JP4779378B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、立体画像を表示する液晶表示装置に関する。

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 ７−００５４５５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て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ないため、製造が難しい。

さらに、前記従来の液晶表示装置は、立体画像を観察できる方向、つまり左眼用画像と右眼用画像とを表示観察者の左眼と右眼でそれぞれ観察できる方向が、液晶表示パネルの正面方向（画面の法線付近の方向）だけである。

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、しかも製造が容易で、複数の方向から立体画像を観察させることができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。

請求項１に記載の発明は、ユーザの左眼に向けて照射する光と前記ユーザの右眼に向けて照射する光とを時分割的に点灯させることにより前記ユーザに対して所定の画像を立体的に視認させる液晶表示装置であって、円筒の中心軸に沿うようにして前記円筒が部分的に切断除去された形状に所定の領域が形成されているとともに前記所定の領域における凹面側が光反射面として形成された反射部材と、光の透過量を制御する画素が配列された液晶表示パネルと、前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第１の発光素子と、前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて前記第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第２の発光素子と、前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて前記第１の位置とは異なる第２の位置から前記表示パネルを観察するユーザの左眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第３の発光素子と、前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて前記第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第４の発光素子と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置であって、前記第１の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が第１の角度になるように前記第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に光が向かうように、光を照射し、前記第２の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が前記第１の角度になるように前記第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に光が向かうように、光を照射し、前記第３の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が前記第１の角度とは異なる第２の角度になるように前記第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に光が向かうように、光を照射し、前記第４の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が前記第２の角度になるように前記第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に光が向かうように、光を照射す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に記載の液晶表示装置であって、前記時分割的な光の点灯に同期させて、左眼に対応した画像と右眼に対応した画像とを前記液晶表示パネルに表示させる制御手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、前記円筒の前記切断面に対して平行に配置されてい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の何れかに記載の液晶表示装置であって、前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子及び前記第４の発光素子は、前記円筒の曲面に沿うように配列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の何れかに記載の液晶表示装置であって、前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子及び前記第４の発光素子は、前記反射部材に対して前記液晶表示パネルが重なる領域を避けて配置されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置であって、前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子及び前記第４の発光素子は、光に所定の広がり角を持たせて前記光反射面に向けて光を照射す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７に記載の液晶表示装置であって、前記光反射面で反射された前記第１の発光素子からの光、前記光反射面で反射された前記第２の発光素子からの光、前記光反射面で反射された前記第３の発光素子からの光及び前記光反射面で反射された前記第４の発光素子からの光を個別に集光する集光手段を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも製造が容易で、複数の方向から立体画像を観察させることができる。

（第１の実施形態）
図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の斜視図、図２は前記液晶表示装置の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。

この液晶表示装置は、図１〜図３のように、複数の画素（図示せず）がマトリックス状に配列した画面領域１ａを有し、前記複数の画素に、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透過型の液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の一方の面の外方に配置された照明手段１２と、液晶表示装置の表示を制御する制御手段２０とを備えている。

図５は前記液晶表示パネル１の一部分の断面図であり、この液晶表示パネル１は、図示しない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と、これらの基板２，３の対向する内面にそれぞれ設けられ、互いに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透明電極４，５と、前記一対の基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に設けられたネマティック液晶層８とからなっている。

なお、この実施例で用いた液晶表示パネル１は、一方の基板２の内面に、行方向（画面の左右方向）及び列方向（画面の上下方向）にマトリックス状に配列する複数の画素電極４を設け、他方の基板３の内面に前記複数の画素電極４に対向する一枚膜状の対向電極５を設けたアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、図５では省略しているが、前記一方の基板２の内面には、前記複数の画素電極４にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴに画像データ信号を供給する複数のデータ配線が設けられている。

この液晶表示パネル１は、高速応答性を有するベント配向型、あるいは液晶層厚（基板間隙）を小さくして高速応答化を達成した液晶分子配列にねじれがないホモジニアス配向型の液晶表示パネルであり、ベント配向型液晶表示パネルの場合、前記液晶層８の液晶分子８ａは、前記一対の基板２，３の内面に前記電極４，５を覆って設けられた水平配向膜６，７によりプレチルト角を制御されてスプレイ配向し、ホモジニアス配向型の液晶表示パネルの場合、前記液晶層８の液晶分子８ａは、前記水平配向膜６，７により配向方向を規定され、一方の方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向している。

そして、この液晶表示パネル１の一対の基板２，３の外面には、一対の偏光板９，１０が、それぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて配置されており、さらに、前記一対の基板２，３のいずれか、例えば対向電極５が設けられた基板３とその基板側の偏光板１０との間には、表示のコントラストを高くするための位相差板１１が配置されている。

次に、前記液晶表示パネル１の一方の面の外方に配置された照明手段１２について説明すると、この照明手段１２は、図１〜図３に示したように、前記液晶表示パネル１との間に空間を設けて配置され、前記液晶表示パネル１に対向する面に、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する略半円筒状の反射面１３ａが形成された反射部材１３と、前記液晶表示パネル１と前記反射部材１３との間の空間の上側と下側のいずれか一方の前記略半円筒の中心（以下、反射面１３ａの曲率中心という）近傍に、この曲率中心から前記反射部材１３の反射面１３ａに向かって左右方向に広がる複数の放射線上にそれぞれ配置され、前記複数放射線の方向毎に前記反射部材１３の反射面１３ａに向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心距離が左右に離れた第１と第２の光を選択的に出射する複数の光源１４とからなっている。

前記反射部材１３は、例えば、前記液晶表示パネル１の上下方向の高さと同程度の長さと前記液晶表示パネル１の左右方向の幅と同程度の直径を有する略半円筒体からなっており、その内周面全体が反射面１３ａとされている。

図４は前記照明手段１２の一部分の拡大平面図であり、前記光源１４は、予め定めた広がり角θの第１の光を発する第１の固体発光素子１５ａと、前記広がり角θの第２の光を発する第２の固体発光素子１５ｂとを、これらの固体発光素子１５ａ，１５ｂの出射光の中心線Ｏａ，Ｏｂを互いに平行にし、かつ予め定めた距離だけ離して並置した発光体からなっている。

なお、前記第１と第２の固体発光素子１５ａ，１５ｂは、その構造は図示しないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）を透明樹脂でモールドしたものであり、その出射側に、前記ＬＥＤの発光点からの放射光を前記予め定めた広がり角θで出射するためのレンズ部を有している。

前記複数の光源１４は、前記液晶表示パネル１と反射部材１３との間の空間の上側と下側のいずれか一方、例えば下側の前記曲率中心の近傍に、前記反射部材１３の反射面１３ａと同心な半円に沿わせて、予め定めた間隔で、且つそれぞれの光源１４からの前記第１と第２の光の中心線Ｏａ，Ｏｂ間の中央線方向を、前記反射部材１３の反射面１３ａの曲率中心から前記反射部材１３の反射面１３ａに向かって広がる前記放射線にほぼ一致させて配置されている。なお、図１〜図４では、作図上、前記複数の光源１４の位置を前記曲率中心と前記反射部材１３のほぼ中間に記載してあるが、実際には、前記複数の光源１４は、前記曲率中心の近傍に集中させて配置してある。

この照明手段１２は、前記複数の光源１４からの第１と第２の光を前記反射部材１３の反射面１３ａにより反射し、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル１側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネル１に向けて出射する。 すなわち、前記光源１４からの第１と第２の光のうち、中心線Ｏａが前記反射部材１３の反射面１３ａの曲率中心を通る放射線から見て右側（図４において下側）にずれた第1の固体発光素子１５ａから出射される第１の光は、図４に矢線で示したように、前記反射部材１３の半円筒状反射面１３ａにより反射され、前記第１と第２の光の中心線Ｏａ，Ｏｂ間の中央線からずれた距離に応じた角度だけ左に傾いた方向に出射光強度のピークを持った実質的に平行な前記左眼用照明光となって前記液晶表示パネル１側に出射する。

また、前記中心線Ｏｂが前記反射部材１３の反射面１３ａの曲率中心を通る放射線から見て左側（図４において上側）にずれた第２の固体発光素子１５ｂから出射される第２の光は、図４に破矢線で示したように、前記反射部材１３の半円筒状反射面１３ａにより反射され、前記第１と第２の光の中心線Ｏａ，Ｏｂ間の中央線からずれた距離に応じた角度だけ右に傾いた方向に出射光強度のピークを持った実質的に平行な前記右眼用照明光となって前記液晶表示パネル１側に出射する。

そして、前記複数の光源１４は、前記反射部材１３の反射面１３ａの曲率中心から前記反射部材１３の反射面１３ａに向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置されているため、これらの光源１４からの前記第１と第２の光が前記反射部材１３の半円筒状反射面１３ａにより反射され、図２のように、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における表示の視野の複数の方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光となって出射する。

このように、前記照明手段１２は、前記液晶表示パネル１との間に空間を設けて配置され、前記液晶表示パネル１に対向する面に、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する略半円筒状の反射面１３ａが形成された反射部材１３と、前記液晶表示パネル１と前記反射部材１３との間の空間の下側に、前記反射部材１３の半円筒状の反射面１３ａの曲率中心近傍に、この曲率中心から前記反射部材１３の反射面１３ａに向かって左右に広がる複数の放射線上にそれぞれ配置され、前記複数放射線の方向毎に前記反射部材１３の反射面１３ａに向けて、予め定めた広がり角θをもち、それぞれの光の中心距離が左右に離れた第１と第２の光を選択的に出射する複数の光源１４とにより構成されているため、前記複数の光源１４からの第１と第２の光を前記反射部材１３の反射面１３ａにより反射し、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における視野の複数の方向毎に、前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。

また、この実施例では、前記照明手段１２の複数の光源１４を、前記曲率中心の近傍の前記反射部材１３の反射面１３ａと同心な位置に予め定めた間隔で配置しているため、この照明手段１２から、前記複数の方向にそれぞれ実質的に同じ強度の左眼用照明光と右眼用照明光を出射させることができる。

さらに、この実施例では、前記照明手段１２の光源１４を、予め定めた広がり角θの第１の光を発する第１の固体発光素子１５ａと、前記広がり角θの第２の光を発する第２の固体発光素子１５ｂとを、これらの固体発光素子１５ａ，１５ｂの出射光の中心線Ｏａ，Ｏｂを予め定めた距離だけ離してかつ互いに平行にして並置した発光体としているため、この光源１４から、中心が左右にずれた前記第１と第２の光を出射させることができる。

なお、この実施例では、図１及び図２に示したように、７つの光源１４を、前記反射部材１３の反射面１３ａと同心な位置に、前記反射部材１３の中央と、その中央から前記反射部材１３の左右方向にそれぞれ一定角度、例えば２５°ずつ順次ずらした放射線上に複数配置しており、したがって、前記照明手段１２は、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に向かう方向と、その方向から前記液晶表示パネル１側から見て左右方向にそれぞれ２５°ずつ順次ずれた計７つの方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射する。

そして、前記照明手段１２は、前記液晶表示パネル１の一方の面の外方に、前記液晶表示パネルの画面領域１ａに対向させて、前記反射部材１３の左右の端縁間の面を前記液晶表示パネル１のパネル面と実質的に平行にするとともに、前記反射部材１３の上下縁を、前記液晶表示パネル１の上下縁に対して、前記複数の光源１４から出射し、前記反射部材１３の反射面１３ａにより反射されて液晶表示パネル１側に出射する左眼用照明光と右眼用照明光の上下方向の傾き角、つまり前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に対する傾き角に応じた高さだけ下方にずらして配置されている。

すなわち、前記照明手段１２は、この照明手段１２からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに入射させるように配置されている。

また、図１に示した制御手段２０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の駆動回路と、前記照明手段１２の複数の光源１４の駆動回路とを備えており、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選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段１２の複数の光源１４の第１の固体発光素子１５ａを同時に点灯させ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段１２の複数の光源１４の第２の固体発光素子１５ｂを同時に点灯させる。

すなわち、この制御手段２０は、前記液晶表示パネル１の複数の画素への左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段１２から前記複数の方向に左眼用照明光を出射させ、前記液晶表示パネル１の複数の画素への右眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段１２から前記複数の方向に右眼用照明光を出射させる。

この液晶表示装置は、前記制御手段２０により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選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段１２から左眼用照明光を出射させ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段１２から右眼用照明光を出射させることにより、前記液晶表示パネル１に前記左眼用画像データに対応した左眼用画像と前記右眼用画像データに対応した右眼用画像とを順次表示させ、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。

なお、この実施例の液晶表示装置は、フィールドシーケンシャル表示により立体カラー画像を表示するものであり、前記照明手段１２の複数の光源１４の第１と第２の固体発光素子１５ａ，１５ｂはそれぞれ、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とを備えており、これらのＬＥＤを選択的に点灯され、赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。

そして、前記制御手段２０は、１つの立体カラー画像を表示するための１フレームを６分割した６つのフィールド毎に、赤、緑、青の３色の単位色の左眼用画像データ及び右眼用画像データのうちの１つの画像データを任意の順序で選択して順次前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込み、赤、緑、青の各単位色の左眼用画像データの書込みにそれぞれ同期させて前記照明手段１２から書込み画像データの色の左眼用照明光を前記複数の方向に出射させ、赤、緑、青の各単位色の右眼用画像データの書込みにそれぞれ同期させて前記照明手段１２から書込み画像データの色の右眼用照明光を前記複数の方向に出射させるように構成されている。

この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の複数の画素への左眼用画像データの書込みと前記照明手段１２からの左眼用照明光の出射とによる左眼用画像の表示と、前記液晶表示パネル１の複数の画素への右眼用画像データの書込みと前記照明手段１２からの右眼用照明光の出射とによる右眼用画像の表示とを順次行なうものであるため、前記左眼用画像と右眼用画像と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することができ、したがって、解像度の高い立体画像を表示することができる。

しかも、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の外方に、前記照明手段１２を、この照明手段１２からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに入射させるように配置すればよいため、容易に製造することができる。

さらに、この液晶表示装置は、前記照明手段１２を、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル１側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネル１に向けて出射する構成としているため、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における複数の方向、つまり前記照明手段１２から複数の方向に出射して液晶表示パネル１に入射した左眼用照明光と右眼用照明光の前記液晶表示パネル１からの出射方向から立体画像を観察させることができる。 図６は前記液晶表示装置の立体画像の観察方向を示す平面図であり、図では、３名の表示観察者Ａが前記左右方向の３方向から立体画像を観察している状態を示している。

なお、この実施例の液晶表示装置は、上述したように、前記照明手段１２から液晶表示パネル１の画面の左右方向に沿った計７つの方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射させるようにしたものであるため、前記７つの方向からそれぞれ立体画像を観察することができる。

また、この実施例の液晶表示装置は、前記照明手段１２を前記液晶表示パネル１の一方の面の外方に、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに対向させて配置しているため、前記液晶表示パネル１にその一方の面から前記複数の方向に左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ入射させ、前記液晶表示パネル１の他方の面側の前記複数の方向からそれぞれ立体画像を観察させることができる。

また、前記照明手段１２は、図３に示したように、前記複数の光源１４から出射し、前記反射部材１３の反射面１３ａにより反射された光を前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に対して上方に傾いた方向に出射するが、その傾き角は、例えば３０°程度以内の比較的小さい角度であり、したがって、前記複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル１の画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。

なお、上記実施例では、前記照明手段１２の複数の光源１４を、液晶表示パネル１と反射部材１３との間の空間の下側に配置しているが、前記複数の光源１４は、前記空間の上側に配置してもよく、その場合は、上記実施例と逆に、前記反射部材１３の上下縁を前記液晶表示パネル１の上下縁に対して上方にずらして前記照明手段１２からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに入射させるようにすればよい。

（第２の実施形態）
図７〜図９はこの発明の第２の実施例を示しており、図７は液晶表示装置の斜視図、図８は前記液晶表示装置の断面図、図９は前記液晶表示装置の立体画像の観察方向を示す平面図である。

この実施例の液晶表示装置は、上記第１の実施例の液晶表示装置に、前記液晶表示パネル１の照明手段１２に対向する入射面とその反対側の出射面のいずれか一方の面側に配置され、前記照明手段１２からの左眼用照明光と右眼用照明光を表示観察者Ａの左眼と右眼にそれぞれ集光させる集光手段１６を付加したものであり、他の構成は第１の実施例と同じである。

前記集光手段１６は、例えばサーキュラフレネルレンズからなる集光レンズであり、この実施例では、この集光手段１６を前記液晶表示パネル１の照明手段１２に対向する入射面側に配置している。

この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の照明手段１２に対向する入射面側に前記集光手段１６を配置しているため、前記照明手段１２からの左眼用照明光と右眼用照明光を図９に示したように表示観察者Ａの左眼と右眼にそれぞれ集光させ、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における複数の方向から観察される立体画像の輝度をより高くすることができる。

（第３の実施形態）
図１０及び図１１はこの発明の第３の実施例を示しており、図１０は液晶表示装置の平面図、図１１は図１０のXI−XI線に沿う断面図である。

この実施例の液晶表示装置は、図５に示した透過型液晶表示パネル１の一方の面の外方に配置された第１の照明手段１２ａと、前記液晶表示パネル１の他方の面の外方に配置された第２の照明手段１２ｂとを備え、これらの照明手段１２ａ，１２ｂをそれぞれ、その左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段１２ｂ，１２ａの上方と下方のいずれか一方に向けて設け、前記液晶表示パネル１を、その画面領域１ａ（図１参照）を前記第１と第２の照明手段１２ａ，１２ｂからの出射光が交差する領域に対応させて配置したものである。

なお、前記第１と第２の照明手段１２ａ，１２ｂはいずれも、基本的な構成が第１の実施例の照明手段１２と同じで、複数の光源１４の上下方向の傾き角を、前記複数の光源１４から出射して反射部材１３の反射面１３ａにより反射された左眼用照明光と右眼用照明光が他方の照明手段１２ｂ，１２ａの上方と下方のいずれか一方、例えば上方に向かって出射するように設定したものであるから、重複する説明は省略する。

そして、この実施例では、前記液晶表示パネル１の一方の面と他方の面にそれぞれ、その面側に配置された前記照明手段１２ａ，１２ｂからの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前記液晶表示パネル１に入射させる屈折手段１７ａ，１７ｂを配置している。

この屈折手段１７ａ，１７ｂは、例えば前記液晶表示パネル１の画面の左右方向に沿う複数の細長プリズムを互いに平行に形成したプリズムシートである。

この実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネル１の一方の面に対向する第１の照明手段１２ａと、前記液晶表示パネル１の他方の面に対向する第２の照明手段１２ｂとを、これらの照明手段１２ａ，１２ｂからの左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段１２ｂ，１２の上方と下方のいずれか一方に向けて設け、前記液晶表示パネル１を、その画面領域１ａを前記第１と第２の照明手段からの出射光が交差する領域に対応させて配置したものであるため、前記液晶表示パネル１の一方の面側と他方の面側とにそれぞれ立体画像を表示し、その立体画像の両方を、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における複数の方向から観察させることができる。

なお、前記液晶表示パネル１の一方の面側と他方の面側とに表示される立体画像のいずれかは、左右が反転した画像である。

そして、この実施例では、前記液晶表示パネル１の一方の面と他方の面にそれぞれ前記屈折手段１７ａ，１７ｂを配置しているため、前記液晶表示パネル１の一方の面側に配置された第１の照明手段１２ａからの左眼用照明光及び右眼用照明光と、前記液晶表示パネル１の他方の面側に配置された第２の照明手段１２ｂからの左眼用照明光及び右眼用照明光とをそれぞれ、前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前記液晶表示パネル１に入射させ、前記液晶表示パネル１の両方の面側の複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル１の画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。

（第４の実施形態）
図１２及び図１３はこの発明の第４の実施例を示しており、図１２は液晶表示装置の平面図、図１３は図１２のXIII−XIII線に沿う拡大断面図である。

この実施例の液晶表示装置は、図５に示した透過型液晶表示パネル１の一方の外方に、液晶表示パネル１の画面領域１ａ（図１参照）に対向させて、集光手段（例えばサーキュラフレネルレンズからなる集光レンズ）１６と、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に対応する位置から前記液晶表示パネル１に向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置され、前記複数の方向毎に前記液晶表示パネル１に向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が互いに左右にずれた第１と第２の光を選択的に出射する複数の光源１４からなる照明手段１８を配置したものである。

前記照明手段１８の複数の光源１４は、上述した第１の実施例と同じものであり、赤、緑、青の３色のＬＥＤを備えた第１と第２の固体発光素子１５ａ，１５ｂを、これらの固体発光素子１５ａ，１５ｂの出射光の中心線を互いに平行にして並置した発光体からなっている。

そして、前記複数の光源１４は、前記集光レンズの焦点の近傍に、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に対応する位置を中心とする円弧に沿わせて、予め定めた間隔で、且つそれぞれの光源１４からの前記第１と第２の光の中心線間の中心方向を、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における視野の複数の方向にそれぞれ向けて配置されている。

前記照明手段１８は、前記複数の光源１４からの第１と第２の光を直接前記液晶表示パネル１に向けて出射するものであり、前記複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル１側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光（図１２に矢線で示した光）と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光（図１２に破矢線で示した光）とを選択的に出射する。

すなわち、この照明手段１８は、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部の前記集光レンズの焦点の近傍の位置から前記液晶表示パネル１に向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向に向かって、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が左右に予め定めた距離だけ離れた第１と第２の光を選択的に出射する複数の光源１４を配置したものであるため、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における表示の視野の範囲で複数の方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。

また、この照明手段１８は、前記複数の光源１４を、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に対応する位置を中心とする円弧に沿わせて予め定めた間隔で配置しているため、前記複数の方向にそれぞれ実質的に同じ強度の左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。

なお、この実施例の照明手段１８は、７つの光源１４を、前記円弧の中心位置と、その位置から前記円弧の曲率中心から見て左右方向にそれぞれ一定角度、例えば２５°ずつ順次ずらした複数の位置に配置しており、したがって、この照明手段１８は、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の中央部に向かう方向と、その方向から前記液晶表示パネル１側から見て左右方向にそれぞれ２５°ずつ順次ずれた計７つの方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射する。

そして、前記照明手段１８は、前記複数の光源１４を前記液晶表示パネル１の画面の上下方向の中間部に対向させるとともに、これらの光源１４からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を、前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に実質的に一致させて配置されている。

また、この実施例では、前記液晶表示パネル１の前記照明手段１８に対向する入射面とその反対側の出射面のいずれか一方の面側、例えば入射面側に、前記照明手段１８からの左眼用照明光及び右眼用照明光を表示観察者Ａの左眼及び右眼に集光させる集光手段１６を配置している。

この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の一方の外方に、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル１側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネルに向けて出射する照明手段１８を配置しているため、上述した第１〜第３の液晶表示装置と同様に、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも製造が容易で、さらには、液晶表示パネルの画面の左右方向における複数の方向から立体画像を観察させることができる。

また、この実施例の液晶表示装置は、前記照明手段１２を前記液晶表示パネル１の一方の面の外方に、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに対向させて配置しているため、前記液晶表示パネル１にその一方の面から前記複数の方向に左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ入射させ、前記液晶表示パネル１の他方の面側の前記複数の方向からそれぞれ立体画像を観察させることができる。

しかも、この実施例では、前記照明手段１８を、前記複数の光源１４を前記液晶表示パネル１の画面の上下方向の中間部に対向させるとともに、これらの光源１４からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を、前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に実質的に一致させて配置しているため、前記複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル１の画面の高さと同じ高さから充分な輝度で観察することができる。

さらに、この実施例では、前記液晶表示パネル１の照明手段１２に対向する入射面側に前記集光手段１６を配置しているため、前記照明手段１２からの左眼用照明光と右眼用照明光を図１２に示したように表示観察者Ａの左眼と右眼にそれぞれ集光させ、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向における複数の方向から観察される立体画像の輝度をより高くすることができる。

なお、この実施例では、前記照明手段１８を、前記複数の光源１４からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を前記液晶表示パネル１の画面の法線を含む水平面に実質的に一致させて配置しているが、前記照明手段１８は、前記複数の光源１４からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を前記水平面に対して上下いずれか一方の方向に、例えば３０°程度以内の比較的小さい角度で斜めに傾けて配置してもよく、その場合も、前記複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル１の画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。

（他の実施形態）
なお、上述した第１〜第３の実施例では、照明手段１２，１２ａ，１２ｂの反射部材１３の反射面１３ａを半円筒状に形成しているが、前記反射部材１３の反射面１３ａを半多角筒状に形成し、前記液晶表示パネル１と前記反射部材１３との間の空間の上側と下側のいずれか一方に、複数の光源１４を、前記半多角筒の中心から前記反射部材の多角筒状反射面の各面に向かって放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置してもよい。

また、上記第４の実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネルの一方の面の外方に、前記液晶表示パネルの画面領域に対向させて照明手段１８を配置したものであるが、前記照明手段１８を前記液晶表示パネルの一方の面の外方と他方の面の外方とにそれぞれ、一方の照明手段の左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段の上方と下方のいずれか一方に向けて配置し、前記液晶表示パネル１を、その画面領域を前記両方の照明手段からの出射光が交差する領域に対応させて配置して、前記液晶表示パネル１の一方の面側の複数の方向と、前記液晶表示パネルの他方の面側の複数の方向とからそれぞれ立体画像を観察させるようにしてもよい。

さらに、上記実施例の液晶表示装置は、カラーフィルタを備えない液晶表示パネル１を用いてフィールドシーケンシャル表示により立体カラー画像を表示するものであるが、この発明は、複数の画素にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えた液晶表示パネルを用いて立体カラー画像を表示する液晶表示装置にも適用することができ、その場合は、赤、緑、青の３色の色情報を有する左眼用画像データと右眼用画像データとを順次前記液晶表示パネルの複数の画素に書込み、照明手段から前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて白色の左眼用照明光を出射させ、前記右眼用画像データの書込みに同期させて白色の右眼用照明光光を出射させればよい。

また、前記液晶表示パネル１は、ベント配向型液晶表示パネル、あるいはホモジニアス配向型の液晶表示パネルに限らず、例えば強誘電性液晶表示パネルや、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶表示パネル等でもよい。

この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の斜視図。 第１の実施例の液晶表示装置の平面図。 図２のIII−III線に沿う断面図。 第１の実施例の照明手段の一部分の拡大平面図 液晶表示パネルの一部分の断面図。 第１の実施例の液晶表示装置の立体画像観察方向を示す平面図。 この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の斜視図。 第２の実施例の液晶表示装置の断面図。 第２の実施例の液晶表示装置の立体画像観察方向を示す平面図。 この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の平面図。 図１０のXI−XI線に沿う断面図。 この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の平面図。 図１２のXIII−XIII線に沿う拡大断面図。

符号の説明

１…液晶表示パネル、１ａ…画面領域、１２，１２ａ，１２ｂ，１８…照明手段、１３…反射部材、１３ａ…反射面、１４…光源、１５ａ，１５ｂ…固体発光素子、１６…集光手段、１７ａ，１７ｂ…屈折手段、２０…制御手段。

Claims (8)

1. ユーザの左眼に向けて照射する光と前記ユーザの右眼に向けて照射する光とを時分割的に点灯させることにより前記ユーザに対して所定の画像を立体的に視認させる液晶表示装置であって、
   円筒の中心軸に沿うようにして前記円筒が部分的に切断除去された形状に所定の領域が形成されているとともに前記所定の領域における凹面側が光反射面として形成された反射部材と、
   光の透過量を制御する画素が配列された液晶表示パネルと、
   前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第１の発光素子と、
   前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて前記第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第２の発光素子と、
   前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて前記第１の位置とは異なる第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第３の発光素子と、
   前記反射部材との間に前記液晶表示パネルを介在させて前記第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に、前記光反射面で反射された光が前記液晶表示パネルを介して向かうように、前記光反射面に向けて光を照射する第４の発光素子と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が第１の角度になるように前記第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に光が向かうように、光を照射し、
   前記第２の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が前記第１の角度になるように前記第１の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に光が向かうように、光を照射し、
   前記第３の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が前記第１の角度とは異なる第２の角度になるように前記第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの左眼に光が向かうように、光を照射し、
   前記第４の発光素子は、前記液晶表示パネルに対する角度が前記第２の角度になるように前記第２の位置から前記液晶表示パネルを観察するユーザの右眼に光が向かうように、光を照射することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記時分割的な光の点灯に同期させて、左眼に対応した画像と右眼に対応した画像とを前記液晶表示パネルに表示させる制御手段を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。
4. 前記液晶表示パネルは、前記円筒の前記切断面に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子及び前記第４の発光素子は、前記円筒の曲面に沿うように配列されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子及び前記第４の発光素子は、前記反射部材に対して前記液晶表示パネルが重なる領域を避けて配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子及び前記第４の発光素子は、光に所定の広がり角を持たせて前記光反射面に向けて光を照射することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置。
8. 前記光反射面で反射された前記第１の発光素子からの光、前記光反射面で反射された前記第２の発光素子からの光、前記光反射面で反射された前記第３の発光素子からの光及び前記光反射面で反射された前記第４の発光素子からの光を個別に集光する集光手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

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