JP2014002301A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の良好な３Ｄ表示を可能とする液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第１端部及び第２端部を有する液晶表示パネルと、液晶表示パネルに対向する第１出射面、第１端部の側に位置する第１入射面、第１出射面に対向する第１裏面、第１裏面に形成された第１凸部であって第１端部の側に位置し第１裏面と鋭角に交差する第１斜面及び第２端部の側に位置し第１裏面と鋭角に交差する第２斜面を有する第１凸部、を有する第１導光板と、を備えた第１照明ユニットと、第１導光板に対向する第２出射面、第２端部の側に位置する第２入射面、第２出射面に対向する第２裏面、第２裏面に形成された第２凸部であって第２端部の側に位置し第２裏面と鋭角に交差する第３斜面及び第１端部の側に位置し第２裏面と鋭角に交差する第４斜面を有する第２凸部、を有する第２導光板と、を備えた第２照明ユニットと、を備えた液晶表示装置。
【選択図】 図６

Description

本発明の実施形態は、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などのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、アミューズメント機器などの表示装置としても利用されている。

このような液晶表示装置のうち、液晶表示パネルの背面側に照明ユニット（すなわちバックライト）を備えた構成においては、より明るく、より高い表示品位が求められている。このような液晶表示装置に搭載される照明ユニットとして、近年では、少なくとも２方向に光を照射可能な指向性を有する照明ユニットが提案されている。

特開２００６−１０９３５号公報

本実施形態の目的は、表示品位の良好な３Ｄ表示を可能とする液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
第１方向及び第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配置された画素を備え、第２方向に沿った第１端部及び前記第１端部の反対側に位置する第２端部を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに対向する第１出射面、前記第１端部の側に位置する第１入射面、前記第１出射面に対向する第１裏面、前記第１裏面に形成された第１凸部であって前記第１端部の側に位置し前記第１裏面と鋭角に交差する第１斜面及び前記第２端部の側に位置し前記第１裏面と鋭角に交差する第２斜面を有する第１凸部、を有する第１導光板と、前記第１入射面に対向する第１光源と、を備え、前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１観察方向に出射した光で前記液晶表示パネルを照明する第１照明ユニットと、前記第１導光板に対向する第２出射面、前記第２端部の側に位置する第２入射面、前記第２出射面に対向する第２裏面、前記第２裏面に形成された第２凸部であって前記第２端部の側に位置し前記第２裏面と鋭角に交差する第３斜面及び前記第１端部の側に位置し前記第２裏面と鋭角に交差する第４斜面を有する第２凸部、を有する第２導光板と、前記第２入射面に対向する第２光源と、を備え、前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１観察方向とは異なる第２観察方向に出射した光で前記液晶表示パネルを照明する第２照明ユニットと、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成例を概略的に示す分解斜視図である。 図２は、本実施形態の液晶表示装置に適用可能な第１照明ユニット及び第２照明ユニットの構成例を説明するための図である。 図３は、比較例の第１導光板及び第２導光板の概略断面図である。 図４は、比較例での３Ｄクロストークを説明するための図である。 図５は、比較例での他の３Ｄクロストークを説明するための図である。 図６は、本実施形態に適用可能な第１導光板及び第２導光板の概略断面図である。 図７は、第１導光板の第１裏面側の構造の一例を示す斜視図である。 図８は、光取出効率を説明するための図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態における液晶表示装置１の構成例を概略的に示す分解斜視図である。

本実施形態で説明する液晶表示装置１は、３Ｄ画像（立体画像）を表示可能に構成されている。このような液晶表示装置１は、略矩形平板状の透過型の液晶表示パネルＬＰＮと、この液晶表示パネルＬＰＮを照明する第１照明ユニット１１及び第２照明ユニット１２と、を備えている。

液晶表示パネルＬＰＮは、一対の基板間に液晶層を保持することによって構成されている。すなわち、液晶表示パネルＬＰＮは、略矩形平板状のアレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に封入された液晶層ＬＱと、を備えている。この液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示する略矩形状のアクティブエリア（表示エリア）ＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、第１方向Ｘ及び第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙにマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。

このような液晶表示パネルＬＰＮは、例えば、第１方向Ｘに沿って長辺を有するとともに第２方向Ｙに沿って短辺を有する長方形状であり、第２方向Ｙに沿って延出した第１端部ＬＰ１及び第１端部ＬＰ１の反対側に位置する第２端部ＬＰ２を有している。つまり、これらの第１端部ＬＰ１及び第２端部ＬＰ２は、液晶表示パネルＬＰＮの一対の短辺にそれぞれ沿っている。

アクティブエリアＡＣＴにおいては、第１方向Ｘに沿って延出した複数のゲート配線Ｇ、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに沿って延出した複数のソース配線Ｓ、各画素ＰＸに配置されゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸのスイッチング素子ＳＷに接続された画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥに対して共通に配置される共通電極ＣＥなどを備えている。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。画素電極ＰＥとの間の電位差により液晶層ＬＱに電圧を印加するための共通電極ＣＥは、画素電極ＰＥとともにアレイ基板ＡＲに備えられても良いし、画素電極ＰＥとは別に対向基板ＣＴに備えられても良い。

なお、液晶表示パネルＬＰＮにおいて、アレイ基板ＡＲの外面には偏光板を含む光学素子が設けられ、同様に、対向基板ＣＴの外面にも偏光板を含む光学素子が設けられているが、図示を省略する。

第１照明ユニット１１は、後に詳述するが、液晶表示パネルＬＰＮの法線に対して傾いた第１観察方向に出射した光で液晶表示パネルＬＰＮを照明するものであって、第１導光板ＬＧ１及び第１光源ＬＳ１を備えている。第２照明ユニット１２は、液晶表示パネルＬＰＮの法線に対して傾いた第１観察方向とは異なる第２観察方向に出射した光で液晶表示パネルＬＰＮを照明するものであって、第２導光板ＬＧ２及び第２光源ＬＳ２を備えている。このような第１照明ユニット１１は、第１光源ＬＳ１が第１端部ＬＰ１の側に位置するように配置されている。また、第２照明ユニット１２は、第２光源ＬＳ２が第２端部ＬＰ２の側に位置するように配置されている。

第１導光板ＬＧ１は、例えば略均一な厚さを有する平板状であり、液晶表示パネルＬＰＮの背面側つまりアレイ基板ＡＲ側に配置されている。この第１導光板ＬＧ１は、液晶表示パネルＬＰＮと同様に、第１方向Ｘに沿って長辺を有するとともに第２方向Ｙに沿って短辺を有する長方形状であり、第１入射面ＩＮ１、第１出射面ＯＵＴ１、及び、第１裏面ＢＫ１を有している。第１入射面ＩＮ１は、第１導光板ＬＧ１の一つの短辺に沿って形成され、第１端部ＬＰ１の側に位置している。第１出射面ＯＵＴ１は、Ｘ−Ｙ平面と略平行な平面であり、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも長い長方形状である。このような第１出射面ＯＵＴ１は、液晶表示パネルＬＰＮと対向している。第１裏面ＢＫ１は、第１出射面ＯＵＴ１と対向している。この第１裏面ＢＫ１には、後述する第１凸部が形成されている。

第２導光板ＬＧ２は、例えば略均一な厚さを有する平板状であり、第１導光板ＬＧ１の背面側に配置され、第１導光板ＬＧ１に積層されている。この第２導光板ＬＧ２は、液晶表示パネルＬＰＮと同様に、第１方向Ｘに沿って長辺を有するとともに第２方向Ｙに沿って短辺を有する長方形状であり、第２入射面ＩＮ２、第２出射面ＯＵＴ２、及び、第２裏面ＢＫ２を有している。第２入射面ＩＮ２は、第２導光板ＬＧ２の一つの短辺に沿って形成され、第２端部ＬＰ２の側に位置している。つまり、第２入射面ＩＮ２は、第１入射面ＩＮ１とは反対側に位置している。第２出射面ＯＵＴ２は、Ｘ−Ｙ平面と略平行な平面であり、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも長い長方形状である。このような第２出射面ＯＵＴ２は、第１導光板ＬＧ１の第１裏面ＢＫ１と対向している。第２裏面ＢＫ２は、第２出射面ＯＵＴ２と対向している。この第２裏面ＢＫ２には、後述する第２凸部が形成されている。

なお、これらの第１導光板ＬＧ１及び第２導光板ＬＧ２は、それぞれの入射面からその対向面にかけて次第に厚さが薄くなるような楔形状であっても良い。

第１光源ＬＳ１は、第１導光板ＬＧ１の短辺に沿って配置され、第１入射面ＩＮ１と対向している。第２光源ＬＳ２は、第２導光板ＬＧ２の短辺に沿って配置され、第２入射面ＩＮ２と対向している。このような第１光源ＬＳ１及び第２光源ＬＳ２は、第２方向Ｙに沿って並んだ複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であっても良いし、第２方向Ｙに沿って延出した冷陰極管（ＣＣＦＬ）であっても良い。なお、このような第１光源ＬＳ１及び第２光源ＬＳ２は、図示しないリフレクタによって囲まれていることが望ましい。

液晶表示パネルＬＰＮと第２導光板ＬＧ２との間には、プリズムシートＳＨ１が配置されている。第１導光板ＬＧ１の背面側つまり第１出射面ＯＵＴ１とは反対側には、反射シートＳＨ２が配置されている。なお、液晶表示パネルＬＰＮと第２導光板ＬＧ２との間にはプリズムシートＳＨ１の他に他の光学シートが配置されても良いし、第１導光板ＬＧ１と第２導光板ＬＧ２との間にも図示しない光学シートが配置されても良い。

上記の液晶表示装置１において、制御部３は、液晶表示パネルＬＰＮ、第１照明ユニット１１、及び、第２照明ユニット１２を制御する。より具体的には、３Ｄ表示を行う際に、制御部３は、液晶表示パネルＬＰＮに対して、左目用映像信号及び右目用映像信号を交互に出力する。また、制御部３は、必要に応じて、第１照明ユニット１１の第１光源ＬＳ１の消灯及び点灯を制御したり、第２照明ユニット１２の第２光源ＬＳ２の消灯及び点灯を制御したりする。

図２は、本実施形態の液晶表示装置１に適用可能な第１照明ユニット１１及び第２照明ユニット１２の構成例を説明するための図である。

第１導光板ＬＧ１において、第１入射面ＩＮ１は、図中の右側に位置している。第１光源ＬＳ１は、液晶表示パネルＬＰＮの第１端部ＬＰ１の側において、第１入射面ＩＮ１に対向している。このような第１照明ユニット１１では、第１光源ＬＳ１が点灯した際に、第１光源ＬＳ１から出射された出射光は、第１入射面ＩＮ１から第１導光板ＬＧ１の内部に入射し、第１導光板ＬＧ１の内部を図中に右側（第１端部ＬＰ１側）から左側（第２端部ＬＰ２側）に向かって伝播した後、第１出射面ＯＵＴ１から液晶表示パネルＬＰＮに向けて出射される。つまり、第１照明ユニット１１からの出射光は、法線Ｎに対して左側に向かう。

第２導光板ＬＧ２において、第２入射面ＩＮ２は、第１入射面ＩＮ１とは反対側、つまり、図中の左側に位置している。第２光源ＬＳ２は、液晶表示パネルＬＰＮの第２端部ＬＰ２の側において、第２入射面ＩＮ２に対向している。このような第２照明ユニット１２では、第２光源ＬＳ２が点灯した際に、第２光源ＬＳ２から出射された出射光は、第２入射面ＩＮ２から第２導光板ＬＧ２の内部に入射し、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の左側から右側に向かって伝播した後、第２出射面ＯＵＴ２から出射される。第２出射面ＯＵＴ２からの出射光は、さらに、第１導光板ＬＧ１の内部に入射し、その後、第１出射面ＯＵＴ１から液晶表示パネルＬＰＮに向けて出射される。つまり、第２照明ユニット１２からの出射光は、第１照明ユニット１１からの出射光とは逆向きであり、法線Ｎに対して右側に向かう。

プリズムシート２０は、第１照明ユニット１１からの出射光を液晶表示パネルＬＰＮの法線Ｎに対して傾いた第１観察方向（例えば、図示した右側の目に向かう方向）に向けて出射し、第２照明ユニット１２からの出射光を法線Ｎに対して傾いた第１観察方向とは異なる第２観察方向（例えば、図示した左側の目に向かう方向）に向けて出射する。なお、法線Ｎは、第３方向Ｚに平行である。

本実施形態の液晶表示装置において、上記構成の第１照明ユニット１１及び第２照明ユニット１２と、液晶表示パネルＬＰＮとを組み合わせて３Ｄ画像を表示する際には、例えば、以下のように動作する。

制御部３は、液晶表示パネルＬＰＮに対して左目用映像信号及び右目用映像信号を交互に出力する一方で、第１照明ユニット１１の第１光源ＬＳ１の点灯・消灯の切替、及び、第２照明ユニット１２の第２光源ＬＳ２の点灯・消灯の切替を同期して行う。すなわち、制御部３は、液晶表示パネルＬＰＮに右目用映像信号を出力するのに伴い第１光源ＬＳ１を点灯（ＯＮ）し且つ第２光源ＬＳ２を消灯（ＯＦＦ）する。これにより、第１光源ＬＳ１からの出射光は、正規光として図中の右側の目に導かれる。また、制御部３は、液晶表示パネルＬＰＮに左目用映像信号を出力するのに伴い第２光源ＬＳ２を点灯（ＯＮ）し且つ第１光源ＬＳ１を消灯（ＯＦＦ）する。これにより、第２光源ＬＳ２からの出射光は、正規光として図中の左側の目に導かれる。これにより、シャッターメガネなどの専用メガネを装着することなく３Ｄ表示を観察することが可能となる。

このような３Ｄ画像を表示する際、液晶表示パネルＬＰＮに右目用映像信号が出力されているタイミングで、第１光源ＬＳ１からの出射光が左側の目に導かれてしまったり、液晶表示パネルＬＰＮに左目用映像信号が出力されているタイミングで、第２光源ＬＳ２からの出射光が右側の目に導かれてしまったりすることがある。つまり、右目用映像信号に基づいて液晶表示パネルＬＰＮに表示されている右目用映像が右目のみならず左目に入り込んでしまったり、左目用映像信号に基づいて液晶表示パネルＬＰＮに表示されている左目用映像が左目のみならず右目に入り込んでしまったりすることがある。このような現象は、３Ｄクロストークと称することがあり、３Ｄ画像の表示品位の低下を招く原因となる。

このような３Ｄクロストークを引き起こす一因について以下に説明する。

図３は、比較例の第１導光板ＬＧ１及び第２導光板ＬＧ２の概略断面図である。

第１導光板ＬＧ１は、その第１裏面ＢＫ１に形成された第１凸部ＣＶ１を有している。この第１凸部ＣＶ１は、第１端部ＬＰ１の側に位置し第１裏面ＢＫ１と垂直に交差する垂直面ＳＦ１と、第２端部ＬＰ２の側に位置し第１裏面ＢＫ１と鋭角に交差する斜面ＳＦ２と、を有している。これらの垂直面ＳＦ１と斜面ＳＦ２とは鋭角に交差している。このような第１凸部ＣＶ１は、第１方向Ｘに並んでいる。

第２導光板ＬＧ２は、その第２裏面ＢＫ２に形成された第２凸部ＣＶ２を有している。この第２凸部ＣＶ２は、第２端部ＬＰ２の側に位置し第２裏面ＢＫ２と垂直に交差する垂直面ＳＦ３と、第１端部ＬＰ１の側に位置し第２裏面ＢＫ２と鋭角に交差する斜面ＳＦ４と、を有している。これらの垂直面ＳＦ３と斜面ＳＦ４とは鋭角に交差している。

このような比較例においては、第１凸部ＣＶ１の形状、及び、第２凸部ＣＶ２の形状に起因して、以下のような３Ｄクロストークが発生する。

図４は、比較例での３Ｄクロストークを説明するための図である。

図中の（Ａ）で示した例は、第２光源ＬＳ２からの出射光が図中の左側から右側に向かって出射されるべきところ、図中の右側から左側に向かって出射された状態を示している。すなわち、第２光源ＬＳ２が点灯した際、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の左側から右側に向かって伝播した光の一部が第２裏面ＢＫ２から漏れ出して反射シートＳＨ２で反射される。反射シートＳＨ２での反射光は、垂直面ＳＦ３で反射され、図中の破線で示したような左側から右側に向かう本来のパスとは逆向きのパスを通る。このため、第２光源ＬＳ２からの出射光の一部は、図中の右側から左側に向かって第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

図中の（Ｂ）で示した例は、第１光源ＬＳ１からの出射光が図中の右側から左側に向かって出射されるべきところ、図中の左側から右側に向かって出射された状態を示している。すなわち、第１光源ＬＳ１が点灯した際、第１導光板ＬＧ１の内部を図中の右側から左側に向かって伝播した光の一部が第１裏面ＢＫ１から漏れ出して第２導光板ＬＧ２に入射する。この入射光は、垂直面ＳＦ３で反射され、図中の破線で示したような右側から左側に向かう本来のパスとは逆向きのパスを通る。このため、第１光源ＬＳ１からの出射光の一部は、図中の左側から右側に向かって第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

図中の（Ｃ）で示した例は、第２光源ＬＳ２からの出射光が図中の左側から右側に向かって出射されるべきところ、図中の右側から左側に向かって出射された状態を示している。すなわち、第２光源ＬＳ２が点灯した際、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の左側から右側に向かって伝播した光の一部が第２出射面ＯＵＴ２から出射され、第１導光板ＬＧ１に入射する。この入射光は、垂直面ＳＦ１で反射され、図中の破線で示したような左側から右側に向かう本来のパスとは逆向きのパスを通る。このため、第２光源ＬＳ２からの出射光の一部は、図中の右側から左側に向かって第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

このように、図４の（Ａ）乃至（Ｃ）に示した例では、第１凸部ＣＶ１の垂直面ＳＦ１もしくは第２凸部ＣＶ２の垂直面ＳＦ３による反射光が３Ｄクロストークの原因となっている。３Ｄクロストークの原因は、他にもある。

図５は、比較例での他の３Ｄクロストークを説明するための図である。

図中の（Ａ）で示した例は、第２光源ＬＳ２からの出射光が図中の左側から右側に向かって出射されるべきところ、図中の右側から左側に向かって出射された状態を示している。すなわち、第２光源ＬＳ２が点灯した際、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の左側から右側に向かって伝播した光の一部が第２出射面ＯＵＴ２から出射され、第１導光板ＬＧ１に入射する。この入射光は、第１導光板ＬＧ１の内部を図中の左側から右側に向かって伝播し、第１入射面ＩＮ１で反射される。この反射光は、再び第１導光板ＬＧ１の内部を図中の右側から左側に向かって伝播し、図中の破線で示したような左側から右側に向かう本来のパスとは逆向きのパスで第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

図中の（Ｂ）で示した例は、第１光源ＬＳ１からの出射光が図中の右側から左側に向かって出射されるべきところ、図中の左側から右側に向かって出射された状態を示している。すなわち、第１光源ＬＳ１が点灯した際、第１導光板ＬＧ１の内部を図中の右側から左側に向かって伝播した光の一部が第１裏面ＢＫ１から漏れ出し、第２導光板ＬＧ２に入射する。この入射光は、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の右側から左側に向かって伝播し、第２入射面ＩＮ２で反射される。この反射光は、再び第２導光板ＬＧ２の内部を図中の左側から右側に向かって伝播し、図中の破線で示したような右側から左側に向かう本来のパスとは逆向きのパスで第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

このように、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例では、第１導光板ＬＧ１の第１入射面ＩＮ１もしくは第２導光板ＬＧ２の第２入射面ＩＮ２による反射光が３Ｄクロストークの原因となっている。

以下に、本実施形態の構成例をより具体的に説明する。

図６は、本実施形態に適用可能な第１導光板ＬＧ１及び第２導光板ＬＧ２の概略断面図である。

第１導光板ＬＧ１は、その第１裏面ＢＫ１に形成された第１凸部ＣＶ１を有している。この第１凸部ＣＶ１は、第１端部ＬＰ１の側（つまり第１光源ＬＳ１の側あるいは第１入射面ＩＮ１の側）に位置し第１裏面ＢＫ１と鋭角に交差する斜面ＳＦ１１と、第２端部ＬＰ２の側に位置し第１裏面ＢＫ１と鋭角に交差する斜面ＳＦ１２と、を有している。これらの斜面ＳＦ１１と斜面ＳＦ１２とは交差し、第１凸部ＣＶ１の頂角Ｔ１を形成している。この頂角Ｔ１は、鈍角であり、第２導光板ＬＧ２に対向している。このような第１凸部ＣＶ１は、第１方向Ｘに並んでいる。

図示した例では、斜面ＳＦ１１と第１裏面ＢＫ１とのなす角度θ１は、斜面ＳＦ１２と第１裏面ＢＫ１とのなす角度θ２より大きい。つまり、斜面ＳＦ１１は、斜面ＳＦ１２よりも急峻な傾斜面である。

ここで、第１導光板ＬＧ１を伝播する光が第１出射面ＯＵＴ１で全反射される角度を第１臨界角θｃ１としたとき、本実施形態では、なす角度θ１は、例えば以下のように設定される。すなわち、なす角度θ１は、第１導光板ＬＧ１の内部を第１入射面ＩＮ１側に向かって伝播して斜面ＳＦ１１で反射された反射光、あるいは、斜面ＳＦ１２から入射し斜面ＳＦ１１で反射された反射光が第１出射面ＯＵＴ１に対して第１臨界角θｃ１より小さい入射角で入射するように設定される。あるいは、なす角度θ１は、第１臨界角θｃ１以上の角度に設定される。

第２導光板ＬＧ２は、その第２裏面ＢＫ２に形成された第２凸部ＣＶ２を有している。この第２凸部ＣＶ２は、第２端部ＬＰ２の側（つまり第２光源ＬＳ２の側あるいは第２入射面ＩＮ２の側）に位置し第２裏面ＢＫ２と鋭角に交差する斜面ＳＦ１３と、第１端部ＬＰ１の側に位置し第２裏面ＢＫ２と鋭角に交差する斜面ＳＦ１４と、を有している。これらの斜面ＳＦ１３と斜面ＳＦ１４とは交差し、第２凸部ＣＶ２の頂角Ｔ２を形成している。この頂角Ｔ２は、鈍角であり、反射シートＳＨ２に対向している。このような第２凸部ＣＶ２は、第１方向Ｘに並んでいる。

図示した例では、斜面ＳＦ１３と第２裏面ＢＫ２とのなす角度θ３は、斜面ＳＦ１４と第２裏面ＢＫ２とのなす角度θ４より大きい。つまり、斜面ＳＦ１３は、斜面ＳＦ１４よりも急峻な傾斜面である。

ここで、第２導光板ＬＧ２を伝播する光が第２出射面ＯＵＴ２で全反射される角度を第２臨界角θｃ２としたとき、本実施形態では、なす角度θ３は、例えば以下のように設定される。すなわち、なす角度θ３は、第２導光板ＬＧ２の内部を第２入射面ＩＮ２側に向かって伝播して斜面ＳＦ１４で反射された反射光、あるいは、斜面ＳＦ１４から入射し斜面ＳＦ１３で反射された反射光が第２出射面ＯＵＴ２に対して第２臨界角θｃ２より小さい入射角で入射するように設定される。あるいは、なす角度θ３は、第２臨界角θｃ２以上の角度に設定される。

以下に、第１導光板ＬＧ１の第１裏面ＢＫ１側の構造の一例について説明する。

図７は、第１導光板ＬＧ１の第１裏面ＢＫ１側の構造の一例を示す斜視図である。

第１凸部ＣＶ１は、第１方向Ｘに略連続的に並んでいる。図示した例では、それぞれの第１凸部ＣＶ１は、三角柱状に形成され、長方形状の斜面ＳＦ１１及び斜面ＳＦ１２を有している。また、第１凸部ＣＶ１は、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。第１凸部ＣＶ１を形成する側面ＳＤ１及びＳＤ２は、平面であっても良いし、曲面であっても良い。これらの側面ＳＤ１及びＳＤ２は、第１裏面ＢＫ１に対して傾斜した傾斜面であっても良く、必ずしも第１裏面ＢＫ１に対して直交する面でなくても良い。また、第２方向Ｙに隣接する２つの第１凸部ＣＶ１の間には、構造物を設けても良い。この構造物は、第１方向Ｘに沿って伝播する光の第２方向Ｙへの拡がりを抑制できる形状であれることが望ましい。このように、側面ＳＤ１及びＳＤ２を傾斜面としたり、隣接する第１凸部ＣＶ１の隙間に構造物を設けたりすることにより、第１入射面ＩＮ１から入射した光の直進性を向上することが可能となる。

ここでは、第１導光板ＬＧ１の第１裏面ＢＫ１側の構造について説明したが、第２導光板ＬＧ２の第２裏面ＢＫ２側の構造についても、図示した例と同様の構造が適用可能である。

なお、第１凸部ＣＶ１及び第２凸部ＣＶ２の形状は図示した例に限らず、それぞれ第２方向Ｙに延出していても良い
このような本実施形態によれば、第１凸部ＣＶ１及び第２凸部ＣＶ２はいずれも垂直面を有しておらず、第１凸部ＣＶ１は第１裏面ＢＫ１に対して鋭角に交差する２つの斜面ＳＦ１１及びＳＦ１２によって形成され、また、第２凸部ＣＶ２は第２裏面ＢＫ２に対して鋭角に交差する２つの斜面ＳＦ１３及びＳＦ１４によって形成されている。このため、図４を参照して説明したような垂直面ＳＦ１もしくは垂直面ＳＦ３による反射光に起因した３Ｄクロストークを抑制することが可能となる。

すなわち、図４の（Ａ）に示した例において、第２光源ＬＳ２が点灯した際、第２導光板ＬＧ２から漏れ出して反射シートＳＨ２で反射された反射光は、斜面ＳＦ１３もしくは斜面ＳＦ１４から再び第２導光板ＬＧ２の内部に入射する。このため、図中において破線で示したような左側から右側に向かう本来のパスを通り、第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

また、図４の（Ｂ）で示した例において、第１光源ＬＳ１が点灯した際、第１導光板ＬＧ１漏れ出して第２導光板ＬＧ２に入射した入射光は、斜面ＳＦ１３で反射され、図中の破線で示したような右側から左側に向かう本来のパスで再び第１導光板ＬＧ１の内部に入射し、第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

また、図４の（Ｃ）で示した例において、第２光源ＬＳ２が点灯した際、第２導光板ＬＧ２から出射され、第１導光板ＬＧ１に入射した入射光は、斜面ＳＦ１１もしくは斜面ＳＦ１２から第１導光板ＬＧ１の内部に入射する。このため、図中の破線で示したような左側から右側に向かう本来のパスを通り、第１出射面ＯＵＴ１から出射される。

このように、本来のパスとは逆向きのパスを通る不所望な光線の発生を抑制することができるため、３Ｄクロストークを抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１凸部ＣＶ１の斜面ＳＦ１１と第１裏面ＢＫ１とのなす角度θ１は、斜面ＳＦ１１で反射された反射光が第１出射面ＯＵＴ１に対して第１臨界角θｃ１より小さい入射角で入射するように設定されている。このため、第１導光板ＬＧ１に入射し、斜面ＳＦ１１で反射された反射光は、第１出射面ＯＵＴ１で全反射されて第１入射面ＩＮ１に向かって伝播することなく、第１出射面ＯＵＴ１から外部に出射される。これにより、第１入射面ＩＮ１に到達する光を低減することができる。

同様に、第２凸部ＣＶ２の斜面ＳＦ１３と第２裏面ＢＫ２とのなす角度θ３は、斜面ＳＦ１３で反射された反射光が第２出射面ＯＵＴ２に対して第２臨界角θｃ２より小さい入射角で入射するように設定される。このため、第２導光板ＬＧ２に入射し、斜面ＳＦ１３で反射された反射光は、第２出射面ＯＵＴ２で全反射されて第２入射面ＩＮ２に向かって伝播することなく、第２出射面ＯＵＴ２から外部に出射される。これにより、第２入射面ＩＮ２に到達する光を低減することができる。

したがって、図５を参照して説明したような第１入射面ＩＮ１もしくは第２入射面ＩＮ２による反射光に起因した３Ｄクロストークも抑制することが可能となる。

すなわち、図５の（Ａ）で示した例において、第２光源ＬＳ２が点灯した際、第２導光板ＬＧ２から出射され、第１導光板ＬＧ１に入射した入射光は、第１導光板ＬＧ１の内部を図中の左側から右側に向かって伝播するが、斜面ＳＦ１１で反射された反射光は、左側から右側に向かう本来のパスを通り、第１出射面ＯＵＴ１から出射される。このため、第１導光板ＬＧ１の内部を図中の左側から右側に向かって伝播する光が第１入射面ＩＮ１に到達せず、第１入射面ＩＮ１での不所望な反射を抑制することができる。

また、図５の（Ｂ）で示した例において、第１光源ＬＳ１が点灯した際、第１導光板ＬＧ１から漏れ出し、第２導光板ＬＧ２に入射した入射光は、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の右側から左側に向かって伝播するが、斜面ＳＦ１３で反射された反射光は、右側から左側に向かう本来のパスを通り、第２出射面ＯＵＴ２から出射される。このため、第２導光板ＬＧ２の内部を図中の右側から左側に向かって伝播する光が第２入射面ＩＮ２に到達せず、第２入射面ＩＮ２での不所望な反射を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、本来のパスとは逆向きのパスを通る光線の発生を抑制することができるため、３Ｄクロストークといった表示の不具合の発生を抑制することができ、表示品位の良好な３Ｄ表示が可能となる。

また、本実施形態によれば、なす角度θ１は第１臨界角θｃ１以上であり、なす角度θ３は第２臨界角θｃ２以上である。このため、図３に示した比較例と同等の光取出効率を確保することが可能となる。この点について、第１導光板ＬＧ１を例に、なす角度θ１と第１臨界角θｃ１との関係に着目して、以下に詳述する。

図３に示した比較例では、導光板の内部を伝播する光のほとんどが凸部における斜面に到達し、外部に出射される（あるいは、外部に取り出される）。例えば、第１導光板ＬＧ１の内部を伝播する光のほとんどは第１凸部ＣＶ１における斜面ＳＦ２に到達し、外部に出射される。

一方、図６に示した本実施形態の構成例では、導光板の内部を伝播する光が凸部における急峻な斜面及び緩やかな勾配の斜面の双方に到達する場合、急峻な斜面での反射光が出射面で全反射されて導光板の内部に閉じ込められ、光取出効率の低下を招くおそれがある。例えば、図８の右側に示した例では、第１光源ＬＳ１からの出射光が第１入射面ＩＮ１から入射し、斜面ＳＦ１１で反射された後に斜面ＳＦ１２で反射された反射光は、第１出射面ＯＵＴ１での第１臨界角θｃ１よりも大きな入射角で第１出射面ＯＵＴ１に入射している。このため、この光は、第１出射面ＯＵＴ１で全反射され、第１導光板ＬＧ１の内部に閉じ込められてしまう。

そこで、第１入射面ＩＮ１からの入射光が斜面ＳＦ１１に到達しないように、斜面ＳＦ１１を形成すればよい。図示したように、第１臨界角θｃ１よりも小さい入射角で第１出射面ＯＵＴ１に入射した光は第１出射面ＯＵＴ１から外部に出射され、第１臨界角θｃ１以上の入射角で第１出射面ＯＵＴ１に入射した光は第１出射面ＯＵＴ１で全反射される。この全反射される光の反射角θｒは、第１臨界角θｃ１よりも大きい角度である。反射角θｒが最小となる光が斜面ＳＦ１１に到達しなければ、第１出射面ＯＵＴ１で全反射されたほぼすべての光が斜面ＳＦ１１に到達することはない。発明者が検討したところでは、斜面ＳＦ１１と第１裏面ＢＫ１とのなす角度θ１は、第１臨界角θｃ１以上の角度に設定したとき、第１出射面ＯＵＴ１で全反射された光が斜面ＳＦ１１に到達しないことが確認された。

同様に、第２導光板ＬＧ２についても、第２入射面ＩＮ２からの入射光が斜面ＳＦ１３に到達しないように斜面ＳＦ１３を形成すればよく、第２出射面ＯＵＴ２で全反射されたほぼすべての光が斜面ＳＦ１３に到達することなく斜面ＳＦ１４に到達するためには、斜面ＳＦ１３と第２裏面ＢＫ２とのなす角度θ３は、第２臨界角θｃ２以上の角度に設定すればよい。

一例として、第１導光板ＬＧ１及び第２導光板ＬＧ２がいずれもＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）によって形成された場合を例にシミュレーションしたところ、第１臨界角θｃ１及び第２臨界角θｃ２はいずれも約４２°であり、なす角度θ１及びなす角度θ３を４２°に設定することで、斜面ＳＦ１１及び斜面ＳＦ１３にほとんど光が到達しないことが確認された。また、なす角度θ１及びなす角度θ３を４２°に設定し、なす角度θ２及びなす角度θ４を２°に設定した場合には、比較例と同等の光取出効率（あるいは輝度）を得られることが確認された。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の良好な３Ｄ表示を可能とする液晶表示装置を提供することが可能となる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

上記した本実施形態では、第１導光板ＬＧ１の第１裏面ＢＫ１に第１凸部ＣＶ１を形成し、また、第２導光板ＬＧ２の第２裏面ＢＫ２に第２凸部ＣＶ２を形成した例について説明したが、第１導光板ＬＧ１が第１裏面ＢＫ１に形成された第１凹部を有し、また、第２導光板ＬＧ２が第２裏面ＢＫ２に形成された第２凹部を有する構成であっても良い。このとき、詳述しないが、第１凹部は、第１端部の側に位置し第１裏面ＢＫ１と鋭角に交差する第１斜面及び第２端部の側に位置し第１裏面ＢＫ１と鋭角に交差する第２斜面を有する形状であって、また、第２凹部は、第２端部の側に位置し第２裏面ＢＫ２と鋭角に交差する第３斜面及び第１端部の側に位置し第２裏面ＢＫ２と鋭角に交差する第４斜面を有する形状であれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

ＬＰＮ…液晶表示パネル
ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板 ＬＱ…液晶層
１１…第１照明ユニット ＬＳ１…第１光源 ＬＧ１…第１導光板
ＣＶ１…第１凸部 ＳＦ１１…斜面（第１斜面） ＳＦ１２…斜面（第２斜面）
１２…第２照明ユニット ＬＳ２…第２光源 ＬＧ２…第２導光板
ＣＶ２…第２凸部 ＳＦ１３…斜面（第３斜面） ＳＦ１４…斜面（第４斜面）

Claims (5)

1. 第１方向及び第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配置された画素を備え、第２方向に沿った第１端部及び前記第１端部の反対側に位置する第２端部を有する液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルに対向する第１出射面、前記第１端部の側に位置する第１入射面、前記第１出射面に対向する第１裏面、前記第１裏面に形成された第１凸部であって前記第１端部の側に位置し前記第１裏面と鋭角に交差する第１斜面及び前記第２端部の側に位置し前記第１裏面と鋭角に交差する第２斜面を有する第１凸部、を有する第１導光板と、前記第１入射面に対向する第１光源と、を備え、前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１観察方向に出射した光で前記液晶表示パネルを照明する第１照明ユニットと、
   前記第１導光板に対向する第２出射面、前記第２端部の側に位置する第２入射面、前記第２出射面に対向する第２裏面、前記第２裏面に形成された第２凸部であって前記第２端部の側に位置し前記第２裏面と鋭角に交差する第３斜面及び前記第１端部の側に位置し前記第２裏面と鋭角に交差する第４斜面を有する第２凸部、を有する第２導光板と、前記第２入射面に対向する第２光源と、を備え、前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１観察方向とは異なる第２観察方向に出射した光で前記液晶表示パネルを照明する第２照明ユニットと、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１斜面と前記第１裏面とのなす角度θ１は、前記第２斜面と前記第１裏面とのなす角度θ２より大きく、
   前記第３斜面と前記第２裏面とのなす角度θ３は、前記第４斜面と前記第２裏面とのなす角度θ４より大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記なす角度θ１は、前記第１導光板を伝播する光が前記第１出射面で全反射される第１臨界角以上であり、
   前記なす角度θ３は、前記第２導光板を伝播する光が前記第２出射面で全反射される第２臨界角以上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。
4. 前記なす角度θ１及び前記なす角度θ３は、４４°であることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１斜面と前記第２斜面とが交差する第１頂角、及び、前記第３斜面と前記第４斜面とが交差する第２頂角は、鈍角であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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