JP4433724B2

JP4433724B2 - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JP4433724B2
Application number: JP2003304483A
Authority: JP
Inventors: 哲夫武藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: JP2005077472A

Description

この発明は、立体画像表示装置に関する。

立体画像を表示する液晶表示装置としては、従来、液晶表示パネルの１列置きの画素により左眼用画像を、他の１列置きの画素により右眼用画像を表示し、その左眼用画像と右眼用画像とを、前記液晶表示パネルの一方の行の画素からの出射光と他方の行の画素からの出射光とを表示観察者の左眼方向と右眼方向とに振り分けるレンチキュラーレンズ、あるいは前記液晶表示パネルの画素行と平行な複数の透過部と遮光部が交互に並べてストライプ状に形成されたパララックスバリアを介して観察者の左眼と右眼とに観察させるようにしたものがある（特許文献１、２、３参照）。
特開平３−１１９８８９号公報特開平７−００５４００号公報特開平１０−２６８２３０号公報

しかし、従来の立体画像を表示する液晶表示装置は、液晶表示パネルの１列置きの画素により左眼用画像を表示し、他の１列置きの画素により右眼用画像を表示するため、両方の画像の解像度が低い。

しかも、前記従来の液晶表示装置では、液晶表示パネルの画素ピッチに対応したレンズピッチのレンチキュラーレンズ、あるいは前記画素ピッチに対応した透過部ピッチのパララックスバリアを、その各レンズ部または透過部を前記液晶表示パネルの各行の画素に対し、予め定めた位置関係で精度良く対応させて配置しなければならず、したがって製造が難しい。

この発明は、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも容易に製造することができる立体画像表示装置を提供することを目的としたものである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の画素を有し、前記各画素に左目用画像と右目用画像とを時分割的に交互に表示する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの法線から所定の方向側へ第１の所定の角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する第１の照明光と、前記液晶表示パネルの法線から前記所定の方向側とは異なる側へ第２の所定の角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する第２の照明光とを、前記交互に表示される左目用画像と右目用画像との表示切り替えタイミングに同期させて時分割的に交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、を備えた立体画像表示装置であって、前記面光源は、前記液晶表示パネルに対向するように配置された導光板と、前記導光板の第１の端面から該導光板へ光を入射させる第１の発光素子と、前記第１の端面に対向する第２の端面から前記導光板へ光を入射させる第２の発光素子と、前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、一方の面に前記第１の端面及び前記第２の端面に平行な方向に延伸する複数の細長プリズムが形成された一対の片面プリズムシートと、を有し、前記一対の片面プリズムシートは、該一対の片面プリズムシート間において、前記細長プリズムの配置間隔が互いに等しく形成されているとともに互いに対応する前記細長プリズムの頂角の位置が前記法線上で一致するように配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の立体画像表示装置において、前記一対の片面プリズムシートは、前記細長プリズムが形成された面が互いに向き合うように配置されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の立体画像表示装置において、前記第１の照明光は、出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第１の発光素子が配置されている側へ前記第１の所定の角度傾くように、前記第１の発光素子からの光が前記導光板と前記一対の片面プリズムシートとにより配光された光であり、前記第２の照明光は、出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第２の発光素子が配置されている側へ前記第２の所定の角度傾くように、前記第２の発光素子からの光が前記導光板と前記一対の片面プリズムシートとにより配光された光であることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の立体画像表示装置において、前記第１の発光素子からの光は、前記一対の片面プリズムシートのうち前記導光板に隣接する方の片面プリズムシートから出射した時点では出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第２の発光素子が配置されている側に傾いた方向にあり、前記第２の発光素子からの光は、前記一対の片面プリズムシートのうち前記導光板に隣接する方の片面プリズムシートから出射した時点では出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第１の発光素子が配置されている側に傾いた方向にあることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れかに記載の立体画像表示装置において、前記一対の片面プリズムシートは、それぞれ、前記頂角が７０°〜１００°の範囲に設定されていることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れかに記載の立体画像表示装置において、前記一対の片面プリズムシートは、それぞれ、前記細長プリズムの配置間隔が画素の配置間隔と等しいことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、複数の画素を有し、左目用画像と右目用画像とを時分割的に交互に表示する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの法線から所定の方向側へ第１の所定の角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する第１の照明光と、前記液晶表示パネルの法線から前記所定の方向側とは異なる側へ第２の所定の角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する第２の照明光とを、時分割的に交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、を備え、前記第１の照明光と前記第２の照明光との出射切り替えタイミングと、前記左目用画像と右目用画像との表示切り替えタイミングとを同期させた立体画像表示装置であって、前記面光源は、前記液晶表示パネルに対向するように配置された導光板と、前記導光板の第１の端面から該導光板へ光を入射させる第１の発光素子と、前記第１の端面に対向する第２の端面から前記導光板へ光を入射させる第２の発光素子と、前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、一方の面に前記第１の端面及び前記第２の端面に平行な方向に延伸する複数の細長プリズムが形成された一対の片面プリズムシートと、を有し、前記一対の片面プリズムシートは、該一対の片面プリズムシート間において、前記細長プリズムの配置間隔が互いに等しく形成されているとともに互いに対応する前記細長プリズムの頂角の位置が前記法線上で一致するように配置されていることを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７の何れかに記載の立体画像表示装置において、前記第１の所定の角度と前記第２の所定の角度とが等しいことを特徴とする。

本発明によれば、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも容易に製造することができる。

図１〜図５はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の側面図、図３は前記液晶表示装置の面光源の一部分の拡大側面図である。

この液晶表示装置は、図１〜図３のように、複数の画素を有し、これらの画素に、左右別々の眼で観察するための左眼用及び右眼用画像データとが選択的に書込まれ、これらの左眼用及び右眼用画像データに応じて左眼用画像と右眼用画像とを選択的に表示する液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の観察側（図において上側）とは反対側（以下、入射側と言う）に配置され、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光と、前記法線Ｈに対して前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光とを交互に前記液晶表示パネル１に向けて出射する面光源６と、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段１５とを備えている。

前記液晶表示パネル１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板２，３のうち、一方の基板、例えば入射側基板２の観察側基板３と対向する面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線とが設けられ、他方の基板（観察側基板）３の前記入射側基板２と対向する面に、前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する１枚膜状の透明な対向電極が設けられ、これらの基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層が設けられ、さらに一対の基板２，３の対向面のいずれか一方に、前記複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素にそれぞれ対向させて複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられた構成となっている。

なお、前記入射側基板２は、その行方向の一端縁と列方向の一端縁とに、観察側基板３の外方に張出すドライバ搭載部２ａ，２ｂを有しており、前記複数のゲート配線は、行方向のドライバ搭載部２ａに搭載されたゲート側ドライバ４に接続され、前記複数のデータ配線は、列方向のドライバ搭載部２ｂに搭載されたデータ側ドライバ５に接続され、前記対向電極は、前記シール材による基板接合部に設けられたクロス接続部と前記ドライバ搭載部２ａ，２ｂの一方または両方に形成された対向電極接続配線を介して前記ゲート側ドライバ４とデータ側ドライバ５の一方または両方の基準電位に接続されている。

また、この液晶表示パネル１は、例えば、前記液晶層の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、図では省略しているが、前記一対の基板２，３の外面に入射側偏光板と表示側偏光板とが、それぞれの透過軸を実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置されている。

なお、この液晶表示パネル１は、前記液晶層の液晶分子を一方の方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型のものでもよく、その場合は、前記一対の基板２，３の外面に、入射側偏光板と表示側偏光板とが、それぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて、ノーマリーホワイトモードの液晶表示素子を構成するように配置するのが好ましい。

前記面光源６は、矩形板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面９と、前記入射端面８ａ，８ｂから透明部材内に入射した光を前記出射面９に向けて反射する反射面１０とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９側に配置され、前記導光板７に前記第１と第２の一方の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光を屈折させて前記第１の方向（液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた方向）に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として出射し、前記導光板７に他方の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を屈折させて前記第２の方向（液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた方向）に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として出射する光屈折手段１２とを備えている。

前記導光板７は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡ（複数の画素がマトリックス状に配列している領域）の縦横の幅よりも大きい幅及び長さを有しており、その長手方向、つまり前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂに対して直交する方向を前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの横軸と実質的に平行にし、且つ前記出射面９の法線ｈを前記液晶表示パネル１の法線Ｈに一致させて前記液晶表示パネル１と平行に配置されている。

この導光板７は、アクリル系、ポリカーボネート系、ノルボネン系等の透明樹脂に光拡散フィラーを分散させた０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの厚さの板状部材からなっており、図では省略しているが、この導光板７の反射面１０には、その全域にわたって、前記第１及び第２の入射端面と平行な方向に沿う断面形状が二等辺三角形状の複数の細長溝部が５０μｍ〜１００μｍ程度のピッチで互いに平行に形成されている。

また、前記第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂはそれぞれ、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる固体発光素子であり、その内部構造は図示しないが、赤色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを備え、これらのＬＥＤからの赤、緑、青の３色の光を混色した白色光ａ，ｂを前記導光板７の入射端面８ａ，８ｂに向けて出射する。

なお、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置する第１と第２の発光素子は、白色光を発する冷陰極管でもよい。

そして、前記導光板７は、前記第１の発光素子１１ａから出射して前記第１の入射端面８ａから入射した光ａと、前記第２の発光素子１１ｂから出射して前記第２の入射端面８ｂから入射した光ｂとを、前記出射面９から互いに異なる方向に出射する。

すなわち、前記導光板７にその第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射した光ａ，ｂはそれぞれ、前記光拡散フィラーによる拡散を繰り返しながら前記出射面９と外気（空気層）との界面及び前記反射面１０と外気との界面で全反射して導光板７内をその長さ方向に導かれ、前記出射面９の全域から、前記反射面１０に形成された前記複数の細長溝部の両側面の傾斜角により規定される角度範囲の方向に指向性を持った光を略均一な強度で出射する。

前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射する光ａは、前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向（液晶表示パネル１の表示エリアＡの横軸方向）に沿って前記第１の入射端面８ａとは反対方向（第２の入射端面８ｂ側）に傾いた方向に指向性を持った光、前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射する光ｂは、前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向に沿って前記第２の入射端面８ｂとは反対方向（第１の入射端面８ａ側）に傾いた方向に指向性を持った光であり、いずれの光ａ，ｂも、前記出射面９の法線ｈに対して５０°〜８０°の角度範囲の出射角α１，α２で出射する。

図４は、前記導光板７に第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光ａと、前記導光板７に第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光ｂの出射側（液晶表示パネル１側）から見た輝度分布を示しており、図において正の出射角は前記出射面９の法線ｈに対して右方向の角度、負の出射角は前記法線ｈに対して左方向の角度である。

また、前記導光板７の出射面９側に配置された光屈折手段１２は、前記導光板７の出射面９に対向させて配置され、一方の面に前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行な複数の細長プリズム部１３ａが形成された第１のプリズムシート１３と、この第１のプリズムシート１３の導光板７側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシート１３の細長プリズム部１３ａと平行な複数の細長プリズム部１４ａが形成された第２のプリズムシート１４とからなっている。

この第１及び第２のプリズムシート１３，１４は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対向する面積を有する屈折率が１．４〜１．６の透明樹脂フィルム（例えばアクリル系樹脂フィルム）からなっており、その一方の面の全域に、前記複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａが密に並べて互いに平行に形成されている。

これらのプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａはそれぞれ、二等辺三角形状の断面形状を有しており、その頂角θ１，θ２はそれぞれ７０°〜１００°の範囲に設定されている。

なお、図では便宜上、前記プリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａを大きく誇張して示しているが、前記複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａは、前記液晶表示パネル１の行方向（表示エリアＡの横軸に沿った方向）における画素ピッチ（８０μｍ〜１００μｍ）と同程度またはそれよりも小さいピッチで形成されている。

前記第１と第２のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａのピッチは実質的に同じであり、第１のプリズムシート１３は、そのプリズム部形成面とは反対側の平坦面を前記導光板７の出射面９に対向させ、且つ前記導光板７との間に空間を確保して、前記導光板７と平行に配置されている。

また、前記第２のプリズムシート１４は、そのプリズム部形成面を前記第１のプリズムシート１３のプリズム部形成面に対向させ、且つ両方のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａの頂部同士を近接状態で対向させて、前記第１のプリズムシート１３と平行に配置されており、前記液晶表示パネル１は、その入射面（図示しない入射側偏光板の外面）を前記第２のプリズムシート１４の平坦面に近接または接面させて配置されている。

前記第１と第２のプリズムシート１３，１４は、前記導光板７にその第１の入射端面８ａから入射してこの導光板７の出射面９から出射した光ａを段階的に屈折させて、前記第１の方向、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として出射し、前記導光板７にその第２の入射端面８ｂから入射してこの導光板７の出射面９から出射した光ｂを段階的に屈折させて、前記第２の方向、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として出射する。

すなわち、図上右側の第１の発光素子１１ａから出射して前記導光板７にその第１の入射端面８ａから入射し、この導光板７の出射面９から前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向に沿って前記第１の入射端面８ａとは反対方向に出射した光ａは、図２及び図３に矢線で示したように、第１のプリズムシート１３の導光板７に対向する平坦面と外気（導光板７と第１のプリズムシート１３との間の空気層）との界面で前記法線ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折して前記第１のプリズムシート１３に入射する。

この光ａは、前記第１のプリズムシート１３の反対面の複数の細長プリズム部１３ａの一方の側面に向かって進み、その側面と外気（第１と第２のプリズムシート１３，１４間の空気層）との界面で前記法線ｈに対する角度がさらに小さくなる方向に屈折して前記第１のプリズムシート１３から出射する。

そして、前記第１のプリズムシート１３から出射した光ａは、第２のプリズムシート１４に、その複数の細長プリズム部１４ａの一方の側面、つまり前記第１のプリズムシート１３の細長プリズム部１３ａの前記光が出射した側面に対応する逆傾斜の側面から、この側面と外気（第１と第２のプリズムシート１３，１４間の空気層）との界面で屈折して入射し、この第２のプリズムシート１４の反対面の平坦面から、この平坦面と外気との界面で屈折して、前記導光板７の出射面９の法線ｈ、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として出射する。

一方、図上左側の第２の発光素子１１ｂから出射して前記導光板７にその第２の入射端面８ｂから入射し、この導光板７の出射面９から前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向に沿って前記第２の入射端面８ｂとは反対方向に出射した光ｂの出射経路は、前記第１の発光素子１１ａからの光ａの経路に対して左右対称であり、この光ｂは、図２及び図３に破矢線で示したように、第１のプリズムシート１３の平坦面と外気との界面及びこの第１のプリズムシート１３の複数の細長プリズム部１３ａの他方の側面と外気との界面で前記法線ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折し、さらに、第２のプリズムシート１４の複数の細長プリズム部１４ａの他方の側面と外気との界面及びこの第２のプリズムシート１４の平坦面と外気との界面で屈折して、前記導光板７の出射面９の法線ｈ、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として出射する。

なお、前記面光源６は、液晶表示装置の用途による表示の観察距離に応じて、前記第１の照明光ａ及び第２の照明光ｂの出射光強度のピークが存在する方向がそれぞれ表示観察者の左右の眼の一方と他方とに向かう方向に一致するように設計される。

この実施例では、上述したように、第１の発光素子１１ａから出射した光ａの導光板７の出射面９からの出射角α１と、第２の発光素子１１ｂから出射した光ｂの導光板７の出射面９からの出射角α２をそれぞれ前記出射面９の法線ｈに対して５０°〜８０°の角度範囲とし、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａの頂角θ１，θ２をそれぞれ７０°〜１００°の範囲に設定することにより、図上右側の第１の発光素子１１ａから出射した光ａを、最終的に第２のプリズムシート１４の平坦面から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上右方向、つまり表示観察者の左眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもち、そのピーク方向を中心にして左右方向ににそれぞれ５°〜１０°の角度で広がる第１の照明光として出射させ、図上左側の第２の発光素子１１ｂから出射した光ｂを、最終的に前記第２のプリズムシート１４の平坦面から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上左方向、つまり表示観察者の右眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもち、そのピーク方向を中心にして左右方向にそれぞれ５°〜１０°の角度で広がる第２の照明光として出射させるようにしている。

以下、図上右側の第１の第１の発光素子１１ａを左眼用発光素子、図上左側の第２の第１の発光素子１１ｂを右眼用発光素子と言い、前記左眼用発光素子１１ａから出射して前記第２のプリズムシート１４から液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上右方向（表示観察者の左眼の方向）に出射する第１の照明光ａを左眼用照明光、前記右眼用発光素子１１ｂから出射して前記第２のプリズムシート１４から前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上左方向（表示観察者の右眼の方向）に出射する第２の照明光ｂを右眼用照明光と言う。

図５は、前記面光源６から出射する左眼用照明光ａと右眼用照明光ｂの出射側（液晶表示パネル１側）から見た輝度分布を示しており、図において正の出射角は前記液晶表示パネル１の法線Ｈ（導光板の法線ｈと同じ）に対して右方向の角度、負の出射角は前記法線Ｈに対して左方向の角度である。

前記左眼用照明光ａと右眼用照明光ｂは、前記面光源６から交互に出射して前記液晶表示パネル１に入射し、この液晶表示パネル１の複数の画素により透過を制御され、これらの画素を透過した光が液晶表示パネル１の観察側に出射して表示観察者の左右の眼により交互に観察される。

なお、前記面光源６は、前記導光板７の出射面９から出射した光ａ，ｂの大部分を、表示観察者の左眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもった左眼用照明光と、右眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもった右眼用照明光として出射するが、前記導光板７の出射面９から出射した光ａ，ｂの一部は、図３に鎖矢線で示したように、前記第１及び第２のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａと外気との界面をほとんど屈折せずに透過して、第２のプリズムシート１４の平坦面から前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して３０°付近の角度方向に出射光強度のピークをもった光として出射する。

そのため、前記面光源６から出射する左眼用照明光ａ及び右眼用照明光ｂはそれぞれ、図５に示したように、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、表示観察者の左眼及び右眼に向かう方向（前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して約１０°の方向）とは反対方向に約３０°傾いた方向にもある程度の出射光強度のピークが存在する光であるが、前記面光源６から約３０°傾いた方向に出射して液晶表示パネル１を透過した光は、表示観察者の左右の眼のいずれにも観察されないため、この光が前記液晶表示パネル１の表示に影響することはない。

次に、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段１５について説明すると、この制御手段１５は、その具体的な構成は図示しないが、前記液晶表示パネル１のゲート側ドライバ４及びデータ側ドライバ５を制御する書込み制御回路と、前記面光源６の左眼用発光素子１１ａ及び右眼用発光素子１１ｂの点灯を制御する照明制御回路とからなっている。

この制御手段１５は、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、図示しない外部回路から供給された左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、前記左眼用と右眼用の照明光ａ，ｂのうち、前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を、前記画像データの書込みに同期させて前記面光源６から出射させる。

なお、前記左眼用画像データと右眼用画像データは、例えば、予め定めた間隔で配置された左右２つの撮像レンズを有する電子カメラにより撮像されたカラー画像データである。

また、前記制御手段１５は、１／５０秒〜１／３００秒を１フレームとして前記左眼用画像データと右眼用画像データとを１フレーム毎に交互に前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込み、左眼用画像データ書込みフレームの終期に、前記左眼用画像データの書込みを待って左眼用発光素子１１ａを点灯させることにより、前記面光源６から左眼用照明光ａを出射させ、右眼用画像データ書込みフレームの終期に、前記右眼用画像データの書込みを待って右眼用発光素子１１ｂを点灯させることにより、前記面光源６から右眼用照明光ｂを出射させる。

すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の複数の画素に左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、それに同期させて前記面光源６から前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を出射させることにより、左眼用画像と右眼用画像とを時間差をもって交互に表示し、表示観察者に立体画像を観察させるようにしたものである。

この液晶表示装置によれば、左眼用画像と右眼用画像とを時間差をもって交互に表示するため、左眼用と右眼用の両方の画像をそれぞれ前記液晶表示パネル１の全ての画素を使用して表示し、解像度の高い立体画像を表示することができる。

しかも、この液晶表示装置において、前記面光源６は、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向、例えば左眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光（左眼用照明光）ａと、前記法線Ｈに対して前記観察者の他方の眼の方向、例えば右眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光（右眼用照明光）ｂとを交互に、前記液晶表示パネル１の複数の画素が配列している表示エリアＡの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。

また、上記実施例の液晶表示装置においては、前記面光源６を、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９側に配置され、前記導光板７に前記第１と第２の一方の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光ａを屈折させて第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として出射し、前記導光板７に他方の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光ｂを屈折させて第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として出射する光屈折手段１２とにより構成しているため、この面光源６から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光ａと、前記法線Ｈに対して前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光ｂとを前記液晶表示パネル１に向けて出射することができる。

さらに、上記実施例では、前記光屈折手段１２を、前記導光板７の出射面９に対向させて配置され、一方の面に前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行な複数の細長プリズム部１３ａが形成された第１のプリズムシート１３と、この第１のプリズムシート１３の導光板７側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシート１３の細長プリズム部１３ａと平行な複数の細長プリズム部１４ａが形成された第２のプリズムシート１４とにより構成しているため、前記導光板７に前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光ａと、前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光ｂをそれぞれ、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４により段階的に屈折させ、前記第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光と、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光とを出射することができる。

なお、上記実施例では、面光源６の光屈折手段１２を構成する第１と第２のプリズムシート１３，１４を、それぞれのプリズム部形成面を互いに対向させて配置しているが、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４は、それぞれのプリズム部形成面とは反対側の平坦面を互いに対向させて配置しても、あるいは一方のプリズムシートのプリズム部形成面と他方のプリズムシートの平坦面とを互いに対向させて配置してもよい。

また、前記面光源６の光屈折手段１２は、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４に限らず、前記導光板７に第１と第２の一方の入射端面８ａから入射して出射面９から出射した光を屈折させて第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として出射し、前記導光板７に他方の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を屈折させて第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として出射するものであれば、他の光学部材により構成してもよい。

また、この発明の液晶表示装置は、立体画像だけでなく、平面画像を表示することも可能であり、その場合は、前記面光源６から第１と第２の両方の照明光を常時出射させて１フレーム毎に液晶表示パネル１の複数の画素に平面画像データを書込むか、あるいは、１フレーム毎に液晶表示パネル１の複数の画素に平面画像データを書込み、各フレームの終期に、前記平面画像データの書込みを待って前記面光源６から第１と第２の両方の照明光を出射させればよい。

この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。前記液晶表示装置の側面図。前記液晶表示装置の面光源の一部分の拡大側面図。前記面光源の導光板に第１の入射端面から入射して出射面から出射した光と、前記導光板に第２の入射端面から入射して前記出射面から出射した光の輝度分布図。前記面光源から出射する第１と第２の照明光の輝度分布図。

符号の説明

１…液晶表示パネル、Ａ…表示エリア、６…面光源、７…導光板、８ａ，８ｂ…入射端面、９…出射面、１１ａ．１１ｂ…発光素子、１２…光屈折手段、１３，１４…プリズムシート、１３ａ，１４ａ…細長プリズム部、１５……制御手段。

Claims

複数の画素を有し、前記各画素に左目用画像と右目用画像とを時分割的に交互に表示する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの法線から所定の方向側へ第１の所定の角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する第１の照明光と、前記液晶表示パネルの法線から前記所定の方向側とは異なる側へ第２の所定の角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する第２の照明光とを、前記交互に表示される左目用画像と右目用画像との表示切り替えタイミングに同期させて時分割的に交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
を備えた立体画像表示装置であって、
前記面光源は、
前記液晶表示パネルに対向するように配置された導光板と、
前記導光板の第１の端面から該導光板へ光を入射させる第１の発光素子と、
前記第１の端面に対向する第２の端面から前記導光板へ光を入射させる第２の発光素子と、
前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、一方の面に前記第１の端面及び前記第２の端面に平行な方向に延伸する複数の細長プリズムが形成された一対の片面プリズムシートと、
を有し、
前記一対の片面プリズムシートは、該一対の片面プリズムシート間において、前記細長プリズムの配置間隔が互いに等しく形成されているとともに互いに対応する前記細長プリズムの頂角の位置が前記法線上で一致するように配置されていることを特徴とする立体画像表示装置。
前記一対の片面プリズムシートは、前記細長プリズムが形成された面が互いに向き合うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記第１の照明光は、出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第１の発光素子が配置されている側へ前記第１の所定の角度傾くように、前記第１の発光素子からの光が前記導光板と前記一対の片面プリズムシートとにより配光された光であり、
前記第２の照明光は、出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第２の発光素子が配置されている側へ前記第２の所定の角度傾くように、前記第２の発光素子からの光が前記導光板と前記一対の片面プリズムシートとにより配光された光であることを特徴とする請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
前記第１の発光素子からの光は、前記一対の片面プリズムシートのうち前記導光板に隣接する方の片面プリズムシートから出射した時点では出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第２の発光素子が配置されている側に傾いた方向にあり、
前記第２の発光素子からの光は、前記一対の片面プリズムシートのうち前記導光板に隣接する方の片面プリズムシートから出射した時点では出射光強度のピークが前記液晶表示パネルの法線から前記第１の発光素子が配置されている側に傾いた方向にあることを特徴とする請求項３に記載の立体画像表示装置。
前記一対の片面プリズムシートは、それぞれ、前記頂角が７０°〜１００°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の立体画像表示装置。
前記一対の片面プリズムシートは、それぞれ、前記細長プリズムの配置間隔が画素の配置間隔と等しいことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の立体画像表示装置。
複数の画素を有し、左目用画像と右目用画像とを時分割的に交互に表示する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの法線から所定の方向側へ第１の所定の角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する第１の照明光と、前記液晶表示パネルの法線から前記所定の方向側とは異なる側へ第２の所定の角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する第２の照明光とを、時分割的に交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
を備え、
前記第１の照明光と前記第２の照明光との出射切り替えタイミングと、前記左目用画像と右目用画像との表示切り替えタイミングとを同期させた立体画像表示装置であって、
前記面光源は、
前記液晶表示パネルに対向するように配置された導光板と、
前記導光板の第１の端面から該導光板へ光を入射させる第１の発光素子と、
前記第１の端面に対向する第２の端面から前記導光板へ光を入射させる第２の発光素子と、
前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、一方の面に前記第１の端面及び前記第２の端面に平行な方向に延伸する複数の細長プリズムが形成された一対の片面プリズムシートと、
を有し、
前記一対の片面プリズムシートは、該一対の片面プリズムシート間において、前記細長プリズムの配置間隔が互いに等しく形成されているとともに互いに対応する前記細長プリズムの頂角の位置が前記法線上で一致するように配置されていることを特徴とする立体画像表示装置。
前記第１の所定の角度と前記第２の所定の角度とが等しいことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の立体画像表示装置。