JP2006184506A

JP2006184506A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2006184506A
Application number: JP2004377372A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Daiku; 康宏代工
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP4622509B2

Abstract

【課題】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液晶表示装置を提供する。
【解決手段】左眼用と右眼用の画像データとが選択的に書込まれる液晶表示パネルの観察側とは反対側に、Ｙ軸方向の入射端面１８から入射した光を液晶表示パネル側に出射する導光板１７と、Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射した光を左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて導光板１７に入射させ、第２の方向から入射した光をＹ軸に対して液晶表示パネル側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて導光板１７に入射させるプリズム２２と、このプリズム２２に向けて第１の方向と第２の方向とから光を出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂとからなり、第１の固体発光素子２３ａからの光を左眼用照明光として出射し、第２の固体発光素子２３ｂからの光を右眼用照明光として出射する面光源１５を配置した。
【選択図】図３

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ないため、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液晶表示装置を提供することを目的としたものである。

この発明の第１の液晶表示装置は、複数の画素がマトリックス状に配列した画面領域を有し、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画像データと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と、
前記液晶表示パネルの観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｙ軸方向の少なくとも一方の端部側から入射した入射光を、その入射光の前記Ｙ軸からの傾き角に応じて、前記液晶表示パネルの法線と前記Ｙ軸とを含む面に対する出射光の傾き角を変えて前記液晶表示パネル側に出射する変向手段と、前記変向手段の光が入射される前記端部に前記Ｘ軸方向に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射する光を屈折させて前記Ｙ軸に対して予め定めた第１の角度で傾いた方向から前記変向手段に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射する光を屈折させて前記Ｙ軸に対して予め定めた第２の角度で傾いた方向から前記変向手段に入射させる複数のプリズムと、前記複数のプリズムの外側に配置され、これらのプリズムに向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った光を出射する第１と第２の固体発光素子とからなり、前記第１の固体発光素子からの光を、前記複数のプリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子からの指向性光を、前記複数のプリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する面光源と、
前記液晶表示パネルの複数の画素に前記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面光源の前記第１の固体発光素子を点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源の前記第２の固体発光素子を点灯駆動する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この第１の液晶表示装置においては、前記面光源の変向手段を、板状の透明部材の前記Ｙ軸方向の２つの端面の少なくとも一方に光を入射させる入射端面が形成され、前記透明部材の２つの板面のうち、前記液晶表示パネルに対向する板面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板とし、この導光板の前記入射端面に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる前記複数のプリズムを設け、その外側に前記第１と第２の固体発光素子を配置するのが望ましい。

また、この第１の液晶表示装置においては、前記面光源の変向手段を、前記液晶表示パネルに対向する面とは反対面に、前記Ｘ軸方向に沿う複数の細長プリズムが互いに平行に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に空間を介して対向する反射板とにより構成し、前記プリズムシートと前記反射板との間の空間の周囲のうち、前記Ｙ軸方向の２つの端部の少なくとも一方に光を入射させる入射部を形成し、その入射部に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムを設け、その外側に第１と第２の固体発光素子を配置してもよい。

さらに、この第１の液晶表示装置において、前記面光源は、前記変向手段と、前記変向手段の前記Ｙ軸方向の端部に対向させて配置され、前記変向手段と対向する側とは反対側の面に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムが配列形成され、前記変向手段と対向する側の面に、前記複数のプリズムにそれぞれ対応させて、これらのプリズムにより屈折された光を集光して前記変向手段に入射させる複数の集光レンズが配列形成されたプリズム／レンズアレイと、前記プリズム／レンズアレイのプリズム形成面の外側に配置された第１と第２の固体発光素子とにより構成するのが望ましい。

この発明の第２の液晶表示装置は、複数の画素がマトリックス状に配列した画面領域を有し、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画像データと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と、
前記液晶表示パネルの観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｘ軸方向の一方の端部側から入射した光を前記液晶表示パネルの法線に対して前記液晶表示パネル側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル側に出射し、前記Ｘ軸方向の他方の端部側から入射した光を前記液晶表示パネルの法線に対して前記液晶表示パネル側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル側に出射する変向手段と、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の一方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第１プリズムと、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の他方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第２プリズムと、前記複数の第１プリズムの外側に配置され、これらの第１プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第１の固体発光素子と、前記複数の第２プリズムの外側に配置され、これらの第２プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第２の固体発光素子とからなり、前記第１の固体発光素子からのを、前記複数の第１プリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子からの光を、前記複数の第２プリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する面光源と、
前記液晶表示パネルの複数の画素に前記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面光源の前記第１の固体発光素子を点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源の前記第２の固体発光素子を点灯駆動する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この第２の液晶表示装置においては、前記面光源の変向手段を、前記液晶表示パネルに対向する面とは反対面に前記Ｙ軸方向に沿う複数の細長プリズムが互いに平行に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に空間を介して対向する反射板とにより構成し、前記プリズムシートと前記反射板との間の空間の周囲のうち、前記Ｘ軸方向の２つの端部にそれぞれ光を入射させる入射部を形成し、その一方の入射部と他方の入射部に前記複数の第１プリズムと前記複数の第２プリズムをそれぞれ設け、前記複数の第１プリズムの外側と前記複数の第２プリズムの外側に前記第１の固体発光素子と前記第２の固体発光素子をそれぞれ配置するのが望ましい。

また、この第２の液晶表示装置において、前記面光源の複数の第１プリズムと複数の第２プリズムはそれぞれ、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向から入射した光と前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の他端側に傾いた方向から入射した光の両方を屈折させて変向手段に入射させるように形成し、前記複数の第１プリズムの外側に、これらの第１プリズムに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第１の固体発光素子を配置し、前記複数の第２プリズムの外側に、これらの第２プリズムに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第２の固体発光素子を配置するのが好ましい。

さらに、この第２の液晶表示装置においては、前記面光源の複数の第１プリズムと複数の第２プリズムをそれぞれ、その外側に配置された前記固体発光素子からの光を前記Ｘ軸と平行な方向に屈折させて変向手段に入射させるように形成するのが好ましい。

この発明の第１及び第２の液晶表示装置は、いずれも、前記液晶表示パネルの複数の画素に前記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、前記面光源から、前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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、前記面光源から、前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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。

この液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの複数の画素への左眼用画像データの書込みと前記面光源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の複数の画素への右眼用画像データの書込みと前記面光源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の観察側とは反対側に、前記面光源を、この面光源からの左眼用照明光及び右眼用照明光を前記液晶表示パネルの画面領域の全域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。

また、この発明の第１の液晶表示装置は、前記面光源を、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｙ軸方向の少なくとも一方の端部側から入射した入射光を、その入射光の前記Ｙ軸からの傾き角に応じて、前記液晶表示パネルの法線と前記Ｙ軸とを含む面に対する出射光の傾き角を変えて前記液晶表示パネル側に出射する変向手段と、前記変向手段の光が入射される前記端部に前記Ｘ軸方向に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射する光を屈折させて前記Ｙ軸に対して予め定めた第１の角度で傾いた方向から前記変向手段に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射する光を屈折させて前記Ｙ軸に対して予め定めた第２の角度で傾いた方向から前記変向手段に入射させる複数のプリズムと、前記複数のプリズムの外側に配置され、これらのプリズムに向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った光を出射する第１と第２の固体発光素子とからなり、前記第１の固体発光素子からの光を、前記複数のプリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子からの光を、前記複数のプリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する構成としたものであるため、前記液晶表示パネルに高輝度の左眼用画像と右眼用画像を表示させ、明るい立体画像を表示することができる。

しかも、この面光源は、前記変向手段の前記Ｙ軸方向の少なくとも一方の端部に、前記Ｘ軸方向に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段に入射させる複数のプリズムを設け、その外側に、前記複数のプリズムに向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った光を出射する第１と第２の固体発光素子を配置したものであるため、前記第１の固体発光素子からの光と前記第２の固体発光素子からの光をそれぞれ前記変向手段に前記Ｘ軸方向の略全幅にわたって入射させ、この変向手段の略全域から前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができ、したがって、少ない固体発光素子数で、前記液晶表示パネルの画面領域の全域に向けて前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができる。

この第１の液晶表示装置においては、前記面光源の変向手段を、板状の透明部材の前記Ｙ軸方向の２つの端面の少なくとも一方に光を入射させる入射端面が形成され、前記透明部材の２つの板面のうち、前記液晶表示パネルに対向する板面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板とし、この導光板の前記入射端面に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムを設け、その外側に前記第１と第２の固体発光素子を配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記面光源から、前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

また、この第１の液晶表示装置においては、前記面光源の変向手段を、前記液晶表示パネルに対向する面とは反対面に、前記Ｘ軸方向に沿う複数の細長プリズムが互いに平行に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に空間を介して対向する反射板とにより構成し、前記プリズムシートと前記反射板との間の空間の周囲のうち、前記Ｙ軸方向の２つの端部の少なくとも一方に光を入射させる入射部を形成し、その入射部に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムを設け、その外側に第１と第２の固体発光素子を配置してもよく、このようにすることにより、前記面光源から、前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

さらに、この第１の液晶表示装置において、前記面光源は、前記変向手段と、前記変向手段の前記Ｙ軸方向の端部に対向させて配置され、前記変向手段と対向する側とは反対側の面に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムが配列形成され、前記変向手段と対向する側の面に、前記複数のプリズムにそれぞれ対応させて、これらのプリズムにより屈折された光を集光して前記変向手段に入射させる複数の集光レンズが配列形成されたプリズム／レンズアレイと、前記プリズム／レンズアレイのプリズム形成面の外側に配置された第１と第２の固体発光素子とにより構成するのが望ましく、このようにすることにより、前記面光源から、より高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、さらに明るい立体画像を表示することができる。

また、この発明の第２の液晶表示装置は、前記面光源を、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｘ軸方向の一方の端部側から入射した光を前記液晶表示パネルの法線に対して前記液晶表示パネル側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル側に出射し、前記Ｘ軸方向の他方の端部側から入射した光を前記液晶表示パネルの法線に対して前記液晶表示パネル側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル側に出射する変向手段と、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の一方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第１プリズムと、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の他方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第２プリズムと、前記複数の第１プリズムの外側に配置され、これらの第１プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第１の固体発光素子と、前記複数の第２プリズムの外側に配置され、これらの第２プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った指向性光を出射する第２の固体発光素子とからなり、前記第１の固体発光素子からの光を、前記複数の第１プリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子からの指向性光を、前記複数の第２プリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する構成としたものであるため、前記液晶表示パネルに高輝度の左眼用画像と右眼用画像を表示させ、明るい立体画像を表示することができる。

しかも、この面光源は、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の一方の端部と他方の端部に、前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第１プリズムと第２プリズムを設け、前記複数の第１プリズムの外側と前記複数の第２プリズムの外側に、前記複数の第１プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った指向性光を出射する第１の固体発光素子と、前記複数の第２プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った指向性光を出射する第２の固体発光素子とを配置したものであるため、前記第１及び第２の固体発光素子からの指向性光をそれぞれ前記変向手段に前記Ｙ軸方向の略全幅にわたって入射させ、この変向手段の略全域から前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができ、したがって、少ない固体発光素子数で、前記液晶表示パネルの画面領域の全域に向けて前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができる。

この第２の液晶表示装置においては、前記面光源の変向手段を、前記液晶表示パネルに対向する面とは反対面に前記Ｙ軸方向に沿う複数の細長プリズムが互いに平行に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に空間を介して対向する反射板とにより構成し、前記プリズムシートと前記反射板との間の空間の周囲のうち、前記Ｘ軸方向の２つの端部にそれぞれ光を入射させる入射部を形成し、その一方の入射部と他方の入射部に前記複数の第１プリズムと前記複数の第２プリズムをそれぞれ設け、前記複数の第１プリズムの外側と前記複数の第２プリズムの外側に前記第１の固体発光素子と前記第２の固体発光素子をそれぞれ配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記面光源から、前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

また、この第２の液晶表示装置において、前記面光源の複数の第１プリズムと複数の第２プリズムはそれぞれ、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向から入射した光と前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の他端側に傾いた方向から入射した光の両方を屈折させて変向手段に入射させるように形成し、前記複数の第１プリズムの外側に、これらの第１プリズムに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ指向性光を出射する複数の第１の固体発光素子を配置し、前記複数の第２プリズムの外側に、これらの第２プリズムに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ指向性光を出射する複数の第２の固体発光素子を配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記面光源から、より高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、さらに明るい立体画像を表示することができる。

さらに、この第２の液晶表示装置においては、前記面光源の複数の第１プリズムと複数の第２プリズムをそれぞれ、その外側に配置された前記固体発光素子からの指向性光を前記Ｘ軸と平行な方向に屈折させて変向手段に入射させるように形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記面光源から、前記液晶表示パネルの左右方向に沿った垂直面（液晶表示パネルの法線に平行な面）付近に強度ピークをもった左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、前記液晶表示パネルの正面方向から観察される立体画像の輝度を高くすることができる。

（第１の実施形態）
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図である。

この液晶表示装置は、図１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（表示エリア）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液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の観察側（図１において左側）とは反対側に配置された面光源１５と、液晶表示装置の表示を制御する制御手段２６とを備えている。

図２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、枠状のシール材４（図１参照）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５，６と、前記一対の基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に設けられたネマティック液晶層９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、前記一対の基板２，３の一方、例えば観察側（図２において上側）とは反対側の基板２の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極５を設け、他方の観察側基板３の内面に前記複数の画素電極５に対向する一枚膜状の対向電極６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２では省略しているが、反対側基板２の内面には、前記複数の画素電極５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液晶表示パネル、或いは基板間隙を狭くして高速応答化を達成した液晶層の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素子が用いられる。ベント配向型液晶表示パネルの場合は、前記液晶層９の液晶分子９ａは、前記一対の基板２，３の内面に前記電極５，６を覆って設けられた水平配向膜７，８によりプレチルト角を制御してスプレイ配向させ、ホモジニアス配向型の液晶表示素子の場合は、前記水平配向膜７，８により配向方向が規定され、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１０，１１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、例えば観察側基板３とその側の偏光板１１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１２が配置されている。

また、この液晶表示パネル１の観察側とは反対側の基板２には、図１に示したように、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が形成されており、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１３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１４に接続され、前記対向電極は、前記シール材４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１３とデータ側ドライバ１４の一方または両方の基準電位に接続されている。

前記液晶表示パネル１の観察側（図１において左側）とは反対側に配置された面光源１５は、前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の他方の眼の方向に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右眼用照明光とを前記液晶表示パネル１に向けて出射する。

図３は前記面光源１５を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

この面光源１５は、前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネル１の画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｙ軸方向の一方の端部側から入射した入射光を、その入射光の前記Ｙ軸からの傾き角に応じて、前記液晶表示パネル１の法線と前記Ｙ軸とを含む面に対する出射光の傾き角を変えて前記液晶表示パネル１側に出射する変向手段１６と、前記変向手段１６の前記端部に前記Ｘ軸方向に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段１６に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段１６に入射させる複数のプリズム２２と、前記複数のプリズム２２の外側に配置され、これらのプリズム２２に向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った指向性を有するスポット光を出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂとからなっている。

この面光源１５の変向手段１６は、アクリル樹脂等からなる板状の透明部材の前記Ｙ軸方向の両端に位置する２つの端面のうちの一方の端面に光を入射させる入射端面１８が形成され、前記透明部材の２つの板面のうち、前記液晶表示パネル１に対向する板面に光を出射させる出射面１９が形成され、その反対側の板面に前記入射端面１８から入射した光を前記出射面１９に向けて反射する反射面２０が形成された導光板１７からなっており、この導光板１７の前記入射端面１８に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズム２２が一体に形成され、その外側に前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂが配置されている。

前記導光板１７は、前記出射面１９を前記液晶表示パネル１のパネル面と平行な平坦面に形成し、前記反射面２０を、前記Ｘ軸方向に沿う複数の細長溝２１をその溝幅方向（Ｘ軸方向）に連続させて設けた鋸歯状面に形成したものであり、前記入射端面１８から入射した光を、前記反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面と外気（空気）との界面で全反射させて前記出射面１９から出射させる。

前記複数の細長溝２１は三角形状の断面形状を有しており、その入射端面１８側の溝側面の傾斜角は、前記入射端面１８から入射した光を、前記出射面１９の前記Ｘ軸方向に沿った垂直面（出射面１９の法線に平行な面）付近の方向に向けて反射するように設定されている。なお、この複数の細長溝２１は、前記液晶表示パネル１の上下方向（左右方向に対して直交する方向）の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さいピッチで形成されており、その入射端面１８側とは反対側の溝側面は、複数の細長溝２１のピッチに対応した傾斜角で形成されている。

前記導光板１７の入射端面１８に形成された複数のプリズム２２は、前記Ｙ軸に対して左方向（Ｘ軸方向の一端方向）と右方向（Ｘ軸方向の他端方向）とにそれぞれ同じ角度で傾いた左右２つの傾斜面を有する二等辺三角形状プリズムであり、前記液晶表示パネル１の左右方向の画素ピッチ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。

また、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂはそれぞれ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一方向に向かう指向性光として出射する出射方向制御レンズ２４を有している。

そして、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂは、前記導光板１７の入射端面１８に形成された複数のプリズム２２の外側に、前記Ｙ軸方向に並べて複数ずつ配置されている。

この実施例では、第１の固体発光素子２３ａと第２の固体発光素子２３ｂとをそれぞれ２つずつ備え、前記２つの第１の固体発光素子２３ａを、前記導光板１７の入射端面１８の右端（液晶表示パネル１側から見て右端）付近の外側と、前記入射端面１８の中央部と前記右端の中間付近の外側とに、これらの固体発光素子２３ａからの指向性光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に傾いた第１の方向から前記複数のプリズム２２に向けて出射するように配置し、前記２つの第２の固体発光素子２３ｂを、前記導光板１７の入射端面１８の左端（液晶表示パネル１側から見て左端）付近の外側と、前記入射端面１８の中央部と前記左端の中間付近の外側とに、これらの固体発光素子２３ｂからの指向性光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に傾いた第２の方向から前記複数のプリズム２２に向けて出射するように配置している。

そして、この実施例では、前記複数のプリズム２２の左右の傾斜面の傾き角を、前記第１の固体発光素子２３ａからの指向性光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記導光板１７に入射させ、前記第２の固体発光素子２３ｂからの指向性光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記導光板１７に入射させるように設定している。

図４は前記第１及び第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂから出射し、前記複数のプリズム２２により屈折されて前記導光板１７に入射する光が進む経路を示す光線図であり、前記第１の固体発光素子２３ａからの指向性光は、図に矢線で示したように、前記複数のプリズム２２により、前記Ｙ軸に対してその左方向（液晶表示パネル１側から見て左方向）に予め定めた角度θ１傾いた方向に屈折されて前記導光板１７に入射し、前記第２の固体発光素子２３ｂからの指向性光は、図に矢線で示したように、前記複数のプリズム２２により、前記Ｙ軸に対してその右方向（液晶表示パネル１側から見て右方向）に予め定めた角度θ２傾いた方向に屈折されて前記導光板１７に入射する。

なお、この実施例では、前記複数のプリズム２２の左右の傾斜面の傾き角を同じにするとともに、前記２つずつの第１の固体発光素子２３ａと第２の固体発光素子２３ｂとを、前記導光板１７の入射端面１８の中央に対応する部分を境にして左右対称な位置関係で配置しており、したがって、前記第１の固体発光素子２３ａから出射して前記複数のプリズム２２により屈折された光の前記Ｙ軸に対する傾き角θ１と、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射して前記複数のプリズム２２により屈折された光の前記Ｙ軸に対する傾き角θ２は、同じ角度（θ１＝θ２）である。

そして、前記第１の固体発光素子２３ａから出射し、前記複数のプリズム２２により屈折されて前記導光板１７に入射した光と、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射し、前記複数のプリズム２２により屈折されて前記導光板１７に入射した光は、前記導光板１７の反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面に直接入射するか、あるいは前記導光板１７の出射面１９と外気との界面で全反射して前記反射面２０の複数の細長溝２１の前記入射端面１８側の溝側面に入射し、この溝側面と外気との界面で全反射して向きを変え、前記出射面１９から前記液晶表示パネル１側に出射する。

図５は前記第１の固体発光素子２３ａ及び第２の固体発光素子２３ｂから出射して前記導光板１７から液晶表示パネル１側に出射する光が進む経路を示す光線図であり、（ａ）は第１の固体発光素子２３ａからの光の経路を示し、（ｂ）は第２の固体発光素子２３ｂからの光の経路を示している。

図５（ａ）のように、前記第１の固体発光素子２３ａから出射し、前記複数のプリズム２２により屈折されて前記Ｙ軸に対してその左方向に予め定めた角度θ１傾いた方向に屈折されて前記導光板１７に入射した光は、図に矢線で示したように、この導光板１７の反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面により、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、前記プリズム２２により屈折されて導光板１７に入射したときの前記Ｙ軸に対する傾き角θ１と同じ角度で傾いた方向に反射され、前記導光板１７の出射面１９から、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方向に出射する。

また、図５（ｂ）のように、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射し、前記複数のプリズム２２により屈折されて前記Ｙ軸に対してその右方向に予め定めた角度θ２傾いた方向に屈折されて前記導光板１７に入射した光は、図に矢線で示したように、この導光板１７の反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面により、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、前記プリズム２２により屈折されて導光板１７に入射したときの前記Ｙ軸に対する傾き角θ２と同じ角度で傾いた方向に反射され、前記導光板１７の出射面１９から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し表示観察者の右眼方向に出射する。

なお、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂは、ＬＥＤの発光点からの放射光を出射面の出射方向制御レンズ２４により一方向に向かう指向性光として出射するが、その光は完全な平行光ではないため、前記第１の固体発光素子２３ａから出射して前記導光板１７から液晶表示パネル１側に出射する光は、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方向に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光であり、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射して前記導光板１７から液晶表示パネル１側に出射する光は、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し表示観察者の右眼方向に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光である。

すなわち、前記面光源１５は、前記第１の固体発光素子２３ａからの指向性光を、前記導光板１７の入射端面１８に形成された複数のプリズム２２と前記導光板１７により導いて、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方向に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左眼用照明光を出射し、前記他方の固体発光素子２３ｂからの指向性光を、前記複数のプリズム２２と前記導光板１７より導いて、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する。

なお、上述したように、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂからの光は、前記導光板１７の入射端面１８に形成された複数のプリズム２２により屈折されて前記導光板１７に入射するが、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂからの光のうち、一部の光は、前記プリズム２２と外気との界面により全反射される。また、前記導光板１７は、その入射端面１８から前記複数のプリズム２２により屈折された光を、この導光板１７の反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面と外気との界面で前記導光板１７の出射面１９に向けて全反射するが、前記入射端面１８から入射した光のうち、前記反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面と外気との界面に全反射臨界角よりも小さい（垂直に近い）角度で入射した光は前記界面を透過して前記反射面２０の外側に漏れる。

そのため、この実施例では、前記導光板１７の反射面２０に近接対向させて、前記Ｙ軸方向の一端に前記導光板１７の入射端面１８のプリズム２２と前記固体発光素子２３ａ，２３ｂの配置部の周囲を囲む屈曲部２５ａを形成した反射板２５を配置し、前記固体発光素子２３ａ，２３ｂからの光のうち、前記プリズム２２と外気との界面により全反射された光を前記反射板２５の屈曲部２５ａにより反射して導光板１７に入射させるとともに、前記導光板１７の反射面２０の外側に漏れた光を前記反射板２５により反射し、その光を前記導光板１７の出射面１９から液晶表示パネル１側に出射させるようにしている。

次に、液晶表示装置の表示を制御する制御手段２６について説明すると、この制御手段２６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１３及びデータ側ドライバ１４を制御する書込み制御回路と、前記面光源１５の第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂの駆動回路とからなっており、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、左右別々の眼で観察するための左眼用画像データと右眼用画像データとが選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源１５の第１の固体発光素子２３ａを点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源１５の第２の固体発光素子２３ｂを点灯駆動する。

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、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂ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、赤、緑、青の３色の指向性光を選択的に出射する。

そして、前記制御手段２６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の各画素に書込み、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第１の固体発光素子２３ａの赤、緑、青の３色のＬＥＤのうちの書込み画像データの色のＬＥＤを点灯駆動してその色の左眼用照明光を前記面光源１５から出射させ、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第２の固体発光素子２３ｂの赤、緑、青の３色のＬＥＤのうちの書込み画像データの色のＬＥＤを点灯駆動してその色の右眼用照明光を前記面光源１５から出射させる。

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、赤、緑、青の各単位色の左眼用画像データと赤、緑、青の各単位色の左眼用画像データとを選択的に書込み、前記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、前記面光源１５から、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方向に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赤、緑、青の各単位色の左眼用照明光を出射させ、前記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、前記面光源１５から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して前記表示観察者の右眼方向に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赤、緑、青の各単位色の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赤、緑、青の各単位色の左眼用画像と前記右眼用画像データに対応した赤、緑、青の各単位色の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。

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面光源１５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面光源１５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の観察側とは反対側に、前記面光源１５を、この面光源１５からの左眼用照明光及び右眼用照明光を前記液晶表示パネル１の画面領域１ａの全域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。

また、この液晶表示装置は、前記面光源１５を、前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記Ｙ軸方向の一方の端部側から入射した入射光を、その入射光の前記Ｙ軸からの傾き角に応じて、前記液晶表示パネル１の法線Ｈと前記Ｙ軸とを含む面に対する出射光の傾き角を変えて前記液晶表示パネル１側に出射する変向手段１６と、前記変向手段１６の前記端部に前記Ｘ軸に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段１６に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段１６に入射させる複数のプリズム２２と、前記複数のプリズム２２の外側に配置され、これらのプリズム２２に向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った指向性光を出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂとからなり、前記第１の固体発光素子２３ａからの指向性光を、前記複数のプリズム２２と前記変向手段１６により導いて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方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子２３ｂからの指向性光を、前記複数のプリズム２２と前記変向手段１６により導いて前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する構成としたものであるため、前記液晶表示パネル１に高輝度の左眼用画像と右眼用画像を表示させ、明るい立体画像を表示することができる。

しかも、この面光源１５は、前記変向手段１６の前記Ｙ軸方向の一方の端部に、前記Ｘ軸方向に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段１６に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射した光を前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて前記変向手段１６に入射させる複数のプリズム２２を設け、その外側に、前記複数のプリズム２２に向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った指向性光を出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを配置したものであるため、前記第１の固体発光素子２３ａからの指向性光と前記第２の固体発光素子２３ｂからの指向性光をそれぞれ前記変向手段１６に前記Ｘ軸方向の略全幅にわたって入射させ、この変向手段１６の略全域から前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができ、したがって、少ない固体発光素子数で、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａの全域に向けて前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができる。

また、この実施例の液晶表示装置においては、前記面光源１５の変向手段１６を、板状の透明部材の前記Ｙ軸方向の２つの端面の一方に光を入射させる入射端面１８が形成され、前記透明部材の２つの板面のうち、前記液晶表示パネル１に対向する板面に光を出射する出射面１９が形成され、その反対側の板面に前記入射端面１８から入射した光を前記出射面１９に向けて反射する反射面２０が形成された導光板１７とし、この導光板１７の前記入射端面１８に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズム２２を設け、その外側に前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを配置しているため、前記面光源１５から、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方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

しかも、上記実施例では、前記導光板１７の反射面２０を、前記Ｘ軸方向に沿う複数の細長溝２１をその溝幅方向（Ｙ軸方向）に連続させて設けた鋸歯状面に形成し、前記入射端面１８から入射した光を、前記反射面２０の複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面と外気との界面で全反射させて前記出射面１９から出射させるようにするとともに、前記複数の細長溝２１の入射端面１８側の溝側面の傾斜角を、前記入射端面１８から入射した光を前記出射面１９の前記Ｘ軸方向に沿った垂直面（出射面１９の法線に平行な面）付近の方向に向けて反射するように設定しているため、前記面光源１５から、前記液晶表示パネル１の左右方向に沿った垂直面（液晶表示パネル１の法線Ｈに平行な面）付近に強度ピークをもった左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、前記液晶表示パネル１の正面方向から観察される立体画像の輝度を高くすることができる。

なお、上記第１の実施例の液晶表示装置の面光源１５は、導光板１７のＹ軸方向の２つの端面の一方に入射端面１８を形成したものであるが、前記導光板１７のＹ軸方向の２つの端面にそれぞれ入射端面１８を形成し、その両方の入射端面１８に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズム２２を設け、その外側にそれぞれ前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを配置してもよく、その場合は、前記導光板１７の反射面２０の複数の細長溝２１を二等辺三角形状の断面形状に形成し、一方の入射端面１８から入射した光を前記複数の細長溝２１の前記一方の入射端面１８側の溝側面と外気との界面で全反射させて前記導光板１７の出射面１９から出射させ、他方の入射端面１８から入射した光を前記複数の細長溝２１の前記他方の入射端面１８側の溝側面と外気との界面で全反射させて前記導光板１７の出射面１９から出射させるようにすればよい。

また、上記第１の実施例では、前記導光板１７の入射端面１８に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズム２２を一体に形成しているが、前記導光板１７と前記複数のプリズム２２とを別体にしてもよい。

図６及び図７はそれぞれ上記第１の実施例の変形例を示す面光源の一部分の正面図である。

これらの変形例は、前記導光板１７の入射端面１８を直線状面に形成し、この導光板１７の入射端面１８に対向させて、前記入射端面１８に沿う角棒状の透明部材からなり、その導光板１７と対向する側とは反対側の面に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズム２２が配列形成されたプリズムアレイ２７を配置し、このプリズムアレイ２７のプリズム形成面の外側に、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂ（図６及び図７では図示せず）を上記第１の実施例と同様に配置したものであり、図６の変形例では、前記プリズムアレイ２７を、その導光板１７と対向する側の面を前記導光板１７の入射端面１８に接着して配置し、図７の変形例では、前記プリズムアレイ２７を、その導光板１７と対向する側の面を前記導光板１７の入射端面１８に近接対向させて配置している。

（第２の実施形態）
図８はこの発明の第２の実施例を示す面光源の一部分の正面図である。なお、この実施例の液晶表示装置は、図１に示した液晶表示パネル１の観察側とは反対側に、出射側に出射方向制御レンズ２４を有し、赤、緑、青の３色の指向性光を選択的に出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを備えた面光源１５ａを配置したものであり、図１に示した制御手段２６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面光源１５ａの第１の固体発光素子２３ａを点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源１５ａの第２の固体発光素子２３ｂを点灯駆動して、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。

この実施例の面光源１５ａは、上述した第１の実施例の導光板１７の入射端面１８を直線状面に形成し、この導光板１７の入射端面１８に対向させて、前記入射端面１８に沿う角棒状の透明部材からなり、その導光板１７側とは反対側の面に前記第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズム２２が配列形成され、前記導光板１７側の面に、前記複数のプリズム２２にそれぞれ対応させて、これらのプリズム２２により屈折された光を各光毎に集光して前記導光板１７に入射させる複数の集光レンズ（凸レンズ）２９が配列形成されたプリズム／レンズアレイ２８を配置し、このプリズム／レンズアレイ２８のプリズム形成面の外側に、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂ（図８では図示せず）を上記第１の実施例と同様に配置したものである。

この面光源１５ａは、上記のような構成であるため、前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂから出射し、前記プリズム／レンズアレイ２８の複数のプリズム２２により導光板１７側に屈折された光を、各光毎に前記プリズム／レンズアレイ２８の複数の集光レンズ２９により集光して前記導光板１７に入射させ、前記導光板１７の出射面１９から、より高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができる。

図９は、前記プリズム２２により屈折された光を前記集光レンズ２９により集光して導光板１７に入射させたときと、前記プリズム２２により屈折された光をそのまま導光板１７に入射させたときの前記導光板１７から出射する一方の眼用の照明光（図では左眼用照明光）の輝度分布図であり、（ａ）は前者の輝度分布を示し、（ｂ）は後者の輝度分布を示している。なお、図９（ａ），（ｂ）において、負の視角は前記液晶表示パネル１の法線に対し観察側から見て左方向の角度、正の視角は、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記観察側から見て右方向の角度である。

図９のように、複数のプリズム２２により導光板１７側に屈折された光を各光毎に複数の集光レンズ２９により集光して導光板１７に入射させる面光源１５ａからの出射光は、前記複数のプリズム２２により屈折された光をそのまま前記導光板１７に入射させる面光源１５からの出射光に比べて、指向性及び出射光強度のピークが高い光である。

図１０は前記図８に示した面光源１５ａからの出射光の輝度分布図であり、（ａ）は左眼用照明光の輝度分布、（ｂ）は右眼用照明光の輝度分布を示し、（ｃ）は第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂの両方を点灯駆動して左眼用照明光と右眼用照明光を同時に出射させたときの輝度分布を示している。なお、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）において、負の視角は前記液晶表示パネル１の法線に対し観察側から見て左方向の角度、正の視角は、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記観察側から見て右方向の角度である。

このように、前記図８に示した面光源１５ａは、表示観察者の左眼方向に傾いた方向に高い指向性をもち、しかもその方向への出射光強度のピークが高い左眼用照明光と、前記表示観察者の右眼方向に傾いた方向に高い指向性をもち、しかもその方向への出射光強度のピークが高い右眼用照明光とを出射する。

そのため、この面光源１５ａを備えた液晶表示装置は、前記面光源１５からより高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、さらに明るい立体画像を表示することができる。

なお、図１０に示した左眼用照明光と右眼用照明光は、導光板１７の出射面１９の法線に対して左方向と右方向とにそれぞれ２°〜４°傾いた方向に出射光強度のピークをもった光であるが、前記左眼用照明光と右眼用照明光の出射光強度のピーク方向は、前記複数のプリズム２２の左右の傾斜面の傾き角を平均的な表示観察位置（面光源１５ａから表示観察者の左右の眼までの距離）に応じて設定することにより任意に選ぶことができる。

（第３の実施形態）
図１１及び図１２はこの発明の第３の実施例を示す面光源の斜視図及び側面図である。なお、この実施例の液晶表示装置は、図１に示した液晶表示パネル１の観察側とは反対側に、出射側に出射方向制御レンズ２４を有し、赤、緑、青の３色の指向性光を選択的に出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを備えた面光源１５ｂを配置したものであり、図１に示した制御手段２６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面光源１５ａの第１の固体発光素子２３ａを点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源１５ａの第２の固体発光素子２３ｂを点灯駆動して、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。

この実施例の面光源１５ｂは、Ｙ軸（液晶表示パネル１の画面の左右方向の座標軸）方向の端部側から入射した入射光を、その入射光の前記Ｙ軸からの傾き角に応じて、前記液晶表示パネル１の法線Ｈと前記Ｙ軸とを含む面に対する出射光の傾き角を変えて前記液晶表示パネル１側に出射する変向手段１６ａを、透明板からなり、その液晶表示パネル１に対向する面とは反対面に、Ｘ軸（液晶表示パネル１の画面の上下方向の座標軸）方向に沿う複数の細長プリズム３１が前記液晶表示パネル１の上下方向（左右方向に対して直交する方向）の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さいピッチで互いに平行に形成されたプリズムシート３０と、前記プリズムシート３０のプリズム形成面に空間を介して対向する反射板３２とにより構成し、前記プリズムシート３０と前記反射板３２との間の空間の周囲のうち、前記Ｙ軸方向の２つの端部の一方に光を入射させる入射部を形成し、その入射部に、前記図８に示したプリズム／レンズアレイ２８を配置し、その外側に前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを上述した第１の実施例と同様な向きで配置したものである。

なお、この実施例では、前記変向手段１６ａの反射板３２を平坦面反射板とし、この反射板３２を前記入射部側の端部からその反対側の端部に向かって前記プリズムシート３０との間隔が小さくなる方向に斜めに傾けて配置することにより、前記入射部から入射した光のうち、前記反射板３２に入射した光をこの反射板３２により前記プリズムシート３０に向けて反射するようにしているが、前記反射板３２を、前記Ｘ軸方向に沿う細長形状で、前記平坦面反射板の傾き方向と同じ方向に傾斜する複数の細長反射面をその幅方向（Ｙ軸方向）に連続させて形成した鋸歯状面反射板とし、この鋸歯状面反射板を前記プリズムシート３０と平行に配置してもよい。

また、この実施例では、前記プリズム／レンズアレイ２８の外側に、第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを１つずつ配置しているが、前記第１の固体発光素子２３ａと第２の固体発光素子２３ｂをそれぞれ複数ずつ配置してもよい。

この面光源１５ｂは、前記第１の固体発光素子２３ａからの指向性光を、前記プリズム／レンズアレイ２８と変向手段１６ａにより導いて前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子２３ｂからの指向性光を、前記プリズム／レンズアレイ２８と変向手段１６ａにより導いて前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する。

すなわち、前記第１の固体発光素子２３ａから出射した指向性光は、前記プリズム／レンズアレイ２８の複数のプリズム２２により前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折され、さらに前記プリズム／レンズアレイ２８の複数の集光レンズ２９により集光されて前記変向手段１６ａのプリズムシート３０と反射板３２との間の空間に入射し、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射した指向性光は、前記プリズム／レンズアレイ２８の複数のプリズム２２により前記Ｙ軸に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折され、さらに前記プリズム／レンズアレイ２８の複数の集光レンズ２９により集光されて前記変向手段１６ａのプリズムシート３０と反射板３２との間の空間に入射する。

そして、前記第１の固体発光素子２３ａから出射し、前記複数のプリズム２２及び集光レンズ２９により屈折及び集光されて前記変向手段１６ａのプリズムシート３０と反射板３２との間の空間に入射した光は、前記プリズムシート３０の複数の細長プリズム３１に直接入射するか、あるいは前記反射板３２により反射されて前記プリズムシート３０の複数の細長プリズム３１に入射し、これらの細長プリズム３１により屈折されて、前記プリズムシート３０の液晶表示パネル１に対向する面から、前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に傾いた方向に出射する。

また、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射し、前記複数のプリズム２２及び集光レンズ２９により屈折及び集光されて前記変向手段１６ａのプリズムシート３０と反射板３２との間の空間に入射した光は、前記プリズムシート３０の複数の細長プリズム３１に直接入射するか、あるいは前記反射板３２により反射されて前記プリズムシート３０の複数の細長プリズム３１に入射し、これらの細長プリズム３１により屈折されて、前記プリズムシート３０の液晶表示パネル１に対向する面から、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の右眼方向に傾いた方向に出射する。

この面光源１５ｂは、上記のような構成であるため、前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

また、この面光源１５ｂは、前記第１の固体発光素子２３ａ及び第２の固体発光素子２３ｂから出射し、前記プリズム／レンズアレイ２８の複数のプリズム２２により屈折された光を、各光毎に前記プリズム／レンズアレイ２８の複数の集光レンズ２９により集光して前記変向手段１６ａに入射させるようにしているため、前記変向手段１６ａから、より高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができる。

なお、この面光源１５ｂにおいて、前記変向手段１６ａのプリズムシート３０の複数の細長プリズム３１は、この細長プリズム３１に入射した光を、図１１及び図１２に矢線で示したように、前記プリズムシート３０の前記Ｘ軸方向に沿った垂直面（プリズムシート３０の法線に平行な面）付近の方向に向けて反射するように形成するのが好ましく、このようにすることにより、この面光源１５ｂから、前記液晶表示パネル１の左右方向に沿った垂直面（液晶表示パネル１の法線Ｈに平行な面）付近に強度ピークをもった左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、前記液晶表示パネル１の正面方向から観察される立体画像の輝度を高くすることができる。

なお、上記第３の実施例の面光源１５ｂは、前記変向手段１６ａのプリズムシート３０と反射板３２との間の空間の周囲のうち、前記Ｙ軸方向の２つの端部のうちの一方に光を入射させる入射部を形成したものであるが、前記空間の前記Ｙ軸方向の２つの端部にそれぞれ入射部を形成し、その両方の入射部に前記プリズム／レンズアレイ２８を設け、その外側にそれぞれ前記第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを配置してもよい。

また、この面光源１５ｂは、前記プリズムシート３０と反射板３２との間の空間の端部の入射部に前記プリズム／レンズアレイ２８を配置したものであるが、このプリズム／レンズアレイ２８に代えて、図６及び図７に示したプリズムアレイ２７を配置してもよい。

（第４の実施形態）
図１３〜図１５はこの発明の第４の実施例を示しており、図１３は面光源の正面図、図１４は前記面光源をＹ軸方向の一端側から見た図である。

なお、この実施例の液晶表示装置は、図１に示した液晶表示パネル１の観察側とは反対側に、出射側に出射方向制御レンズ２４を有し、赤、緑、青の３色の指向性光を選択的に出射する第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを備えた面光源３３を配置したものであり、図１に示した制御手段２６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面光源３３の第１の固体発光素子２３ａを点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源３３の第２の固体発光素子２３ｂを点灯駆動して、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。

前記面光源３３は、前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側の面に対向させて配置され、Ｘ軸（液晶表示パネル１の画面の左右方向の座標軸）方向の一方の端部側から入射した光を、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記液晶表示パネル１側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル１側に出射し、前記Ｘ軸方向の他方の端部側から入射した光を、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記液晶表示パネル１側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル１側に出射する変向手段３４と、前記変向手段３４の前記Ｘ軸方向の一方の端部にＹ軸（液晶表示パネル１の画面の座標軸）方向に沿って配列し、その外側の前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段３４に入射させる複数の第１プリズム３９ａと、前記変向手段３４の前記Ｘ軸方向の他方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、その外側の前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段３４に入射させる複数の第２プリズム３９ｂと、前記複数の第１プリズム３９ａの外側に配置され、これらの第１プリズム３９ａに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する前記第１の固体発光素子２３ａと、前記複数の第２プリズム３９ｂの外側に配置され、これらの第２プリズム３９ｂに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する前記第２の固体発光素子２３ｂとからなっている。

この面光源３３の変向手段３４は、透明板からなり、その液晶表示パネル１に対向する面とは反対面に、前記Ｙ軸方向に沿う複数の細長プリズム３６が互いに平行に形成されたプリズムシート３５と、前記プリズムシート３５のプリズム形成面に空間を介して平行に対向する平坦面反射板３７とからなっており、前記プリズムシート３５と反射板３７との間の空間の周囲のうち、前記Ｘ軸方向の２つの端部にそれぞれ光を入射させる入射部が形成され、その一方の入射部と他方の入射部に前記複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂがそれぞれ設けられ、前記複数の第１プリズム３９ａの外側と前記複数の第２プリズム３９ｂの外側に前記第１の固体発光素子２３ａと第２の固体発光素子２３ｂがそれぞれ配置されている。

前記変向手段３４のプリズムシート３５の複数の細長プリズム３６は、前記プリズムシート３５の法線に対して左方向（Ｘ軸方向の一端方向）と右方向（Ｘ軸方向の他端方向）とにそれぞれ同じ角度で傾いた左右２つの傾斜面を有する二等辺三角形状プリズムであり、前記液晶表示パネル１の左右方向の画素ピッチ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。

なお、この実施例では、前記プリズムシート３５と反射板３７との間の空間の２つの端部の入射部にそれぞれ、前記入射部に沿う角棒状の透明部材からなり、その前記空間側とは反対側の面に前記複数のプリズム３９ａ，３９ｂが配列形成されたプリズムアレイ３８ａ，３８ｂを配置し、その外側に前記固体発光素子２３ａ，２３ｂを配置している。

また、この実施例では、前記反射板３７のＸ軸方向の両端にそれぞれ、前記プリズムアレイ３８ａ，３８ｂと前記固体発光素子２３ａ，２３ｂの配置部の周囲を囲む屈曲部３７ａを形成している。

前記複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂはそれぞれ、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向から入射した光と前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の他端側に傾いた方向から入射した光の両方を屈折させて変向手段に入射させるように、前記Ｘ軸を中心として前記Ｙ軸方向の一端方向と他端方向とにそれぞれ同じ角度で傾いた２つの傾斜面を有する二等辺三角形状に形成されている。なお、この複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂはそれぞれ、前記液晶表示パネル１の左右方向の画素ピッチ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。

そして、この実施例では、前記複数の第１プリズム３９ａの外側に、これらの第１プリズム３９ａに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第１の固体発光素子２３ａを配置し、前記複数の第２プリズム３９ｂの外側に、これらの第２プリズム３９ｂに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第２の固体発光素子２３ｂを配置している。なお、前記第１の固体発光素子２３ａと第２の固体発光素子２３ｂの数は同数であり、この実施例では、第１の固体発光素子２３ａと第２の固体発光素子２３ｂをそれぞれ２つずつ配置している。

さらに、この実施例では、前記複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂをそれぞれ、その外側に配置された前記固体発光素子２３ａ，２３ｂからの光を前記Ｘ軸と平行な方向に屈折させて変向手段に入射させるように形成している。

また、前記変向手段３４の反射板３７の前記Ｘ軸方向の両端にはそれぞれ、前記プリズムアレイ３８ａ，３８ｂと固体発光素子２３ａ，２３ｂの配置部の周囲を囲む屈曲部３７ａが形成されている。

この面光源３３は、前記第１の固体発光素子２３ａからの光を、前記複数の第１プリズム３９ａと前記変向手段３４により導いて前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子２３ｂからの光を、前記複数の第２プリズム３９ｂと前記変向手段３４により導いて前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する。

この実施例では、前記面光源３３の変向手段３４を、前記液晶表示パネル１に対向する面とは反対面に前記Ｙ軸方向に沿う複数の細長プリズム３６が互いに平行に形成されたプリズムシート３５と、前記プリズムシート３５のプリズム形成面に空間を介して対向する反射板３７とにより構成し、前記プリズムシート３５と前記反射板３７との間の空間の周囲のうち、前記Ｘ軸方向の２つの端部にそれぞれ光を入射させる入射部を形成し、その一方の入射部と他方の入射部に前記複数の第１プリズム３９ａと前記複数の第２プリズム３９ｂをそれぞれ設け、前記複数の第１プリズム３９ａの外側と前記複数の第２プリズム３９ｂの外側に前記第１の固体発光素子２３ａと前記第２の固体発光素子２３ｂをそれぞれ配置しているため、前記面光源３３から、前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

図１５は前記面光源３３における第１の固体発光素子２３ａ及び第２の固体発光素子２３ｂからの光が進む経路を示す光線図であり、前記第１の固体発光素子２３ａから出射した光は、前記複数の第１プリズム３９ａにより屈折されて前記変向手段３４のプリズムシート３５と反射板３７との間の空間に入射し、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射した光は、前記複数の第２プリズム３９ｂにより屈折されて前記変向手段３４のプリズムシート３５と反射板３７との間の空間に入射する。

そして、前記第１の固体発光素子２３ａから出射し、前記複数の第１プリズム３９ａにより屈折されて前記変向手段３４のプリズムシート３５と反射板３７との間の空間に入射した光は、図１５（ａ）に矢線で示したように、前記プリズムシート３５の複数の細長プリズム３６に直接入射するか、あるいは前記反射板３７により反射されて前記プリズムシート３５の複数の細長プリズム３６に入射し、これらの細長プリズム３６により屈折されて、前記プリズムシート３５の液晶表示パネル１に対向する面から、前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に傾いた方向に出射する。

また、前記第２の固体発光素子２３ｂから出射し、前記複数の第１プリズム３９ａにより屈折されて前記変向手段３４のプリズムシート３５と反射板３７との間の空間に入射した光は、図１５（ｂ）に矢線で示したように、前記プリズムシート３５の複数の細長プリズム３６に直接入射するか、あるいは前記反射板３７により反射されて前記プリズムシート３５の複数の細長プリズム３６に入射し、これらの細長プリズム３６により屈折されて、前記プリズムシート３５の液晶表示パネル１に対向する面から、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の右眼方向に傾いた方向に出射する。

この面光源３３は、上記のような構成であるため、前記液晶表示パネル１の法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光と、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光とを出射することができる。

そのため、この面光源３３を備えた液晶表示装置は、前記面光源３３から高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、明るい立体画像を表示することができる。

しかも、前記面光源３３は、前記変向手段３４の前記Ｘ軸方向の一方の端部と他方の端部に、前記Ｙ軸方向に沿って配列し、その外側の前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段３４に入射させる複数の第１プリズム３９ａと第２プリズム３９ｂを設け、前記複数の第１プリズム３９ａの外側と前記複数の第２プリズム３９ｂの外側に、前記複数の第１プリズム３９ａに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第１の固体発光素子２３ａと、前記複数の第２プリズム３９ｂに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第２の固体発光素子２３ｂとを配置したものであるため、前記第１及び第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂからの光をそれぞれ前記変向手段３４に前記Ｙ軸方向の略全幅にわたって入射させ、この変向手段３４の略全域から前記左眼用照明光及び右眼用照明光を出射することができ、したがって、少ない固体発光素子数で、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａの全域に向けて前記左眼用照明光及び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、前記面光源３３の複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂをそれぞれ、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向から入射した光と前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の他端側に傾いた方向から入射した光の両方を屈折させて変向手段３４に入射させるように形成し、前記複数の第１プリズム３９ａの外側に、これらの第１プリズム３９ａに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第１の固体発光素子２３ａを配置し、前記複数の第２プリズム３９ｂの外側に、これらの第２プリズム３９ｂに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第２の固体発光素子２３ｂを配置しているため、前記面光源３３から、より高強度の左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、さらに明るい立体画像を表示することができる。

さらに、この実施例では、前記面光源３３の複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂをそれぞれ、その外側に配置された前記固体発光素子２３ａ，２３ｂからの光を前記Ｘ軸と平行な方向に屈折させて変向手段に入射させるように形成しているため、前記面光源３３から、前記液晶表示パネル１の左右方向に沿った垂直面（液晶表示パネル１の法線に平行な面）付近に強度ピークをもった左眼用照明光及び右眼用照明光を出射させ、前記液晶表示パネル１の正面方向から観察される立体画像の輝度を高くすることができる。

図１６は前記面光源３３からの出射光の輝度分布図であり、（ａ）は左眼用照明光の輝度分布、（ｂ）は右眼用照明光の輝度分布を示し、（ｃ）は第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂの両方を点灯駆動して左眼用照明光と右眼用照明光を同時に出射させたときの輝度分布を示している。なお、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）において、負の視角は前記液晶表示パネル１の法線に対し観察側から見て左方向の角度、正の視角は、前記液晶表示パネル１の法線に対して前記観察側から見て右方向の角度である。

この図のように、前記面光源３３は、表示観察者の左眼方向に傾いた方向に高い指向性をもち、しかもその方向への出射光強度のピークが高い左眼用照明光と、前記表示観察者の右眼方向に傾いた方向に高い指向性をもち、しかもその方向への出射光強度のピークが高い右眼用照明光とを出射する。

なお、図１６に示した左眼用照明光と右眼用照明光は、導光板１７の出射面１９の法線に対して左方向と右方向とにそれぞれ５°〜１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもった光であるが、前記左眼用照明光と右眼用照明光の出射光強度のピーク方向は、前記変向手段３４のプリズムシート３５の複数の細長プリズム３６の左右の傾斜面の傾き角を平均的な表示観察位置（面光源３３から表示観察者の左右の眼までの距離）に応じて設定することにより任意に選ぶことができる。

このように、前記面光源３３は、前記液晶表示パネル１の左右方向に沿った垂直面付近に強度ピークをもった左眼用照明光及び右眼用照明光を出射するため、この面光源３３を備えた液晶表示装置は、高輝度の立体画像を表示することができる。

そして、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面光源３３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面光源３３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の観察側とは反対側に、前記面光源３３を、この面光源３３からの左眼用照明光及び右眼用照明光を前記液晶表示パネル１の画面領域１ａの全域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。

なお、上記第４の実施例では、面光源３３の変向手段３４を、前記プリズムシート３５と反射板３７とに構成しているが、この変向手段３４は、例えば、板状の透明部材のＸ軸方向の２つの端面にそれぞれ光を入射させる入射端面が形成され、前記透明部材の２つの板面のうち、液晶表示パネル１に対向する板面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板でもよく、その場合は、この導光板の２つの入射端面にそれぞれ複数の第１プリズム３９ａと複数の第２プリズム３９ｂを形成し、その外側に第１と第２の固体発光素子２３ａ，２３ｂを配置してもよい。

（他の実施形態）
なお、上述した第１〜第４の実施例の液晶表示装置は、立体カラー画像だけでなく、平面カラー画像をフィールドシーケンシャル表示することも可能であり、その場合は、左右いずれか一方の眼用の赤、緑、青の単位色画像データ、または１つの撮像レンズにより撮像した赤、緑、青の単位色画像データを順次前記液晶表示パネル１の各画素に書込み、前記単位色画像データの書込みに同期させて、書込まれた単位色画像データに対応する色の左眼用と右眼用の照明光を同時に前記面光源１５，１５ａ，１５ｂ、３３から出射させればよい。

また、上記各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１の各画素に書込み、前記面光源１５，１５ａ，１５ｂ、３３から、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分解斜視図。液晶表示パネルの一部分の断面図。第１の実施例における面光源の正面図及び側面図。前記面光源の第１及び第２の固体発光素子から出射し、前記複数のプリズムにより屈折されて導光板に入射する光が画進む経路を示す光線図。前記第１の固体発光素子及び第２の固体発光素子から出射して前記導光板から液晶表示パネル側に出射する光が進む経路を示す光線図。第１の実施例の変形例を示す面光源の一部分の正面図。第１の実施例の他の変形例を示す面光源の一部分の正面図。この発明の第２の実施例を示す面光源の一部分の正面図。プリズムにより屈折された光を集光レンズにより集光して導光板に入射させたときと、前記プリズムにより屈折された光をそのまま導光板に入射させたときの前記導光板から出射する一方の眼用の照明光の輝度分布図。第２の実施例の面光源からの出射光の輝度分布図。この発明の第３の実施例を示す面光源の斜視図。第３の実施例の面光源の側面図。この発明の第４の実施例を示す面光源の正面図。第４の実施例の面光源をＹ軸方向の一端側から見た図。第４の実施例の面光源における第１の固体発光素子及び第２の固体発光素子からの光が進む経路を示す光線図。第４の実施例の面光源からの出射光の輝度分布図。

符号の説明

１…液晶表示パネル、１ａ…画面領域、１５，１５ａ…面光源、１６…変向手段、１７…導光板、１８…入射端面、１９…出射面、２０…反射面、２１…細長溝、２２…プリズム、２６…制御手段、２７…プリズムアレイ、２８…プリズム／レンズアレイ、２９…集光レンズ、１５１５ｂ…面光源、１６ａ…変向手段、３０…プリズムシート、３１…細長プリズム、３２…反射板、３３…面光源、３４…変向手段、３５…プリズムシート、３６…細長プリズム、３７…反射板、３８ａ，３８ｂ…プリズムアレイ、３９ａ，３９ｂ…細長プリズム。

Claims

複数の画素がマトリックス状に配列した画面領域（表示エリア）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画像データと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と、
前記液晶表示パネルの観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｙ軸方向の少なくとも一方の端部側から入射した入射光を、その入射光の前記Ｙ軸からの傾き角に応じて、前記液晶表示パネルの法線と前記Ｙ軸とを含む面に対する出射光の傾き角を変えて前記液晶表示パネル側に出射する変向手段と、前記変向手段の光が入射される前記端部に前記Ｘ軸方向に沿って配列し、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射する光を屈折させて前記Ｙ軸に対して予め定めた第１の角度で傾いた方向から前記変向手段に入射させ、前記Ｙ軸に対して前記Ｘ軸方向の他端側に傾いた第２の方向から入射する光を屈折させて前記Ｙ軸に対して予め定めた第２の角度で傾いた方向から前記変向手段に入射させる複数のプリズムと、前記複数のプリズムの外側に配置され、これらのプリズムに向けて前記第１の方向と前記第２の方向とからそれぞれその方向に沿った光を出射する第１と第２の固体発光素子とからなり、前記第１の固体発光素子からの光を、前記複数のプリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子からの光を、前記複数のプリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する面光源と、
前記液晶表示パネルの複数の画素に前記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面光源の前記第１の固体発光素子を点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源の前記第２の固体発光素子を点灯駆動する制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
面光源の変向手段は、板状の透明部材のＹ軸方向の２つの端面の少なくとも一方に光を入射させる入射端面が形成され、前記透明部材の２つの板面のうち、前記液晶表示パネルに対向する板面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板からなっており、この導光板の前記入射端面に第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムが設けられ、その外側に第１と第２の固体発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
面光源の変向手段は、液晶表示パネルに対向する面とは反対面に、Ｘ軸方向に沿う複数の細長プリズムが互いに平行に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に空間を介して対向する反射板とからなっており、前記プリズムシートと前記反射板との間の空間の周囲のうち、Ｙ軸方向の２つの端部の少なくとも一方に光を入射させる入射部が形成され、その入射部に第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させさせる複数のプリズムが設けられ、その外側に第１と第２の固体発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
面光源は、変向手段と、前記変向手段のＹ軸方向の端部に対向させて配置され、前記変向手段と対向する側とは反対側の面に第１の方向と第２の方向から入射した光を屈折させる複数のプリズムが配列形成され、前記変向手段と対向する側の面に、前記複数のプリズムにそれぞれ対応させて、これらのプリズムにより屈折された光を集光して前記変向手段に入射させる複数の集光レンズが配列形成されたプリズム／レンズアレイと、前記プリズム／レンズアレイのプリズム形成面の外側に配置された第１と第２の固体発光素子とからなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
複数の画素がマトリックス状に配列した画面領域を有し、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画像データと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と、
前記液晶表示パネルの観察側とは反対側の面に対向させて配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の座標軸をＸ軸、前記画面の上下方向の座標軸をＹ軸としたとき、前記Ｘ軸方向の一方の端部側から入射した光を前記液晶表示パネルの法線に対して前記液晶表示パネル側から見て左方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル側に出射し、前記Ｘ軸方向の他方の端部側から入射した光を前記液晶表示パネルの法線に対して前記液晶表示パネル側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に向けて前記液晶表示パネル側に出射する変向手段と、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の一方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第１プリズムと、前記変向手段の前記Ｘ軸方向の他方の端部に前記Ｙ軸方向に沿って配列し、前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向から入射した光を屈折させて前記変向手段に入射させる複数の第２プリズムと、前記複数の第１プリズムの外側に配置され、これらの第１プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第１の固体発光素子と、前記複数の第２プリズムの外側に配置され、これらの第２プリズムに向けて前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向に傾いた方向からその方向に沿った光を出射する第２の固体発光素子とからなり、前記第１の固体発光素子からのを、前記複数の第１プリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対し表示観察者の左眼方向に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左眼用照明光を出射し、前記第２の固体発光素子からの光を、前記複数の第２プリズムと前記変向手段により導いて前記液晶表示パネルの法線に対して前記表示観察者の右眼方向に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右眼用照明光を出射する面光源と、
前記液晶表示パネルの複数の画素に前記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面光源の前記第１の固体発光素子を点灯駆動し、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記面光源の前記第２の固体発光素子を点灯駆動する制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
面光源の変向手段は、液晶表示パネルに対向する面とは反対面にＹ軸方向に沿う複数の細長プリズムが互いに平行に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に空間を介して対向する反射板とからなっており、前記プリズムシートと前記反射板との間の空間の周囲のうち、Ｘ軸方向の２つの端部にそれぞれ光を入射させる入射部が形成され、その一方の入射部と他方の入射部に複数の第１プリズムと複数の第２プリズムがそれぞれ設けられ、前記複数の第１プリズムの外側と前記複数の第２プリズムの外側に第１の固体発光素子と第２の固体発光素子がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
面光源の複数の第１プリズムと複数の第２プリズムはそれぞれ、Ｘ軸に対してＹ軸方向の一端側に傾いた方向から入射した光と前記Ｘ軸に対して前記Ｙ軸方向の他端側に傾いた方向から入射した光の両方を屈折させて変向手段に入射させるように形成されており、前記複数の第１プリズムの外側に、これらの第１プリズムに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第１の固体発光素子が配置され、前記複数の第２プリズムの外側に、これらの第２プリズムに向けて前記Ｙ軸方向の一端側に傾いた方向と他端側に傾いた方向とからそれぞれ光を出射する複数の第２の固体発光素子が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
面光源の複数の第１プリズムと複数の第２プリズムはそれぞれ、その外側に配置された固体発光素子からの光をＸ軸と平行な方向に屈折させて変向手段に入射させるように形成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。