JP2013205459A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左視野から見た場合には左映像を良好に認識することのできる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルＤＰと、前記表示パネルと対向して配設され、前記表示パネルを照明する光を２方向に切り替え可能になされた照明部ＢＬと、立体表示を構成する左右の視差画像を時分割で前記表示パネルに表示すると共に、当該視差画像の表示に対応して、前記表示パネルを照明する光が所定の方向に出射するように照明部の光源を切り替えて制御する駆動制御部ＣＮＴとを備え、前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度よりも小さい角度で観察したときは立体画像が視認され、前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度以上傾いた角度で観察したときは平面画像が視認される液晶表示装置である。
【選択図】図４

Description

本発明は立体表示が可能な液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。
この液晶表示装置は、一つの二次元情報を表示するのが通常であるが、それに留まらず、立体表示、あるいは同一画面で観察者の見る方向によって同時に異なる画面表示が可能な液晶表示装置が提案されている。例えば、車載用で運転席と助手席とで見える映像が異なる２画面表示装置や、右目用の映像と左目用の映像をそれぞれ表示することによって立体表示を行う３次元表示装置などが提案されている。

このような表示を可能とする技術として、視差バリア方式が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
図１２は、視差バリア方式の概念図である。表示パネルＤＰには、右方向用の画素と、左方向用の画素とが個別に形成されている。そして、斜め方向からは、その各々の画素を透過して出射する光の一方の光を観測できるように、視差バリア層５１を形成する。なお、その視差バリア５１としてレンチキュラーレンズを設けて指向性を高めることもできる。しかしながら、このような視差バリア方式では、右方向用の画素と左方向用の画素とを異ならしめる必要があることから、表示画像の空間解像度は実際の表示パネルの画素数の１／２に低下してしまう。

一方、時分割駆動によって左右それぞれの方向に光を振り分けることで光の指向性を切り替える方式も提案されている。
この方式によれば、空間解像度、もしくは開口率を減少させることなく複数の画面を表示することや、立体画像を表示することができる。

特開平５−１０７６６３号公報 特開平１０−１６１０６１号公報

ところで、時分割駆動による立体表示装置では、どの方向からも立体画像を視認できることが望ましいが、偏光サングラスなどを使わない裸眼方式では原理的に不可能である。これは、立体表示のために出射される光の角度が、ユーザの視認する位置によって異なることによる。

図１３は、出射光の角度と視認位置との関係を表す図である。この図では、立体表示装置は、携帯電話、車載テレビなどの小型の表示パネルを観察する場合を示している。
例えば、図１３に示すように、ユーザが表示装置を正面から観察した場合（Ａ）には、右目には右目用の映像の光が入射し、左目には左目用の映像の光が入射する。従って、ユーザは立体映像を認識することができる。
しかし、ユーザが表示装置を正面からではなく付近の右視野寄りで観察した場合（Ｂ）には、右目には右目用の映像の光が入射するが、左目にも右目用の映像の光が入射する。これでは完全な立体映像を認識することは困難である。

従って、立体表示装置を設計する上でのコンセプトとして、裸眼によって観察される立体表示装置では、正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左視野から見た場合には左映像が認識できるように構成することが合理的である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左視野から見た場合には左映像を良好に認識することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルと、前記表示パネルと対向して配設され、前記表示パネルを照明する光を２方向に切り替え可能になされた照明部と、立体表示を構成する左右の視差画像を時分割で前記表示パネルに表示すると共に、当該視差画像の表示に対応して、前記表示パネルを照明する光が所定の方向に出射するように照明部の光源を切り替えて制御する駆動制御部とを備え、前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）よりも小さい角度で観察したときは立体画像が視認され、前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）以上傾いた角度で観察したときは平面画像が視認される液晶表示装置である。

本発明に係る液晶表示装置の概要を説明する図。 液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。 第１の実施の形態の液晶表示装置の理想的な出射光分布を示す図。 液晶表示装置の理想的な出射光の視野角分布を示す図。 第１の実施の形態の液晶表示装置の出射光の視野角分布を示す図。 第１の実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を示す図。 第１の実施の形態の液晶表示装置の他の駆動方法を示す図。 大型の表示パネルにおける、立体視の実現方法を説明する図。 第２の実施の形態の液晶表示装置の出射光の視野角分布を示す図。 第３の実施の形態に係る液晶表示装置の立体視の概念図。 第３の実施の形態のバックライトＢＬの構成を示す概略図。 視差バリア方式の概念図。 出射光の角度と視認位置との関係を表す図。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る液晶表示装置の概要を説明する図である。
本発明に係る液晶表示装置では、透過型の表示パネルＤＰの下にバックライトＢＬを備えている。そして、バックライトＢＬは、光源５２ａ、光源５２ｂおよびバックライト導光板５３で構成される。ここで、光源５２ａをオンしたときは、光はバックライト導光板５３によって図の右方向に出射され、光源５２ｂをオンしたときは、光はバックライト導光板５３によって図の左方向に出射される。

立体表示を行うときは、表示パネルＤＰに右の画像を表示する期間で光源５２ａを点灯し、表示パネルＤＰに左の画像を表示する期間で光源を切替えて光源５２ｂを点灯する。このように時分割で表示パネルＤＰに左右視差像を順次表示し、これと同期して照明する光源の指向性を切替えることによって、左右の視差画像をそれぞれ左右の眼に導くことができる。

なお、図１は液晶表示装置の概略の構成を示している。実際の表示装置においては、表示パネルＤＰとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルムなどの光の指向性を調整する光学素子を適宜設けることができる。

ところで、１フレーム期間を時分割して異なる映像を表示するためには、応答速度の速い液晶を使用することが必須の条件となる。このため、本実施の形態では、動画表示に必要とされる高速な液晶応答性を有すると共に、広視野角の実現が可能なＯＣＢモード（Optically Compensated Bend）液晶を使用する。
図２は、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
液晶表示装置は、表示パネルＤＰ、表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ、表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＮＴを備える。

表示パネルＤＰは、一対の電極基板であるアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。液晶層３は、ＯＣＢ液晶を液晶材料として含む。このＯＣＢ液晶は、ノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレー配向からベンド配向に転移されると共に、表示動作中にベンド配向からスプレー配向への逆転移が、印加される電圧により阻止される。

表示制御回路ＣＮＴは、アレイ基板１および対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により表示パネルＤＰの透過率を制御する。スプレー配向からベンド配向への転移は、電源投入時に表示制御回路ＣＮＴにより行われる所定の初期化処理で比較的大きな電界を液晶に印加することにより得られる。
アレイ基板１では、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板ＧＬ上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。

これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、複数の画素スイッチング素子Ｗが配置される。各画素スイッチング素子Ｗは例えばゲートがゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続される薄膜トランジスタからなり、対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する。

各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥのそれぞれは、例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、それぞれ配向膜ＡＬで覆われ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。

複数の液晶画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有する。複数の補助容量線Ｃ１〜Ｃｍは各々対応行の液晶画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合した補助容量Ｃｓを構成する。補助容量Ｃｓは画素スイッチング素子Ｗの寄生容量に対して十分大きな容量値を有する。

表示制御回路ＣＮＴは、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ、バックライト駆動部ＬＤ、駆動用電圧発生回路４、およびコントローラ回路５を備える。
ゲートドライバＹＤは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力する。バックライト駆動部ＬＤは、バックライトＢＬ（スキャンバックライトＳＢＬ）を駆動する。駆動用電圧発生回路４は、表示パネルＤＰの駆動用電圧を発生する。コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤおよびバックライト駆動部ＬＤを制御する。

駆動用電圧発生回路４は、補償電圧発生回路６、階調基準電圧発生回路７、およびコモン電圧発生回路８を含む。
補償電圧発生回路６は、補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する。階調基準電圧発生回路７は、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する。コモン電圧発生回路８は、対向電極ＣＴに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生する。

コントローラ回路５は、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、フレーム回路１７、およびバックライト制御回路１４を含む。

垂直タイミング制御回路１１は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてゲートドライバＹＤに対する制御信号ＣＴＹを発生する。水平タイミング制御回路１２は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。画像データ変換回路１３は、外部信号源ＳＳから入力される画像データについて、順次メモリに格納すると共に、垂直タイミング制御回路１１及び水平タイミング制御回路１２のタイミングに同期して逆転移防止電圧に対応するデータ、例えば黒表示に対応する黒挿入用固定画素データＢ、及び画素データＤＩに対応した階調表示用可変画素データＳを順次出力する。バックライト制御回路１４は、垂直タイミング制御回路１１から出力される制御信号ＣＴＹに基づいてバックライト駆動部ＬＤを制御する。

画像データは複数の液晶画素ＰＸに対する複数の画素データＤＩからなり、１フレーム期間（垂直走査期間Ｖ）毎に更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１３から変換結果として得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。制御信号ＣＴＹは上述のように順次ゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられ、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１３の変換結果として１行分の液晶画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。

ゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤはゲート線Ｙおよびソース線Ｘをそれぞれ選択するために例えばシフトレジスタ回路を用いて構成される。

この場合、制御信号ＣＴＹは、第１スタート信号（階調表示開始信号）ＳＴＨＡ、第２スタート信号（黒挿入開始信号）ＳＴＨＢ、クロック信号、および出力イネーブル信号等を含む。

第１スタート信号（階調表示開始信号）ＳＴＨＡは、階調表示開始タイミングを制御する。第２スタート信号（黒挿入開始信号）ＳＴＨＢは、黒挿入開始タイミングを制御する。クロック信号は、シフトレジスタ回路においてこれらスタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢをシフトさせる。出力イネーブル信号は、シフトレジスタ回路によるスタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢの保持位置に対応してゲート線Ｙ１〜Ｙｍへの駆動信号の出力を制御する。

他方、制御信号ＣＴＸはスタート信号、クロック信号、ロード信号、および極性信号等を含む。
スタート信号は、１行分の画素データの取込開始タイミングを制御する。クロック信号は、シフトレジスタ回路においてこのスタート信号をシフトさせる。ロード信号は、スタート信号の保持位置に対応してシフトレジスタ回路によって１本ずつ選択されるソース線Ｘ１〜Ｘｎに対してそれぞれ取り込まれる１行分の画素データＤＯの並列出力タイミングを制御する。極性信号は、画素データに対応する画素電圧Ｖｓの信号極性を制御する。

ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間においてゲート線Ｙ１〜Ｙｍを黒挿入用および階調表示用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。

黒挿入用固定画素データＢは、１フレーム期間の所定期間にわたり画像データ変換回路１３から順次出力され、１行分の階調表示用可変画素データＳは次の所定期間にわたり画像データ変換回路１３から順次出力される。ソースドライバＸＤは上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＢ，Ｓをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。

画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。

また、補償電圧Ｖeは１行分のスイッチング素子Ｗが非導通となるときにこれらスイッチング素子Ｗに接続されるゲート線Ｙに対応した補助容量線ＣにゲートドライバＹＤを介して印加され、これらスイッチング素子Ｗの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償するために用いられる。

ゲートドライバＹＤが例えばゲート線Ｙ１をオン電圧により駆動してこのゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを導通させると、ソース線Ｘ１〜Ｘｎ上の画素電圧Ｖsがこれら画素スイッチング素子Ｗをそれぞれ介して対応する画素電極ＰＥおよび補助容量Ｃｓの一端に供給される。

また、ゲートドライバＹＤはこのゲート線Ｙ１に対応した補助容量線Ｃ１に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖeを出力する。補償電圧Ｖeはこれら画素スイッチング素子Ｗが非導通になったときにこれらの寄生容量によって画素電極ＰＥから引き抜かれる電荷を低減して画素電圧Ｖsの変動、すなわち突き抜け電圧ΔＶｐを実質的にキャンセルする。

次に、第１の実施の形態の液晶表示装置の基本的な構成について説明する。
上述のように、本液晶表示装置では、正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左から見た場合には左映像を良好に認識するように構成する。本液晶表示装置では、出射光分布を変更することでこの機能の実現を図っている。
視差バリア方式では画素とバリア層の配置に依存するため、自由に左右の出射光分布を規定することはできない。しかし、時分割型ではこのような制限を受けないため、左右それぞれの出射光分布を独立に設計することが可能である。

図３は、第１の実施の形態の液晶表示装置の理想的な出射光分布を示す図である。
小さいサイズの表示パネルＤＰを観察する位置として、正面位置Ａ，右位置Ｃ，左位置Ｄの３ヶ所が表されている。理想的には、表示パネルＤＰに垂直で正面位置Ａの中央位置を含む平面を考え、この平面よりも右側では右映像（Ｒ）の光が出射され、この平面よりも左側では左映像（Ｌ）の光が出射されるように構成する。

図４は、液晶表示装置の理想的な出射光の視野角分布を示す図である。
横軸は、表示パネルを観察する視野角を示している。ここでは、表示パネルに垂直な視野角を０°としている。縦軸は、出射光の強度を表している。理想的には、視野角０°を境にして、ステップ状に右映像と左映像が切り替わり、それぞれの映像の明るさが視野角に依存せずに一定であることがポイントになる。

ここで、立体視可能な範囲を、表示パネルＤＰから目までの距離が２０ｃｍ、右目と左目の間隔を７ｃｍと規定する。このときの視差は約±１０°である。従って、正面から観察した場合は、約±１０°の範囲で立体視（３Ｄ）が可能であり、その範囲から外の領域から観察した場合には平面視（２Ｄ）として認識される。なおここでは、説明を簡単化するためにパネルサイズが十分小さいものとして扱っている。

もし、パネルサイズを考慮すると、パネルサイズによる見込み角がこれに加わるため、立体視認範囲は狭くなる。たとえば、幅４ｃｍの携帯電話サイズのパネルであった場合、視認距離２０ｃｍにおいて、この見込み角度は、約±５°となる。この場合、全面で立体視が可能となる立体視認範囲は約±５°となる。
パネルの横幅が右目と左目の間隔よりも小さい場合には、全面で立体視ができる角度域が存在する。

ところで、図４では、０°を境に右映像と左映像とがステップ状に切り替えられているが、厳密にこの方式に限るものではない。理想的には、右目には右目用の映像のみを、左目には左目用の映像のみを認識させることが望ましいが、一方の映像に多少他方の映像が混入していても立体認識は可能である。

発明者らの調査によれば、他の半球への光漏れが、本映像の１０分の１以下であることが良好な立体認識のために必要であった。即ち、左目用の映像に右目用の映像が混入していても、それが１０分の１以下の強度であれば、立体認識は十分可能となる。例えば、一方の映像に、１０分の１の強度で他方の映像が混入していた場合であっても、３Ｄ映像は認識され、更にその３Ｄ映像に１０分の１の強度で他方の２次元映像が重なっているように認識される。しかし、３Ｄ認識はユーザの視認する状態（姿勢など）によっても影響を受ける不安定なものであるゆえに、多少のクロストークが存在しても実際上は問題とはならない。

図５は、第１の実施の形態の液晶表示装置の出射光の視野角分布を示す図である。
図５に示すように、例えば、左映像の光（Ｌ）の強度は、−１０°〜０°の範囲で漸減し、０°以上の範囲で左映像の光（Ｌ）の強度は、右映像の光（Ｒ）の強度の最大値Ｒｍａｘの１０分の１以下を保っている。同様に、右映像の光（Ｒ）の強度は、＋１０°〜０°の範囲で漸減し、０°以下の範囲で右映像の光（Ｒ）の強度は、左映像の光（Ｌ）の強度の最大値Ｌｍａｘの１０分の１以下を保っている。

図５に示すような出射光の視野角分布を規定することで、ステップ状の視野角特性でなくとも、正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左から見た場合には左映像を良好に認識することができる。

なお、図５に示す視野角特性によれば、±１０°以内の範囲であっても一方の光の強度を他方の光の強度の１０分の１以下の強度とできる範囲であれば、ユーザが表示パネルに近づいた場合であっても良好な立体視を可能とすることができる。

図６は、第１の実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を示す図である。
図の横方向は、左から右に向かって時間の経過を表している。図の縦方向は、表示パネルＤＰの縦方向位置を表し、表示上端位置及び表示下端位置が明記されている。
図中、斜めで示された線は、画面を走査してそれぞれ画素データＢ，Ｓを画素に書き込んでいることを表している。

３Ｄ信号を形成する左右の画像は、交互に１２０Ｈｚの駆動周波数で入力信号として送られてくる。入力信号は、画面の上端から下端までを走査して順次画素に書き込まれる。図中、黒い領域で囲まれた白く表示した領域が、信号を書き込んでいる期間を表している。

また、各フレーム内には、黒信号を表示する期間が設けられている。図中、黒で表示した領域が、黒表示のための信号を画素に書き込んでいる期間を表している。黒表示は、ＯＣＢモード液晶がスプレー配向に戻るのを防ぐ逆転移防止駆動であるが、初期状態を常に均一化し、前の表示データの影響を極力少なくする効果も備えている。
本実施の形態では、黒の期間の比率（黒挿入率）は、１フレーム期間（１Ｖ：垂直走査期間）に対する黒挿入用である固定画素電圧の保持期間（すなわち、黒挿入期間、いいかえれば非階調表示期間）の比率とする。なお、階調表示用である可変画素電圧を保持する期間を保持期間（すなわち、階調表示期間）とする。

図６に示すタイムチャートを実現する液晶表示装置の動作について、図２、図６を参照しつつ詳細に説明する。

第１スタート信号ＳＴＨＡおよび第２スタート信号ＳＴＨＢはいずれもゲートドライバＹＤに入力されるパルスである。第１スタート信号ＳＴＨＡは定められた黒挿入率に従って第２スタート信号ＳＴＨＢよりも遅れて入力される。
ゲートドライバＹＤは第２スタート信号ＳＴＨＢを順次シフトさせて複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを１水平走査期間Ｈ当たり１本ずつ順次選択し、ゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号を出力する。これに対応し、ソースドライバＸＤは黒挿入用固定画素データＢ，Ｂ，Ｂ，…の各々を画素電圧Ｖｓに変換し、これらを１Ｈ毎に反転される極性でソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列出力する。これら画素電圧Ｖｓはゲート線Ｙ１〜Ｙｍの各々が対応１Ｈ期間で駆動される間に１行目，２行目，３行目，…の液晶画素ＰＸに供給される。この第２スタート信号ＳＴＨＢに基づいてゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号を出力し、これが保持される期間が黒挿入期間である。

この黒挿入期間に続いて、ゲートドライバＹＤは第１スタート信号ＳＴＨＡを続く期間にわたり順次シフトさせて複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを１水平走査期間Ｈ当たり１本ずつ選択し、ゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号を順次出力する。これに対応し、ソースドライバＸＤは階調表示用可変画素データＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…の各々を画素電圧Ｖｓに変換し、これらを１Ｈ毎に反転される極性でソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列出力する。これら画素電圧Ｖｓは、ゲート線Ｙ１〜Ｙｍの各々が対応１Ｈ期間で駆動される間に１行目，２行目，３行目，４行目…の液晶画素ＰＸに供給される。この第１スタート信号ＳＴＨＡに基づいてゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号を出力する期間を階調表示期間の内の書込み期間という。

この書込み期間の後、１フレーム期間が終了するまでは、ゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号は出力されず、液晶画素ＰＸは、供給された画素電圧Ｖｓを保持する。この期間を階調表示期間の内のホールド期間という。

図６において、画面上端に左映像の入力信号を書き込むタイミングで右の光源を消灯してバックライトＢＬの左の光源を点灯する。そして、次フレームにおいて、画面上端に右映像の入力信号を書き込むタイミングでバックライトＢＬの左の光源を消灯して右の光源を点灯する。以降、この動作を繰り返す。
なお、バックライトの点消灯と、指向性の切り替えは、映像信号と黒信号との書込みシーケンスに応じて適切なタイミングを規定することができる。

図７は、第１の実施の形態の液晶表示装置の他の駆動方法を示す図である。
この駆動方法では、階調表示期間の内のホールド期間にバックライトの点灯と、指向性の切り替えを実行する。この駆動方法では、画面の明るさは減少するが、コントラストの高い映像を得ることができる。

〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、小型の表示パネルで安定した立体視を実現する方法を説明した。第２の実施の形態では、大型の表示パネルにおいて、立体視できるパネル面内の領域が限定される課題の解決方法を説明する。
従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図８は、大型の表示パネルにおける、立体視の実現方法を説明する図である。
表示パネルＤＰの横幅がユーザの右目と左目の間隔よりも大きい場合、表示パネルＤＰの見込み角度が大きくなる。図８（ａ）に示すように、ユーザの右目と左目には表示パネルＤＰの広い領域から、即ち、立体視範囲として規定した領域に限られず他の領域からの光も入射する
従って、第１の実施の形態での状況と比較すると、ユーザの観察位置が正面からずれた場合であっても、立体視することができる。即ち、立体視できる範囲が広がる。但し、一方の映像に他方の映像が混入する割合は増加する。

第２の実施の形態では、パネルサイズが目の幅よりも大きい場合には、むしろ、積極的に他方の映像を混ぜることで、立体認識ができる範囲を広げる。図８（ｂ）は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置の出射光の視野角分布を示す概念図である。このように構成しても、本発明のコンセプトである、正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左視野から見た場合には左映像が良好に認識できるとの機能を実現することができる。

図９は、第２の実施の形態の液晶表示装置の出射光の視野角分布を示す図である。図５に示す第１の実施の形態の液晶表示装置の出射光の視野角分布が、立体視領域から平面視領域に急激に変化させるような特性であったのに対し、本実施の形態では、映像が他方の領域に染みだして混じるようにゆるやかに変化させている。立体像に他方の平面像が混じるように認識されるため、完全な立体像を得ることはできないが、立体映像のもつ臨場感は損なわれておらず、むしろ高まっているようにも感じられる。

図９では、例えば、左映像の光（Ｌ）の強度は、−１０°〜＋１０°の範囲で漸減し、＋１０°以上の範囲で左映像の光（Ｌ）の強度は、右映像の光（Ｒ）の強度の最大値Ｒｍａｘの１０分の１以下を保っている。同様に、右映像の光（Ｒ）の強度は、＋１０°〜−１０°の範囲で漸減し、−１０°以下の範囲で右映像の光（Ｒ）の強度は、左映像の光（Ｌ）の強度の最大値Ｌｍａｘの１０分の１以下を保っている。

本実施の形態では、±１０°の範囲内において、一方の映像の光の強度を他方の１０分の１以下の強度まで遷移させたが、更に、±２０°以内で１０分の１まで遷移させた場合であっても十分であった。

第２の実施の形態に示す構成は、横幅が７ｃｍ以上のパネルに対して効果的に適用することができ、その際、パネルと目までの視認距離が２０ｃｍ以上の場合に有効に機能することができる。

ただし、パネル横幅が３ｃｍ〜７ｃｍのパネルにおいても、他方の映像を意図的に混ぜることで、立体の臨場感が高い視認範囲を増やすことができる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態では、大型表示パネルの立体視できる範囲を拡大する。
図１０は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の立体視の概念図である。

表示パネルＤＰの中央部分では、左映像（Ｌ）と右映像（Ｒ）の光の強度が対称になるように指向性を切り替える。しかし、表示パネルＤＰの右部分では、正面に位置するユーザの見込み角の影響から、左映像（Ｌ）をより強く視認してしまう。そこで、パネル右部分では右映像が視認できる光の角度分布を広く設定する。逆に表示パネルＤＰの左部分では左映像が視認できる光の角度分布を広く設定する。これにより、立体視できる表示パネルＤＰの領域を略全面に広げることができた。

図１１は、第３の実施の形態のバックライトＢＬの構成を示す概略図である。
第３の実施の形態では、導光板５３に設けたプリズムシート５４で光が出射する角度を制御する。図１１に示すように、表示パネルＤＰの中央部分のプリズムシート５４の頂角を対称に構成しているのに対し、表示パネルＤＰの右部分と左部分とでは、プリズムシート５４の頂角を非対称に構成する。

なお、第３の実施形態の構成においても、正面から見た場合には立体映像に見えるが、右視野から見た場合には右映像、左視野から見た場合には左映像を良好に認識することのできる液晶表示装置を実現している。

第３の実施の形態の構成は、横幅が７ｃｍ以上の表示パネルに適用すると効果的である。しかし、これに限られず、横幅が７ｃｍ以下のパネルに適応した場合であっても、立体視認性の高いディスプレイを実現することができる。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、５…コントローラ回路、７…階調基準電圧発生回路、１３…画像データ変換回路、１４…バックライト制御回路、５３…導光板、ＹＤ…ゲートドライバ、ＤＩ…画像データ、ＤＯ…画素データ、ＸＤ…ソースドライバ、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＰＸ…液晶画素、ＤＰ…表示パネル、ＢＬ…バックライト、ＣＮＴ…表示制御回路、Ｘ…ソース線、Ｙ…ゲート線、Ｗ…スイッチング素子。

Claims (7)

1. 複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルと、
   前記表示パネルと対向して配設され、前記表示パネルを照明する光を２方向に切り替え可能になされた照明部と、
   立体表示を構成する左右の視差画像を時分割で前記表示パネルに表示すると共に、当該視差画像の表示に対応して、前記表示パネルを照明する光が所定の方向に出射するように照明部の光源を切り替えて制御する駆動制御部とを備え、
   前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）よりも小さい角度で観察したときは立体画像が視認され、前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）以上傾いた角度で観察したときは平面画像が視認されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）以上傾いた角度で観察したとき観測される前記出射される２方向の光の強度をそれぞれＡ，Ｂ（Ａ≧Ｂ）として、次の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
   Ａ ≧ １０×Ｂ
3. 前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）よりも小さい角度で観察したとき観測される前記出射される２方向の光の強度をそれぞれＸ，Ｙ（Ｘ≧Ｙ）として、次の関係が成立することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
   Ａ ≧ １０×Ｙ
4. 前記角度（θ）が１０°であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記表示パネルを当該表示パネルに垂直な方向に対して所定角度（θ）よりも小さい角度で観察したとき観測される前記出射される２方向の光の強度をそれぞれＸ，Ｙとして、前記所定角度（θ）よりも小さい角度の範囲を−θから＋θまで変化したとき、一方の光の強度Ｘは増加し、他方の光の強度は減少することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記所定角度（θ）が１０°であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記所定角度（θ）が２０°であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。

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