JP2005026755A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】立体的な画像の表示品位を向上する。
【解決手段】まず、第１の光源の点灯により第１の導光板２の右面から光が出射されると、液晶表示パネル１の右面から出射された右目用画像光が第２の導光板３を透過して第１の反射板４で反射され、遮光板６の右目用透過部７を介して観察者の右目で観察される。この場合、左目用画像光は生じない。一方、第２の光源の点灯により第２の導光板３の左面から光が出射されると、液晶表示パネル１の左面から出射された左目用画像光が第１の導光板２を透過して第２の反射板５で反射され、遮光板６の左目用透過部８を介して観察者の左目で観察される。この場合、右目用画像光は生じない。そして、残像現象および両目視差による立体視現象により、立体的な画像が表示される。なお、遮光板６の代わりにスクリーンを用いると、拡大画像を表示することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】まず、第１の光源の点灯により第１の導光板２の右面から光が出射されると、液晶表示パネル１の右面から出射された右目用画像光が第２の導光板３を透過して第１の反射板４で反射され、遮光板６の右目用透過部７を介して観察者の右目で観察される。この場合、左目用画像光は生じない。一方、第２の光源の点灯により第２の導光板３の左面から光が出射されると、液晶表示パネル１の左面から出射された左目用画像光が第１の導光板２を透過して第２の反射板５で反射され、遮光板６の左目用透過部８を介して観察者の左目で観察される。この場合、右目用画像光は生じない。そして、残像現象および両目視差による立体視現象により、立体的な画像が表示される。なお、遮光板６の代わりにスクリーンを用いると、拡大画像を表示することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体的な画像を表示し、あるいは、拡大画像を表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、立体的な画像を表示する液晶表示装置には、液晶表示パネルに右目用画像と左目用画像とを高速で交互に表示させ、残像現象により立体的な画像を表示するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された方法は、液晶の視野角に対する透過光強度の特性が駆動電圧により変化することに基づいており、右目用画像を表示するとき、液晶表示パネルの基準として定める点（基準点）からの法線に対する右目の位置からの角度で最もコントラストが高くなるような駆動電圧を液晶表示パネルに印加し、左目用画像を表示するとき、左目の位置からの角度で最もコントラストが高くなるような駆動電圧を液晶表示パネルに印加している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１２７４６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、液晶の視野角に対する透過光強度の特性が駆動電圧により変化することに基づくものであるため、右目用画像を表示するとき、この右目用画像が左目で見えにくくなるだけで全く見えないわけではなく、また、左目用画像を表示するときも、この左目用画像が右目で見えにくくなるだけで全く見えないわけではなく、したがって表示品位が低下してしまうという問題があった。また、この方法では、視線と画像との位置関係により定まる視野角が所定の位置関係にある点、すなわち基準点、およびその近傍での表示画像のみを立体的に見ることができるものであるが、視野角は、画面の表示位置毎にそれぞれ異なるものであるため、良好な立体表示を視認するには表示位置に対応して首の水平方向への移動も含めて観察を行なわなければならず、非常に疲れるという問題もあった。なお、拡大画像を表示するものとして投射型液晶表示装置が知られているが、この投射型液晶表示装置では、光源から出射された光を平行光とするための光学系や、液晶表示パネルから出射された画像光を投射して拡大するための光学系が大型であるため、装置全体としても大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、立体的な画像を表示する場合、表示品位を向上することができる表示装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、拡大画像を表示する場合、小型化することができる表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、画像を表示する透光性の表示パネルと、前記表示パネルの一面側に配置された透光性の第１光源パネルと、前記表示パネルの一面側に配置された透光性の第２光源パネルと、前記第１光源パネルから出射されて前記表示パネルおよび前記第２光源パネルを透過した光を第１の方向に向けて反射し、且つ、前記第２光源パネルから出射されて前記表示パネルおよび前記第１光源パネルを透過した光を第２の方向に向けて反射する反射板と、前記表示パネルを駆動して画像を表示させる表示駆動手段と、前記第１光源パネルおよび前記第２光源パネルを交互に点灯する光源制御手段とを具備することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルはフィールドシーケンシャル方式で駆動されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルはホモジニアス配向された液晶表示パネルであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１光源パネルおよび前記第２光源パネルは、それぞれ、導光板と該導光板の一端面に配置された光源とを含むことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記導光板は前記表示パネル側に面する面と反対側の面に前記光源から出射され前記表示パネルを透過した光を前記表示パネル側に向けて屈折する光路変更光学面を有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルは前記表示駆動手段により右目用画像と左目用画像を交互に表示するよう駆動されることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、第１および第２の透過部を有する遮光板が前記表示パネルと直交するように配置され、前記反射板は、前記第１の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第２の導光板を透過した光を前記遮光板の第１の透過部に向けて反射し、且つ、前記第２の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第１の導光板を透過した光を前記遮光板の第２の透過部に向けて反射することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、１つの透過部を有する遮光板が前記表示パネルと直交するように配置され、前記反射板は、前記第１の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第２の導光板を透過した光を前記遮光板の透過部に向けて反射し、且つ、前記第２の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第１の導光板を透過した光を前記遮光板の透過部に向けて反射することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、前記第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され前記反射板で反射された光を投影するスクリーンが配置されていることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記表示パネルには前記表示駆動手段により平面的に連続する２つの画面を交互に表示し、前記スクリーンに、前記表示パネルに表示された２つの画面を１つにした画面を表示することを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記表示パネルには前記表示駆動手段によりそれぞれ異なる画面を交互に表示し、それぞれの画面を前記スクリーン上の異なる領域に表示することを特徴とするものである。
そして、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項６に記載の如く、表示パネルに右目用画像と左目用画像を交互に表示させると、残像現象および両眼視差による立体視現象により、立体的な画像を表示することができる。この場合、、右目用画像での表示のとき、左目用画像は全く生じておらず、また、左目用画像での表示のときも、右目用画像は全く生じておらず、したがって表示品位を向上することができる。また、観察する際に、基準点となるようなものはなく、したがって首を水平方向に移動させる必要はなく、疲れにくいようにすることができる。
また、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項９に記載の如く、表示パネルの一端面側に配置されたスクリーンに、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され反射板で反射された光を投影させると、残像現象により拡大画像の表示が可能となる。この場合、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射された光を反射板でスクリーンに向けて反射すればよく、したがって光学系が簡単となり、ひいては小型化することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図を示す。この液晶表示装置では、水平面に対して垂直に配置された液晶表示パネル１の左側に第１の導光板２が配置され、液晶表示パネル１の右側に第２の導光板３が配置され、第２の導光板３の右側に凹板形状の第１の反射板４が配置され、第１の導光板２の左側に凹板形状の第２の反射板５が配置され、これらの前面側（液晶表示パネル１の一端面と対向する位置）に平板形状の遮光板６が液晶表示パネル１と直交するように配置されている。この場合、遮光板６の観察者の両目に対応する部分には開口部からなる右目用透過部７および左目用透過部８が設けられている。
【０００８】
次に、図２は液晶表示パネル１の一部の縦断正面図を示す。この液晶表示パネル１は、アクティブマトリックス型であり、ガラス基板等からなるアクティブ基板１１および対向基板１２を備えている。この場合、アクティブ基板１１は右側に配置され、対向基板１２は左側に配置されているが、この配置は逆であってもよい。
【０００９】
アクティブ基板１１の内面（対向基板１２と対向する側の面）には、行方向および列方向にマトリックス状に配列された複数の画素電極１３と、各画素電極１３にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ１４と、各行の薄膜トランジスタ１４にそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート線（図示せず）と、各列の薄膜トランジスタ１４にそれぞれデータ信号を供給する複数のデータ線（図示せず）と、これらを覆う配向膜１５とが設けられている。
【００１０】
対向基板１２の内面（アクティブ基板１１と対向する側の面）には、アクティブ基板１１のすべての画素電極１３と対向するように配置されたべた状の対向電極１６と、対向電極１６を覆う配向膜１７とが設けられている。この場合、両配向膜１５、１７は、互いにほぼ平行で且つ互いに逆方向に配向処理されている。
【００１１】
そして、アクティブ基板１１と対向基板１２とはシール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされている。シール材の内側における両基板１１、１２の配向膜１５、１７間には液晶１８が封入されている。この場合、液晶１８は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶であり、その液晶分子１８ａが配向膜１５、１７面に対して予め定められたプレチルト角に傾いた状態で、配向膜１５、１７の配向処理方向に沿ってホモジニアス配向されている。
【００１２】
アクティブ基板１１の外面には偏光板１９が貼り付けられている。対向基板１２の外面には位相差板２０が貼り付けられ、その外面には偏光板２１が貼り付けられている。この場合、偏光板１９、２１は、その透過軸を液晶分子１８ａのホモジニアス配向方向（配向膜１５、１７の配向処理方向）に対してほぼ４５°の方向に合わされているとともに、それぞれの透過軸を互いにほぼ直交するように配置されている。位相差板２０は、表示のコントラストを高くするとともに視野角を広くするためのものであり、その遅相軸を液晶分子１８ａのホモジニアス配向方向とほぼ直交するように配置されている。
【００１３】
次に、図３は液晶表示パネル１および第１、第２の導光板２、３の部分の正面図を示す。第１、第２の導光板２、３は、透明な樹脂によって方形板状に形成され、その各上端面は平面からなる入射面３１、３２とされている。各入射面３１、３２のほぼ全体と対向する位置にはそれぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオードを内蔵する発光ダイオードアレイ等からなる第１、第２の光源３３、３４が配置されている。
【００１４】
第１の導光板２の右面（液晶表示パネル１と対向する側の面）は平面からなる出射面３５とされ、その反対側の左面は光路変更光学面３６とされている。第２の導光板３の左面（液晶表示パネル１と対向する側の面）は平面からなる出射面３７とされ、その反対側の右面は光路変更光学面３８とされている。
【００１５】
次に、図４は第１の導光板２の一部の拡大正面図を示す。第１の導光板２の光路変更光学面３６は、図３に示す入射面３１と平行で一定のピッチで形成された断面三角形状の突起の入射面３１側（図４で上側）の傾斜面からなる、出射面３５に対する傾斜角度θ１が高い高角度傾斜面３６ａと、その反対側の傾斜面からなる、出射面３５に対する傾斜角度θ２が低い低角度傾斜面３６ｂとを備えている。
【００１６】
次に、図５は第２の導光板３の一部の拡大正面図を示す。第２の導光板３の光路変更光学面３８は、図３に示す入射面３２と平行で一定のピッチで形成された断面三角形状の突起の入射面３２側（図５で上側）の傾斜面からなる、出射面３７に対する傾斜角度θ１が高い高角度傾斜面３８ａと、その反対側の傾斜面からなる、出射面３７に対する傾斜角度θ２が低い低角度傾斜面３８ｂとを備えている。
【００１７】
ここで、一例として、第１、第２の導光板２、３の光路変更光学面３６、３８の高角度傾斜面３６ａ、３８ａの出射面３５、３７に対する傾斜角度θ１は、５０〜７０°となっている。第１、第２の導光板２、３の光路変更光学面３６、３８の低角度傾斜面３６ｂ、３８ｂの出射面３５、３７に対する傾斜角度θ２は、１〜５°となっている。
【００１８】
次に、第１、第２の導光板２の動作について説明する。この場合、第１、第２の導光板２は液晶表示パネル１の左右両側に面対称に配置されているため、左右の動作が逆であるだけである。そこで、代表として、第１の導光板２の動作について説明し、第２の導光板２の動作については、図５に図４と同様の矢印および符号を記して、その説明を省略する。
【００１９】
さて、図３に示す第１の光源３３が点灯すると、第１の光源３３から出た光が第１の導光板２の入射面３１に入射される。この入射光は、代表として、図４において矢印Ａ、Ｂで示すように、第１の導光板２内を進行する。このうちの矢印Ａで示す光は、第１の導光板２内をその光路変更光学面３６が存する側に向かって進行し、光路変更光学面３６のいずれかの高角度傾斜面３６ａで反射され、その光路を出射面３５に対してほぼ垂直な方向に変更される。
【００２０】
矢印Ｂで示す光は、第１の導光板２内をその出射面３５が存する側に向かって進行し、出射面３５と空気との界面で全反射された後、光路変更光学面３６のいずれかの高角度傾斜面３６ａで反射され、その光路を出射面３５に対してほぼ垂直な方向に変更にされる。
【００２１】
このように、矢印Ａ、Ｂで示す光は、光路変更光学面３６のいずれかの高角度傾斜面３６ａで反射され、その光路を出射面３５に対してほぼ垂直な方向に変更される。そして、これらの光は、第１の導光板２の出射面３５から該出射面３５に対してほぼ垂直な方向に出射される。
【００２２】
次に、上記構成の液晶表示装置の動作について説明する。図３に図示される通り、液晶表示パネル１は表示駆動部１０１により表示駆動され、第１の光源３３および第２の光源３４は、光源駆動部１０２により点灯制御される。表示駆動部１０１は、右目用画像データおよび左目用画像データを交互に切り換えて出力するマルチプレクサ１０３から供給される画像データに対応した画像を液晶表示パネル１にて表示する。表示制御部１０４は、表示駆動部１０１と光源駆動部１０２を制御して、液晶表示パネル１において表示される右目用画像表示と左目用画像表示の切り換えのタイミングに合わせて、第１の光源３３と第２の光源３４の点灯を切り換える。
【００２３】
この液晶表示装置は、後述する如く、フィールドシーケンシャル方式により駆動されるものであり、まず、表示駆動部１０１に右目用画像データが供給され液晶表示パネル１に右目用画像が表示される。この時、光源駆動部１０２に駆動されて第１の光源３３が点灯し、この第１の光源３３の点灯によって、例えば、図４において矢印Ａ、Ｂで示すように、第１の導光板２の出射面３５から光が該出射面３５に対してほぼ垂直な方向に出射される。この出射光は、液晶表示パネル１の偏光板２１、位相差板２０、対向基板１２、対向電極１６および配向膜１７を透過して液晶１８に入射される。
【００２４】
この入射光は、そのときの液晶表示パネル１の右目用画像データに対応する駆動状態に応じて液晶１８を透過し、さらに、配向膜１５、画素電極１３、アクティブ基板１１および偏光板１９を透過して、偏光板１９の外側に出射される。この出射された右目用画像光は、第２の導光板３を透過し、図１において矢印で示すように、第１の反射板４で反射され、この反射光が遮光板６の右目用透過部７を透過する。そして、この透過光が右目用画像光として観察者の右目で観察される。
【００２５】
この場合、第２の導光板３を透過してその光路変更光学面３８から出射される光の大部分は低角度傾斜面３８ａを透過するため、その屈折が小さく、また、光路変更光学面３８から出射される光は幅を持った配光であるため、遮光板６の右目用透過部７を介しての観察に大きな影響を与えることはない。
【００２６】
次に、表示駆動部１０１に左目用画像データが供給され液晶表示パネル１に左目用画像が表示される。この時、光源駆動部１０２に駆動されて、第２の光源３４が点灯し、この第１の光源３３が点灯によって、例えば、図５において矢印Ａ、Ｂで示すように、第２の導光板３の出射面３７から光が該出射面３７に対してほぼ垂直な方向に出射される。この出射光は、液晶表示パネル１の偏光板１９、アクティブ基板１１、画素電極１３および配向膜１５を透過して液晶１８に入射される。
【００２７】
この入射光は、そのときの液晶表示パネル１の左目用画像データに対応する駆動状態に応じて液晶１８を透過し、さらに、配向膜１７、対向電極１６、対向基板１２、位相差板２０および偏光板２１を透過して、偏光板２１の外側に出射される。この出射された左目用画像光は、第１の導光板２を透過し、図１において矢印で示すように、第２の反射板５で反射され、この反射光が遮光板６の左目用透過部８を透過する。そして、この透過光が左目用画像光として観察者の左目で観察される。
【００２８】
この場合も、第１の導光板２を透過してその光路変更光学面３６から出射される光の大部分は低角度傾斜面３６ａを透過するため、その屈折が小さく、また、光路変更光学面３６から出射される光は幅を持った配光であるため、遮光板６の左目用透過部８を介しての観察に大きな影響を与えることはない。
【００２９】
以上のように、第１の光源３３が点灯すると、液晶表示パネル１の右面から出射された右目用画像光が遮光板６の右目用透過部７を介して観察者の右目で観察され、第２の光源３４が点灯すると、液晶表示パネル１の左面から出射された左目用画像光が遮光板６の左目用透過部８を介して観察者の左目で観察される。そして、第１の光源３３と第２の光源３４とが高速で交互に点滅すると、残像現象および両目視差による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察されることになる。
【００３０】
この場合、第１の光源３３の点灯により、液晶表示パネル１の右面から右目用画像光を出射させ、次いで、第２の光源の点灯３４により、液晶表示パネル１の左面から左目用画像光を出射させているので、右目用画像光を観察するとき、左目用画像光は全く生ぜず、左目用画像光を観察するときも、右目用画像光は全く生ぜず、したがって表示品位を向上することができる。また、観察する際に、基準点となるようなものはなく、したがって首を水平方向に移動させる必要はなく、疲れにくいようにすることができる。
【００３１】
ところで、ホモジニアス配向型の液晶表示装置では、応答速度が極端に遅いため、第１の光源３３と第２の光源３４とを高速で交互に点滅させると、すなわち、高デューティで駆動すると、フレーム周波数が低くなり、画像のちらつきが生じ、また、動画の表示が困難となる。すなわち、液晶１８の透過率を制御して階調表示を行なう場合、高い書込み電圧を印加したときの応答時間が短く、したがって応答速度は速いが、書込み電圧を低電圧域内で変化させたときの応答時間が極端に長く、したがって応答速度が極端に遅い。
【００３２】
これは、液晶分子１８ａに、配向膜１５、１７と液晶分子１８ａの相互力（ホモジニアス配向しようとする力）と、電界により立上り配向しようとする力との相反する方向の力が働くためであり、高い電圧を印加したときは、液晶分子１８ａが配向膜１５、１７面に対して大きい角度で傾いているため、前記相互力が電界により立上り配向させる力に比べて相対的に弱くなり、液晶分子１８ａが印加電圧に応じて動きやすくなるため、応答速度は速いが、印加電圧を低電圧域内で変化させたときは、液晶分子１８ａが配向膜１５、１７の膜面とほぼ平行に配向しているため、前記相互力が電界により立上り配向させる力に比べて相対的に強くなるため、応答速度が遅くなる。
【００３３】
そして、アクティブマトリックス型の液晶表示装置では、液晶表示パネル１の各行の画素を順次選択し、各行の画素の選択期間ごとに、その行の電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加することにより、駆動されているが、このような駆動方法では、各行の画素の選択期間を、各階調間の応答時間のうちの最も長い応答時間以上に設定しなければならないため、高デューティで駆動することができない。
【００３４】
そこで、この実施形態では、ホモジニアス配向型でアクティブマトリックス型の液晶表示装置において、まず、電極１３、１６間に、液晶分子１８ａを配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向させるリセット電圧を印加し、次いで、電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加することにより、高速度で応答させ、高デューティで駆動することができるようにしている。
【００３５】
すなわち、この実施形態の駆動方法では、電極１３、１６間に書込み電圧を印加する前に、電極１３、１６間にリセット電圧を印加することにより、前に印加された書込み電圧に応じた配向状態にある液晶分子１８ａを配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向させて前の書込み状態をリセットし、次いで、電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加することにより、液晶分子１８ａを、配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向したリセット状態から今回の書込み電圧に応じた配向状態に挙動させるようにしたものである。
【００３６】
このようにすると、液晶分子１８ａが主に、配向膜１５、１７面に対して大きい角度で配向された状態から、配向膜１５、１７との相互力が弱い範囲で挙動するため、書込み電圧を低電圧域内で変化させるときの応答速度を十分に速くすることができる。
【００３７】
また、この駆動方法では、電極１３、１６間にリセット電圧を印加した後に、電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加するものであるが、リセット電圧は、液晶分子１８ａを、配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向させる高い電圧であり、応答速度は非常に速いため、リセット電圧の印加時間は極めて短くてよい。
【００３８】
次に、上記駆動方法の具体例について説明する。図６はフィールドシーケンシャル駆動方式の一例の液晶表示パネルの第１行および最終行の画素の電極間印加電圧および光源駆動信号の波形図を示す。この場合、第１、第２の光源３３、３４は、赤、緑、青の３色の光を順次出射する構造となっている。
【００３９】
図６に示すように、１フレーム中の赤、緑、青の各色の画像を順次表示するための第１、第２、第３の各フィールドの初期をそれぞれ液晶表示パネル１の各行の画素の書込み状態を一括してリセットするためのリセット期間とし、各フィールドのリセット期間の後に、液晶表示パネル１の各行の画素に赤、緑、青のうちの１つの色に対応する書込みデータを順次書き込むための書込み期間を確保するとともに、各フィールドの終期に、第１、第２の光源３３、３４から書込みデータに対応する色の光を出射させる光源点灯期間を確保している。
【００４０】
この場合、第１の光源３３から赤、緑、青の３色の光が順次出射され、次いで、第２の光源３４から赤、緑、青の３色の光が順次出射され、これが繰り返される。また、第１、第２の光源３３、３４は、書込み期間の最後に選択された最終行の画素の液晶分子１８ａが電極１３、１６間に印加された書込み電圧に応じて配向するまでの時間が経過した後に点灯し、次のフィールドのリセット期間の直前に消灯する。
【００４１】
そして、赤、緑、青の各色の画像を順次表示するための第１、第２、第３の各フィールドごとに、まず、液晶表示パネル１の全ての行の画素の電極１３、１６間にリセット電圧を印加し、全ての行の画素の前の書込み状態を一括してリセットする。次に、書込み期間に、各行の画素の電極１３、１６間に順次赤、緑、青のうちの１つの色の書込みデータに応じた書込み電圧を印加し、各行の画素への書込みを行なう。
【００４２】
次に、第１の光源３３から書込みデータに対応する色の光が出射され、液晶表示パネル１の右面から各フィールドごとに赤、緑、青の単色画像光が第１の反射板４に向かって出射され、これらの単色画像光が合成されたフルカラー画像光が、遮光板６の右目用透過部７を介して、観察者の右目で観察される。次に、第２の光源３４から書込みデータに対応する色の光が出射され、液晶表示パネル１の左面から各フィールドごとに赤、緑、青の単色画像光が第２の反射板５に向かって出射され、これらの単色画像光が合成されたフルカラー画像光が、遮光板６の左目用透過部８を介して、観察者の左目で観察される。そして、残像現象および両目視差による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察される。
【００４３】
ここで、一例として、ゲート線の本数を２４０本とし、各列のゲート線にそれぞれ供給するゲート信号の印加時間を６μｓｅｃとすると、書込み期間は１．４４ｍｓｅｃとなる。リセット期間を０．３ｍｓｅｃとし、光源点灯期間を１ｍｓｅｃ弱とすると、１フィールドの期間は約２．７４ｍｓｅｃとなり、高デューティで駆動することができる。
【００４４】
ところで、リセット電圧は、書込みデータに応じた書込み電圧のうちの最も高い書込み電圧（複数の階調の書込み電圧のうちの最も高い書込み電圧）と同じ値の電圧が好ましい。このようにすると、リセット電圧を、新たにリセット電圧発生手段を設けることなく、既存の書込み電圧発生手段を利用して得ることができる。
【００４５】
なお、液晶表示パネル１として、例えば、対向基板１２の内面にカラーフィルタが設けられたものを用いる場合には、第１、第２の光源３３、３４として白色光を出射するものを用いる。そして、１フレームの終期に第１の光源３３を点滅させ、次のフレームの終期に第２の光源３４を点滅させると、立体的なフルカラー画像を表示することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図７はこの発明の第２実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図を示す。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、遮光板６として、観察者の両目の中央部に対応する部分に１つの開口部からなる透過部９を有するものを用い、また、遮光板６の配置位置を液晶表示パネル１等から前側にある程度離間する位置とした点である。
【００４７】
そして、この液晶表示装置では、第１の光源が点灯すると、液晶表示パネル１の右面から出射された左目用画像光が第２の導光板３を透過して第１の反射板４で反射され、この反射光が遮光板６の透過部９を透過し、この透過光が観察者の左目で観察される。次に、第２の光源が点灯すると、液晶表示パネル１の左面から出射された右目用画像光が第１の導光板２を透過して第２の反射板５で反射され、この反射光が遮光板６の透過部９を透過し、この透過光が観察者の右目で観察される。そして、残像現象および両目視差による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察されることになる。
【００４８】
（第３実施形態）
図８はこの発明の第３実施形態としての画像拡張表示用の液晶表示装置の要部の平面図を示す。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、遮光板６の代わりに、スクリーン４１を用い、また、第１、第２の反射板４、５として平板形状のものを用いた点である。この場合、液晶表示パネル１と第１および第２の反射板４、５とのなす角度は４５°となっている。また、液晶表示パネル１の画素４２の前後方向（図８で紙面に沿う方向）のサイズおよびピッチは同じとなっている。
【００４９】
そして、この液晶表示装置では、第１の光源が点灯すると、そのときの液晶表示パネル１の駆動（１枚の画像の右半分）に応じた画像光が液晶表示パネル１の右面から出射される。この出射光は、第２の導光板３を透過し、図８において矢印で示すように、第１の反射板４で反射され、スクリーン４１のほぼ右半分に等倍で表示される。次に、第２の光源３４が点灯すると、そのときの液晶表示パネル１の駆動（１枚の画像の左半分）に応じた画像光を液晶表示パネル１の左面から出射される。この出射光は、第１の導光板２を透過し、図８において矢印で示すように、第２の反射板５で反射され、スクリーン４１のほぼ左半分に等倍で表示される。
【００５０】
そして、第１の光源が点灯しているときの液晶表示パネル１の右面から出射された画像光と、第２の光源が点灯しているときの液晶表示パネル１の左面から出射された画像光とは、残像現象により、スクリーン４１のほぼ右半分とほぼ左半分とに実質的に同時に表示される。したがって、スクリーン４１は、液晶表示パネル１に表示された表示領域が横方向に２倍に拡張された画面を有するものとなり、例えば、表示駆動部１０１により液晶表示パネル１に平面的に連続する画面を交互に表示することにより、スクリーン４１に１枚のパノラマ画面等を表示することができる。
【００５１】
ところで、この液晶表示装置では、水平面に対して垂直に配置された液晶表示パネル１の左側に第１の導光板２を配置し、液晶表示パネル１の右側に第２の導光板３を配置し、第２の導光板３の右側に第１の反射板４を配置し、第１の導光板２の左側に第２の反射板５を配置し、これらの前面側にスクリーン４１を液晶表示パネル１に直交するように配置しているので、奥行が液晶表示パネル１の同方向の寸法よりもやや大きくなるだけであり、小型化することができる。また、図３に示すように、第１、第２の導光板２、３の上側にそれぞれ第１、第２の光源３３、３４を配置すると、奥行が増大しないようにすることができる。
【００５２】
なお、第１、第２の光源３３、３４は、第１、第２の導光板２、３の下側に配置してもよく、また、第１、第２の導光板２、３とスクリーン４１との間に余裕があれば、そこに配置してもよい。また、液晶表示パネル１に交互に別の画面を表示し、スクリーン４１の右半分と左半分、或いは上半分と下半分とで別々の画面を表示する、所謂、マルチ画面表示を行うようにしてもよいさらに、液晶表示パネル１と第１および第２の反射板４、５とのなす角度は４５°よりも大きくしてもよく、例えば、６０°としてもよい。
【００５３】
（第４実施形態）
図８では、第１、第２の反射板４、５として平板形状のものを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すこの発明の第４実施形態のように、第１、第２の反射板４、５として凹板形状のものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、スクリーン４１上での表示画素のサイズおよびピッチを一定とするために、液晶表示パネル１の画素４２の前後方向（図９で紙面に沿う方向）のサイズおよびピッチは前側から後側に向かうに従って漸次大きくなっている。この第４実施形態の場合には、反射板４、５の反射面の接線がスクリーン４１に対して４５度以下に傾斜しているので、スクリーン４１に投影された画像は、液晶表示パネル１で表示された画像の拡大表示となっている。
【００５４】
なお、図９に示す場合とは逆に、第１、第２の反射板４、５として凸板形状のものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、スクリーン４１上での表示画素のサイズおよびピッチを一定とするために、液晶表示パネル１の画素４２の前後方向のサイズおよびピッチは前側から後側に向かうに従って漸次小さくなるようにする。また、上記各実施形態において、導光板と光源とからなる光源装置は、例えば、透明な有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等からなる、平面型の光源パネルを用いるようにしてもよい。さらに、この発明は、単純マトリックス型等の他の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置にも適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項６に記載の如く、表示パネルに右目用画像と左目用画像を交互に表示させると、残像現象および両眼視差による立体視現象により、立体的な画像を表示することができる。この場合、、右目用画像での表示のとき、左目用画像は全く生じておらず、また、左目用画像での表示のときも、右目用画像は全く生じておらず、したがって表示品位を向上することができる。また、観察する際に、基準点となるようなものはなく、したがって首を水平方向に移動させる必要はなく、疲れにくいようにすることができる。
また、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項９に記載の如く、表示パネルの一端面側に配置されたスクリーンに、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され反射板で反射された光を投影させると、残像現象により拡大画像の表示が可能となる。この場合、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射された光を反射板でスクリーンに向けて反射すればよく、したがって光学系が簡単となり、ひいては小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの一部の縦断正面図。
【図３】図１に示す液晶表示パネルおよび第１、第２の導光板の部分の正面図。
【図４】第１の導光板の一部の拡大正面図。
【図５】第２の導光板の一部の拡大正面図。
【図６】フィールドシーケンシャル駆動方式の一例の液晶表示パネルの第１行および最終行の画素の電極間印加電圧および光源駆動信号の波形図。
【図７】この発明の第２実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【図８】この発明の第３実施形態としての拡大画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【図９】この発明の第４実施形態としての拡大画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【符号の説明】
１ 液晶表示パネル
２ 第１の導光板
３ 第２の導光板
４ 第１の反射板
５ 第２の反射板
６ 遮光板
７ 右目用透過部
８ 左目用透過部
３３ 第１の光源
３４ 第２の光源
４１ スクリーン
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体的な画像を表示し、あるいは、拡大画像を表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、立体的な画像を表示する液晶表示装置には、液晶表示パネルに右目用画像と左目用画像とを高速で交互に表示させ、残像現象により立体的な画像を表示するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された方法は、液晶の視野角に対する透過光強度の特性が駆動電圧により変化することに基づいており、右目用画像を表示するとき、液晶表示パネルの基準として定める点（基準点）からの法線に対する右目の位置からの角度で最もコントラストが高くなるような駆動電圧を液晶表示パネルに印加し、左目用画像を表示するとき、左目の位置からの角度で最もコントラストが高くなるような駆動電圧を液晶表示パネルに印加している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１２７４６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、液晶の視野角に対する透過光強度の特性が駆動電圧により変化することに基づくものであるため、右目用画像を表示するとき、この右目用画像が左目で見えにくくなるだけで全く見えないわけではなく、また、左目用画像を表示するときも、この左目用画像が右目で見えにくくなるだけで全く見えないわけではなく、したがって表示品位が低下してしまうという問題があった。また、この方法では、視線と画像との位置関係により定まる視野角が所定の位置関係にある点、すなわち基準点、およびその近傍での表示画像のみを立体的に見ることができるものであるが、視野角は、画面の表示位置毎にそれぞれ異なるものであるため、良好な立体表示を視認するには表示位置に対応して首の水平方向への移動も含めて観察を行なわなければならず、非常に疲れるという問題もあった。なお、拡大画像を表示するものとして投射型液晶表示装置が知られているが、この投射型液晶表示装置では、光源から出射された光を平行光とするための光学系や、液晶表示パネルから出射された画像光を投射して拡大するための光学系が大型であるため、装置全体としても大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、立体的な画像を表示する場合、表示品位を向上することができる表示装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、拡大画像を表示する場合、小型化することができる表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、画像を表示する透光性の表示パネルと、前記表示パネルの一面側に配置された透光性の第１光源パネルと、前記表示パネルの一面側に配置された透光性の第２光源パネルと、前記第１光源パネルから出射されて前記表示パネルおよび前記第２光源パネルを透過した光を第１の方向に向けて反射し、且つ、前記第２光源パネルから出射されて前記表示パネルおよび前記第１光源パネルを透過した光を第２の方向に向けて反射する反射板と、前記表示パネルを駆動して画像を表示させる表示駆動手段と、前記第１光源パネルおよび前記第２光源パネルを交互に点灯する光源制御手段とを具備することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルはフィールドシーケンシャル方式で駆動されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルはホモジニアス配向された液晶表示パネルであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１光源パネルおよび前記第２光源パネルは、それぞれ、導光板と該導光板の一端面に配置された光源とを含むことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記導光板は前記表示パネル側に面する面と反対側の面に前記光源から出射され前記表示パネルを透過した光を前記表示パネル側に向けて屈折する光路変更光学面を有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルは前記表示駆動手段により右目用画像と左目用画像を交互に表示するよう駆動されることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、第１および第２の透過部を有する遮光板が前記表示パネルと直交するように配置され、前記反射板は、前記第１の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第２の導光板を透過した光を前記遮光板の第１の透過部に向けて反射し、且つ、前記第２の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第１の導光板を透過した光を前記遮光板の第２の透過部に向けて反射することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、１つの透過部を有する遮光板が前記表示パネルと直交するように配置され、前記反射板は、前記第１の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第２の導光板を透過した光を前記遮光板の透過部に向けて反射し、且つ、前記第２の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第１の導光板を透過した光を前記遮光板の透過部に向けて反射することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、前記第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され前記反射板で反射された光を投影するスクリーンが配置されていることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記表示パネルには前記表示駆動手段により平面的に連続する２つの画面を交互に表示し、前記スクリーンに、前記表示パネルに表示された２つの画面を１つにした画面を表示することを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記表示パネルには前記表示駆動手段によりそれぞれ異なる画面を交互に表示し、それぞれの画面を前記スクリーン上の異なる領域に表示することを特徴とするものである。
そして、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項６に記載の如く、表示パネルに右目用画像と左目用画像を交互に表示させると、残像現象および両眼視差による立体視現象により、立体的な画像を表示することができる。この場合、、右目用画像での表示のとき、左目用画像は全く生じておらず、また、左目用画像での表示のときも、右目用画像は全く生じておらず、したがって表示品位を向上することができる。また、観察する際に、基準点となるようなものはなく、したがって首を水平方向に移動させる必要はなく、疲れにくいようにすることができる。
また、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項９に記載の如く、表示パネルの一端面側に配置されたスクリーンに、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され反射板で反射された光を投影させると、残像現象により拡大画像の表示が可能となる。この場合、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射された光を反射板でスクリーンに向けて反射すればよく、したがって光学系が簡単となり、ひいては小型化することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図を示す。この液晶表示装置では、水平面に対して垂直に配置された液晶表示パネル１の左側に第１の導光板２が配置され、液晶表示パネル１の右側に第２の導光板３が配置され、第２の導光板３の右側に凹板形状の第１の反射板４が配置され、第１の導光板２の左側に凹板形状の第２の反射板５が配置され、これらの前面側（液晶表示パネル１の一端面と対向する位置）に平板形状の遮光板６が液晶表示パネル１と直交するように配置されている。この場合、遮光板６の観察者の両目に対応する部分には開口部からなる右目用透過部７および左目用透過部８が設けられている。
【０００８】
次に、図２は液晶表示パネル１の一部の縦断正面図を示す。この液晶表示パネル１は、アクティブマトリックス型であり、ガラス基板等からなるアクティブ基板１１および対向基板１２を備えている。この場合、アクティブ基板１１は右側に配置され、対向基板１２は左側に配置されているが、この配置は逆であってもよい。
【０００９】
アクティブ基板１１の内面（対向基板１２と対向する側の面）には、行方向および列方向にマトリックス状に配列された複数の画素電極１３と、各画素電極１３にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ１４と、各行の薄膜トランジスタ１４にそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート線（図示せず）と、各列の薄膜トランジスタ１４にそれぞれデータ信号を供給する複数のデータ線（図示せず）と、これらを覆う配向膜１５とが設けられている。
【００１０】
対向基板１２の内面（アクティブ基板１１と対向する側の面）には、アクティブ基板１１のすべての画素電極１３と対向するように配置されたべた状の対向電極１６と、対向電極１６を覆う配向膜１７とが設けられている。この場合、両配向膜１５、１７は、互いにほぼ平行で且つ互いに逆方向に配向処理されている。
【００１１】
そして、アクティブ基板１１と対向基板１２とはシール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされている。シール材の内側における両基板１１、１２の配向膜１５、１７間には液晶１８が封入されている。この場合、液晶１８は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶であり、その液晶分子１８ａが配向膜１５、１７面に対して予め定められたプレチルト角に傾いた状態で、配向膜１５、１７の配向処理方向に沿ってホモジニアス配向されている。
【００１２】
アクティブ基板１１の外面には偏光板１９が貼り付けられている。対向基板１２の外面には位相差板２０が貼り付けられ、その外面には偏光板２１が貼り付けられている。この場合、偏光板１９、２１は、その透過軸を液晶分子１８ａのホモジニアス配向方向（配向膜１５、１７の配向処理方向）に対してほぼ４５°の方向に合わされているとともに、それぞれの透過軸を互いにほぼ直交するように配置されている。位相差板２０は、表示のコントラストを高くするとともに視野角を広くするためのものであり、その遅相軸を液晶分子１８ａのホモジニアス配向方向とほぼ直交するように配置されている。
【００１３】
次に、図３は液晶表示パネル１および第１、第２の導光板２、３の部分の正面図を示す。第１、第２の導光板２、３は、透明な樹脂によって方形板状に形成され、その各上端面は平面からなる入射面３１、３２とされている。各入射面３１、３２のほぼ全体と対向する位置にはそれぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオードを内蔵する発光ダイオードアレイ等からなる第１、第２の光源３３、３４が配置されている。
【００１４】
第１の導光板２の右面（液晶表示パネル１と対向する側の面）は平面からなる出射面３５とされ、その反対側の左面は光路変更光学面３６とされている。第２の導光板３の左面（液晶表示パネル１と対向する側の面）は平面からなる出射面３７とされ、その反対側の右面は光路変更光学面３８とされている。
【００１５】
次に、図４は第１の導光板２の一部の拡大正面図を示す。第１の導光板２の光路変更光学面３６は、図３に示す入射面３１と平行で一定のピッチで形成された断面三角形状の突起の入射面３１側（図４で上側）の傾斜面からなる、出射面３５に対する傾斜角度θ１が高い高角度傾斜面３６ａと、その反対側の傾斜面からなる、出射面３５に対する傾斜角度θ２が低い低角度傾斜面３６ｂとを備えている。
【００１６】
次に、図５は第２の導光板３の一部の拡大正面図を示す。第２の導光板３の光路変更光学面３８は、図３に示す入射面３２と平行で一定のピッチで形成された断面三角形状の突起の入射面３２側（図５で上側）の傾斜面からなる、出射面３７に対する傾斜角度θ１が高い高角度傾斜面３８ａと、その反対側の傾斜面からなる、出射面３７に対する傾斜角度θ２が低い低角度傾斜面３８ｂとを備えている。
【００１７】
ここで、一例として、第１、第２の導光板２、３の光路変更光学面３６、３８の高角度傾斜面３６ａ、３８ａの出射面３５、３７に対する傾斜角度θ１は、５０〜７０°となっている。第１、第２の導光板２、３の光路変更光学面３６、３８の低角度傾斜面３６ｂ、３８ｂの出射面３５、３７に対する傾斜角度θ２は、１〜５°となっている。
【００１８】
次に、第１、第２の導光板２の動作について説明する。この場合、第１、第２の導光板２は液晶表示パネル１の左右両側に面対称に配置されているため、左右の動作が逆であるだけである。そこで、代表として、第１の導光板２の動作について説明し、第２の導光板２の動作については、図５に図４と同様の矢印および符号を記して、その説明を省略する。
【００１９】
さて、図３に示す第１の光源３３が点灯すると、第１の光源３３から出た光が第１の導光板２の入射面３１に入射される。この入射光は、代表として、図４において矢印Ａ、Ｂで示すように、第１の導光板２内を進行する。このうちの矢印Ａで示す光は、第１の導光板２内をその光路変更光学面３６が存する側に向かって進行し、光路変更光学面３６のいずれかの高角度傾斜面３６ａで反射され、その光路を出射面３５に対してほぼ垂直な方向に変更される。
【００２０】
矢印Ｂで示す光は、第１の導光板２内をその出射面３５が存する側に向かって進行し、出射面３５と空気との界面で全反射された後、光路変更光学面３６のいずれかの高角度傾斜面３６ａで反射され、その光路を出射面３５に対してほぼ垂直な方向に変更にされる。
【００２１】
このように、矢印Ａ、Ｂで示す光は、光路変更光学面３６のいずれかの高角度傾斜面３６ａで反射され、その光路を出射面３５に対してほぼ垂直な方向に変更される。そして、これらの光は、第１の導光板２の出射面３５から該出射面３５に対してほぼ垂直な方向に出射される。
【００２２】
次に、上記構成の液晶表示装置の動作について説明する。図３に図示される通り、液晶表示パネル１は表示駆動部１０１により表示駆動され、第１の光源３３および第２の光源３４は、光源駆動部１０２により点灯制御される。表示駆動部１０１は、右目用画像データおよび左目用画像データを交互に切り換えて出力するマルチプレクサ１０３から供給される画像データに対応した画像を液晶表示パネル１にて表示する。表示制御部１０４は、表示駆動部１０１と光源駆動部１０２を制御して、液晶表示パネル１において表示される右目用画像表示と左目用画像表示の切り換えのタイミングに合わせて、第１の光源３３と第２の光源３４の点灯を切り換える。
【００２３】
この液晶表示装置は、後述する如く、フィールドシーケンシャル方式により駆動されるものであり、まず、表示駆動部１０１に右目用画像データが供給され液晶表示パネル１に右目用画像が表示される。この時、光源駆動部１０２に駆動されて第１の光源３３が点灯し、この第１の光源３３の点灯によって、例えば、図４において矢印Ａ、Ｂで示すように、第１の導光板２の出射面３５から光が該出射面３５に対してほぼ垂直な方向に出射される。この出射光は、液晶表示パネル１の偏光板２１、位相差板２０、対向基板１２、対向電極１６および配向膜１７を透過して液晶１８に入射される。
【００２４】
この入射光は、そのときの液晶表示パネル１の右目用画像データに対応する駆動状態に応じて液晶１８を透過し、さらに、配向膜１５、画素電極１３、アクティブ基板１１および偏光板１９を透過して、偏光板１９の外側に出射される。この出射された右目用画像光は、第２の導光板３を透過し、図１において矢印で示すように、第１の反射板４で反射され、この反射光が遮光板６の右目用透過部７を透過する。そして、この透過光が右目用画像光として観察者の右目で観察される。
【００２５】
この場合、第２の導光板３を透過してその光路変更光学面３８から出射される光の大部分は低角度傾斜面３８ａを透過するため、その屈折が小さく、また、光路変更光学面３８から出射される光は幅を持った配光であるため、遮光板６の右目用透過部７を介しての観察に大きな影響を与えることはない。
【００２６】
次に、表示駆動部１０１に左目用画像データが供給され液晶表示パネル１に左目用画像が表示される。この時、光源駆動部１０２に駆動されて、第２の光源３４が点灯し、この第１の光源３３が点灯によって、例えば、図５において矢印Ａ、Ｂで示すように、第２の導光板３の出射面３７から光が該出射面３７に対してほぼ垂直な方向に出射される。この出射光は、液晶表示パネル１の偏光板１９、アクティブ基板１１、画素電極１３および配向膜１５を透過して液晶１８に入射される。
【００２７】
この入射光は、そのときの液晶表示パネル１の左目用画像データに対応する駆動状態に応じて液晶１８を透過し、さらに、配向膜１７、対向電極１６、対向基板１２、位相差板２０および偏光板２１を透過して、偏光板２１の外側に出射される。この出射された左目用画像光は、第１の導光板２を透過し、図１において矢印で示すように、第２の反射板５で反射され、この反射光が遮光板６の左目用透過部８を透過する。そして、この透過光が左目用画像光として観察者の左目で観察される。
【００２８】
この場合も、第１の導光板２を透過してその光路変更光学面３６から出射される光の大部分は低角度傾斜面３６ａを透過するため、その屈折が小さく、また、光路変更光学面３６から出射される光は幅を持った配光であるため、遮光板６の左目用透過部８を介しての観察に大きな影響を与えることはない。
【００２９】
以上のように、第１の光源３３が点灯すると、液晶表示パネル１の右面から出射された右目用画像光が遮光板６の右目用透過部７を介して観察者の右目で観察され、第２の光源３４が点灯すると、液晶表示パネル１の左面から出射された左目用画像光が遮光板６の左目用透過部８を介して観察者の左目で観察される。そして、第１の光源３３と第２の光源３４とが高速で交互に点滅すると、残像現象および両目視差による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察されることになる。
【００３０】
この場合、第１の光源３３の点灯により、液晶表示パネル１の右面から右目用画像光を出射させ、次いで、第２の光源の点灯３４により、液晶表示パネル１の左面から左目用画像光を出射させているので、右目用画像光を観察するとき、左目用画像光は全く生ぜず、左目用画像光を観察するときも、右目用画像光は全く生ぜず、したがって表示品位を向上することができる。また、観察する際に、基準点となるようなものはなく、したがって首を水平方向に移動させる必要はなく、疲れにくいようにすることができる。
【００３１】
ところで、ホモジニアス配向型の液晶表示装置では、応答速度が極端に遅いため、第１の光源３３と第２の光源３４とを高速で交互に点滅させると、すなわち、高デューティで駆動すると、フレーム周波数が低くなり、画像のちらつきが生じ、また、動画の表示が困難となる。すなわち、液晶１８の透過率を制御して階調表示を行なう場合、高い書込み電圧を印加したときの応答時間が短く、したがって応答速度は速いが、書込み電圧を低電圧域内で変化させたときの応答時間が極端に長く、したがって応答速度が極端に遅い。
【００３２】
これは、液晶分子１８ａに、配向膜１５、１７と液晶分子１８ａの相互力（ホモジニアス配向しようとする力）と、電界により立上り配向しようとする力との相反する方向の力が働くためであり、高い電圧を印加したときは、液晶分子１８ａが配向膜１５、１７面に対して大きい角度で傾いているため、前記相互力が電界により立上り配向させる力に比べて相対的に弱くなり、液晶分子１８ａが印加電圧に応じて動きやすくなるため、応答速度は速いが、印加電圧を低電圧域内で変化させたときは、液晶分子１８ａが配向膜１５、１７の膜面とほぼ平行に配向しているため、前記相互力が電界により立上り配向させる力に比べて相対的に強くなるため、応答速度が遅くなる。
【００３３】
そして、アクティブマトリックス型の液晶表示装置では、液晶表示パネル１の各行の画素を順次選択し、各行の画素の選択期間ごとに、その行の電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加することにより、駆動されているが、このような駆動方法では、各行の画素の選択期間を、各階調間の応答時間のうちの最も長い応答時間以上に設定しなければならないため、高デューティで駆動することができない。
【００３４】
そこで、この実施形態では、ホモジニアス配向型でアクティブマトリックス型の液晶表示装置において、まず、電極１３、１６間に、液晶分子１８ａを配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向させるリセット電圧を印加し、次いで、電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加することにより、高速度で応答させ、高デューティで駆動することができるようにしている。
【００３５】
すなわち、この実施形態の駆動方法では、電極１３、１６間に書込み電圧を印加する前に、電極１３、１６間にリセット電圧を印加することにより、前に印加された書込み電圧に応じた配向状態にある液晶分子１８ａを配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向させて前の書込み状態をリセットし、次いで、電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加することにより、液晶分子１８ａを、配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向したリセット状態から今回の書込み電圧に応じた配向状態に挙動させるようにしたものである。
【００３６】
このようにすると、液晶分子１８ａが主に、配向膜１５、１７面に対して大きい角度で配向された状態から、配向膜１５、１７との相互力が弱い範囲で挙動するため、書込み電圧を低電圧域内で変化させるときの応答速度を十分に速くすることができる。
【００３７】
また、この駆動方法では、電極１３、１６間にリセット電圧を印加した後に、電極１３、１６間に書込みデータに応じた書込み電圧を印加するものであるが、リセット電圧は、液晶分子１８ａを、配向膜１５、１７面に対してほぼ垂直に立上り配向させる高い電圧であり、応答速度は非常に速いため、リセット電圧の印加時間は極めて短くてよい。
【００３８】
次に、上記駆動方法の具体例について説明する。図６はフィールドシーケンシャル駆動方式の一例の液晶表示パネルの第１行および最終行の画素の電極間印加電圧および光源駆動信号の波形図を示す。この場合、第１、第２の光源３３、３４は、赤、緑、青の３色の光を順次出射する構造となっている。
【００３９】
図６に示すように、１フレーム中の赤、緑、青の各色の画像を順次表示するための第１、第２、第３の各フィールドの初期をそれぞれ液晶表示パネル１の各行の画素の書込み状態を一括してリセットするためのリセット期間とし、各フィールドのリセット期間の後に、液晶表示パネル１の各行の画素に赤、緑、青のうちの１つの色に対応する書込みデータを順次書き込むための書込み期間を確保するとともに、各フィールドの終期に、第１、第２の光源３３、３４から書込みデータに対応する色の光を出射させる光源点灯期間を確保している。
【００４０】
この場合、第１の光源３３から赤、緑、青の３色の光が順次出射され、次いで、第２の光源３４から赤、緑、青の３色の光が順次出射され、これが繰り返される。また、第１、第２の光源３３、３４は、書込み期間の最後に選択された最終行の画素の液晶分子１８ａが電極１３、１６間に印加された書込み電圧に応じて配向するまでの時間が経過した後に点灯し、次のフィールドのリセット期間の直前に消灯する。
【００４１】
そして、赤、緑、青の各色の画像を順次表示するための第１、第２、第３の各フィールドごとに、まず、液晶表示パネル１の全ての行の画素の電極１３、１６間にリセット電圧を印加し、全ての行の画素の前の書込み状態を一括してリセットする。次に、書込み期間に、各行の画素の電極１３、１６間に順次赤、緑、青のうちの１つの色の書込みデータに応じた書込み電圧を印加し、各行の画素への書込みを行なう。
【００４２】
次に、第１の光源３３から書込みデータに対応する色の光が出射され、液晶表示パネル１の右面から各フィールドごとに赤、緑、青の単色画像光が第１の反射板４に向かって出射され、これらの単色画像光が合成されたフルカラー画像光が、遮光板６の右目用透過部７を介して、観察者の右目で観察される。次に、第２の光源３４から書込みデータに対応する色の光が出射され、液晶表示パネル１の左面から各フィールドごとに赤、緑、青の単色画像光が第２の反射板５に向かって出射され、これらの単色画像光が合成されたフルカラー画像光が、遮光板６の左目用透過部８を介して、観察者の左目で観察される。そして、残像現象および両目視差による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察される。
【００４３】
ここで、一例として、ゲート線の本数を２４０本とし、各列のゲート線にそれぞれ供給するゲート信号の印加時間を６μｓｅｃとすると、書込み期間は１．４４ｍｓｅｃとなる。リセット期間を０．３ｍｓｅｃとし、光源点灯期間を１ｍｓｅｃ弱とすると、１フィールドの期間は約２．７４ｍｓｅｃとなり、高デューティで駆動することができる。
【００４４】
ところで、リセット電圧は、書込みデータに応じた書込み電圧のうちの最も高い書込み電圧（複数の階調の書込み電圧のうちの最も高い書込み電圧）と同じ値の電圧が好ましい。このようにすると、リセット電圧を、新たにリセット電圧発生手段を設けることなく、既存の書込み電圧発生手段を利用して得ることができる。
【００４５】
なお、液晶表示パネル１として、例えば、対向基板１２の内面にカラーフィルタが設けられたものを用いる場合には、第１、第２の光源３３、３４として白色光を出射するものを用いる。そして、１フレームの終期に第１の光源３３を点滅させ、次のフレームの終期に第２の光源３４を点滅させると、立体的なフルカラー画像を表示することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図７はこの発明の第２実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図を示す。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、遮光板６として、観察者の両目の中央部に対応する部分に１つの開口部からなる透過部９を有するものを用い、また、遮光板６の配置位置を液晶表示パネル１等から前側にある程度離間する位置とした点である。
【００４７】
そして、この液晶表示装置では、第１の光源が点灯すると、液晶表示パネル１の右面から出射された左目用画像光が第２の導光板３を透過して第１の反射板４で反射され、この反射光が遮光板６の透過部９を透過し、この透過光が観察者の左目で観察される。次に、第２の光源が点灯すると、液晶表示パネル１の左面から出射された右目用画像光が第１の導光板２を透過して第２の反射板５で反射され、この反射光が遮光板６の透過部９を透過し、この透過光が観察者の右目で観察される。そして、残像現象および両目視差による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察されることになる。
【００４８】
（第３実施形態）
図８はこの発明の第３実施形態としての画像拡張表示用の液晶表示装置の要部の平面図を示す。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、遮光板６の代わりに、スクリーン４１を用い、また、第１、第２の反射板４、５として平板形状のものを用いた点である。この場合、液晶表示パネル１と第１および第２の反射板４、５とのなす角度は４５°となっている。また、液晶表示パネル１の画素４２の前後方向（図８で紙面に沿う方向）のサイズおよびピッチは同じとなっている。
【００４９】
そして、この液晶表示装置では、第１の光源が点灯すると、そのときの液晶表示パネル１の駆動（１枚の画像の右半分）に応じた画像光が液晶表示パネル１の右面から出射される。この出射光は、第２の導光板３を透過し、図８において矢印で示すように、第１の反射板４で反射され、スクリーン４１のほぼ右半分に等倍で表示される。次に、第２の光源３４が点灯すると、そのときの液晶表示パネル１の駆動（１枚の画像の左半分）に応じた画像光を液晶表示パネル１の左面から出射される。この出射光は、第１の導光板２を透過し、図８において矢印で示すように、第２の反射板５で反射され、スクリーン４１のほぼ左半分に等倍で表示される。
【００５０】
そして、第１の光源が点灯しているときの液晶表示パネル１の右面から出射された画像光と、第２の光源が点灯しているときの液晶表示パネル１の左面から出射された画像光とは、残像現象により、スクリーン４１のほぼ右半分とほぼ左半分とに実質的に同時に表示される。したがって、スクリーン４１は、液晶表示パネル１に表示された表示領域が横方向に２倍に拡張された画面を有するものとなり、例えば、表示駆動部１０１により液晶表示パネル１に平面的に連続する画面を交互に表示することにより、スクリーン４１に１枚のパノラマ画面等を表示することができる。
【００５１】
ところで、この液晶表示装置では、水平面に対して垂直に配置された液晶表示パネル１の左側に第１の導光板２を配置し、液晶表示パネル１の右側に第２の導光板３を配置し、第２の導光板３の右側に第１の反射板４を配置し、第１の導光板２の左側に第２の反射板５を配置し、これらの前面側にスクリーン４１を液晶表示パネル１に直交するように配置しているので、奥行が液晶表示パネル１の同方向の寸法よりもやや大きくなるだけであり、小型化することができる。また、図３に示すように、第１、第２の導光板２、３の上側にそれぞれ第１、第２の光源３３、３４を配置すると、奥行が増大しないようにすることができる。
【００５２】
なお、第１、第２の光源３３、３４は、第１、第２の導光板２、３の下側に配置してもよく、また、第１、第２の導光板２、３とスクリーン４１との間に余裕があれば、そこに配置してもよい。また、液晶表示パネル１に交互に別の画面を表示し、スクリーン４１の右半分と左半分、或いは上半分と下半分とで別々の画面を表示する、所謂、マルチ画面表示を行うようにしてもよいさらに、液晶表示パネル１と第１および第２の反射板４、５とのなす角度は４５°よりも大きくしてもよく、例えば、６０°としてもよい。
【００５３】
（第４実施形態）
図８では、第１、第２の反射板４、５として平板形状のものを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すこの発明の第４実施形態のように、第１、第２の反射板４、５として凹板形状のものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、スクリーン４１上での表示画素のサイズおよびピッチを一定とするために、液晶表示パネル１の画素４２の前後方向（図９で紙面に沿う方向）のサイズおよびピッチは前側から後側に向かうに従って漸次大きくなっている。この第４実施形態の場合には、反射板４、５の反射面の接線がスクリーン４１に対して４５度以下に傾斜しているので、スクリーン４１に投影された画像は、液晶表示パネル１で表示された画像の拡大表示となっている。
【００５４】
なお、図９に示す場合とは逆に、第１、第２の反射板４、５として凸板形状のものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、スクリーン４１上での表示画素のサイズおよびピッチを一定とするために、液晶表示パネル１の画素４２の前後方向のサイズおよびピッチは前側から後側に向かうに従って漸次小さくなるようにする。また、上記各実施形態において、導光板と光源とからなる光源装置は、例えば、透明な有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等からなる、平面型の光源パネルを用いるようにしてもよい。さらに、この発明は、単純マトリックス型等の他の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置にも適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項６に記載の如く、表示パネルに右目用画像と左目用画像を交互に表示させると、残像現象および両眼視差による立体視現象により、立体的な画像を表示することができる。この場合、、右目用画像での表示のとき、左目用画像は全く生じておらず、また、左目用画像での表示のときも、右目用画像は全く生じておらず、したがって表示品位を向上することができる。また、観察する際に、基準点となるようなものはなく、したがって首を水平方向に移動させる必要はなく、疲れにくいようにすることができる。
また、この発明によれば、第１光源パネルおよび第２光源パネルを交互に点灯させ、例えば請求項９に記載の如く、表示パネルの一端面側に配置されたスクリーンに、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され反射板で反射された光を投影させると、残像現象により拡大画像の表示が可能となる。この場合、第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射された光を反射板でスクリーンに向けて反射すればよく、したがって光学系が簡単となり、ひいては小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの一部の縦断正面図。
【図３】図１に示す液晶表示パネルおよび第１、第２の導光板の部分の正面図。
【図４】第１の導光板の一部の拡大正面図。
【図５】第２の導光板の一部の拡大正面図。
【図６】フィールドシーケンシャル駆動方式の一例の液晶表示パネルの第１行および最終行の画素の電極間印加電圧および光源駆動信号の波形図。
【図７】この発明の第２実施形態としての立体的画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【図８】この発明の第３実施形態としての拡大画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【図９】この発明の第４実施形態としての拡大画像表示用の液晶表示装置の要部の平面図。
【符号の説明】
１ 液晶表示パネル
２ 第１の導光板
３ 第２の導光板
４ 第１の反射板
５ 第２の反射板
６ 遮光板
７ 右目用透過部
８ 左目用透過部
３３ 第１の光源
３４ 第２の光源
４１ スクリーン
Claims (11)
- 画像を表示する透光性の表示パネルと、前記表示パネルの一面側に配置された透光性の第１光源パネルと、前記表示パネルの一面側に配置された透光性の第２光源パネルと、前記第１光源パネルから出射されて前記表示パネルおよび前記第２光源パネルを透過した光を第１の方向に向けて反射し、且つ、前記第２光源パネルから出射されて前記表示パネルおよび前記第１光源パネルを透過した光を第２の方向に向けて反射する反射板と、前記表示パネルを駆動して画像を表示させる表示駆動手段と、前記第１光源パネルおよび前記第２光源パネルを交互に点灯する光源制御手段とを具備することを特徴とする表示装置。
- 請求項１に記載の発明において、前記表示パネルはフィールドシーケンシャル方式で駆動されることを特徴とする表示装置。
- 請求項１に記載の発明において、前記表示パネルはホモジニアス配向された液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。
- 請求項１に記載の発明において、前記第１光源パネルおよび前記第２光源パネルは、それぞれ、導光板と該導光板の一端面に配置された光源とを含むことを特徴とする表示装置。
- 請求項４に記載の発明において、前記導光板は前記表示パネル側に面する面と反対側の面に前記光源から出射され前記表示パネルを透過した光を前記表示パネル側に向けて屈折する光路変更光学面を有することを特徴とする表示装置。
- 請求項１に記載の発明において、前記表示パネルは前記表示駆動手段により右目用画像と左目用画像を交互に表示するよう駆動されることを特徴とする表示装置。
- 請求項６に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、第１および第２の透過部を有する遮光板が前記表示パネルと直交するように配置され、前記反射板は、前記第１の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第２の導光板を透過した光を前記遮光板の第１の透過部に向けて反射し、且つ、前記第２の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第１の導光板を透過した光を前記遮光板の第２の透過部に向けて反射することを特徴とする表示装置。
- 請求項６に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、１つの透過部を有する遮光板が前記表示パネルと直交するように配置され、前記反射板は、前記第１の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第２の導光板を透過した光を前記遮光板の透過部に向けて反射し、且つ、前記第２の導光板の出射面から出射されて前記表示パネルおよび前記第１の導光板を透過した光を前記遮光板の透過部に向けて反射することを特徴とする表示装置。
- 請求項１に記載の発明において、前記表示パネルの一端面側に、前記第１光源パネルおよび第２光源パネルから出射され前記反射板で反射された光を投影するスクリーンが配置されていることを特徴とする表示装置。
- 請求項９に記載の発明において、前記表示パネルには前記表示駆動手段により平面的に連続する２つの画面を交互に表示し、前記スクリーンに、前記表示パネルに表示された２つの画面を１つにした画面を表示することを特徴とする表示装置。
- 請求項１０に記載の発明において、前記表示パネルには前記表示駆動手段によりそれぞれ異なる画面を交互に表示し、それぞれの画面を前記スクリーン上の異なる領域に表示することを特徴とする表示装置。
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