JP2007240656A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者が表示パネルの中央部に位置する場合にも、異なる観察位置に位置する観察者に異なる画像を提供する。
【解決手段】この画像表示装置１は、表示パネル２と、表示パネル２に光を照射するためのバックライト４と、バックライト４から照射された光を透過させるための透過領域６ａと遮光するための遮光領域６ｂとが設けられ、かつ、透過領域６ａおよび遮光領域６ｂのＸ方向の長さを変化させることが可能な発光制御ユニット５とを備えている。そして、発光制御ユニット５は、透過領域６ａおよび遮光領域６ｂのＸ方向の長さを変化させることにより、観察者１０に画像Ｌ１を提供する領域Ｘ１の範囲と、観察者２０に画像Ｒ１を提供する領域Ｘ２の範囲とを制御するとともに、領域Ｘ１が表示パネル２の中央部を含むように制御することによって、異なる画像Ｌ１およびＲ１を領域Ｘ１およびＸ２に提供する。
【選択図】図６

Description

この発明は、画像表示装置に関し、特に、異なる観察位置に位置する観察者に異なる画像を提供することが可能な可能な画像表示装置に関する。

従来、異なる観察位置に位置する観測者（観察者）に異なる画像を提供する２画面表示装置（画像表示装置）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

図１５は、従来の２画面表示装置の構成を説明するための平面図である。図１５を参照して、従来の２画面表示装置１００の構成について説明する。

従来の２画面表示装置１００は、図１５に示すように、画像を表示するための表示体１０１と、表示体１０１の観側者１１０および１２０側に配置されたレンチキュラーレンズ１０２とを備えている。

また、表示体１０１には、観側者１１０（１２０）の左目と右目とを結んだＸ方向の線分に対して実質的に直交する方向（図１５の紙面に対して垂直方向）に延びる右側観測者用表示画素群１０１Ｒおよび左側観測者用表示画素群１０１Ｌが交互に設けられている。また、レンチキュラーレンズ１０２には、観側者１１０（１２０）の左目と右目とを結んだＸ方向の線分に対して実質的に直交する方向（図１５の紙面に対して垂直方向）に延びる実質的に半円柱状のレンズ部１０２ａが複数設けられている。また、１つのレンズ部１０２ａと、１つの右側観測者用表示画素群１０１Ｒおよび１つの左側観測者用表示画素群１０１Ｌからなる１組の表示画素群１０１ａとが対応するように設けられている。これにより、右側観測者用表示画素群１０１Ｒから出射した光は、右側観測者用の観測領域１０３Ｒに到達するとともに、左側観測者用表示画素群１０１Ｌから出射した光は、左側観測者用の観測領域１０３Ｌに到達する。

特開平９−４６６２２号公報

しかしながら、図１５に示した従来の２画面表示装置１００では、観測者１１０または１２０が表示体１０１の中央部（図１５の中心線２００上）に位置する場合には、その観測者１１０または１２０は、右側観測者用表示画素群１０１Ｒから出射した光および左側観測者用表示画素群１０１Ｌから出射した光の両方を観測してしまうという不都合がある。その結果、表示体１０１の中央部に位置する観側者１１０または１２０には、異なる２つの画像が重なった状態で提供されてしまうという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、観察者が表示パネルの中央部に位置する場合にも、異なる観察位置に位置する観察者に異なる画像を提供することが可能な画像表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による画像表示装置は、画像を表示するための表示パネルと、表示パネルに光を照射するための光源と、光源と表示パネルとの間に配置され、光源から照射された光を透過させるための透過部と遮光するための遮光部とが設けられ、かつ、透過部および遮光部の観察者の左右の目を結んだ第１の方向の長さを変化させることが可能な発光制御手段とを備え、発光制御手段は、発光制御手段の透過部および遮光部の第１の方向の長さを変化させることにより、第１の観察者に画像を提供する第１の領域の範囲と、第２の観察者に画像を提供する第２の領域の範囲とを制御するとともに、第１の領域が表示パネルの中央部を含むように制御することによって、少なくとも異なる画像を第１の領域および第２の領域に提供する。

この一の局面による画像表示装置では、上記のように、発光制御手段の透過部および遮光部の第１の方向の長さを変化させることにより、第１の観察者に画像を提供する第１の領域の範囲と、第２の観察者に画像を提供する第２の領域の範囲とを制御するとともに、第１の領域が表示パネルの中央部を含むように制御する発光制御手段を設けることによって、発光制御手段の透過部および遮光部により第１の領域に向かう光と第２の領域に向かう光とを分離することができるので、第１の領域に向かう光と第２の領域に向かう光とに異なる画像を付加することにより、表示パネルの中央部を含む第１の領域と、表示パネルの中央部を含まない第２の領域とに異なる画像を提供することができる。このため、第１の領域に含まれる表示パネルの中央部に第１の観察者が位置するとともに、第２の領域に第２の観察者が位置する場合にも、第１の観察者と第２の観察者とに異なる画像を提供することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、光源と表示パネルとの間に配置され、光源から照射された光を、所定の方向に進行させるとともに、第１の方向に対して交差する第２の方向に延びるように形成された少なくとも１つのレンズ部を含むレンズをさらに備え、レンズは、実質的に半円柱状のレンズ部が透過部および遮光部からなる組に対応して設けられたレンチキュラーレンズを含む。このように構成すれば、発光制御手段の透過部を介して照射される光を、レンチキュラーレンズのレンズ部により、第１の領域または第２の領域に向かって進行させることができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、発光制御手段は、光源から照射された光を透過させるための透過領域と遮光するための遮光領域とが第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた発光制御液晶パネルと、発光制御液晶パネルを挟んで対向するように配置される第１偏光板および第２偏光板とを含む。このように構成すれば、発光制御液晶パネルの透過領域に位置する液晶を通過した光を出射させることができる。また、発光制御液晶パネルの遮光領域に位置する液晶を通過した光を遮光することができる。

この場合、好ましくは、発光制御液晶パネルには、発光制御液晶パネルの透過領域および遮光領域を制御するための電極が第１の方向に隣接するように複数設けられ、発光制御液晶パネルは、発光制御液晶パネルの複数の電極の駆動を制御することにより、透過領域の第１の方向の長さを制御することによって、第１の観察者に画像を提供する第１の領域が表示パネルの中央部を含むように制御する。このように構成すれば、電極に対する電圧の印加状態を制御することにより透過領域および遮光領域を構成する電極の本数を減少または増加させることによって、容易に、透過領域および遮光領域の第１の方向の長さを変化させることができる。これにより、第１の観察者に画像を提供する第１の領域の範囲を変化させることができるので、容易に、第１の領域に表示パネルの中央部を含ませることができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、発光制御手段の透過部および遮光部は、表示パネルの１／ｎフレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に入れ替わるように制御され、表示パネルは、発光制御手段の透過部と遮光部とが入れ替わるのに同期して、表示パネルに表示される第１画像と第２画像とが入れ替わるように制御される。このように構成すれば、１／ｎフレーム期間の間では、第１の領域に位置する第１の観察者に第１画像を入射させるとともに、第２の領域に位置する第２の観察者に光源からの光が導かれないようにすることができる。そして、次の１／ｎフレーム期間の間では、第２の観察者に第２画像を入射させるとともに、第１の観察者に光源からの光が導かれないようにすることができる。これにより、少なくとも１フレーム期間の間に、第１の観察者は第１画像を見ることができるとともに、第２の観察者は第２画像を見ることができる。その結果、第１の観察者および第２の観察者は、それぞれ同時に第１画像および第２画像を連続して観察していると認識するので、表示パネルの中央部を含む第１の領域に位置する第１の観察者および表示パネルの中央部を含まない第２の領域に位置する第２の観察者に、それぞれ、画像劣化の少ない異なる画像を提供することができる。

この場合、好ましくは、１／ｎフレーム期間は、１／２フレーム期間である。このように構成すれば、１フレーム期間の間に、第１の領域に位置する第１の観察者に表示パネルに表示される第１画像を提供できるとともに、第２の領域に位置する第２の観察者に表示パネルに表示される第２画像を提供することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、発光制御手段は、光源から照射された光を透過させるための透過領域と遮光するための遮光領域とが第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた発光制御液晶パネルを含み、第１の観察者の位置を検出するための位置検出手段と、位置検出手段により検出された第１の観察者の位置に応じて、発光制御液晶パネルの透過領域および遮光領域を移動させるための制御部とをさらに備え、発光制御液晶パネルの透過領域を移動させることにより、表示パネルの中央部を含む第１の領域に位置する第１の観察者に立体画像を提供する。このように構成すれば、第１の観察者が表示パネルの中央部まで動くのを位置検出手段により検出するとともに、その位置情報に基づいて発光制御液晶パネルの透過領域と遮光領域とを移動させることができるので、第１の観察者が表示パネルの中央部に位置する場合にも、第１の観察者の左右の目に入射する光に、それぞれ、両眼視差を有する画像を付加することによって、第１の観察者に適切な立体画像を提供することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、発光制御手段は、光源から照射された光を透過させるための透過領域と遮光するための遮光領域とが第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた発光制御液晶パネルを含み、発光制御液晶パネルには、レンズが一体的に設けられている。このように構成すれば、レンズと発光制御液晶パネルとを別個に設ける場合に比べて、部品点数を削減することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、表示パネルには、レンズが一体的に設けられている。このように構成すれば、レンズと表示パネルとを別個に設ける場合に比べて、部品点数を削減することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による画像表示装置を示した分解斜視図である。図２は、図１に示した第１実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。図３は、図１に示した第１実施形態による画像表示装置の表示パネルおよびレンチキュラーレンズの拡大斜視図である。図４は、図１に示した第１実施形態による画像表示装置の発光制御液晶パネルの部分拡大図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示装置１の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による画像表示装置１は、図１および図２に示すように、画像を表示するための表示パネル２と、表示パネル２の観察者１０および２０側に取り付けられる偏光板３と、表示パネル２に光を照射するためのバックライト４とを備えている。なお、観察者１０および２０は、それぞれ、本発明の「第１の観察者」および「第２の観察者」の一例であり、バックライト４は、本発明の「光源」の一例である。

また、第１実施形態では、バックライト４の観察者１０および２０側には、発光制御液晶ユニット５が配置されている。なお、発光制御液晶ユニット５は、本発明の「発光制御手段」の一例である。この発光制御液晶ユニット５は、図２に示すように、バックライト４から照射された光を透過させるための透過領域６ａおよび遮光するための遮光領域６ｂを有する発光制御液晶パネル６と、発光制御液晶パネル６を挟んで対向するように配置される偏光板７および偏光板８とを含んでいる。なお、偏光板７および偏光板８は、本発明の「第１偏光板」および「第２偏光板」の一例である。また、発光制御液晶パネル６を挟み込むように配置される偏光板７および８は、互いに直交する偏光軸を有している。この偏光板７は、第１の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光を吸収する機能を有している。また、偏光板８は、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸を有する光を吸収する機能を有している。

ここで、第１実施形態では、発光制御液晶パネル６の透過領域６ａおよび遮光領域６ｂは、観察者１０（２０）の右目１０ａ（２０ａ）および左目１０ｂ（２０ｂ）を結んだ方向（図１のＸ方向）に対して実質的に直交する方向（図１のＹ方向）に延びるとともに、Ｘ方向に交互に設けられている。また、透過領域６ａは、図４に示すように、発光制御液晶パネル６の複数本（たとえば６本）の単位領域６ｃ（図４参照）により構成されている。また、遮光領域６ｂは、発光制御液晶パネル６の複数本（たとえば２本）の単位領域６ｃ（図４参照）により構成されている。また、透過領域６ａおよび遮光領域６ｂからなる組は、後述するレンチキュラーレンズ９の各々のレンズ部９ａに対応して１組ずつ設けられている。また、透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを構成する単位領域６ｃには、それぞれ、電極６ｄが図４のＸ方向に隣接するように複数設けられている。そして、後述する２画面表示時には、透過領域６ａを構成する６本の単位領域６ｃに対応する６本の電極６ｄには電圧が印加されないように制御されるとともに、遮光領域６ｂを構成する２本の単位領域６ｃに対応する２本の電極６ｄには電圧が印加されるように制御する。つまり、第１実施形態では、電圧が印加されない電極６ｄを有する領域が、バックライト４から照射される光を透過する透過領域６ａを形成するとともに、電圧が印加される電極６ｄを有する領域が、バックライト４から照射される光を遮光する遮光領域６ｂを形成する。なお、Ｘ方向およびＹ方向は、それぞれ、本発明の「第１の方向」および「第２の方向」の一例である。

また、発光制御液晶パネル６の内部には、図示しない液晶が封入されている。そして、電極６ｄに電圧が印加されない状態では、液晶分子が９０°ねじれた状態で維持されている。また、電極６ｄに電圧が印加された状態では、液晶分子のねじれが解消される。第１実施形態では、バックライト４と表示パネル２との間に、上記のような構成を有する発光制御液晶パネル６を設け、遮光領域６ｂに電圧を印加することにより、遮光領域６ｂに位置する液晶分子のねじれが解消されるので、バックライト４から偏光板７を介して照射された光の偏光軸が変化されることなく、発光制御液晶パネル６を透過する。これにより、遮光領域６ｂを透過した光を、偏光板８により吸収させることが可能になる。また、透過領域６ａに電圧を印加しないことにより、透過領域６ａに位置する液晶分子がねじれた状態で維持されるため、バックライト４から偏光板７を介して照射された光の偏光軸が実質的に９０°変化されて、発光制御液晶パネル６を透過する。これにより、透過領域６ａを透過した光を、偏光板８に入射させたとしても、そのまま透過させることが可能になる。その結果、容易に、バックライト４から照射された光を、発光制御液晶パネル６と偏光板７および８とにより、遮光または透過させることが可能となる。

また、第１実施形態では、発光制御液晶パネル６は、電極６ｄの駆動を制御することによって、表示パネル２の１／２フレーム期間（１／１２０秒）毎に、光を透過させるための透過領域６ａと光を遮光するための遮光領域６ｂとが入れ替わるように構成されている。また、表示パネル２は、透過領域６ａと遮光領域６ｂとの入れ替わりに同期して、表示パネル２の１／２フレーム期間（１／１２０秒）毎に、観察者１０が位置する領域Ｘ１に提供される画像Ｌ１（たとえば、テレビ用平面画像）と、観察者２０が位置する領域Ｘ２に提供される画像Ｒ１（たとえば、カーナビゲーション用平面画像）とが入れ替わるように構成されている。なお、領域Ｘ１およびＸ２は、それぞれ、本発明の「第１の領域」および「第２の領域」の一例であり、画像Ｌ１およびＲ１は、それぞれ、本発明の「第１画像」および「第２画像」の一例である。

また、第１実施形態では、図１〜図３に示すように、発光制御液晶ユニット５と表示パネル２との間には、レンチキュラーレンズ９が設けられている。このレンチキュラーレンズ９には、実質的に半円柱状のレンズ部９ａがＹ方向に延びるとともにＸ方向に複数形成されている。また、図２に示すように、複数のレンズ部９ａを含むレンチキュラーレンズ９は、透過領域６ａを透過した光を、観察者１０および２０の方向に進行させる機能を有している。具体的には、図４に示した６本の単位領域６ｃが透過領域６ａを構成している場合には、バックライト４から照射された光を観察者１０が位置する領域Ｘ１に集光するとともに、透過領域６ａと遮光領域６ｂとが入れ替わり２本の単位領域６ｃが透過領域６ａを構成している場合には、バックライト４から照射された光を観察者２０が位置する領域Ｘ２に集光する機能を有している。また、６本の単位領域６ｃが透過領域６ａを構成している場合に、バックライト４から照射された光が集光される領域Ｘ１は、表示パネル２の中央部（図２の中心線７０上）を含むように構成されている。なお、レンチキュラーレンズ９は、本発明の「レンズ」の一例である。また、発光制御液晶パネル６、偏光板７および偏光板８を含む発光制御液晶ユニット５と、レンチキュラーレンズ９とは、図１および図２に示すように、表示パネル２とバックライト４との間に配置されている。

図５は、図１に示した第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が観察する表示パネルと発光制御液晶パネルの状態とを示した図である。図６および図７は、図１に示した第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。次に、図５〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示装置１の２画面の平面画像の表示方法について説明する。

まず、０／１２０秒〜１／１２０秒の間では、図５および図６に示すように、バックライト４から照射された光は、発光制御液晶ユニット５の偏光板７により、第１の偏光軸を有する光のみを透過して、発光制御液晶パネル６に向かって進行する。この図６に示した状態では、透過領域６ａは、観察者１０が位置する領域Ｘ１に対応する位置に配置されている。そして、第１の偏光軸を有する光が透過領域６ａと遮光領域６ｂとを透過する。この際、電圧が印加されない透過領域６ａに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化されて第２の偏光軸を有した状態で透過する一方、電圧が印加される遮光領域６ｂに入射した光は、偏光軸が変化されることなく透過する。その後、第２の偏光軸有した状態で透過領域６ａを出射した光と、第１の偏光軸を有した状態で遮光領域６ｂを出射した光とは、発光制御液晶ユニット５の偏光板８に入射する。この際、透過領域６ａを通過して偏光板８に入射した光は、そのまま偏光板８を透過してレンチキュラーレンズ９に向かって進行する。これに対して、遮光領域６ｂを通過して偏光板８に入射した光は、偏光板８によって吸収される。すなわち、透過領域６ａは光を透過させるために設けられており、遮光領域６ｂは光を遮光するために設けられている。そして、透過領域６ａを通過して偏光板８を透過した光は、レンチキュラーレンズ９により、観察者１０が位置する領域Ｘ１に向かって進行するように集光される。このとき、表示パネル２には、観察者１０用の画像Ｌ１が表示されているので、観察者１０の両目は、画像Ｌ１を見ることが可能となる。これに対して、観察者２０が位置する領域Ｘ２には、バックライト４から照射された光は到達しない。

そして、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、図６に示した透過領域６ａおよび遮光領域６ｂの位置が、図７に示すように、入れ替わる。具体的には、８本の単位領域６ｃのうち０／１２０秒〜１／１２０秒の間に遮光領域６ｂであった２本の単位領域６ｃが透過領域６ａに変化するとともに、残りの６本の単位領域６ｃが遮光領域６ｂを構成する。これにより、光を透過させるための透過領域６ａが観察者２０が位置する領域Ｘ２に対応する位置に配置される。そして、０／１２０秒〜１／１２０秒の期間と同様な作用により、第２の偏光軸を有した状態で透過領域６ａを出射した光は、偏光板８を透過し、レンチキュラーレンズ９に向かって進行する。これに対して、第１の偏光軸を有した状態で遮光領域６ｂを出射した光は、偏光板８によって吸収される。そして、偏光板８を透過した第２の偏光軸を有した光は、レンチキュラーレンズ９により、観察者２０が位置する領域Ｘ２に向かって進行するように集光される。このとき、表示パネル２には、観察者２０用の画像Ｒ１が表示されているので、観察者２０の両目は、画像Ｒ１を見ることが可能となる。これに対して、観察者１０が位置する領域Ｘ１には、バックライト４から照射された光は到達しない。

ここで、第１実施形態では、０／１２０秒〜１／１２０秒の間の透過領域６ａのＸ方向（図４参照）の長さが、１／１２０秒〜２／１２０秒の間の透過領域６ａのＸ方向（図４参照）の長さよりも大きいので、０／１２０秒〜１／１２０秒の間にレンチキュラーレンズ９を介してバックライト４から照射された光の到達する領域Ｘ１の範囲が、１／１２０秒〜２／１２０秒の間にレンチキュラーレンズ９を介してバックライト４から照射された光の到達する領域Ｘ２の範囲よりも大きくなるとともに、表示パネル２の中央部（図６および図７の中心線７０上）を含んでいる。

また、２／１２０秒〜３／１２０秒の間では、図５および図６に示した０／１２０秒〜１／１２０秒の間と同様に、観察者１０は、画像Ｌ１を観察するとともに、観察者２０には、バックライト４から照射された光は到達しない。そして、３／１２０秒〜４／１２０秒の間では、図５および図７に示した１／１２０秒〜２／１２０秒の間と同様に、観察者２０は、画像Ｒ１を観察するとともに、観察者１０には、バックライト４から照射された光は到達しない。この後も、１／６０秒（２／１２０秒）毎に同様の動作が繰り返される。これにより、１フレーム期間（２／１２０秒（１／６０秒））の間に、観察者１０は画像Ｌ１を見ることが可能となるとともに、観察者２０は画像Ｒ１を見ることが可能となる。その結果、観察者１０および観察者２０は、それぞれ同時に、表示パネル２に表示される画像Ｌ１およびＲ１を連続して観察していると認識することになるので、観察者１０および２０に画像劣化の少ない異なる画像を提供することが可能となる。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、上記のように、透過領域６ａのＸ方向の長さを変化させることにより、光の到達する領域Ｘ１と、光の到達する領域Ｘ２とを変化させるとともに、光の到達する領域Ｘ１が表示パネル２の中央部（図６および図７の中心線７０上）を含むように構成することによって、領域Ｘ１に向かう光と領域Ｘ２に向かう光とに異なる画像Ｌ１およびＲ１を付加することにより、表示パネル２の中央部（図６および図７の中心線７０上）を含む領域Ｘ１と、表示パネル２の中央部を含まない領域Ｘ２とに異なる画像Ｌ１およびＲ１を提供することができる。このため、領域Ｘ１に含まれる表示パネル２の中央部（図６および図７の中心線７０上）に観察者１０が位置するとともに、領域Ｘ２に観察者２０が位置する場合にも、観察者１０および２０に、それぞれ、画像Ｌ１およびＲ１を提供することができる。

（第２実施形態）
図８および図９は、本発明の第２実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。図４、図８および図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、観察者の観察位置の移動に伴って立体画像の表示位置を変化させる画像表示装置２１について説明する。

この第２実施形態による画像表示装置２１は、図８および図９に示すように、観察者１０の位置を検出するための位置検出センサ５０と、位置検出センサ５０により検出された観察者１０の位置に応じて、発光制御液晶ユニット５の発光制御液晶パネル６の電極６ｄを駆動して、光を透過させるための透過領域６ａおよび光を遮光するための遮光領域６ｂを移動させるための制御部６０とを備えている。なお、位置検出センサ５０は、本発明の「位置検出手段」の一例である。また、この第２実施形態では、透過領域６ａおよび遮光領域６ｂは、電極６ｄ（図４参照）の駆動を制御することによって、透過領域６ａを１本の単位領域６ｃ（図４参照）により構成するとともに、遮光領域６ｂを、透過領域６ａを構成する単位領域６ｃ以外の単位領域６ｃにより構成して、観察者１０の観察位置の移動に伴って立体画像の表示位置を変化させるモード（ヘッドトラッキングモード）に切り換える。また、透過領域６ａは、観察者１０の左目１０ｂに対応するように設けられる画素領域６ｅと、観察者２０の左目２０ｂに対応するように設けられる画素領域６ｆとを含んでいる。

また、表示パネル２は、発光制御液晶パネル６の透過領域６ａと遮光領域６ｂとの入れ替わりに同期して、表示パネル２の１／２フレーム期間（１／１２０秒）毎に、観察者１０および２０の右目１０ａおよび２０ａに入射させるための右目用画像Ｒ２と、観察者１０および２０の左目１０ｂおよび２０ｂに入射させるための左目用画像Ｌ２とが入れ替わるように制御される。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態と同様である。

上記の構成を有する第２実施形態の画像表示装置２１において、観察者１０が、表示パネル２の中央部（図８および図９の中心線７０上）まで矢印Ａ方向に移動し、かつ、観察者２０が移動しない場合について説明する。この場合には、位置検出センサ５０が、観察者１０の観察位置が矢印Ａ方向に移動したことを検出する。そして、位置検出センサ５０から制御部６０に移動検出情報が送信される。この移動検出情報に基づいて、制御部６０は、透過領域６ａのうち、観察者１０の左目１０ｂに対応して設けられる画素領域６ｅを透過する光が観察者１０の左目１０ｂに入射するように、画素領域６ｅを矢印Ｂ方向に移動させる。このとき、観察者２０は、移動していないので、透過領域６ａのうち、観察者２０の左目２０ｂに対応して設けられる画素領域６ｆは、移動させない。

そして、０／１２０秒〜１／１２０秒の間では、図８に示すように、バックライト４から照射された光は、発光制御液晶ユニット５の偏光板７により、第１の偏光軸を有する光のみを透過して、発光制御液晶パネル６に向かって進行する。この図８に示した状態では、透過領域６ａは、観察者１０の左目１０ｂおよび観察者２０の左目２０ｂに対応する位置に配置されている。そして、第１の偏光軸を有する光が透過領域６ａと遮光領域６ｂとを透過する。この際、電圧が印加されない透過領域６ａに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化されて第２の偏光軸を有した状態で透過する一方、電圧が印加される遮光領域６ｂに入射した光は、偏光軸が変化されることなく透過する。その後、第２の偏光軸を有した状態で透過領域６ａを出射した光と、第１の偏光軸を有した状態で遮光領域６ｂを出射した光とは、発光制御液晶ユニット５の偏光板８に入射する。この際、透過領域６ａを通過して偏光板８に入射した光は、そのまま偏光板８を透過してレンチキュラーレンズ９に向かって進行する。これに対して、遮光領域６ｂを通過して偏光板８に入射した光は、偏光板８によって吸収される。そして、透過領域６ａを通過して偏光板８を透過した光は、レンチキュラーレンズ９により、観察者１０および２０の左目１０ｂおよび２０ｂに向かって進行するように集光される。このとき、表示パネル２には、左目用画像Ｌ２が表示されているので、観察者１０および２０の左目１０ｂおよび２０ｂには、左目用画像Ｌ２が入射される。これに対して、観察者１０および２０の右目１０ａおよび２０ａには、バックライト４から照射された光は到達しない。

また、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、図８に示した透過領域６ａおよび遮光領域６ｂの位置は、図９に示すように入れ替わる。これにより、透過領域６ａは、観察者１０の右目１０ａおよび観察者２０の右目２０ａに対応する位置に配置される。そして、０／１２０秒〜１／１２０秒の期間と同様な作用により、第２の偏光軸を有した状態で透過領域６ａを出射した光は、偏光板８を透過し、レンチキュラーレンズ９に向かって進行する。これに対し、第１の偏光軸を有した状態で遮光領域６ｂを出射した光は、偏光板８によって吸収される。そして、偏光板８を透過した第２の偏光軸を有した光は、レンチキュラーレンズ９により、観察者１０および２０の右目１０ａおよび２０ａに向かって進行するように集光される。このとき、表示パネル２には、右目用画像Ｒ２が表示されているので、観察者１０および２０の右目１０ａおよび２０ａには、右目用画像Ｒ２が入射される。これに対して、観察者１０および２０の左目１０ｂおよび２０ｂには、バックライト４から照射された光は到達しない。

また、２／１２０秒〜３／１２０秒の間では、図８に示すように、０／１２０秒〜１／１２０秒の間と同様に、観察者１０および２０の左目１０ｂおよび２０ｂには、左目用画像Ｌ２が入射するとともに、右目１０ａおよび２０ａには、バックライト４から照射された光は到達しない。そして、３／１２０秒〜４／１２０秒の間では、図９に示すように、１／１２０秒〜２／１２０秒の間と同様に、右目１０ａおよび２０ａには、右目用画像Ｒ２が入射するとともに、左目１０ｂおよび２０ｂには、バックライト４から照射された光は到達しない。この後も、１／６０秒（２／１２０秒）毎に同様の動作が繰り返される。これにより、１フレーム期間（２／１２０秒（１／６０秒））の間に、右目１０ａおよび２０ａは右目用画像Ｒ２を見ることができるとともに、左目１０ｂおよび２０ｂは左目用画像Ｌ２を見ることが可能となる。その結果、観察者１０（２０）の右目１０ａ（２０ａ）および左目１０ｂ（２０ｂ）は、それぞれ同時に、表示パネル２に表示される右目用画像Ｒ２および左目用画像Ｌ２を連続して観察していると認識することになるので、観察者１０および２０は画像劣化の少ない立体画像を見ることが可能となる。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記のように、観察者１０の位置を検出するための位置検出センサ５０と、位置検出センサ５０により検出された観察者１０の位置に応じて、発光制御液晶パネル６の透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを移動させるための制御部６０とを設けることによって、観察者１０が動くのを位置検出センサ５０により検出するとともに、その移動検出情報に基づいて発光制御液晶パネル６の透過領域６ａの観察者１０の左目１０ｂに対応して設けられた画素領域６ｅを移動させることができる。これにより、観察者１０が表示パネル２の中央部（図８および図９の中心線７０上）まで移動した場合にも、右目１０ａに右目用画像Ｒ２を提供するとともに、左目１０ｂに左目用画像Ｌ２を提供することができるので、観察者１０に適切な立体画像を提供することができる。なお、上記第２実施形態の位置検出センサ５０を、画像認識などにより複数人の観察者の移動を検出可能に構成するとともに、制御部６０を複数人の観察者に対応する透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを個々に移動可能なように構成すれば、複数人の観察者が移動した場合にも、各観察者に適切な立体画像を提供することができる。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。図１０を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、レンチキュラーレンズ部３２ａを表示パネル３２に一体的に形成した例について説明する。なお、表示パネル以外の構造は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

本発明の第３実施形態による画像表示装置３１は、図１０に示すように、画像を表示するための表示パネル３２と、表示パネル３２の観察者１０および２０側に取り付けられる偏光板３と、表示パネル３２に光を照射するためのバックライト４とを備えている。

ここで、第３実施形態では、表示パネル３２には、レンチキュラーレンズ部３２ａが一体的に設けられている。これにより、レンチキュラーレンズ部３２ａと表示パネル３２とを別個に設ける場合に比べて、部品点数を削減することが可能となる。このレンチキュラーレンズ部３２ａには、実質的に半円柱状のレンズ部３２ｂが複数形成されている。なお、レンチキュラーレンズ部３２ａは、本発明の「レンズ」および「レンチキュラーレンズ」の一例である。

（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。図１１を参照して、この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、レンチキュラーレンズ部４６ｃを発光制御液晶パネル４６に一体的に形成した例について説明する。なお、発光制御液晶パネル以外の構造は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

この第４実施形態による画像表示装置４１は、図１１に示すように、画像を表示するための表示パネル２と、表示パネル２の観察者１０および２０側に取り付けられた偏光板３と、表示パネル２に光を照射するためのバックライト４とを備えている。

また、バックライト４の観察者１０および２０側には、発光制御液晶ユニット４５が配置されている。なお、発光制御液晶ユニット４５は、本発明の「発光制御手段」の一例である。この発光制御液晶ユニット４５は、バックライト４から照射された光を透過させるための透過領域４６ａおよび遮光するための遮光領域４６ｂを有する発光制御液晶パネル４６と、発光制御液晶パネル４６のバックライト４側に配置される偏光板７とを含んでいる。なお、透過領域４６ａは、本発明の「透過部」の一例であり、遮光領域４６ｂは、本発明の「遮光部」の一例である。

ここで、第４実施形態では、発光制御液晶パネル４６には、レンチキュラーレンズ部４６ｃが一体的に設けられている。これにより、レンチキュラーレンズ部４６ｃと発光制御液晶パネル４６とを別個に設ける場合に比べて、部品点数を削減することが可能となる。また、レンチキュラーレンズ部４６ｃには、実質的に半円柱状のレンズ部４６ｄが複数形成されている。なお、この第４実施形態では、発光制御液晶パネル４６にレンチキュラーレンズ部４６ｃを一体的に設けることによって、発光制御液晶パネル４６の観察者１０および２０側に偏光板を配置することができないので、表示パネル２のバックライト４側に偏光板４８を設ける必要がある。なお、レンチキュラーレンズ部４６ｃは、本発明の「レンズ」および「レンチキュラーレンズ」の一例である。また、偏光板４８は、本発明の「第２偏光板」の一例である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態および第２実施形態では、発光制御液晶パネル６の観察者１０および２０側に偏光板８を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、図１２に示した本発明の第１実施形態および第２実施形態の第１変形例のように、表示パネル２のバックライト４側に偏光板８０を設けてもよい。

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、発光制御液晶ユニット５と表示パネル２との間にレンチキュラーレンズ９を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、図１３に示した本発明の第１実施形態および第２実施形態の第２変形例のように、発光制御液晶ユニット５と表示パネル２との間に図１３の紙面と垂直な方向に延びる複数のレンズ部８１ａからなるストライプ状のプリズムレンズ８１を配置してもよい。

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、表示パネル２と発光制御液晶ユニット５との間に複数のレンズ部９ａを有するレンチキュラーレンズ９を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、図１４に示した本発明の第１実施形態および第２実施形態の第３変形例のように、表示パネル２と発光制御液晶ユニット５との間に１つのレンズ部８２ａを有するレンチキュラーレンズ８２を配置してもよい。

また、上記第１実施形態では、６本の単位領域６ｃおよび２本の単位領域６ｃを透過領域６ａおよび遮光領域６ｂに切り替える例を示したが、本発明はこれに限らず、７本の単位領域６ｃおよび１本の単位領域６ｃを透過領域６ａおよび遮光領域６ｂに切り替えてもよいし、５本の単位領域６ｃおよび３本の単位領域６ｃを透過領域６ａおよび遮光領域６ｂに切り替えてもよい。

また、上記第１実施形態〜第３実施形態では、発光制御液晶パネル６を挟み込むように配置される偏光板７および８は、互いに直交する偏光軸を有する例を示したが、本発明はこれに限らず、発光制御液晶パネル６の液晶モードに応じて、たとえば、発光制御液晶パネル６を挟み込むように配置された偏光板７および８を、同じ偏光軸を有する偏光板により構成してもよい。

また、上記第１実施形態〜第３実施形態では、発光制御ユニット５の偏光板７を第１の偏光軸を有する光を透過させるととも、第２の偏光軸を有する光を吸収する例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光板７を第１の偏光軸以外の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸以外の偏光軸と実質的に直交する偏光軸を有する光を吸収するようにしてもよい。また、発光制御ユニット５の偏光板８を第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸を有する光を吸収する例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光板８を第２の偏光軸以外の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第２の偏光軸以外の偏光軸と実質的に直交する偏光軸を有する光を吸収するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、透過領域６ａに電圧を印加しないようにするとともに、遮光領域６ｂに電圧を印加することにより、透過領域６ａを通過する光を出射させるとともに、遮光領域６ｂを通過する光を遮光する例を示したが、本発明はこれに限らず、透過領域６ａに電圧を印加するとともに、遮光領域６ｂに電圧を印加しないようにすることにより、透過領域６ａを通過する光を出射させるとともに、遮光領域６ｂを通過する光を遮光するようにしてもよい。

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、１／２フレーム期間毎に発光制御液晶パネル６の透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを入れ替えるように制御する例を示したが、本発明はこれに限らず、発光制御液晶パネル６の透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを１／ｎ（たとえば、１／４）フレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に入れ替えるように制御してもよい。なお、第１実施形態において、発光制御液晶パネル６の透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを、１／ｎフレーム期間毎に入れ替えるように制御する場合には、表示パネル２に表示される画像Ｒ１および画像Ｌ１を１／ｎフレーム期間毎に入れ替えるように制御する必要がある。また、第２実施形態において、発光制御液晶パネル６の透過領域６ａおよび遮光領域６ｂを、１／ｎフレーム期間毎に入れ替えるように制御する場合には、表示パネル２に表示される右目用画像Ｒ２および左目用画像Ｌ２を１／ｎフレーム期間毎に入れ替えるように制御する必要がある。

本発明の第１実施形態による画像表示装置を示した分解斜視図である。 図１に示した第１実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 図１に示した第１実施形態による画像表示装置の表示パネルおよびレンチキュラーレンズの拡大斜視図である。 図１に示した第１実施形態による画像表示装置の発光制御液晶パネルの部分拡大図である。 図１に示した第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が観察する表示パネルと発光制御液晶パネルの状態とを示した図である。 図１に示した第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 図１に示した第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 本発明の第２実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 図８に示した第２実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 本発明の第３実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 本発明の第４実施形態による画像表示装置において観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 図１に示した第１実施形態および第２実施形態の第１変形例による画像表示装置の構成を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 図１に示した第１実施形態および第２実施形態の第２変形例による画像表示装置の構成を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 図１に示した第１実施形態および第２実施形態の第３変形例による画像表示装置の構成を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。 従来の一例による２画面表示装置の構成を説明するための平面図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１画像表示装置 ２、３２表示パネル ４バックライト（光源）
５、４５発光制御液晶ユニット（発光制御手段） ６、４６発光制御液晶パネル
６ａ、４６ａ透過領域（透過部） ６ｂ、４６ｂ遮光領域（遮光部） ６ｄ電極
７偏光板（第１偏光板） ８、４８、８０偏光板（第２偏光板）
９、８２レンチキュラーレンズ（レンズ） ９ａ、３２ｂ、４６ｄ、８２ａ（レンズ部）
３２ａ、４６ｃレンチキュラーレンズ部（レンズ、レンチキュラーレンズ）
５０位置検出センサ（位置検出手段） ６０制御部 ８１プリズムレンズ（レンズ）
８１ａレンズ部

Claims (9)

1. 画像を表示するための表示パネルと、
   前記表示パネルに光を照射するための光源と、
   前記光源と前記表示パネルとの間に配置され、前記光源から照射された光を透過させるための透過部と遮光するための遮光部とが設けられ、かつ、前記透過部および前記遮光部の観察者の左右の目を結んだ第１の方向の長さを変化させることが可能な発光制御手段とを備え、
   前記発光制御手段は、前記発光制御手段の透過部および遮光部の前記第１の方向の長さを変化させることにより、第１の観察者に画像を提供する第１の領域の範囲と、第２の観察者に画像を提供する第２の領域の範囲とを制御するとともに、前記第１の領域が前記表示パネルの中央部を含むように制御することによって、少なくとも異なる画像を前記第１の領域および前記第２の領域に提供する、画像表示装置。
2. 前記光源と前記表示パネルとの間に配置され、前記光源から照射された光を、所定の方向に進行させるとともに、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に延びるように形成された少なくとも１つのレンズ部を含むレンズをさらに備え、
   前記レンズは、実質的に半円柱状のレンズ部が前記透過部および前記遮光部からなる組に対応して設けられたレンチキュラーレンズを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記発光制御手段は、前記光源から照射された光を透過させるための透過領域と遮光するための遮光領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた発光制御液晶パネルと、前記発光制御液晶パネルを挟んで対向するように配置される第１偏光板および第２偏光板とを含む、請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記発光制御液晶パネルには、前記発光制御液晶パネルの透過領域および遮光領域を制御するための電極が前記第１の方向に隣接するように複数設けられ、
   前記発光制御液晶パネルは、前記発光制御液晶パネルの複数の電極の駆動を制御することにより、前記透過領域の前記第１の方向の長さを制御することによって、前記第１の観察者に画像を提供する前記第１の領域が前記表示パネルの中央部を含むように制御する、請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記発光制御手段の透過部および遮光部は、前記表示パネルの１／ｎフレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に入れ替わるように制御され、
   前記表示パネルは、前記発光制御手段の透過部と遮光部とが入れ替わるのに同期して、前記表示パネルに表示される第１画像と第２画像とが入れ替わるように制御される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記１／ｎフレーム期間は、１／２フレーム期間である、請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記発光制御手段は、前記光源から照射された光を透過させるための透過領域と遮光するための遮光領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた発光制御液晶パネルを含み、
   前記第１の観察者の位置を検出するための位置検出手段と、
   前記位置検出手段により検出された前記第１の観察者の位置に応じて、前記発光制御液晶パネルの透過領域および遮光領域を移動させるための制御部とをさらに備え、
   前記発光制御液晶パネルの透過領域を移動させることにより、前記表示パネルの中央部を含む前記第１の領域に位置する前記第１の観察者に立体画像を提供する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記発光制御手段は、前記光源から照射された光を透過させるための透過領域と遮光するための遮光領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた発光制御液晶パネルを含み、
   前記発光制御液晶パネルには、前記レンズが一体的に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記表示パネルには、前記レンズが一体的に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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