ１個からの光をディスプレイサイズに配光することで、バックライト側で拡散させなくてもＬＥＤによる輝度のムラをなくすことができる。この様子を図１１に比較して示す。図１１（ａ）は、複数光源を用いた直下型バックライトによる光学系の照度分布を示し、図１１（ｂ）は実施形態に係る表示装置の光学系の照度分布を示している。比較して明らかなように、本実施形態によれば、１個のＬＥＤ光源１２１で略均一な照度分布を実現することができる。また、液晶パネル部１１の表示側で適切な視野角に拡散させる拡散層（１１５）を設けることで、確実に輝度のムラをなくすことができる。

ところで、色分離を実施する場合、入射光源の波面が揃っている必要があるが、一方で、ドライバーの視域をカバーするためには、発散光源を使用して表示側で拡散させる必要がある。そこで、本実施形態に係る表示装置では、光学系を図１２に示すように構成する。

図１２は、実施形態に係る表示装置の光学系において、色分離回折素子基板１１６に入射される光源１２にＬＥＤ光源１２１、配光制御レンズ１２２及びコリメートレンズ１２３による発散光源を使用し、液晶パネル部１１の表示側の拡散層１１５で拡散させて視域をカバーする様子を示す図で、（ａ）は長辺方向、（ｂ）は短辺方向の断面図である。

上述のように、色分離回折素子基板１１６の入射光源の波面を揃え、かつドライバーの視域をカバーするため、本実施形態では、図１２に示すように、コリメートレンズ１２３の焦点距離がＬＥＤ光源１２１からコリメートレンズ１２３までの距離より長くなるように調整している。

すなわち、図５に示したように、ＨＵＤのような虚像光学系を利用した光学系においては、ドライバーの適視の中心１点へ向かう配光は、表示面内において異なる。特にＨＵＤ用途においては、表示エリアの中心から外側の位置からの光は、外側へ向かう配光が適視中心へ向かうことが多い。このことから、図１２に示すように構成することにより、色分離回折素子基板１１６の入射光源の波面を揃えることと、ドライバーの視域をカバーすることの両方を満たすことが可能となる。

ここで、表示装置として平行光・発散光・収束光を用いるときの、色分離回折素子基板１１６の凹凸パターンの周期（以下、色分離凹凸周期）と画素ピッチ（画素周期）との関係は、
平行光：画素ピッチ＝色分離凹凸周期
発散光：画素ピッチ＞色分離凹凸周期
収束光：画素ピッチ＜色分離凹凸周期
である。例として、図１３に発散光の場合を示す。図１３（ａ）は発散光を用いる場合のＬＣＤ１１２の画素ピッチｐpixと色分離回折素子基板１１６の色分離凹凸周期ｐとの関係を示している。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す構造において、発散光の入射角度が出射時に維持されるときの条件を示している。

すなわち、図１３において、例えば中央から数えてN番目の周期での発散光の角度をθin(N)とし、ガラス基板の厚さをｄとすると、色分離凹凸構造の周期ｐは次式の関係を満たしていれば、発散光の入射角度が出射時に維持される。

図１４に、発散光を用いるときの色分離凹凸周期と画素周期の具体例を示す。

以上のように、本実施形態では、カラー液晶表示装置向けの色分離回折素子基板の微細凹凸素子に関するバックライトとして、入射光の平行性を、ＲＧＢストライプ構造の色違い方向及び凹凸素子溝に垂直な方向を特に重視して実現した。

なお、ＬＥＤ光源１２１とコリメートレンズ１２３との位置関係により、平行光とは限らず、発散光、収束光でも可能であり、特にHUD用途では発散光が有効である。例えばＬＥＤ光源１２１から液晶パネル１１までの距離が同程度の場合、ＬＥＤ光源１２１の発光面積が小さいほど波面が揃い、大きいほど様々な方向の波面が混在し、拡散光に近くなる。このように、ＬＥＤ光源１２１が小さいことが、波面が揃う条件となる。平行光、発散光、収束光それぞれの最適光源は、色分離１周期部分において波面が揃った光であることが望ましい。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記各実施形態では、ＲＢＧの各サブピクセル（各ドット）を一組として１つの画素を構成、すなわち３つのサブピクセル（３つのドット）で１つの画素を構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、４つのサブピクセル（４つのドット）で１つの画素を構成してもよい。なお、１つのドットを、すなわち１つのサブピクセルを単に画素と呼称する場合もある。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１…液晶パネル部、１１１…ＴＦＴガラス基板、１１２…画素配列基板（ＬＣＤ）、１１３…ＣＦガラス基板、１１４、１１５…拡散層、１１６…色分離回折素子基板、
１２…光源部、１２１…ＬＥＤ光源、１２１１～１２１３…ＬＥＤチップ、１２２…配光制御レンズ、１２３…コリメートレンズ。

Claims

表示領域に、互いに表示する色が異なる複数のサブピクセルが第１方向に配列され、前記第１方向に交差する第２方向に同一色の複数のサブピクセルが配列される液晶パネルと、
前記液晶パネルに対向し、バックライト光が入射され、前記バックライト光を分離する色分離凹凸パターンを有し、前記複数のサブピクセルが表示する異なる色の波長のそれぞれに合わせて前記バックライト光を分離し、分離した前記バックライト光を対応する色の前記サブピクセルに向けて回折する色分離回折素子基板と、
前記色分離回折素子基板の入射面に前記バックライト光を照射する光源部と
を具備し、
前記光源部は、
光源と、
前記光源から出射する光が入射する第１レンズと、
前記第１レンズから出射する光が入射し、前記色分離回折素子基板に照射する第２レンズと
を備える表示装置。
前記光源は発光素子を含み、
前記発光素子は、発光領域が長方形であって、その短辺が前記第１方向、長辺が前記第２方向となるように配置される請求項１記載の表示装置。
前記第１レンズは、入射面が長方形で、長辺方向の断面が略矩形状で、短辺方向の断面が略半球状で、出射面が自由曲面であり、前記光源からの入射光を収束して出射光を前記第２レンズの入射面に合わせて拡散する請求項１記載の表示装置。
前記第１レンズは、前記表示領域が長方形で、前記第１方向が前記表示領域の長辺方向、前記第２方向が前記表示領域の短辺方向の場合に、前記自由曲面の平均曲率を第１方向＜第２方向とする請求項３記載の表示装置。
前記第１レンズは、前記表示領域が長方形で、前記第１方向が前記表示領域の短辺方向、前記第２方向が前記表示領域の長辺方向の場合に、前記自由曲面の平均曲率を第１方向＞第２方向とする請求項３記載の表示装置。
前記第２レンズへは、前記第１レンズで拡散された光が入射され、
前記第２レンズは、入射された前記光を、平行光、発散光、収束光のいずれかに変換して前記色分離回折素子基板の入射面に出射する請求項１記載の表示装置。
前記第２レンズは、前記光源から前記第２レンズまでの距離に応じて、入射された前記光を、平行光、発散光、収束光のいずれかに変換する請求項６記載の表示装置。
前記色分離凹凸パターンは、凹凸パターンが周期的に配置されており、
前記色分離回折素子基板に前記バックライト光として平行光、発散光、収束光のいずれかが入射されるとき、前記凹凸パターンの周期と前記液晶パネルの画素の周期との関係を、
平行光：画素の周期＝凹凸パターンの周期
発散光：画素の周期＞凹凸パターンの周期
収束光：画素の周期＜凹凸パターンの周期
とする請求項１記載の表示装置。
前記色分離凹凸パターンは、凹凸パターンが周期的に配置されており、
前記光源部は、前記色分離回折素子基板に前記バックライト光として平行光、発散光、収束光のいずれかが入射されるとき、それぞれに応じて前記凹凸パターンの周期の１周期部分で波面を揃える構造とする請求項１記載の表示装置。
前記液晶パネルには、前記バックライト光の入射面、出射面の少なくとも一方に拡散層が積層される請求項１記載の表示装置。
前記光源から出射する前記光は、白色光である請求項１記載の表示装置。
前記光源はＬＥＤである請求項１記載の表示装置。
前記第１レンズは、前記第１レンズから出射する光の配光領域を、前記表示領域に合わせて制御する請求項１記載の表示装置。
前記第２レンズはコリメートレンズである請求項１記載の表示装置。
表示領域を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルに対向し、入射された光を複数の光へ分離する色分離素子と、
前記色分離素子の前記液晶パネルとは反対側に位置する光源と、
前記光源から出射する光が入射する第１レンズと、
前記第１レンズから出射する光が入射し、前記色分離素子へ照射する第２レンズと、を備え、
前記色分離素子は、前記第２レンズが照射した光を、波長が異なる複数の光に分離し、前記液晶パネルへ照射する表示装置。
前記液晶パネルは、互いに表示する色が異なる第１サブピクセルと第２サブピクセルとを有し、
前記複数の光は、前記第１サブピクセルを照射する第１分離光と、前記第２サブピクセルを照射する第２分離光とを含み、
前記第１分離光の色は、前記第１サブピクセルが表示する色と同じであり、
前記第２分離光の色は、前記第２サブピクセルが表示する色と同じである、請求項１５記載の表示装置。
前記色分離素子は凹凸形状の溝を有する請求項１５記載の表示装置。
前記溝は、凹凸パターンが周期的に配置されている請求項１７記載の表示装置。
前記液晶パネルは、互いに表示する色が異なる複数のサブピクセルが配置され、
前記凹凸パターンが周期的に配置されている方向は、前記複数のサブピクセルが配置されている方向である請求項１８記載の表示装置。