JP4225132B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体カラー画像を表示する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−１１９８８９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平７−５４５５号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平１０−２６８２３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
しかも、前記従来の液晶表示装置では、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、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らず、したがって製造が難しい。
【０００８】
この発明は、解像度の高い立体カラー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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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と、
板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この液晶表示装置は、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、１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させることにより、前記１フレームの間に左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像との計６つの単位色画像を任意の順序で順次表示し、表示観察者に立体カラー画像を観察させる。
【００１１】
この液晶表示装置によれば、前記６つの単位色画像を１つずつ順次表示するため、これらの単位色画像をそれぞれ、前記液晶表示パネルの全ての画素を使用して表示し、解像度の高い立体カラー画像を表示することができる。
【００１２】
しかも、前記面光源は、前記液晶表示パネルの法線に対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の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３色の第１の照明光と、前記法線に対して前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の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３色の第２の照明光とを、前記液晶表示パネルの複数の画素が配列している表示エリアの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。
【００１３】
このように、この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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の観察側とは反対側に、板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源を配置し、制御手段により、左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させることにより、指向性の良い第１の照明光と第２の照明光を液晶表示パネル１に入射させ、解像度の高い立体カラー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ようにしたものである。
【００１６】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルと前記面光源との間に、前記面光源から前記第１の方向に出射した第１の照明光に対して拡散特性を有する第１の指向性拡散板と、前記面光源から前記第２の方向に出射した第２の照明光に対して拡散特性を有する第２の指向性拡散板とをさらに配置するのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図１２はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の側面図である。
【００１８】
この液晶表示装置は、図１及び図２のように、複数の画素を有し、これらの画素に、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（図において上側）とは反対側（以下、入射側と言う）に配置された面光源６と、前記液晶表示パネル１と面光源６との間に配置された第１と第２の指向性拡散板１８，１９と、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段２０とを備えている。
【００１９】
前記液晶表示パネル１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板２，３のうち、一方の基板、例えば入射側基板２の観察側基板３と対向する面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線とが設けられ、他方の観察側基板３の前記入射側基板２と対向する面に、前記複数の画素電極とそれぞれ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１枚膜状の透明な対向電極が設けられ、これらの基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層が設けられた構成となっている。
【００２０】
なお、前記入射側基板２は、その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を有しており、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４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５に接続され、前記対向電極は、前記シール材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４とデータ側ドライバ５の一方または両方の基準電位に接続されている。
【００２１】
また、この液晶表示パネル１は、例えば、前記液晶層の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、図では省略しているが、前記一対の基板２，３の外面に入射側偏光板と表示側偏光板とが、それぞれの透過軸を実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置されている。
【００２２】
前記面光源６は、前記液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向、例えば左眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向（以下、左眼方向と言う）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３色の第１の照明光（以下、左眼用照明光と言う）と、前記法線に対して前記観察者の他方の眼の方向、つまり右眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向（以下、右眼方向と言う）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３色の第２の照明光（以下、右眼用照明光と言う）とを前記液晶表示パネル１に向けて出射する。
【００２３】
この面光源６は、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面９と、前記入射端面８ａ，８ｂから透明部材内に入射した光を前記出射面９に向けて反射する反射面１０とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面８ａ，８ｂに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９に配置され、前記導光板７に前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光を、前記左眼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して出射し、前記導光板７に前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を、前記右眼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して出射するコリメートフィルム１２とを備えている。
【００２４】
前記導光板７は、前記液晶表示パネル１の複数の画素がマトリックス状に配列している表示エリアＡよりも大きい面積を有する、屈折率が１．４９のアクリル系樹脂からなっており、その一方の板面の出射面９と他方の板面の反射面１０とは互いに平行な平坦面に形成され、前記第１と第２の入射端面８ａ，８ｂはそれぞれ、前記出射面９及び反射面１０に対して垂直な面に形成されている。
【００２５】
また、前記第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂはそれぞれ、その内部構造は図示しないが、赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを備えており、これらのＬＥＤを選択的に駆動され、前記導光板７の入射端面８ａ，８ｂに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。
【００２６】
なお、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置する第１と第２の発光素子は、赤、緑、青の各色の光をそれぞれ発する３本の冷陰極管でもよい。
【００２７】
以下、前記導光板の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂのうち、液晶表示パネル１の観察側から見て右側（図１及び図２では左側）の第１の入射端面８ａに対向させて配置された第１の発光素子１１ａを左眼用発光素子と言い、前記観察側から見て左側（図１及び図２では右側）の第２の入射端面８ｂに対向させて配置された第２の発光素子１１ｂを右眼用発光素子と言う。
【００２８】
一方、前記コリメートフィルム１２は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対応する面積を有する透明なベースフィルム１３と、このベースフィルム１３の導光板７と対向する面の全域に、前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行に、且つ予め定めたピッチで設けられた複数の透明な細長凸部１４とからなっている。
【００２９】
図３は前記コリメートフィルム１２の一部分の拡大側面図であり、このコリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４はそれぞれ、前記導光板７の出射面９に対向し、前記導光板７の出射面９から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面１５と、前記入光面１５の一側縁、例えば液晶表示パネル１の観察側から見て左側縁（図３では右側縁）と前記ベースフィルム１３との間に位置し、前記入光面１５から導入された前記互いに異なる方向の光の一方、つまり前記観察側から見て左方向の光を、前記左眼方向に反射する第１の反射面１６ａと、前記入光面１５の他側縁（観察側から見て右側縁）と前記ベースフィルム１３との間に位置し、前記入光面１５から導入された前記互いに異なる方向の光の他方、つまり前記観察側から見て右方向の光を、前記右眼方向に反射する第２の反射面１６ｂとを有している。
【００３０】
この細長凸部１４は、図３に仮想線（二点鎖線）で示した左右の斜辺の傾斜角が等しい台形を基本とする断面形状を有しており、その頂面により入光面１５が形成され、左右の傾斜面により第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂが形成されている。
【００３１】
さらに、この細長凸部１４の入光面１５は、前記台形の頂辺長さよりも僅かに小さい幅に形成されており、また、第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂの基部（ベースフィルム１３側の部分）は、前記台形の斜辺に一致する直線状の正反射面に形成され、それよりも入光面１５側の部分は、外膨らみの円弧状に湾曲する集光反射面に形成されている。
【００３２】
このコリメートフィルム１２は、前記ベースフィルム１３の一方の面（導光板７と対向する面）に、前記複数の細長凸部１４を、例えば金型を用いた樹脂成形により形成することにより製作されたものであり、前記ベースフィルム１３は、屈折率が１．５５のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなり、前記複数の細長凸部１４は、前記導光板７と同じ屈折率（１．４９）のアクリル系樹脂からなっている。
【００３３】
前記コリメートフィルム１２は、図１及び図２に示したように、その複数の細長凸部１４の入光面１５を前記導光板７の出射面９に、前記導光板７及びコリメートフィルム１２の細長凸部１４と実質的に同じ屈折率を有するアクリル系粘着剤１７により接着され、前記複数の細長凸部１４の入光面１５を前記導光板７の出射面９に密着させて配置されている。
【００３４】
そして、前記面光源６は、前記液晶表示パネル１の入射側（観察側とは反対側）に、前記コリメートフィルム１２のベースフィルム１３側の面を液晶表示パネル１に対向させて配置されている。
【００３５】
図４は前記面光源６からの左眼用照明光の出射状態を示しており、このときは、右眼用発光素子１１ｂは消灯状態にあり、左眼用発光素子１１ａだけが点灯される。
【００３６】
前記左眼用発光素子１１ａから出射した光（赤、緑、青のいずれか１色の光）は、導光板７にその第１の入射端面８ａから入射し、図４に矢線で示したように、導光板７の反射面１０と外気（屈折率が１の空気層）との界面及び前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部以外の領域と外気との界面（粘着剤１７が塗布されている領域では前記粘着剤１７の表面と外気との界面）により全反射しながら前記導光板７内をその全域に導かれ、その過程で、前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部に導かれた光が、前記粘着剤１７を透過して前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入される。
【００３７】
この光は、前記導光板７に液晶表示パネル１の観察側から見て右側の第１の入射端面８ａから入射した光であるため、図４のように、前記導光板７の出射面９の法線に対し、前記第１の入射端面８ａとは反対方向、つまり前記観察側から見て左側に傾いた方向に向かって前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入され、これらの細長凸部１４の前記観察側から見て左側の第１の反射面１６ａと外気との界面で全反射し、上述した左眼方向（液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左眼の方向に予め定めた角度傾いた方向）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なって、前記コリメートフィルム１２のベースフィルム１３を透過し、前記液晶表示パネル１に向かって出射する。
【００３８】
また、図５は前記面光源６からの右眼用照明光の出射状態を示しており、このときは、左眼用発光素子１１ａは消灯状態にあり、右眼用発光素子１１ｂだけが点灯される。
【００３９】
前記右眼用発光素子１１ｂから出射した光（赤、緑、青のいずれか１色の光）は、導光板７にその第２の入射端面８ｂから入射し、図５に矢線で示したように、導光板７の反射面１０と外気との界面及び前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部以外の領域と外気との界面（粘着剤１７が塗布されている領域では前記粘着剤１７の表面と外気との界面）により全反射しながら前記導光板７内をその全域に導かれ、その過程で、前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部に導かれた光が、前記粘着剤１７を透過して前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入される。
【００４０】
この光は、前記導光板７に液晶表示パネル１の観察側から見て左側の第２の入射端面８ｂから入射した光であるため、図４のように、前記導光板７の出射面９の法線に対し、前記第２の入射端面８ｂとは反対方向、つまり前記観察側から見て右側に傾いた方向に向かって前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入され、これらの細長凸部１４の前記観察側から見て右側の第２の反射面１６ｂと外気との界面で全反射し、上述した右眼方向（液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の右眼の方向に予め定めた角度傾いた方向）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なって、前記コリメートフィルム１２のベースフィルム１３を透過し、前記液晶表示パネル１に向かって出射する。
【００４１】
このように、前記面光源６は、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂのうち、液晶表示パネル１の観察側から見て右側の第１の入射端面８ａに対向させて配置された左眼用発光素子１１ａからの出射光を、前記導光板７とコリメートフィルム１２とにより左眼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して液晶表示パネル１に向けて出射し、前記観察側から見て左側の第２の入射端面８ｂに対向させて配置された右眼用発光素子１１ｂからの出射光を、前記導光板７とコリメートフィルム１２とにより右眼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して液晶表示パネル１に向けて出射する。
【００４２】
この実施例では上述したように、前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４の第１及び第２の反射面１６ａ，１６ｂの入光面１５側の部分を外膨らみの円弧状に湾曲する集光反射面に形成しており、前記入光面１５から導入された光は、そのほとんどが前記集光反射面と外気との界面で全反射するため、より高い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、より高い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に向けて出射することができる。
【００４３】
前記面光源６は、液晶表示装置の用途による表示の観察距離に応じて、前記左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向が表示観察者の左右の眼に向かう方向に一致するように、例えば約１２°〜１６°の範囲に設計される。
【００４４】
この実施例では、前記面光源６を、左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向がそれぞれ、面光源６の法線に対して略１５°傾いた方向になるように設計している。
【００４５】
なお、前記導光板７の出射面９から出射する光の出射角は、導光板７の厚さによって異なり、導光板７が厚いほど、前記出射面９に対する出射角が大きくなり出射光強度が高くなるが、その反面、出射光の輝度むらが大きくなる。
【００４６】
また、前記導光板７の出射面９から出射した光のコリメートフィルム１２への導入量は、前記複数の細長凸部１４の基部幅（ベースフィルム１３に接する面の幅）Ｗ１と入光面幅Ｗ２によって異なり、入光面幅Ｗ２を大きくするほど、光の導入量が多くなり出射光強度が高くなるが、前記複数の細長凸部１４にその入光面１５から導入されてベースフィルム１３の他方の面から出射する各光の干渉によるモアレ縞が発生し、また、細長凸部１４の基部幅Ｗ１を大きくすると、出射光強度が低下し、しかも前記モアレ縞を発生する。
【００４７】
そのため、この実施例では、屈折率が１．４９のアクリル系樹脂からなる前記導光板７の厚さを０．８０〜２．００ｍｍとし、前記コリメートフィルム１２の屈折率が１．４９のアクリル系樹脂からなる複数の細長凸部１４のピッチＰ１と、隣り合う細長凸部１４間の距離Ｐ２と、前記細長凸部１４の基部幅Ｗ１と、前記細長凸部１４の入光面幅Ｗ２と、前記細長凸部１４の高さＨと、前記細長凸部１４の第１及び第２の１６ａ，１６ｂの基部（正反射面）のベースフィルム１３面に対する傾き角θと、前記第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂの集光反射面の曲率半径Ｒとを、
Ｐ１＝０．０５〜０．５０ｍｍ
Ｐ２＝０．０３〜０．１５ｍｍ
Ｗ１＝０．０２〜０．３５ｍｍ
Ｗ２＝０．００５〜０．０５ｍｍ
Ｈ＝０．０１〜０．１０ｍｍ
θ＝５０°〜７０°
Ｒ＝０．３０〜０．８０ｍｍ
の範囲に設定し、前記面光源６から、その法線に対して１５°付近の方向に出射光強度のピークが存在する強度分布の左眼用照明光と右眼用照明光を、充分な強度で、しかもモアレ縞を生じさせることなく出射させるようにしている。
【００４８】
なお、この実施例では、前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４の入光面１５を導光板７の出射面９に粘着剤１７により接着しているが、この粘着剤１７の屈折率は前記導光板７及びコリメートフィルム１２の細長凸部１４の屈折率と実質的に同じであり、またその膜厚は２５μｍ程度であるため、前記粘着剤１７が前記左眼用照明光及び右眼用照明光の出射角に影響することはほとんど無い。
【００４９】
前記コリメートフィルム１２のＰ１，Ｐ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｈ，θ，Ｒの値は、好ましくは、
Ｐ１＝０．１５〜０．２０ｍｍ
Ｐ２＝０．０８〜０．１０ｍｍ
Ｗ１＝０．０７〜０．１０ｍｍ、
Ｗ２＝０．０１５〜０．０３０ｍｍ
Ｈ＝０．０３〜０．０６ｍｍ
θ＝５５°〜６５°
Ｒ＝０．４０〜０．６０ｍｍ
であり、この範囲にすることにより、前記面光源６から、その法線に対して１５°付近の方向に出射光強度のピークが存在する強度分布の左眼用照明光と右眼用照明光を、より高い強度で、しかもさらにモアレ縞を生じさせることなく出射させることができる。
【００５０】
図６は、前記導光板７の板厚を０．８０〜２．００ｍｍの範囲にし、前記コリメートフィルム１２のＰ１，Ｐ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｈ，θ，Ｒの値を上記好ましい範囲に設定した面光源６から出射する左眼用照明光と右眼用照明光の強度分布図である。
【００５１】
なお、図６において、横方向視角は、液晶表示パネル１の観察側から見た、面光源６の横軸方向（コリメートフィルム１２の細長凸部１４の長さ方向に対して直交する方向）の角度であり、負の視角は面光源６の法線に対して左方向の角度、正の視角は前記法線に対して右方向の角度である。
【００５２】
図６のように、前記面光源６は、その法線（視角０°の方向）に対して左方向に略１５°傾いた方向の付近に出射光強度のピークが存在する強度分布の左眼用照明光と、前記法線に対して右方向に略１５°傾いた方向の付近に出射光強度のピークが存在する強度分布の右眼用照明光とを出射する。
【００５３】
この面光源６の正面方向（法線付近の方向）への出射光強度は、図６のように前記左眼用照明光及び右眼用照明光の前記ピークが存在する方向への出射光強度の約４０％以下であり、したがって、明確に区分された指向性の良い左眼用照明光と右眼用照明光とを出射することができる。
【００５４】
一方、前記液晶表示パネル１と面光源６との間に配置された第１と第２の指向性拡散板１８，１９のうち、第１の指向性拡散板１８は、前記面光源６から前記左眼方向に出射した左眼用照明光に対して拡散特性を有する拡散板、第２の指向性拡散板１９は、前記面光源６から前記右眼方向に出射した右眼用照明光に対して拡散特性を有する拡散板であり、いずれも、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対応する面積を有している。以下、前記第１の指向性拡散板１８を左眼用指向性拡散板と言い、第２の指向性拡散板１９を右眼用指向性拡散板と言う。
【００５５】
図７は、前記左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９の拡散特性図である。なお、図７において、横方向視角は、液晶表示パネル１の観察側から見た、前記面光源６の横軸と平行な方向の角度であり、負の視角は拡散板１８，１９の法線に対して左方向の角度、正の視角は前記法線に対して右方向の角度である。
【００５６】
図７のように、前記左眼用指向性拡散板１８は、前記面光源６から出射した左眼用照明光と右眼用照明光のうち、右眼用照明光をほとんど拡散せずに透過させ、左眼用照明光を拡散させて液晶表示パネル１側に出射し、前記右眼用指向性拡散板１９は、前記面光源６から出射した左眼用照明光と右眼用照明光のうち、左眼用照明光をほとんど拡散せずに透過させ、右眼用照明光を拡散させて液晶表示パネル１側に出射する。
【００５７】
この左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９の拡散開始角は、前記面光源６から出射する左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向の角度に合わせて設定されている。
【００５８】
この実施例では、上述したように、前記面光源６を、左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向がそれぞれ、面光源６の法線に対して略１５°傾いた方向になるように設計しているため、前記左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９の拡散開始角（拡散板１８，１９の法線に対する角度）をそれぞれ、図７に示したように１５°付近に設定している。
【００５９】
前記左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９は、互いに積層され、その一方、例えば右眼用指向性拡散板１９を前記面光源６の出射面（コリメートフィルム１２のベースフィルム１３面）に近接または接面させて配置されており、前記液晶表示パネル１は、その入射面を左眼用指向性拡散板１８に近接または接面させて配置されている。
【００６０】
そのため、この液晶表示装置によれば、前記面光源６から出射した左眼用照明光を、その出射光強度のピークが存在する方向の出射光を含めて前記左眼用指向性拡散板１８により拡散し、前記面光源６から出射した右眼用照明光を、その出射光強度のピークが存在する方向の出射光を含めて前記右眼用指向性拡散板１９により拡散し、これらの照明光をそれぞれ、モアレ縞が無く、しかも強度分布が均一な光として液晶表示パネル１に入射させることができる。
【００６１】
しかも、前記左眼用指向性拡散板１８は、前記面光源１から出射した左眼用照明光と右眼用照明光のうち、左眼用照明光に対して拡散特性をもち、右眼用照明光はほとんど拡散せずに透過させ、前記右眼用指向性拡散板１９は、右眼用照明光に対して拡散特性をもち、左眼用照明光はほとんど拡散せずに透過させるため、拡散された左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ、その向きをほとんど変化させること無く前記液晶表示パネル１に入射させることができる。
【００６２】
なお、この実施例では、前記左眼用指向性拡散板１８を液晶表示パネル１側に、右眼用指向性拡散板１９を面光源６側に配置しているが、それと逆に、左眼用指向性拡散板１８を面光源６側に、右眼用指向性拡散板１９を液晶表示パネル１側に配置してもよい。
【００６３】
次に、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段２０について説明すると、この制御手段２０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４及びデータ側ドライバ５を制御する書込み制御回路と、前記面光源６の左眼用発光素子１１ａ及び右眼用発光素子１１ｂからの赤、緑、青の３色の光の出射を制御する照明制御回路とからなっている。
【００６４】
この制御手段２０は、左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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、前記左眼用照明光と右眼用照明光のうち、前記液晶表示パネル１の各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源６から出射させる。
【００６５】
なお、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと、右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データは、例えば、６ｃｍの間隔で配置された左右２つの撮像レンズを有するデジタルカメラにより撮像したカラー画像の、左側レンズによる赤、緑、青の各色成分の画像データと、右側レンズによる赤、緑、青の各色成分の画像データである。
【００６６】
この液晶表示装置は、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、１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記制御手段２０により、左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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、前記制御手段２０により、前記液晶表示パネル１の各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源１から出射させることにより、前記１フレームの間に左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像との計６つの単位色画像を予め定めた順序で順次表示し、表示観察者に立体カラー画像を観察させる。
【００６７】
すなわち、この液晶表示装置は、１つの立体画像を表示するための１フレームを６フィールドで形成し、その各フィールド毎に、左眼用赤色画像、左眼用緑色画像、左眼用青色画像、右眼用赤色画像、右眼用緑色画像、右眼用青色画像の６つの単位色画像の１つを任意の順序で順次表示させるものである。
【００６８】
図８〜図１２はそれぞれ、前記１フレームにおける左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像の表示順の代表的な複数の例を示している。
【００６９】
なお、この実施例では、１フレームを３０Ｈｚ、１フィールドを１８０Ｈｚとし、ちらつきの無い良好な立体カラー画像を観察させるようにしている。
【００７０】
この液晶表示装置によれば、前記６つの単位色画像を１つずつ順次表示するため、これらの単位色画像をそれぞれ、前記液晶表示パネルの全ての画素を使用して表示し、解像度の高い立体カラー画像を表示することができる。
【００７１】
しかも、この液晶表示装置によれば、前記面光源６は、液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左眼の方向に予め定めた角度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３色の左眼用照明光と、前記法線に対して前記観察者の右眼の方向に予め定めた角度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３色の右眼用照明光とを、前記液晶表示パネル１の複数の画素が配列している表示エリアＡの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。
【００７２】
また、上記実施例では、前記面光源６を、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面９とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面８ａ，８ｂに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する左眼用と右眼用の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９に配置され、前記導光板７に前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光を、前記左眼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して出射し、前記導光板７に前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を、前記右眼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して出射するコリメートフィルム１２とにより構成しているため、前記面光源６から左眼用照明光と右眼用照明光とを出射することができる。
【００７３】
しかも、上記実施例では、前記コリメートフィルム１２を、前記導光板７と対向する面に前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行に設けられた複数の細長凸部１４を有し、前記複数の細長凸部１４をそれぞれ、前記導光板７の出射面９に対向し、前記導光板７の出射面９から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面１５と、前記入光面１４から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を左眼方向に反射する第１の反射面１６ａと、前記入光面１５から導入された前記互いに異なる方向の光の他方を右眼方向に反射する第２の反射面１６ｂとを有する構成としているため、指向性の良い左眼用照明光と右眼用照明光を液晶表示パネル１に入射させ、良好な立体カラー画像を観察させることができる。
【００７４】
さらに、上記実施例では、前記細長凸部１４の第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂを、外膨らみの円弧状に湾曲する集光反射面に形成しているため、前記入光面１５から導入された光を前記集光反射面により反射し、より高い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右眼用照明光とを液晶表示パネル１に向けて出射することができる。
【００７５】
また、上記実施例の液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１と前記面光源６との間に、前記面光源６から左眼方向に出射した左眼用照明光に対して拡散特性を有する左眼用指向性拡散板１８と、前記面光源６から右眼方向に出射した右眼用照明光に対して拡散特性を有する右眼用指向性拡散板１９とをさらに配置したものであるため、前記面光源６から出射した左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ、モアレ縞が無く、しかも強度分布が均一な光にするとともに、その左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ、その向きをほとんど変化させること無く前記液晶表示パネル１に入射させることができる。
【００７６】
なお、上記実施例では、面光源６のコリメートフィルム１２を、複数の細長凸部１４をそれぞれの間に間隔を設けて形成した構成としているが、このコリメートフィルム１２は、図１３に示した他の実施例のように、前記複数の細長凸部１４を密に並べて形成した構成としてもよい。
【００７７】
また、上記実施例では、コリメートフィルム１２を、ベースフィルム１３の導光板７と対向する面に複数の細長凸部１４を設けた構成としているが、このコリメートフィルム１２は、透明フィルム（好ましくは導光板７と実質的に同じ屈折率を有する透明フィルム）の導光板７と対向する面に前記複数の細長凸部１４を一体に形成したものでもよい。
【００７８】
また、この発明の液晶表示装置は、立体カラー画像だけでなく、平面画像をフィールドシーケンシャル表示させ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、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面光源６から出射させればよい。
【００７９】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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の観察側とは反対側に、板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源を配置し、制御手段により、左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させるようにしたものであるため、指向性の良い第１の照明光と第２の照明光を液晶表示パネル１に入射させることができ、また解像度の高い立体カラー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。
【００８２】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルと前記面光源との間に、前記面光源から前記第１の方向に出射した第１の照明光に対して拡散特性を有する第１の指向性拡散板と、前記面光源から前記第２の方向に出射した第２の照明光に対して拡散特性を有する第２の指向性拡散板とをさらに配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記面光源から出射した第１の照明光と第２の照明光をそれぞれ、モアレ縞が無く、しかも強度分布が均一な光にするとともに、これらの照明光をそれぞれ、その向きをほとんど変化させること無く前記液晶表示パネルに入射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】 前記液晶表示装置の側面図。
【図３】 前記液晶表示装置における面光源のコリメートフィルムの一部分の拡大側面図。
【図４】 前記面光源からの左眼用照明光の出射状態を示す図。
【図５】 前記面光源からの右眼用照明光の出射状態を示す図。
【図６】 前記面光源から出射する左眼用照明光と右眼用照明光の強度分布図。
【図７】 前記液晶表示装置における左眼用指向性拡散板と右眼用指向性拡散板の拡散特性図。
【図８】 前記液晶表示装置における左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の一例を示す図。
【図９】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１０】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１１】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１２】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１３】 この発明の他の実施例を示す面光源の側面図。
【符号の説明】
１…液晶表示パネル、Ａ…表示エリア、６…面光源、７…導光板、８ａ，８ｂ…入射端面、９…出射面、１１ａ．１１ｂ…発光素子、１２…コリメートフィルム、１３…ベースフィルム、１４…細長凸部、１５…入光面、１６ａ，１６ｂ…反射面、１７…粘着剤、１８，１９…指向性拡散板、２０…制御手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体カラー画像を表示する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−１１９８８９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平７−５４５５号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平１０−２６８２３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
しかも、前記従来の液晶表示装置では、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、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らず、したがって製造が難しい。
【０００８】
この発明は、解像度の高い立体カラー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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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と、
板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この液晶表示装置は、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、１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させることにより、前記１フレームの間に左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像との計６つの単位色画像を任意の順序で順次表示し、表示観察者に立体カラー画像を観察させる。
【００１１】
この液晶表示装置によれば、前記６つの単位色画像を１つずつ順次表示するため、これらの単位色画像をそれぞれ、前記液晶表示パネルの全ての画素を使用して表示し、解像度の高い立体カラー画像を表示することができる。
【００１２】
しかも、前記面光源は、前記液晶表示パネルの法線に対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の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３色の第１の照明光と、前記法線に対して前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の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３色の第２の照明光とを、前記液晶表示パネルの複数の画素が配列している表示エリアの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。
【００１３】
このように、この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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の観察側とは反対側に、板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源を配置し、制御手段により、左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させることにより、指向性の良い第１の照明光と第２の照明光を液晶表示パネル１に入射させ、解像度の高い立体カラー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ようにしたものである。
【００１６】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルと前記面光源との間に、前記面光源から前記第１の方向に出射した第１の照明光に対して拡散特性を有する第１の指向性拡散板と、前記面光源から前記第２の方向に出射した第２の照明光に対して拡散特性を有する第２の指向性拡散板とをさらに配置するのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図１２はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の側面図である。
【００１８】
この液晶表示装置は、図１及び図２のように、複数の画素を有し、これらの画素に、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（図において上側）とは反対側（以下、入射側と言う）に配置された面光源６と、前記液晶表示パネル１と面光源６との間に配置された第１と第２の指向性拡散板１８，１９と、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段２０とを備えている。
【００１９】
前記液晶表示パネル１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板２，３のうち、一方の基板、例えば入射側基板２の観察側基板３と対向する面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線とが設けられ、他方の観察側基板３の前記入射側基板２と対向する面に、前記複数の画素電極とそれぞれ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１枚膜状の透明な対向電極が設けられ、これらの基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層が設けられた構成となっている。
【００２０】
なお、前記入射側基板２は、その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を有しており、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４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５に接続され、前記対向電極は、前記シール材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４とデータ側ドライバ５の一方または両方の基準電位に接続されている。
【００２１】
また、この液晶表示パネル１は、例えば、前記液晶層の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、図では省略しているが、前記一対の基板２，３の外面に入射側偏光板と表示側偏光板とが、それぞれの透過軸を実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置されている。
【００２２】
前記面光源６は、前記液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向、例えば左眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向（以下、左眼方向と言う）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３色の第１の照明光（以下、左眼用照明光と言う）と、前記法線に対して前記観察者の他方の眼の方向、つまり右眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向（以下、右眼方向と言う）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３色の第２の照明光（以下、右眼用照明光と言う）とを前記液晶表示パネル１に向けて出射する。
【００２３】
この面光源６は、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面９と、前記入射端面８ａ，８ｂから透明部材内に入射した光を前記出射面９に向けて反射する反射面１０とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面８ａ，８ｂに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９に配置され、前記導光板７に前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光を、前記左眼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して出射し、前記導光板７に前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を、前記右眼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して出射するコリメートフィルム１２とを備えている。
【００２４】
前記導光板７は、前記液晶表示パネル１の複数の画素がマトリックス状に配列している表示エリアＡよりも大きい面積を有する、屈折率が１．４９のアクリル系樹脂からなっており、その一方の板面の出射面９と他方の板面の反射面１０とは互いに平行な平坦面に形成され、前記第１と第２の入射端面８ａ，８ｂはそれぞれ、前記出射面９及び反射面１０に対して垂直な面に形成されている。
【００２５】
また、前記第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂはそれぞれ、その内部構造は図示しないが、赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを備えており、これらのＬＥＤを選択的に駆動され、前記導光板７の入射端面８ａ，８ｂに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。
【００２６】
なお、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置する第１と第２の発光素子は、赤、緑、青の各色の光をそれぞれ発する３本の冷陰極管でもよい。
【００２７】
以下、前記導光板の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂのうち、液晶表示パネル１の観察側から見て右側（図１及び図２では左側）の第１の入射端面８ａに対向させて配置された第１の発光素子１１ａを左眼用発光素子と言い、前記観察側から見て左側（図１及び図２では右側）の第２の入射端面８ｂに対向させて配置された第２の発光素子１１ｂを右眼用発光素子と言う。
【００２８】
一方、前記コリメートフィルム１２は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対応する面積を有する透明なベースフィルム１３と、このベースフィルム１３の導光板７と対向する面の全域に、前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行に、且つ予め定めたピッチで設けられた複数の透明な細長凸部１４とからなっている。
【００２９】
図３は前記コリメートフィルム１２の一部分の拡大側面図であり、このコリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４はそれぞれ、前記導光板７の出射面９に対向し、前記導光板７の出射面９から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面１５と、前記入光面１５の一側縁、例えば液晶表示パネル１の観察側から見て左側縁（図３では右側縁）と前記ベースフィルム１３との間に位置し、前記入光面１５から導入された前記互いに異なる方向の光の一方、つまり前記観察側から見て左方向の光を、前記左眼方向に反射する第１の反射面１６ａと、前記入光面１５の他側縁（観察側から見て右側縁）と前記ベースフィルム１３との間に位置し、前記入光面１５から導入された前記互いに異なる方向の光の他方、つまり前記観察側から見て右方向の光を、前記右眼方向に反射する第２の反射面１６ｂとを有している。
【００３０】
この細長凸部１４は、図３に仮想線（二点鎖線）で示した左右の斜辺の傾斜角が等しい台形を基本とする断面形状を有しており、その頂面により入光面１５が形成され、左右の傾斜面により第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂが形成されている。
【００３１】
さらに、この細長凸部１４の入光面１５は、前記台形の頂辺長さよりも僅かに小さい幅に形成されており、また、第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂの基部（ベースフィルム１３側の部分）は、前記台形の斜辺に一致する直線状の正反射面に形成され、それよりも入光面１５側の部分は、外膨らみの円弧状に湾曲する集光反射面に形成されている。
【００３２】
このコリメートフィルム１２は、前記ベースフィルム１３の一方の面（導光板７と対向する面）に、前記複数の細長凸部１４を、例えば金型を用いた樹脂成形により形成することにより製作されたものであり、前記ベースフィルム１３は、屈折率が１．５５のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなり、前記複数の細長凸部１４は、前記導光板７と同じ屈折率（１．４９）のアクリル系樹脂からなっている。
【００３３】
前記コリメートフィルム１２は、図１及び図２に示したように、その複数の細長凸部１４の入光面１５を前記導光板７の出射面９に、前記導光板７及びコリメートフィルム１２の細長凸部１４と実質的に同じ屈折率を有するアクリル系粘着剤１７により接着され、前記複数の細長凸部１４の入光面１５を前記導光板７の出射面９に密着させて配置されている。
【００３４】
そして、前記面光源６は、前記液晶表示パネル１の入射側（観察側とは反対側）に、前記コリメートフィルム１２のベースフィルム１３側の面を液晶表示パネル１に対向させて配置されている。
【００３５】
図４は前記面光源６からの左眼用照明光の出射状態を示しており、このときは、右眼用発光素子１１ｂは消灯状態にあり、左眼用発光素子１１ａだけが点灯される。
【００３６】
前記左眼用発光素子１１ａから出射した光（赤、緑、青のいずれか１色の光）は、導光板７にその第１の入射端面８ａから入射し、図４に矢線で示したように、導光板７の反射面１０と外気（屈折率が１の空気層）との界面及び前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部以外の領域と外気との界面（粘着剤１７が塗布されている領域では前記粘着剤１７の表面と外気との界面）により全反射しながら前記導光板７内をその全域に導かれ、その過程で、前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部に導かれた光が、前記粘着剤１７を透過して前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入される。
【００３７】
この光は、前記導光板７に液晶表示パネル１の観察側から見て右側の第１の入射端面８ａから入射した光であるため、図４のように、前記導光板７の出射面９の法線に対し、前記第１の入射端面８ａとは反対方向、つまり前記観察側から見て左側に傾いた方向に向かって前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入され、これらの細長凸部１４の前記観察側から見て左側の第１の反射面１６ａと外気との界面で全反射し、上述した左眼方向（液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左眼の方向に予め定めた角度傾いた方向）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なって、前記コリメートフィルム１２のベースフィルム１３を透過し、前記液晶表示パネル１に向かって出射する。
【００３８】
また、図５は前記面光源６からの右眼用照明光の出射状態を示しており、このときは、左眼用発光素子１１ａは消灯状態にあり、右眼用発光素子１１ｂだけが点灯される。
【００３９】
前記右眼用発光素子１１ｂから出射した光（赤、緑、青のいずれか１色の光）は、導光板７にその第２の入射端面８ｂから入射し、図５に矢線で示したように、導光板７の反射面１０と外気との界面及び前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部以外の領域と外気との界面（粘着剤１７が塗布されている領域では前記粘着剤１７の表面と外気との界面）により全反射しながら前記導光板７内をその全域に導かれ、その過程で、前記導光板７の出射面９のうち、前記細長凸部１４の密着部に導かれた光が、前記粘着剤１７を透過して前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入される。
【００４０】
この光は、前記導光板７に液晶表示パネル１の観察側から見て左側の第２の入射端面８ｂから入射した光であるため、図４のように、前記導光板７の出射面９の法線に対し、前記第２の入射端面８ｂとは反対方向、つまり前記観察側から見て右側に傾いた方向に向かって前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４内にその入光面１５から導入され、これらの細長凸部１４の前記観察側から見て右側の第２の反射面１６ｂと外気との界面で全反射し、上述した右眼方向（液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の右眼の方向に予め定めた角度傾いた方向）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なって、前記コリメートフィルム１２のベースフィルム１３を透過し、前記液晶表示パネル１に向かって出射する。
【００４１】
このように、前記面光源６は、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂのうち、液晶表示パネル１の観察側から見て右側の第１の入射端面８ａに対向させて配置された左眼用発光素子１１ａからの出射光を、前記導光板７とコリメートフィルム１２とにより左眼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して液晶表示パネル１に向けて出射し、前記観察側から見て左側の第２の入射端面８ｂに対向させて配置された右眼用発光素子１１ｂからの出射光を、前記導光板７とコリメートフィルム１２とにより右眼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して液晶表示パネル１に向けて出射する。
【００４２】
この実施例では上述したように、前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４の第１及び第２の反射面１６ａ，１６ｂの入光面１５側の部分を外膨らみの円弧状に湾曲する集光反射面に形成しており、前記入光面１５から導入された光は、そのほとんどが前記集光反射面と外気との界面で全反射するため、より高い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、より高い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に向けて出射することができる。
【００４３】
前記面光源６は、液晶表示装置の用途による表示の観察距離に応じて、前記左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向が表示観察者の左右の眼に向かう方向に一致するように、例えば約１２°〜１６°の範囲に設計される。
【００４４】
この実施例では、前記面光源６を、左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向がそれぞれ、面光源６の法線に対して略１５°傾いた方向になるように設計している。
【００４５】
なお、前記導光板７の出射面９から出射する光の出射角は、導光板７の厚さによって異なり、導光板７が厚いほど、前記出射面９に対する出射角が大きくなり出射光強度が高くなるが、その反面、出射光の輝度むらが大きくなる。
【００４６】
また、前記導光板７の出射面９から出射した光のコリメートフィルム１２への導入量は、前記複数の細長凸部１４の基部幅（ベースフィルム１３に接する面の幅）Ｗ１と入光面幅Ｗ２によって異なり、入光面幅Ｗ２を大きくするほど、光の導入量が多くなり出射光強度が高くなるが、前記複数の細長凸部１４にその入光面１５から導入されてベースフィルム１３の他方の面から出射する各光の干渉によるモアレ縞が発生し、また、細長凸部１４の基部幅Ｗ１を大きくすると、出射光強度が低下し、しかも前記モアレ縞を発生する。
【００４７】
そのため、この実施例では、屈折率が１．４９のアクリル系樹脂からなる前記導光板７の厚さを０．８０〜２．００ｍｍとし、前記コリメートフィルム１２の屈折率が１．４９のアクリル系樹脂からなる複数の細長凸部１４のピッチＰ１と、隣り合う細長凸部１４間の距離Ｐ２と、前記細長凸部１４の基部幅Ｗ１と、前記細長凸部１４の入光面幅Ｗ２と、前記細長凸部１４の高さＨと、前記細長凸部１４の第１及び第２の１６ａ，１６ｂの基部（正反射面）のベースフィルム１３面に対する傾き角θと、前記第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂの集光反射面の曲率半径Ｒとを、
Ｐ１＝０．０５〜０．５０ｍｍ
Ｐ２＝０．０３〜０．１５ｍｍ
Ｗ１＝０．０２〜０．３５ｍｍ
Ｗ２＝０．００５〜０．０５ｍｍ
Ｈ＝０．０１〜０．１０ｍｍ
θ＝５０°〜７０°
Ｒ＝０．３０〜０．８０ｍｍ
の範囲に設定し、前記面光源６から、その法線に対して１５°付近の方向に出射光強度のピークが存在する強度分布の左眼用照明光と右眼用照明光を、充分な強度で、しかもモアレ縞を生じさせることなく出射させるようにしている。
【００４８】
なお、この実施例では、前記コリメートフィルム１２の複数の細長凸部１４の入光面１５を導光板７の出射面９に粘着剤１７により接着しているが、この粘着剤１７の屈折率は前記導光板７及びコリメートフィルム１２の細長凸部１４の屈折率と実質的に同じであり、またその膜厚は２５μｍ程度であるため、前記粘着剤１７が前記左眼用照明光及び右眼用照明光の出射角に影響することはほとんど無い。
【００４９】
前記コリメートフィルム１２のＰ１，Ｐ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｈ，θ，Ｒの値は、好ましくは、
Ｐ１＝０．１５〜０．２０ｍｍ
Ｐ２＝０．０８〜０．１０ｍｍ
Ｗ１＝０．０７〜０．１０ｍｍ、
Ｗ２＝０．０１５〜０．０３０ｍｍ
Ｈ＝０．０３〜０．０６ｍｍ
θ＝５５°〜６５°
Ｒ＝０．４０〜０．６０ｍｍ
であり、この範囲にすることにより、前記面光源６から、その法線に対して１５°付近の方向に出射光強度のピークが存在する強度分布の左眼用照明光と右眼用照明光を、より高い強度で、しかもさらにモアレ縞を生じさせることなく出射させることができる。
【００５０】
図６は、前記導光板７の板厚を０．８０〜２．００ｍｍの範囲にし、前記コリメートフィルム１２のＰ１，Ｐ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｈ，θ，Ｒの値を上記好ましい範囲に設定した面光源６から出射する左眼用照明光と右眼用照明光の強度分布図である。
【００５１】
なお、図６において、横方向視角は、液晶表示パネル１の観察側から見た、面光源６の横軸方向（コリメートフィルム１２の細長凸部１４の長さ方向に対して直交する方向）の角度であり、負の視角は面光源６の法線に対して左方向の角度、正の視角は前記法線に対して右方向の角度である。
【００５２】
図６のように、前記面光源６は、その法線（視角０°の方向）に対して左方向に略１５°傾いた方向の付近に出射光強度のピークが存在する強度分布の左眼用照明光と、前記法線に対して右方向に略１５°傾いた方向の付近に出射光強度のピークが存在する強度分布の右眼用照明光とを出射する。
【００５３】
この面光源６の正面方向（法線付近の方向）への出射光強度は、図６のように前記左眼用照明光及び右眼用照明光の前記ピークが存在する方向への出射光強度の約４０％以下であり、したがって、明確に区分された指向性の良い左眼用照明光と右眼用照明光とを出射することができる。
【００５４】
一方、前記液晶表示パネル１と面光源６との間に配置された第１と第２の指向性拡散板１８，１９のうち、第１の指向性拡散板１８は、前記面光源６から前記左眼方向に出射した左眼用照明光に対して拡散特性を有する拡散板、第２の指向性拡散板１９は、前記面光源６から前記右眼方向に出射した右眼用照明光に対して拡散特性を有する拡散板であり、いずれも、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対応する面積を有している。以下、前記第１の指向性拡散板１８を左眼用指向性拡散板と言い、第２の指向性拡散板１９を右眼用指向性拡散板と言う。
【００５５】
図７は、前記左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９の拡散特性図である。なお、図７において、横方向視角は、液晶表示パネル１の観察側から見た、前記面光源６の横軸と平行な方向の角度であり、負の視角は拡散板１８，１９の法線に対して左方向の角度、正の視角は前記法線に対して右方向の角度である。
【００５６】
図７のように、前記左眼用指向性拡散板１８は、前記面光源６から出射した左眼用照明光と右眼用照明光のうち、右眼用照明光をほとんど拡散せずに透過させ、左眼用照明光を拡散させて液晶表示パネル１側に出射し、前記右眼用指向性拡散板１９は、前記面光源６から出射した左眼用照明光と右眼用照明光のうち、左眼用照明光をほとんど拡散せずに透過させ、右眼用照明光を拡散させて液晶表示パネル１側に出射する。
【００５７】
この左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９の拡散開始角は、前記面光源６から出射する左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向の角度に合わせて設定されている。
【００５８】
この実施例では、上述したように、前記面光源６を、左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向がそれぞれ、面光源６の法線に対して略１５°傾いた方向になるように設計しているため、前記左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９の拡散開始角（拡散板１８，１９の法線に対する角度）をそれぞれ、図７に示したように１５°付近に設定している。
【００５９】
前記左眼用指向性拡散板１８と右眼用指向性拡散板１９は、互いに積層され、その一方、例えば右眼用指向性拡散板１９を前記面光源６の出射面（コリメートフィルム１２のベースフィルム１３面）に近接または接面させて配置されており、前記液晶表示パネル１は、その入射面を左眼用指向性拡散板１８に近接または接面させて配置されている。
【００６０】
そのため、この液晶表示装置によれば、前記面光源６から出射した左眼用照明光を、その出射光強度のピークが存在する方向の出射光を含めて前記左眼用指向性拡散板１８により拡散し、前記面光源６から出射した右眼用照明光を、その出射光強度のピークが存在する方向の出射光を含めて前記右眼用指向性拡散板１９により拡散し、これらの照明光をそれぞれ、モアレ縞が無く、しかも強度分布が均一な光として液晶表示パネル１に入射させることができる。
【００６１】
しかも、前記左眼用指向性拡散板１８は、前記面光源１から出射した左眼用照明光と右眼用照明光のうち、左眼用照明光に対して拡散特性をもち、右眼用照明光はほとんど拡散せずに透過させ、前記右眼用指向性拡散板１９は、右眼用照明光に対して拡散特性をもち、左眼用照明光はほとんど拡散せずに透過させるため、拡散された左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ、その向きをほとんど変化させること無く前記液晶表示パネル１に入射させることができる。
【００６２】
なお、この実施例では、前記左眼用指向性拡散板１８を液晶表示パネル１側に、右眼用指向性拡散板１９を面光源６側に配置しているが、それと逆に、左眼用指向性拡散板１８を面光源６側に、右眼用指向性拡散板１９を液晶表示パネル１側に配置してもよい。
【００６３】
次に、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段２０について説明すると、この制御手段２０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４及びデータ側ドライバ５を制御する書込み制御回路と、前記面光源６の左眼用発光素子１１ａ及び右眼用発光素子１１ｂからの赤、緑、青の３色の光の出射を制御する照明制御回路とからなっている。
【００６４】
この制御手段２０は、左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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、前記左眼用照明光と右眼用照明光のうち、前記液晶表示パネル１の各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源６から出射させる。
【００６５】
なお、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと、右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データは、例えば、６ｃｍの間隔で配置された左右２つの撮像レンズを有するデジタルカメラにより撮像したカラー画像の、左側レンズによる赤、緑、青の各色成分の画像データと、右側レンズによる赤、緑、青の各色成分の画像データである。
【００６６】
この液晶表示装置は、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、１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記制御手段２０により、左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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、前記制御手段２０により、前記液晶表示パネル１の各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源１から出射させることにより、前記１フレームの間に左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像との計６つの単位色画像を予め定めた順序で順次表示し、表示観察者に立体カラー画像を観察させる。
【００６７】
すなわち、この液晶表示装置は、１つの立体画像を表示するための１フレームを６フィールドで形成し、その各フィールド毎に、左眼用赤色画像、左眼用緑色画像、左眼用青色画像、右眼用赤色画像、右眼用緑色画像、右眼用青色画像の６つの単位色画像の１つを任意の順序で順次表示させるものである。
【００６８】
図８〜図１２はそれぞれ、前記１フレームにおける左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像の表示順の代表的な複数の例を示している。
【００６９】
なお、この実施例では、１フレームを３０Ｈｚ、１フィールドを１８０Ｈｚとし、ちらつきの無い良好な立体カラー画像を観察させるようにしている。
【００７０】
この液晶表示装置によれば、前記６つの単位色画像を１つずつ順次表示するため、これらの単位色画像をそれぞれ、前記液晶表示パネルの全ての画素を使用して表示し、解像度の高い立体カラー画像を表示することができる。
【００７１】
しかも、この液晶表示装置によれば、前記面光源６は、液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左眼の方向に予め定めた角度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３色の左眼用照明光と、前記法線に対して前記観察者の右眼の方向に予め定めた角度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３色の右眼用照明光とを、前記液晶表示パネル１の複数の画素が配列している表示エリアＡの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。
【００７２】
また、上記実施例では、前記面光源６を、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面９とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面８ａ，８ｂに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する左眼用と右眼用の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９に配置され、前記導光板７に前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光を、前記左眼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して出射し、前記導光板７に前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を、前記右眼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して出射するコリメートフィルム１２とにより構成しているため、前記面光源６から左眼用照明光と右眼用照明光とを出射することができる。
【００７３】
しかも、上記実施例では、前記コリメートフィルム１２を、前記導光板７と対向する面に前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行に設けられた複数の細長凸部１４を有し、前記複数の細長凸部１４をそれぞれ、前記導光板７の出射面９に対向し、前記導光板７の出射面９から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面１５と、前記入光面１４から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を左眼方向に反射する第１の反射面１６ａと、前記入光面１５から導入された前記互いに異なる方向の光の他方を右眼方向に反射する第２の反射面１６ｂとを有する構成としているため、指向性の良い左眼用照明光と右眼用照明光を液晶表示パネル１に入射させ、良好な立体カラー画像を観察させることができる。
【００７４】
さらに、上記実施例では、前記細長凸部１４の第１と第２の反射面１６ａ，１６ｂを、外膨らみの円弧状に湾曲する集光反射面に形成しているため、前記入光面１５から導入された光を前記集光反射面により反射し、より高い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右眼用照明光とを液晶表示パネル１に向けて出射することができる。
【００７５】
また、上記実施例の液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１と前記面光源６との間に、前記面光源６から左眼方向に出射した左眼用照明光に対して拡散特性を有する左眼用指向性拡散板１８と、前記面光源６から右眼方向に出射した右眼用照明光に対して拡散特性を有する右眼用指向性拡散板１９とをさらに配置したものであるため、前記面光源６から出射した左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ、モアレ縞が無く、しかも強度分布が均一な光にするとともに、その左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ、その向きをほとんど変化させること無く前記液晶表示パネル１に入射させることができる。
【００７６】
なお、上記実施例では、面光源６のコリメートフィルム１２を、複数の細長凸部１４をそれぞれの間に間隔を設けて形成した構成としているが、このコリメートフィルム１２は、図１３に示した他の実施例のように、前記複数の細長凸部１４を密に並べて形成した構成としてもよい。
【００７７】
また、上記実施例では、コリメートフィルム１２を、ベースフィルム１３の導光板７と対向する面に複数の細長凸部１４を設けた構成としているが、このコリメートフィルム１２は、透明フィルム（好ましくは導光板７と実質的に同じ屈折率を有する透明フィルム）の導光板７と対向する面に前記複数の細長凸部１４を一体に形成したものでもよい。
【００７８】
また、この発明の液晶表示装置は、立体カラー画像だけでなく、平面画像をフィールドシーケンシャル表示させ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、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面光源６から出射させればよい。
【００７９】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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の観察側とは反対側に、板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源を配置し、制御手段により、左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させるようにしたものであるため、指向性の良い第１の照明光と第２の照明光を液晶表示パネル１に入射させることができ、また解像度の高い立体カラー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。
【００８２】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルと前記面光源との間に、前記面光源から前記第１の方向に出射した第１の照明光に対して拡散特性を有する第１の指向性拡散板と、前記面光源から前記第２の方向に出射した第２の照明光に対して拡散特性を有する第２の指向性拡散板とをさらに配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記面光源から出射した第１の照明光と第２の照明光をそれぞれ、モアレ縞が無く、しかも強度分布が均一な光にするとともに、これらの照明光をそれぞれ、その向きをほとんど変化させること無く前記液晶表示パネルに入射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】 前記液晶表示装置の側面図。
【図３】 前記液晶表示装置における面光源のコリメートフィルムの一部分の拡大側面図。
【図４】 前記面光源からの左眼用照明光の出射状態を示す図。
【図５】 前記面光源からの右眼用照明光の出射状態を示す図。
【図６】 前記面光源から出射する左眼用照明光と右眼用照明光の強度分布図。
【図７】 前記液晶表示装置における左眼用指向性拡散板と右眼用指向性拡散板の拡散特性図。
【図８】 前記液晶表示装置における左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の一例を示す図。
【図９】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１０】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１１】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１２】 左眼用単色画像と右眼用単色画像の表示順の他の例を示す図。
【図１３】 この発明の他の実施例を示す面光源の側面図。
【符号の説明】
１…液晶表示パネル、Ａ…表示エリア、６…面光源、７…導光板、８ａ，８ｂ…入射端面、９…出射面、１１ａ．１１ｂ…発光素子、１２…コリメートフィルム、１３…ベースフィルム、１４…細長凸部、１５…入光面、１６ａ，１６ｂ…反射面、１７…粘着剤、１８，１９…指向性拡散板、２０…制御手段。
Claims (2)
- 複数の画素を有し、これらの画素に、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と、
板状の透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、前記入射端面に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面に密着し、前記導光板の出射面から互いに異なる方向に出射した光を導入する入光面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記入光面から導入された前記互いに異なる方向の光の一方を、第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の照明光として集光し且つ反射する第１の集光反射面と、円弧状に湾曲した曲面を有し、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の照明光として集光し且つ反射する第２の集光反射面とからなり、前記導光板と対向する面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行に設けられる複数の細長凸部が形成されたコリメートフィルムとを備え、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記赤、緑、青の３色の前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
左眼用画像と右眼用画像とからなる１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色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の各画素に書込み、前記第１の照明光と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった前記第１、第２の照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させる制御手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶表示パネルと面光源との間に、前記面光源から第１の方向に出射した第１の照明光に対して拡散特性を有する第１の指向性拡散板と、前記面光源から第２の方向に出射した第２の照明光に対して拡散特性を有する第２の指向性拡散板とがさらに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。
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