JP4457752B2

JP4457752B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4457752B2
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Authority: JP
Inventors: 康宏代工
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
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Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2010-04-28
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Description

この発明は、三次元画像を表示する液晶表示装置に関する。

三次元画像を表示する液晶表示装置としては、従来、液晶表示素子の１列置きの画素により右眼用画像を、他の１列置きの画素により左眼用画像を表示し、その右眼用画像と左眼用画像とを、前記液晶表示素子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右眼方向と左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素子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により観察者の右眼と左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、前記従来の液晶表示装置は、液晶表示素子の１列置きの画素により右眼用画像を表示し、他の１列置きの画素により左眼用画像を表示するため、右眼用と左眼用の両方の画像のドットピッチが前記液晶表示素子の画素ピッチの２倍と粗く、したがって解像度の高い三次元画像を表示することができない。

しかも、前記従来の液晶表示装置では、液晶表示素子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素子の各行の画素に対し、予め定めた角度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。

この発明は、解像度の高い三次元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。

この発明の液晶表示装置は、
光の透過を制御して画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の一方の面と他方の面とにそれぞれ対向させて配置され、前記液晶表示素子に対向する面から前記液晶表示素子に向けて照明光を照射し、且つ前記液晶表示素子から出射する画像光を透過させて反対面から出射する一対の面光源とからなり、前記液晶表示素子への第１の画像データの書込みと前記一対の面光源のうちの一方の面光源からの照明光の照射とにより直線偏光からなる第１の画像光を他方の面光源の前記反対面からなる第１の画像光出射面から出射し、前記液晶表示素子への第２の画像データの書込みと前記他方の面光源のからの照明光の照射とにより前記第１の画像光の直線偏光方向と実質的に直交する直線偏光からなる第２の画像光を前記一方の面光源の前記反対面からなる第２の画像光出射面から出射する画像表示ユニットと、
板面に沿った互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射する光学特性を有し、一方の面を表示の観察側に向け、且つ前記反射軸の向きを前記第１の画像光の直線偏光方向と実質的に同じにし、前記透過軸の向きを前記第２の画像光の直線偏光方向と実質的に同じにして配置された反射偏光板と、
前記画像表示ユニットの前記第１の画像光出射面から出射した前記第１の画像光を前記反射偏光板に前記観察側の面から入射させる第１の光学系と、
前記画像表示ユニットの前記第２の画像光出射面から出射した前記第２の画像光を前記反射偏光板にその他方の面から入射させる第２の光学系と、
前記画像表示ユニットに前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段とを備えたことを特徴とする。

この液晶表示装置は、前記画像表示ユニットの第１と第２の画像光出射面から、実質的に互いに直交する直線偏光からなる第１の画像光と第２の画像光とを交互に出射させ、この画像表示ユニットの第１の画像光出射面から出射した前記第１の画像光を、第１の光学系により前記反射偏光板にその観察側の面から入射させ、前記画像表示ユニットの第２の画像光出射面から出射した前記第２の画像光を第２の光学系により前記反射偏光板にその他方の面から入射させることにより、前記第１の画像光を前記反射偏光板により反射して観察側に出射し、前記第２の画像光を前記反射偏光板を透過させて前記観察側に出射して、表示観察者に、前記第１の画像と第２の画像とによる三次元画像を観察させるようにしたものである。

この液晶表示装置においては、前記画像表示ユニットを、前記反射偏光板の側方に、前記第１の画像光出射面を前記反射偏光板の観察側の面の向きと実質的に同じ方向に向け、前記第２の画像光出射面を前記反射偏光板の他方の面の向きと実質的に同じ方向に向けて配置し、前記第１の光学系を、前記画像表示ユニットの前記第１の画像光出射面及び前記反射偏光板の観察側の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板により構成し、前記第２の光学系を、前記画像表示ユニットの前記第２の画像光出射面及び前記反射偏光板の他方の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板により構成し、前記画像表示ユニットの第１及び第２の画像光出射面からそれぞれ、前記液晶表示素子から出射した画像光を、前記反射板に向けて、前記反射板により反射されて前記反射偏光板に入射する出射角で出射させるようにするのが望ましい。

また、この液晶表示装置において、前記表示駆動手段は、前記画像表示ユニットに、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させるか、あるいは、前記画像表示ユニットに、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼用の第１の画像と、前記表示観察者の他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させるように構成すればよい。

前記表示駆動手段を、前記画像表示ユニットに前記一方の眼用の第１の画像と他方の眼用の第２の画像とを表示させるように構成する場合は、前記画像表示ユニットと反射偏光板と第１及び第２の光学系を、前記画像表示ユニットの第１の画像光出射面から出射した第１の画像光と、前記画像表示ユニットの第２の画像光出射面から出射した第２の画像光とのうち、前記第１の光学系により前記反射偏光板にその観察側の面から入射され、この反射偏光板により反射された第１の画像光が表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に出射し、前記第２の光学系により前記反射偏光板にその他方の面から入射され、この反射偏光板を透過した第２の画像光が前記表示観察者の他方の眼の方向に出射する角度関係で配置するのが好ましい。

この発明の液晶表示装置は、光の透過を制御して画像を表示する液晶表示素子と、その一方の面と他方の面とにそれぞれ対向させて配置され、前記液晶表示素子に対向する面から前記液晶表示素子に向けて照明光を照射し、且つ前記液晶表示素子から出射する画像光を透過させて反対面から出射する一対の面光源とからなり、前記液晶表示素子への第１の画像データの書込みと前記一対の面光源のうちの一方の面光源からの照明光の照射とにより直線偏光からなる第１の画像光を他方の面光源の前記反対面からなる第１の画像光出射面から出射し、前記液晶表示素子への第２の画像データの書込みと前記他方の面光源のからの照明光の照射とにより前記第１の画像光の直線偏光方向と実質的に直交する直線偏光からなる第２の画像光を前記一方の面光源の前記反対面からなる第２の画像光出射面から出射する画像表示ユニットと、一方の面を表示の観察側に向け、且つ反射軸の向きを前記第１の画像光の直線偏光方向と実質的に同じにし、透過軸の向きを前記第２の画像光の直線偏光方向と実質的に同じにして配置された反射偏光板と、前記画像表示ユニットの前記第１の画像光出射面から出射した前記第１の画像光を前記反射偏光板に前記観察側の面から入射させる第１の光学系と、前記画像表示ユニットの前記第２の画像光出射面から出射した前記第２の画像光を前記反射偏光板にその他方の面から入射させる第２の光学系と、前記画像表示ユニットに前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段とを備え、前記画像表示ユニットの第１と第２の画像光出射面から、実質的に互いに直交する直線偏光からなる第１の画像光と第２の画像光とを交互に出射させ、前記画像表示ユニットの第１の画像光出射面から出射した前記第１の画像光を前記第１の光学系により前記反射偏光板にその観察側の面から入射させ、前記画像表示ユニットの第２の出射面から出射した前記第２の画像光を前記第２の光学系により前記反射偏光板にその他方の面から入射させることにより、前記第１の画像光を前記反射偏光板により反射して観察側に出射し、前記第２の画像光を前記反射偏光板を透過させて前記観察側に出射して、表示観察者に、前記第１の画像と第２の画像とによる三次元画像を観察させるようにしたものであるため、前記画像表示ユニットに、前記液晶表示素子の画素ピッチと同じドットピッチの緻密な第１の画像と第２の画像を表示させ、解像度の高い三次元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、液晶表示素子の一方の面と他方の面とに、前記液晶表示素子との対向面から前記液晶表示素子に向けて照明光を照射し、且つ前記液晶表示素子からの出射光を透過させて前記液晶表示素子側とは反対側の面から出射する一対の面光源を配置した簡単な構成の画像表示ユニットと、板面に沿った互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射する光学特性を有する反射偏光板と、前記画像表示ユニットから出射した第１の画像光を前記反射偏光板にその観察側の面から入射させる第１の光学系と、前記画像表示ユニットから出射した第２の画像光を前記反射偏光板にその他方の面から入射させる第２の光学系と、前記画像表示ユニットに前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段とを備えたものであるため、構造が簡単であり、したがって容易に製造することができる。

この液晶表示装置においては、前記画像表示ユニットを、前記反射偏光板の側方に、前記第１の画像光出射面を前記反射偏光板の観察側の面の向きと実質的に同じ方向に向け、前記第２の画像光出射面を前記反射偏光板の他方の面の向きと実質的に同じ方向に向けて配置し、前記第１の光学系を、前記画像表示ユニットの前記第１の画像光出射面及び前記反射偏光板の観察側の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板により構成し、前記第２の光学系を、前記画像表示ユニットの前記第２の画像光出射面及び前記反射偏光板の他方の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板により構成し、前記画像表示ユニットの第１及び第２の画像光出射面からそれぞれ、前記液晶表示素子から出射した画像光を、前記反射板に向けて、前記反射板により反射されて前記反射偏光板に入射する出射角で出射させるようにするのが望ましく、このようにすることにより、構造をより簡単にするとともに、装置全体を小型化することができる。

また、この液晶表示装置において、前記表示駆動手段は、前記画像表示ユニットに、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させるか、あるいは、前記画像表示ユニットに、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼用の第１の画像と、前記表示観察者の他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させるように構成すればよく、前記表示駆動手段を、前記画像表示ユニットに同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させるように構成することにより、表示観察者に、奥行き感のある三次元画像を観察させることができ、また、前記表示駆動手段を、前記画像表示ユニットに一方の眼用の第１の画像と他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させるように構成することにより、表示観察者に、実物のような立体感のある三次元画像を観察させることができる。

前記表示駆動手段を、前記画像表示ユニットに前記一方の眼用の第１の画像と他方の眼用の第２の画像とを表示させるように構成する場合は、前記画像表示ユニットと反射偏光板と第１及び第２の光学系を、前記画像表示ユニットの第１の画像光出射面から出射した第１の画像光と、前記画像表示ユニットの第２の画像光出射面から出射した第２の画像光とのうち、前記第１の光学系により前記反射偏光板にその観察側の面から入射され、この反射偏光板により反射された第１の画像光が表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に出射し、前記第２の光学系により前記反射偏光板にその他方の面から入射され、この反射偏光板を透過した第２の画像光が前記表示観察者の他方の眼の方向に出射する角度関係で配置するのが好ましく、このようにすることにより、表示観察者に、偏光眼鏡等を用いずに実物のような立体感のある三次元画像を観察させることができる。

図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１及び図２は液晶表示装置の斜視図及び側面図である。

この液晶表示装置は、図１及び図２のように、互いに反対側の面に第１と第２の画像光出射面１９，２０を有し、そのうちの第１の画像光出射面１９から直線偏光からなる第１の画像光Ｌ１を出射し、第２の画像光出射面２０から前記第１の画像光Ｌ１の直線偏光方向と実質的に直交する直線偏光からなる第２の画像光Ｌ２を出射する画像表示ユニット１と、反射偏光板２１と、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した前記第１の画像光Ｌ１を前記反射偏光板２１に前記観察側の面から入射させる第１の光学系２２と、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射した前記第２の画像光Ｌ２を前記反射偏光板２１にその他方の面から入射させる第２の光学系２３と、前記画像表示ユニット１に前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段２６（図３参照）とを備えている。

図３及び図４は前記画像表示ユニット１の斜視図及びその一部分の拡大断面図であり、この画像表示ユニット１は、光の透過を制御して画像を表示する液晶表示素子２と、前記液晶表示素子２の一方の面と他方の面とにそれぞれ対向させて配置され、前記液晶表示素子２に対向する面から前記液晶表示素子２に向けて照明光を照射し、且つ前記液晶表示素子２から出射する画像光Ｌ１，Ｌ２を透過させて反対面から出射する一対の面光源１３Ａ，１３Ｂとからなっている。

前記液晶表示素子２は、図示しない枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板４，５の互いに対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域により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を形成する透明電極６，７と、前記電極６，７を覆って形成された配向膜８，９とが設けられ、これらの基板４，５間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層１０が設けられた液晶セル３と、この液晶セル３を挟んで配置された一対の偏光板１１，１２とからなっている。

前記液晶セル３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型のものであり、一方の基板４の内面に設けられた電極６は、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、他方の基板５の内面に設けられた電極７は、前記複数の画素電極８と対向する一枚膜状の対向電極である。

なお、図では省略しているが、前記複数の画素電極８が設けられた一方の基板４の内面には、前記複数の画素電極８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にそれぞれデータ信号を供給する複数のデータ配線とが設けられている。

さらに、図では省略しているが、前記一方の基板４には、他方の基板５の外方に突出する張出し部が形成されており、前記複数のゲート配線及び複数のデータ配線は、前記張出し部に導出されている。

また、前記一対の偏光板１０，１１は、その板面に沿った互いに直交する２つの方向に透過軸１０ａ，１１ａ（図１参照）と吸収軸（図示せず）とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸１０ａ，１１ａに平行な直線偏光成分を透過させ、前記吸収軸に平行な直線偏光成分を吸収する吸収偏光板である。

この液晶表示素子２は、前記液晶セル３の液晶層１０の液晶分子を分子長軸を一方向に揃えてホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型素子または、液晶分子を一対の基板４，５間において実質的に９０度のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型素子であり、前記一対の偏光板１０，１１は、それぞれの透過軸１０ａ，１１ａを実質的に互いに直交させて配置されている。

また、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ、前記液晶表示素子２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の全域に対向する面積を有する導光板１４と、この導光板１４の側方に配置された光源部１６とからなっている。

前記導光板１４は、一端面に入射端面が形成され、２つの板面の一方が平坦面に形成され、他方の板面が、前記入射端面の長さ方向に沿う細長形状で、且つ前記入射端面側から他端面側に向かって前記平坦面から離間する方向に傾いた複数の傾斜面１５が前記液晶表示素子２の画素ピッチ（１００〜２５０μｍ程度）よりも小さいピッチで並んだ形状の鋸歯状面に形成された透明板からなっている。

また、前記導光板１４の側方に配置された光源部１６は、前記導光板１４の入射端面と略同じ厚さ及び長さを有する棒状の透明材からなり、その両端面にそれぞれ入射端面が形成され、前記導光板１４の入射端面に対向する側面に出射面が形成され、その反対側の側面に前記入射端面から入射した光を反射して前記出射面から出射させる反射面が形成された導光部材１７と、この導光部材１７の両端の入射端面にそれぞれ対向させて配置された発光素子１８とからなっている。

なお、図では省略しているが、前記導光部材１７の反射面には、この導光部材１７の両端の入射端面から入射した光をそれぞれ前記出射面の法線に対する角度が小さくなる方向に反射する平面形状がＶ状の複数の凹部が、前記液晶表示素子２の画素ピッチよりも小さいピッチで設けられている。

また、前記導光部材１７の両端の入射端面に対向させて配置された発光素子１８はそれぞれ、その構造は図示しないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）を備えた固体発光素子からなっている。

前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ、前記発光素子１８が発する光を前記導光部材１７により導いて前記導光板１４にその入射端面から入射させ、その光を、前記導光板１４の平坦面から出射するものであり、前記導光板１４にその入射端面から入射した光を、図４に矢線及び破矢線で示したように、前記平坦面びその反対の鋸歯状面と外気（空気）との界面で全反射させて導き、前記鋸歯状面の複数の傾斜面１５により前記平坦面の法線に対する角度が小さくなる方向に反射され、前記平坦面と外気との界面にその全反射臨界角よりも小さい角度で入射した光を前記界面を透過させて出射することにより、前記平坦面の全域から、その正面方向（平坦面の法線付近の方向）に向けて均一な強度分布の照明光を出射する。

また、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ、前記導光板１４にその一方の板面から入射した光を透過させて他方の板面から出射する。

前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂのうち、一方の面光源１３Ａは、前記液晶表示素子２の一方の面側に、その光源部１６の配置側を予め定めた方向（液晶表示素子２の周縁のいずれか１つの縁部方向）に向け、前記導光板１４の平坦面を前記液晶表示素子２の一方の面側の偏光板１１の外面に対向させて配置され、他方の面光源１３Ｂは、前記液晶表示素子２の他方の面側に、その光源部１６の配置側を前記一方の面光源１３Ａの光源部配置側と同じ方向に向け、前記液晶表示素子２の他方の面側の偏光板１２の外面に前記導光板１４の平坦面を対向させて配置されている。

そして、前記他方の面光源１３Ｂの導光板１４の前記液晶表示素子２に対向する面とは反対側の鋸歯状面は、画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９とされ、前記一方の面光源１３Ａの導光板１４の前記液晶表示素子２に対向する面とは反対側の鋸歯状面は、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０とされている。

前記画像表示ユニット１は、前記液晶表示素子２への第１の画像データの書込みと前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂのうちの一方の面光源１３Ａからの照明光の照射とにより第１の画像を表示して、前記液晶表示素子２の他方の面光源１３Ｂ側の偏光板１２の透過軸１２ａに平行な直線偏光からなる第１の画像光Ｌ１を前記他方の面光源１３Ｂの反対面（鋸歯状面）からなる第１の画像光出射面１９から出射し、前記液晶表示素子２への第２の画像データの書込みと前記他方の面光源１３Ｂからの照明光の照射とにより第２の画像を表示して、前記液晶表示素子２の一方の面光源１３Ａ側の偏光板１１の透過軸１１ａに平行な直線偏光、つまり前記第１の画像光Ｌ１の直線偏光方向と実質的に直交する直線偏光からなる第２の画像光Ｌ２を前記一方の面光源の反対面（鋸歯状面）からなる第２の画像光出射面１９から出射する。

なお、前記第１及び第２の画像光Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ前記面光源１３Ａ，１３Ｂの導光板１４の平坦面からその正面方向に出射し、前記液晶表示素子２を書込まれた画像データに応じて透過した光であり、これらの画像光Ｌ１，Ｌ２は、図４に矢線及び破矢線で示したように、前記面光源１３Ｂの導光板１４にその平坦面から入射し、この導光板１４の鋸歯状の画像光出射面１９，２０から、その複数の傾斜面１５で屈折して、前記導光板１４の平坦面の法線に対して前記光源部１６の配置側（導光板１４の入射端面側）とは反対方向に傾いた方向に出射する。

一方、前記反射偏光板２１は、その板面に沿った互いに直交する２つの方向に透過軸２１ａと反射軸２１ｂとをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸２１ａに平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸２１ｂに平行な直線偏光成分を反射する光学特性を有する偏光板であり、この反射偏光板２１は、そのいずれか一方の面を表示の観察側（図２において斜め左下方向）に向け、且つ前記反射軸２１ｂの向きを、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射する前記第１の画像光Ｌ１の直線偏光方向と実質的に同じにし、前記透過軸２１ａの向きを前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射する前記第２の画像光Ｌ２の直線偏光方向と実質的に同じにして配置されている。

そして、前記画像表示ユニット１は、前記反射偏光板２１の側方に、この反射偏光板２１に近接させて、前記第１の画像光出射面１９を前記反射偏光板２１の観察側の面（以下、前面という）の向きと実質的に同じ方向に向け、第２の画像光出射面２０を前記反射偏光板２１の他方の面（以下、後面という）の向きと実質的に同じ方向に向けて配置されている。

また、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した前記第１の画像光Ｌ１を前記反射偏光板２１にその前面から入射させる第１の光学系２２は、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９及び前記反射偏光板２１の前面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の平面反射板２４からなっており、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射した前記第２の画像光Ｌ２を前記反射偏光板２１にその後面から入射させる第２の光学系２３は、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０及び前記反射偏光板２１の後面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の平面反射板２５からなっている。以下、前記第１の光学系２２を形成する反射板２４を第１の反射板、前記第２の光学系２３を形成する反射板２５を第２の反射板という。

そして、前記画像表示ユニット１の第１及び第２の画像光出射面１９，２０の複数の傾斜面１５の傾斜角はそれぞれ、これらの画像光出射面１９，２０と前記反射偏光板２１と前記第１及び第２の反射板２４，２５の相対位置及び角度に応じて、液晶表示素子２から出射した第１及び第２の画像光Ｌ１，ｌ２をそれぞれ、前記第１及び第２の反射板２４，２５に向けて、前記反射板２４，２５により反射されて前記反射偏光板２１に入射する出射角θで出射させるように設定されている。

この実施例では、図１及び図２のように、前記画像表示ユニット１を、その液晶表示素子２の厚さ方向の中心を前記反射偏光板２１の前面の延長面に一致させて前記反射偏光板２１と平行に配置するとともに、前記第１及び第２の反射板２４，２５を、前記液晶表示素子２の厚さ方向の中心及び前記反射偏光板２１の前面からその前方（画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９及び反射偏光板２１の前面の外方）及び後方に（画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０及び反射偏光板２１の後面の外方）にそれぞれ同じ距離をとった位置に、これらの反射板２４，２５の反射面を前記液晶表示素子２と前記反射偏光板２１との間の中間点に対応させて前記反射偏光板２１と平行に配置し、前記画像表示ユニット１の第１及び第２の画像光出射面１９，２０からの第１及び第２の画像光Ｌ１，Ｌ２の出射角θ（複数の傾斜面１５の傾斜角）をそれぞれ、前記液晶表示素子２の表示エリアから出射した光を前記反射板２４，２５の反射面に入射させて前記反射偏光板２１の向けて反射させるように設定している。

また、前記画像表示ユニット１に前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段２６は、その構成は図示しないが、前記液晶表示素子２の各ゲート配線を順次選択してゲート信号を供給し、前記各ゲート配線の選択に対応して各データ配線に外部から供給される画像情報に応じたデータ信号を供給して前記液晶表示素子２の各画素に第１と第２の画像データを交互に書込む表示素子駆動回路と、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂの光源部１６の発光素子１８を点灯させる面光源駆動回路とを備えている。

なお、前記画像表示ユニット１は、前記液晶表示素子２に各画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせ、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂの発光素子１８をそれぞれ白色光を発する白色ＬＥＤを備えた固体発光素子としたものでも、前記液晶表示素子２にカラーフィルタを備えさせず、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂの発光素子１８をそれぞれ、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とを備えた固体発光素子としたものでもよい。

そして、前記液晶表示素子２にカラーフィルタを備えさせず、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂの発光素子１８をそれぞれ赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを備えた固体発光素子とするときは、前記表示駆動手段２６は、前記画像表示ユニット１にフィールドシーケンシャル表示によりカラー画像を表示させるように構成される。

図５は、前記画像表示ユニット１にフィールドシーケンシャル表示を行なわせるときの表示シーケンス図であり、このときは、１つ置きのフレーム毎に、前記液晶表示素子２への第１のカラー画像の赤、緑、青のうちの１色の単位色画像データの書込みと、一方の面光源１３Ａからの前記書込まれた単位色画像データに対応する色の照明光の照射とを繰返して前記第１のカラー画像の赤、緑、青の各単位色画像を順次表示させ、他の１つ置きのフレーム毎に、前記液晶表示素子２への第２のカラー画像の赤、緑、青のうちの１色の単位色画像データの書込みと、他方の面光源１３Ｂからの前記書込まれた単位色画像データに対応する色の照明光の照射とを繰返して前記第２のカラー画像の赤、緑、青の各単位色画像を順次表示させることにより、前記第１のカラー画像と第２のカラー画像とを１フレーム毎に交互に表示させる。

なお、このフィールドシーケンシャル表示において、前記第１及び第２のカラー画像の赤、緑、青の各単位色画像はそれぞれ、１フレームを３分割した３つのフィールド毎に、まず液晶表示素子２の各行の画素に液晶分子を基板４，５面に対して実質的に垂直に配向させるリセットデータを書込んで前のフレームの書込み状態をリセットした後、前記液晶表示素子２の各行の画素に赤、緑、青のうちの１色の単位色画像データを書込み、液晶分子が前記画像データに応じた配向状態に配向する応答時間後に、いずれかの面光源１３Ａ，１３Ｂの発光素子１８の赤、緑、青の３色のＬＥＤのうち、前記書込まれた単位色画像データに対応する色のＬＥＤを点灯させて、その色の照明光を前記面光源１３Ａ，１３Ｂから液晶表示素子２に向けて照射させることにより表示させる。

また、図６は、前記液晶表示素子２に各画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせ、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂの発光素子１８をそれぞれ白色光を発する白色ＬＥＤを備えた固体発光素子としたときの前記表示駆動手段２６による表示シーケンス図であり、このときは、１つ置きのフレーム毎に、前記液晶表示素子２への第１のカラー画像データの書込みと、一方の面光源１３Ａからの照明光の照射とにより前記第１のカラー画像を表示させ、他の１つ置きのフレーム毎に、前記液晶表示素子２への第２のカラー画像データの書込みと、他方の面光源１３Ｂからの照明光の照射とにより第２のカラー画像を表示させることにより、前記第１のカラー画像と第２のカラー画像とを１フレーム毎に交互に表示させる。

そして、この実施例では、前記表示駆動手段２６を、前記画像表示ユニット１に、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを１フレーム毎に交互に表示させるように構成している。

すなわち、この実施例では、前記画像表示ユニット１の一対の面光源１３Ａ，１３Ｂのいずれか、例えば第２の画像を表示するための他方の面光源１３Ｂからの照明光の輝度を、第１の画像を表示するための一方の面光源１３Ａからの照明光の輝度よりも低くすることにより、前記画像表示ユニット１に、高輝度の第１の画像と、前記第１の画像と同一パターンで且つ輝度が前記第１の画像よりも低い第２の画像とを交互に表示させるようにしている。

なお、前記画像表示ユニット１に表示させる第１の画像と第２の画像との輝度差は、第１の画像を表示させためのデータ信号の電圧値と、第２の画像を表示させるためのデータ信号の電圧値と互いに異ならせて、液晶表示素子２の透過率を、第１の画像を表示させるときと第２の画像を表示させるときとで異ならせることによっても得ることができるが、表示駆動の容易さの面では、前記一対の面光源１３Ａ，１３Ｂからの照明光の輝度を異ならせる方が有利である。

この液晶表示装置は、前記画像表示ユニット１の第１と第２の画像光出射面１９，２０から、実質的に互いに直交する直線偏光からなる第１の画像光Ｌ１と第２の画像光Ｌ２とを交互に出射させ、この画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した第１の画像光Ｌ１を、第１の光学系２２を形成する第１の反射板２４により前記反射偏光板２１にその観察側の面（前面）から入射させ、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射した前記第２の画像光Ｌ２を、第２の光学系２３を形成する第２の反射板２５により前記反射偏光板２１にその他方の面（後面）から入射させることにより、前記第１の画像光Ｌ１を前記反射偏光板２１により反射して観察側に出射し、前記第２の画像光ｌ２を前記反射偏光板２１を透過させて前記観察側に出射して、表示観察者に、前記第１の画像と第２の画像とによる三次元画像を観察させるようにしたものであり、この実施例では、前記画像表示ユニット１に、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させるようにしているため、表示観察者に、奥行き感のある三次元画像を観察させることができる。

すなわち、この実施例の液晶表示装置は、前記反射偏光板２１の反射軸２１ｂの向きを、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射する第１の画像光Ｌ１の直線偏光方向（液晶表示素子２の他方の面光源１３Ｂ側の偏光板１２の透過軸１２ａの方向）と実質的に同じにし、前記反射偏光板２１の透過軸２１ａの向きを前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射する第２の画像光Ｌ２の直線偏光方向（液晶表示素子２の一方の面光源１３Ｂ側の偏光板１１の透過軸１１ａの方向）と実質的に同じにしているため、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射し、前記第１の反射板２４により反射されて前記反射偏光板２１にその前面から入射した第１の画像光Ｌ１は、図１及び図２に矢線で示したように前記反射偏光板２１により反射されて観察側に出射し、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射し、前記第２の反射板２５により反射されて前記反射偏光板２１にその後面から入射した第２の画像光Ｌ２は、図１及び図２に破矢線で示したように前記反射偏光板２１を透過して観察側に出射する。

また、この液晶表示装置では、図１及び図２に示したように、前記画像表示ユニット１を、その液晶表示素子２の厚さ方向の中心を前記反射偏光板２１の前面の延長面に一致させて前記反射偏光板２１と平行に配置し、前記第１及び第２の反射板２４，２５を、前記液晶表示素子２の厚さ方向の中心及び前記反射偏光板２１の前面からその前方及び後方にそれぞれ同じ距離をとった位置に、これらの反射板２４，２５の反射面を前記液晶表示素子２の表示エリアと前記反射偏光板２１の板面との間に対応させて前記反射偏光板２１と平行に配置するとともに、前記画像表示ユニット１の第１及び第２の画像光出射面１９，２０からの第１及び第２の画像光Ｌ１，Ｌ２の出射角θをそれぞれ、前記液晶表示素子２の表示エリアから出射した光を前記反射板２４，２５の反射面に入射させて前記反射偏光板２１の前面に向けて反射させるように設定しているため、前記反射偏光板２１にその前面から入射してこの反射偏光板２１により反射された前記第１の画像光Ｌ１と、前記反射偏光板２１にその後面から入射してこの反射偏光板２１を透過した前記第２の画像光Ｌ２は、前記反射偏光板２１の略同じ領域から略同じ方向に向かって観察側に出射する。

この第１と第２の画像光Ｌ１，Ｌ２は、前記１フレーム毎に交互に観察側に出射するが、表示観察者の眼には、前記第１の画像光Ｌ１による第１の画像と、前記第２の画像光Ｌ２による第２の画像とが、表示の観察角（観察側への画像光の出射光軸に対する角度）に応じた極く僅かなずれをもって重なった１つの画像のように見える。

そして、この実施例では、前記画像表示ユニット１に、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させるようにしているため、上記のように僅かなずれをもって重なった第１と第２の画像のうち、輝度の低い画像が、輝度の高い画像の影のように見え、奥行き感のある三次元画像が観察される。

このように、上記液晶表示装置は、液晶表示素子２とその一方の面と他方の面とにそれぞれ対向させて配置された一対の面光源１３Ａ，１３Ｂとからなり、前記液晶表示素子２への第１の画像データの書込みと一方の面光源１３Ａからの照明光の照射とにより、直線偏光からなる第１の画像光Ｌ１を他方の面光源１３Ｂの反対面（液晶表示素子２に対向する面とは反対の面）からなる第１の画像光出射面１９から出射し、前記液晶表示素子２への第２の画像データの書込みと前記他方の面光源１３Ｂからの照明光の照射とにより、前記第１の画像光Ｌ１の直線偏光方向と実質的に直交する直線偏光からなる第２の画像光Ｌ２を前記一方の面光源１３Ａの反対面からなる第２の画像光出射面２０から出射する画像表示ユニット１と、一方の面を表示の観察側に向け、且つ反射軸２１ｂの向きを前記第１の画像光Ｌ１の直線偏光方向と実質的に同じにし、透過軸２１ａの向きを前記第２の画像光Ｌ２の直線偏光方向と実質的に同じにして配置された反射偏光板２１と、前記画像表示ユニット１の前記第１の画像光出射面１９から出射した前記第１の画像光Ｌ１を前記反射偏光板２１に前記観察側の面から入射させる第１の光学系２２と、前記画像表示ユニット１の前記第２の画像光出射面２０から出射した前記第２の画像光Ｌ２を前記反射偏光板２１にその他方の面から入射させる第２の光学系２３と、前記画像表示ユニット１に前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段２６とを備え、前記画像表示ユニット１の第１と第２の画像光出射面１９，２０から、実質的に互いに直交する直線偏光からなる第１の画像光Ｌ１と第２の画像光Ｌ２とを交互に出射させ、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した前記第１の画像光Ｌ１を前記第１の光学系２２により前記反射偏光板２１にその前面から入射させ、前記画像表示ユニット１の第２の出射面２０から出射した前記第２の画像光Ｌ２を前記第２の光学系２３により前記反射偏光板２１にその後面から入射させることにより、前記第１の画像光Ｌ１を前記反射偏光板２１により反射して観察側に出射し、前記第２の画像光Ｌ２を前記反射偏光板２１を透過させて前記観察側に出射して、表示観察者に、前記第１の画像と第２の画像とによる三次元画像を観察させるようにしたものであるため、前記画像表示ユニット１に、前記液晶表示素子２の画素ピッチと同じドットピッチの緻密な第１の画像と第２の画像を表示させ、解像度の高い三次元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、前記液晶表示素子２の一方の面と他方の面とに、前記液晶表示素子２との対向面から前記液晶表示素子２に向けて照明光を照射し、且つ前記液晶表示素子２からの出射光を透過させて前記液晶表示素子２側とは反対側の面から出射する一対の面光源１３Ａ，１３Ｂを配置した簡単な構成の画像表示ユニット１と、板面に沿った互いに直交する２つの方向に透過軸２１ａと反射軸２１ｂとをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸２１ａに平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸２１ｂに平行な直線偏光成分を反射する光学特性を有する反射偏光板２１と、前記画像表示ユニット１から出射した第１の画像光Ｌ１を前記反射偏光板２１にその観察側の面から入射させる第１の光学系２２と、前記画像表示ユニット１から出射した第２の画像光Ｌ２を前記反射偏光板２１にその他方の面から入射させる第２の光学系２３と、前記画像表示ユニット１に前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段２６とを備えたものであるため、構造が簡単であり、したがって容易に製造することができる。

さらに、上記実施例の液晶表示装置は、前記画像表示ユニット１を、前記反射偏光板２１の側方に、前記第１の画像光出射面１９を前記反射偏光板２１の観察側の面の向きと実質的に同じ方向に向け、第２の画像光出射面２０を前記反射偏光板２１の他方の面の向きと実質的に同じ方向に向けて配置し、前記第１の光学系２２を、前記画像表示ユニット１の前記第１の画像光出射面１９及び前記反射偏光板２１の観察側の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板２４により構成し、前記第２の光学系２３を、前記画像表示ユニット１の前記第２の画像光出射面２０及び前記反射偏光板２１の他方の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板２５により構成し、前記画像表示ユニット１の第１及び第２の画像光出射面１９，２０からそれぞれ、前記液晶表示素子２から出射した画像光Ｌ１，Ｌ２を、前記反射板２４，２５に向けて、前記反射板２４，２５により反射されて前記反射偏光板２１に入射する出射角θで出射させるようにしているため、構造をより簡単にするとともに、装置全体を小型化することができる。

なお、上記第１の実施例では、第１の光学系２２を形成する第１の反射板２４と、第２の光学系２３を形成する第２の反射板２５とを、前記反射偏光板２１と平行に配置しているが、これらの反射板２４，２５は、前記反射偏光板２１に対し互いに逆方向に実質的に同角度傾けて配置してもよい。

図７はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の側面図であり、この実施例の液晶表示装置は、前記画像表示ユニット１を、上記第１の実施例と同様に、その液晶表示素子２の厚さ方向の中心を前記反射偏光板２１の前面の延長面に一致させて前記反射偏光板２１と平行に配置し、前記第１及び第２の反射板２４，２５を、前記液晶表示素子２の厚さ方向の中心及び前記反射偏光板２１の前面からその前方及び後方にそれぞれ同じ距離をとった位置に、これらの反射板２４，２５の反射面を前記液晶表示素子２の表示エリアと前記反射偏光板２１の板面との間に対応させるとともに、前記画像表示ユニット１に対向する縁部側から前記反射偏光板２１に対向する縁部側に向かって前記反射偏光板２１から離間する方向に実質的に同角度ずつ傾けて配置し、前記画像表示ユニット１の第１及び第２の画像光出射面１９，２０からの第１及び第２の画像光Ｌ１，Ｌ２の出射角θをそれぞれ、前記液晶表示素子２の表示エリアから出射した光を前記反射板２４，２５の反射面に入射させて前記反射偏光板２１に向けて反射させるように設定したものである。

すなわち、この第２の実施例の液晶表示装置は、前記第１と第２の反射板２５を、前記反射偏光板２１に対し互いに逆方向に実質的に同角度傾けて配置したものであり、この液晶表示装置においても、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射して第１の光学系２２を形成する第１の反射板２４により反射され、前記反射偏光板２１にその前面から入射してこの反射偏光板２１により反射された前記第１の画像光Ｌ１と、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射して第２の光学系２３を形成する第２の反射板２５により反射され、前記反射偏光板２１にその後面から入射してこの反射偏光板２１を透過した前記第２の画像光Ｌ２とを、前記反射偏光板２１の略同じ領域から略同じ方向に向けて観察側に出射することができる。

また、上記実施例では、表示駆動手段２６を、前記画像表示ユニット１に、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させるように構成し、表示観察者に、奥行き感のある三次元画像を観察させるようにしているが、前記表示駆動手段２６は、前記画像表示ユニット１に、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼用の第１の画像と、前記表示観察者の他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させるように構成してもよく、このようにすることにより、表示観察者に、実物のような立体感のある三次元画像を観察させることができる。

図８はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の側面図であり、この実施例は、上述した第１の実施例の液晶表示装置において、図３に示した表示駆動手段２６を、前記画像表示ユニット１に、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼用の第１の画像と、前記表示観察者の他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させるように構成し、表示観察者に、偏光眼鏡２７を用いて実物のような立体感のある三次元画像を観察させるようにしたものである。

なお、この実施例では、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から右眼用画像光Ｌ１１を出射させ、第２の画像光出射面２０から左眼用画像光Ｌ１２を出射させるようにし、表示観察者に、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射する右眼用画像光Ｌ１１の直線偏光方向（液晶表示素子２の他方の面光源１３Ｂ側の偏光板１２の透過軸１２ａの方向）と実質的に同じ方向に透過軸２８ａを有する右眼用偏光板２８と、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射する左眼用画像光Ｌ１２の直線偏光方向（液晶表示素子２の一方の面光源１３Ｂ側の偏光板１１の透過軸１１ａの方向）と実質的に同じ方向に透過軸２９ａを有する左眼用偏光板２９とからなる偏光眼鏡２７を用いて前記立体感のある三次元画像を観察させるようにしている。

また、図９はこの発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の側面図、図１０はこの発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の平面図であり、この第４及び第５の実施例は、前記表示駆動手段２６を、前記画像表示ユニット１に、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼用の第１の画像と、前記表示観察者の他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させるように構成するとともに、前記前記画像表示ユニット１と反射偏光板２１と第１及び第２の光学系２２，２３を形成する第１及び第２の反射板２４，２５とを、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した第１の画像光と、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射した第２の画像光とのうち、前記第１の反射板２４により前記反射偏光板２１にその観察側の面（前面）から入射され、この反射偏光板２１により反射された第１の画像光が表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に出射し、前記第２の反射板２５により前記反射偏光板２１にその他方の面（後面）から入射され、この反射偏光板２１を透過した第２の画像光が前記表示観察者の他方の眼の方向に出射する角度関係で配置することにより、表示観察者に、前記偏光眼鏡２７等を用いずに実物のような立体感のある三次元画像を観察させるようにしたものである。

すなわち、図９に示した第４の実施例の液晶表示装置は、画像表示ユニット１と反射偏光板２１とを上下方向に並べて配置し、その前方と後方とに、第１を形成する第１の反射板２４と、第２の光学系２３を形成する第２の反射板２５とを配置したものであり、この実施例では、前記画像表示ユニット１と第１及び第２の反射板２４，２５とをそれぞれ互いに平行にして配置し、前記反射偏光板２１を、前記画像表示ユニット１及び反射板２４，２５に対して左右方向に予め定めた角度（例えば５〜１０°程度）傾けて配置している。

そして、この実施例では、前記反射偏光板２１を、表示の観察側から見て左側（画像表示ユニット１に隣接する側）が観察側に近くなり、右側が観察側から遠くなる方向に傾けることにより、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射し、前記第１の反射板２４により反射されて前記反射偏光板２１にその観察側の面（前面）から入射した第１の画像光を前記反射偏光板２１により反射して表示観察者の右眼３０ａの方向に出射させ、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射し、前記第２の反射板２５により反射されて前記反射偏光板２１にその他方の面（後面）から入射した第２の画像光を、この反射偏光板２１を透過させて前記表示観察者の左眼３０ｂの方向に出射させるようにするとともに、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から右眼用画像光Ｌ１１を出射させ、第２の画像光出射面２０から左眼用画像光Ｌ１２を出射させるようにして、表示観察者に、実物のような立体感のある三次元画像を観察させるようにしている。

さらに、この実施例では、前記反射偏光板２１の観察側にサーキュラフレネルレンズ等からなる集光レンズ３１を配置し、前記反射偏光板２１により反射された右眼用画像光Ｌ１１と前記反射偏光板２１を透過した左眼用画像光Ｌ１２とを前記集光レンズ３１により表示観察者の右眼３０ａ付近と左眼３０ｂ付近に集光させ、より明るい三次元画像を観察させるようにしている。

また、図１０に示した第５の実施例の液晶表示装置は、画像表示ユニット１と反射偏光板２１とを横方向に並べて配置し、その前方と後方とに、第１を形成する第１の反射板２４と、第２の光学系２３を形成する第２の反射板２５とを配置したものであり、この実施例では、前記画像表示ユニット１と第１及び第２の反射板２４，２５とをそれぞれ互いに平行にして配置し、前記反射偏光板２１を、前記画像表示ユニット１及び反射板２４，２５に対して上下方向に予め定めた角度（例えば５〜１０°程度）傾けて配置している。

また、この実施例においても、前記反射偏光板２１の観察側にサーキュラフレネルレンズ等からなる集光レンズ３１を配置し、前記反射偏光板２１により反射された右眼用画像光Ｌ１１と前記反射偏光板２１を透過した左眼用画像光Ｌ１２とを前記集光レンズ３１により表示観察者の右眼３０ａ付近と左眼３０ｂ付近に集光させ、より明るい三次元画像を観察させるようにしている。

なお、上記第４及び第５の実施例では、画像表示ユニット１と第１及び第２の反射板２４，２５とをそれぞれ互いに平行にし、反射偏光板２１を前記画像表示ユニット１及び反射板２４，２５に対して傾けているが、この実施例に限らず、前記画像表示ユニット１と、反射偏光板２１と、前記第１及び第２の反射板２４，２５のいずれか、またはそのうちの２つあるいは全てを角度を変えて配置して、前記画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した第１の画像光と、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射した第２の画像光とのうち、前記第１の反射板２４により前記反射偏光板２１にその観察側の面から入射され、この反射偏光板２１により反射された第１の画像光が表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に出射し、前記第２の反射板２５により前記反射偏光板２１にその他方の面から入射され、この反射偏光板２１を透過した第２の画像光が前記表示観察者の他方の眼の方向に出射するようにしてもよい。

また、上述した第１〜第５の各実施例では、画像表示ユニット１の第１の画像光出射面１９から出射した第１の画像光を反射偏光板２１に観察側の面から入射させる第１の光学系２２と、前記画像表示ユニット１の第２の画像光出射面２０から出射した第２の画像光を前記反射偏光板２１にその他方の面から入射させる第２の光学系２３とをそれぞれ１枚の反射板２４，２５により形成しているが、前記第１及び第２の光学系２２，２３は、複数枚の反射板により形成してもよい。

さらに、上記各実施例では、画像表示ユニット１の液晶表示素子２を、液晶セル３を挟んで配置された一対の偏光板１１，１２の透過軸１１ａ，１２ａを実質的に互いに直交させた構成としているが、前記液晶表示素子２の一対の偏光板１１，１２を、それぞれの透過軸１１ａ，１２ａを実質的に互いに平行にして配置し、そのいずれか一方の偏光板の外面または、一対の面光源１３Ａ，１３Ｂのいずれか一方の反対面（液晶表示素子２に対向する面とは反対の面）、つまり第１と第２の画像光出射面１９，２０のいずれか一方に、透過光の常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えるλ／２板を配置することにより、前記画像表示ユニット１の第１と第２の画像光出射面１９，２０から、実質的に互いに直交する直線偏光からなる第１と第２の画像光を出射させるようにしてもよい。

この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の斜視図。第１の実施例の液晶表示装置の側面図。画像表示ユニットの斜視図。画像表示ユニットの一部分の拡大断面図。画像表示ユニットにフィールドシーケンシャル表示を行なわせるときの表示シーケンス図。画像表示ユニットの液晶表示素子を赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えたカラー画像表示素子としたときの表示シーケンス図。この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の側面図。この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の側面図。この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の側面図。この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の平面図。

符号の説明

１…画像表示ユニット、２…液晶表示素子、３…液晶セル、１１，１２…偏光板、１１ａ，１２ａ…透過軸、１３Ａ，１３Ｂ…面光源、１４…導光板、１５…傾斜面、１６…光源部、１９，２０…画像光出射面、２１…反射偏光板、２１ａ…透過軸、２１ｂ…反射軸、２２，２３…光学系、２４，２５…反射板、２６…表示駆動手段、２７…偏光眼鏡、３１…集光レンズ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２…画像光。

Claims

光の透過を制御して画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の一方の面と他方の面とにそれぞれ対向させて配置され、前記液晶表示素子に対向する面から前記液晶表示素子に向けて照明光を照射し、且つ前記液晶表示素子から出射する画像光を透過させて反対面から出射する一対の面光源とからなり、前記液晶表示素子への第１の画像データの書込みと前記一対の面光源のうちの一方の面光源からの照明光の照射とにより直線偏光からなる第１の画像光を他方の面光源の前記反対面からなる第１の画像光出射面から出射し、前記液晶表示素子への第２の画像データの書込みと前記他方の面光源のからの照明光の照射とにより前記第１の画像光の直線偏光方向と実質的に直交する直線偏光からなる第２の画像光を前記一方の面光源の前記反対面からなる第２の画像光出射面から出射する画像表示ユニットと、
板面に沿った互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射する光学特性を有し、一方の面を表示の観察側に向け、且つ前記反射軸の向きを前記第１の画像光の直線偏光方向と実質的に同じにし、前記透過軸の向きを前記第２の画像光の直線偏光方向と実質的に同じにして配置された反射偏光板と、
前記画像表示ユニットの第１の画像光出射面から出射した前記第１の画像光を前記反射偏光板に前記観察側の面から入射させる第１の光学系と、
前記画像表示ユニットの第２の画像光出射面から出射した前記第２の画像光を前記反射偏光板にその他方の面から入射させる第２の光学系と、
前記画像表示ユニットに前記第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる表示駆動手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
画像表示ユニットは、反射偏光板の側方に、第１の画像光出射面を前記反射偏光板の観察側の面の向きと実質的に同じ方向に向け、第２の画像光出射面を前記反射偏光板の他方の面の向きと実質的に同じ方向に向けて配置され、第１の光学系は、前記画像表示ユニットの前記第１の画像光出射面及び前記反射偏光板の観察側の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板からなり、第２の光学系は、前記画像表示ユニットの前記第２の画像光出射面及び前記反射偏光板の他方の面の外方に、これらの面の互いに隣り合う側の領域に対向させて配置された１枚の反射板からなっており、前記画像表示ユニットの第１及び第２の画像光出射面はそれぞれ、液晶表示素子から出射した画像光を、前記反射板に向けて、前記反射板により反射されて前記反射偏光板に入射する出射角で出射することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
表示駆動手段は、画像表示ユニットに、同一パターンで且つ輝度が互いに異なる第１の画像と第２の画像とを交互に表示させることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
表示駆動手段は、画像表示ユニットに、表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼用の第１の画像と、前記表示観察者の他方の眼用の第２の画像とを交互に表示させることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
画像表示ユニットと反射偏光板と第１及び第２の光学系は、前記画像表示ユニットの第１の画像光出射面から出射した第１の画像光と、前記画像表示ユニットの第２の画像光出射面から出射した第２の画像光とのうち、前記第１の光学系により前記反射偏光板にその観察側の面から入射され、この反射偏光板により反射された第１の画像光が表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に出射し、前記第２の光学系により前記反射偏光板にその他方の面から入射され、この反射偏光板を透過した第２の画像光が前記表示観察者の他方の眼の方向に出射する角度関係で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。