JP4692040B2

JP4692040B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4692040B2
Application number: JP2005091144A
Authority: JP
Inventors: 康宏代工
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006276161A

Description

この発明は、立体画像を表示する液晶表示装置に関する。

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前記左眼用画像に対して左右方向にずれた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１列置きの画素からの出射光と他の１列置き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または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）。
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、上記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、左眼用画像と右眼用画像の両方の解像度が低く、品質の良い立体画像を表示することができない。

しかも、従来の液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの１列置きの画素からの出射光と他の１列置きの画素からの出射光とをレンチキュラーレンズまたはパララックスバリアにより表示観察者の左眼方向と右眼方向とに振り分けるものであるため、画面の長軸方向（画素列に対して直交する方向）を左右方向に向けた状態でしか立体画像を表示することができない。

この発明は、左眼用画像と右眼用画像の両方の解像度が高い高品質の立体画像を表示することができ、しかも、画面の長軸を左右方向に向けた状態でも、前記画面の短軸を左右方向に向けた状態でも立体画像を表示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、
光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列した矩形状の画面領域を有し、前記複数の画素に画像データが書込まれ、その画像データに応じた画像を表示する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示パネルの画面領域に向けて、前記画面の法線に対し、前記画面の長軸方向の一端側に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第１の照明光及び前記長軸方向の他端側に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第２の照明光と前記画面の短軸方向の一端側に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第３の照明光及び前記短軸方向の他端側に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第４の照明光とを選択的に出射する面光源とからなり、前記液晶表示パネルと前記面光源との相対位置を保って前記画面の長軸を左右方向に向けた状態と、前記画面の短軸を左右方向に向けた状態とに回動される表示ユニットと、
前記表示ユニットが前記画面の長軸を左右方向に向けた状態に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の長軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第１の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの観察側から見て左方向に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照明光を出射させ、前記第１の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記観察側から見て右方向に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照明光を出射させ、前記表示ユニットが前記画面の短軸を左右方向に向けた状態に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の短軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第２の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て左方向に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照明光を出射させ、前記第２の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て右方向に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照明光を出射させる制御手段とを備えたことを特徴とする。

この発明の液晶表示装置において、前記面光源は、前記液晶表示パネルの画面領域に対応する形状を有し、前記画面の各辺に対応する４辺にそれぞれ光の入射部が形成され、これらの入射部のうち、前記画面の短軸方向に沿う２つの短辺の一方の入射部から入射した光の向きを変えて前記第１の照明光を出射し、他方の短辺の入射部から入射した光の向きを変えて前記第２の照明光を出射し、前記画面の長軸方向に沿う２つの長辺の一方の入射部から入射した光の向きを変えて前記第３の照明光を出射し、他方の長辺の入射部から入射した光の向きを変えて前記第４の照明光を出射する変向手段と、前記変向手段の前記４辺の入射部にそれぞれ対向させて配置され、選択的に点灯される第１乃至第４の光源部とにより構成するのが望ましい。

その場合、前記変向手段は、前記液晶表示パネルに対向する面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の面に、前記液晶表示パネルの画面の長軸方向に沿う２つの底辺と前記画面の短軸方向に沿う２つの底辺とを有する四角錐状の複数のプリズムが前記画面の長軸方向及び短軸方向に配列させて形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に対向させて配置された反射板とにより構成し、前記プリズムシートの前記２つの短辺及び２つの長辺と前記反射板との間にそれぞれ入射部を形成するのが好ましい。

この発明の液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列した矩形状の画面領域を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示パネルの画面領域に向けて、前記画面の法線に対し、前記画面の長軸方向の一端側に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第１の照明光及び前記長軸方向の他端側に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第２の照明光と前記画面の短軸方向の一端側に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第３の照明光及び前記短軸方向の他端側に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第４の照明光とを選択的に出射する面光源とからなる表示ユニットを、前記液晶表示パネルと前記面光源との相対位置を保って前記画面の長軸を左右方向に向けた状態と、前記画面の短軸を左右方向に向けた状態とに回動させることにより、画面を横長にしても縦長にしても使用できるようにしたものである。

そして、この液晶表示装置は、前記表示ユニットが画面を横長にした状態（画面の長軸を左右方向に向けた状態）に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の長軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第１の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの観察側から見て左方向、つまり表示観察者の左眼方向に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照明光を出射させ、前記第１の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記観察側から見て右方向、つまり表示観察者の右眼方向に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照明光を出射させることにより、前記液晶表示パネルに前記第１の左眼用画像データと右眼用画像データに対応した左眼用画像と右眼用画像とを順次表示させ、表示観察者に立体画像を観察させる。

また、この液晶表示装置は、前記表示ユニットが画面を縦長にした状態（画面の短軸を左右方向に向けた状態）に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の短軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第２の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記液晶表示パネルの観察側から見て左方向、つまり表示観察者の左眼方向に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照明光を出射させ、前記第２の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て右方向、つまり表示観察者の右眼方向に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照明光を出射させることにより、前記液晶表示パネルに前記第１の左眼用画像データと右眼用画像データに対応した左眼用画像と右眼用画像とを順次表示させ、表示観察者に立体画像を観察させる。

この液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの複数の画素への左眼用画像データの書込みと前記面光源からの表示観察者の左眼方向に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照明光の出射とによる左眼用画像の表示と、前記液晶表示パネルの複数の画素への右眼用画像データの書込みと前記面光源からの表示観察者の右眼方向に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照明光の出射とによる右眼用画像の表示とを順次行なうものであるため、前記左眼用画像と右眼用画像と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することができ、したがって、左眼用画像と右眼用画像の両方の解像度が高い高品質の立体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、前記表示ユニットが画面を横長にした状態に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の長軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、それに同期させて前記面光源から、表示観察者の左眼方向に傾いた方向と右眼方向に傾いた方向とに出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１と第２の照明光を選択的に出射させ、前記表示ユニットが画面を縦長にした状態に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の短軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、それに同期させて前記面光源から、表示観察者の左眼方向に傾いた方向と右眼方向に傾いた方向とに出射光強度のピークが存在する指向性をもった第３と第４の照明光を選択的に出射させるようにしたものであるため、画面の長軸を左右方向に向けた状態でも、前記画面の短軸を左右方向に向けた状態でも立体画像を表示することができる。

この発明の液晶表示装置において、前記面光源は、前記液晶表示パネルの画面領域に対応する形状を有し、前記画面の各辺に対応する４辺にそれぞれ光の入射部が形成され、これらの入射部のうち、前記画面の短軸方向に沿う２つの短辺の一方の入射部から入射した光の向きを変えて前記第１の照明光を出射し、他方の短辺の入射部から入射した光の向きを変えて前記第２の照明光を出射し、前記画面の長軸方向に沿う２つの長辺の一方の入射部から入射した光の向きを変えて前記第３の照明光を出射し、他方の長辺の入射部から入射した光の向きを変えて前記第４の照明光を出射する変向手段と、前記変向手段の前記４辺の入射部にそれぞれ対向させて配置され、選択的に点灯される第１乃至第４の光源部とにより構成するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶表示パネルの画面領域に向けて、前記第１乃至第４の照明光を選択的に出射することができる。

その場合、前記変向手段は、前記液晶表示パネルに対向する面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の面に、前記液晶表示パネルの画面の長軸方向に沿う２つの底辺と前記画面の短軸方向に沿う２つの底辺とを有する四角錐状の複数のプリズムが前記画面の長軸方向及び短軸方向に配列させて形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に対向させて配置された反射板とにより構成し、前記プリズムシートの前記２つの短辺及び２つの長辺と前記反射板との間にそれぞれ入射部を形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記第１乃至第４の光源部からの光をそれぞれ効率良く向きを変えてピーク方向の光強度が充分な第１乃至第４の照明光を出射し、前記液晶表示パネルに高輝度の左眼用画像と右眼用画像を表示させることができる。

図１〜図９はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示装置の斜視図である。

この液晶表示装置は、図１のように、光の透過を制御する複数の画素（図示せず）がマトリックス状に配列した矩形状の画面領域１ａを有し、前記複数の画素に画像データが書込まれ、その画像データに応じた画像を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１において上側）とは反対側に配置され、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに向けて照明光を出射する面光源１５とからなる表示ユニットと、前記表示ユニットを制御する制御手段２３とを備えている。

図２は前記液晶表示パネル１の一部分の断面図であり、この液晶表示パネル１は、枠状のシール材４（図１及び図２参照）を介して接合された一対の透明基板２，３と、これらの基板２，３の対向する内面にそれぞれ設けられ、互いに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透明電極５，６と、前記一対の基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に設けられたネマティック液晶層９とからなっている。

なお、この実施例で用いた液晶表示パネル１は、前記一対の基板２，３の一方、例えば観察側とは反対側の基板２の内面に、行方向（この実施例では矩形状画面の長軸ｘに沿った方向）及び列方向（矩形状画面の短軸ｙに沿った方向）にマトリックス状に配列する複数の画素電極５を設け、他方の基板（観察側の基板）３の内面に前記複数の画素電極５に対向する一枚膜状の対向電極６を設けたアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、図２では省略しているが、反対側基板２の内面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴに画像データ信号を供給する複数のデータ配線が設けられている。

この液晶表示パネル１は、高速応答性を有するベント配向型、あるいは液晶層厚（基板間隙）を小さくして高速応答化を達成した液晶分子配列にねじれがないホモジニアス配向型の液晶表示パネルであり、ベント配向型液晶表示パネルの場合、前記液晶層９の液晶分子９ａは、前記一対の基板２，３の内面に前記電極５，６を覆って設けられた水平配向膜７，８によりプレチルト角を制御してスプレイ配向させ、ホモジニアス配向型の液晶表示パネルの場合、前記液晶層９の液晶分子９ａは、前記水平配向膜７，８により配向方向を規定して、一方の方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させる。

そして、この液晶表示パネル１の一対の基板２，３の外面には、一対の偏光板１０，１１が、それぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて配置されており、さらに、前記一対の基板２，３のいずれか、例えば観察側の基板３と偏光板１１との間には、表示のコントラストを高くするための位相差板１２が配置されている。

また、この液晶表示パネル１の観察側とは反対側の基板２には、図１及び図２に示したように、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が形成されており、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１３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１４に接続され、前記対向電極６は、前記シール材４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１３とデータ側ドライバ１４の一方または両方の基準電位に接続されている。

図３及び図４は前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側に配置された面光源１５の分解斜視図及びその長手方向に沿うハッチングを省略した断面図であり、この面光源１５は、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに対応する矩形状の形状を有し、前記画面の各辺に対応する４辺にそれぞれ光の入射部１９が形成され、これらの入射部１９のうち、前記画面の短軸ｙ方向に沿う２つの短辺の一方の入射部１９から入射した光の向きを変えて、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の長軸ｘ方向の一端側に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第１の照明光を出射し、他方の短辺の入射部１９から入射した光の向きを変えて、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の長軸ｘ方向の他端側に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第２の照明光を出射し、前記画面の長軸ｘ方向に沿う２つの長辺の一方の入射部１９から入射した光の向きを変えて、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の短軸ｙ方向の一端側に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第３の照明光を出射し、他方の長辺の入射部１９から入射した光の向きを変えて、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の短軸ｙ方向の他端側に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第４の照明光を出射する変向手段１６と、前記変向手段１６の前記４辺の入射部１９にそれぞれ対向させて配置され、選択的に点灯される第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとからなっている。

この面光源１５の変向手段１６は、前記液晶表示パネル１に対向する面に光を出射する出射面１７ａが形成され、その反対側の面に、前記液晶表示パネル１の画面の長軸ｘ方向に沿う２つの底辺と前記画面の短軸ｙ方向に沿う２つの底辺とを有する四角錐状の複数のプリズム１７ｂが前記画面の長軸ｘ方向及び短軸ｙ方向に配列させて形成されたプリズムシート１７と、前記プリズムシート１７のプリズム形成面に対向させて配置された反射板１８とからなっており、前記プリズムシート１７の前記２つの短辺及び２つの長辺と前記反射板１８との間にそれぞれ入射部１９が形成されている。

なお、前記プリズムシート１７の各プリズム１７ｂは、４つの傾斜面の傾斜角が等しい正四角錐状に形成されており、その各傾斜面の前記画面の法線Ｈに対する傾斜角は、３０°〜５０°の範囲に設定されている。

また、前記面光源１５の第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはそれぞれ、前記変向手段１６の各入射部１９の長さ方向に沿わせて予め定めた間隔で配置された複数の固体発光素子２１と、前記複数の固体発光素子２１からの出射光を前記入射部１９の長さ方向に拡散して前記変向手段１６に入射させる拡散部材２２とからなっている。

前記固体発光素子２１は、その構造は図示しないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）を透明樹脂でモールドしたものであり、その出射面を前記拡散部材２２に対向させて配置されている。

また、前記拡散部材２２は、前記変向手段１６の各入射部１９の全長にわたる長さを有し、前記複数の固体発光素子２１に対向する面にこれらの固体発光素子２１からの出射光の入射面が形成され、その反対面（変向手段１６に対向する面）に、前記入射面から入射した光を前記入射部１９の長さ方向に拡散して出射する出射面が形成された角棒状部材であり、この拡散部材２２の出射面は、粗面化処理された拡散面、または、前記複数の固体発光素子２１にそれぞれ対応する部分に拡散レンズ部が形成された拡散面とされている。

前記面光源１５は、第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの選択的点灯により、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに向けて前記第１乃至第４の照明光を選択的に出射する。

すなわち、前記面光源１５は、前記液晶表示パネル１の画面の短軸ｙ方向に沿う２つの短辺の一方の入射部１９に対向させて配置された第１の光源部２０ａから出射し、前記プリズムシート１７と反射板１８とからなる変向手段１６に入射した光を、前記プリズムシート１７の各四角錐状プリズム１７ｂにより図４に矢線で示した方向に屈折させ、前記プリズムシート１７の出射面１７ａから、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の長軸ｘ方向の一端側、つまり前記第１の光源部２０ａの配置側とは反対側に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第１の照明光を出射し、他方の短辺の入射部１９に対向させて配置された第２の光源部２０ｂから出射して前記変向手段１６に入射した光を、前記プリズムシート１７の各四角錐状プリズム１７ｂにより図４に破矢線で示した方向に屈折させ、前記プリズムシート１７の出射面１７ａから、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の長軸ｘ方向の他端側、つまり前記第２の光源部２０ｂの配置側とは反対側に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第２の照明光を出射する。

同様に、前記面光源１５は、前記液晶表示パネル１の画面の長軸ｘ方向に沿う２つの短辺の一方の入射部１９に対向させて配置された第３の光源部２０ｃから出射して前記変向手段１６に入射した光を、前記プリズムシート１７の各四角錐状プリズム１７ｂにより屈折させ、前記プリズムシート１７の出射面１７ａから、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の短軸ｙ方向の一端側、つまり前記第３の光源部２０ｃの配置側とは反対側に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第３の照明光を出射し、他方の長辺の入射部１９に対向させて配置された第４の光源部２０ｄから出射して前記変向手段１６に入射した光を、前記プリズムシート１７の各四角錐状プリズム１７ｂにより屈折させ、前記プリズムシート１７の出射面１７ａから、前記画面の法線Ｈに対して前記画面の短軸ｙ方向の他端側、つまり前記第４の光源部２０ｄの配置側とは反対側に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第４の照明光を出射する。

前記第１乃至第４の照明光の光強度のピーク方向はそれぞれ、前記画面の法線Ｈに対して前記四角錐状プリズム１７ｂの各傾斜面の傾斜角に応じた角度θで傾いた方向である。

図５は前記第１と第２の照明光の光強度分布を示している。図５において、正の角度は、前記画面の法線Ｈに対する第１の光源部２０ａの配置側とは反対方向の傾き角、負の角度は、前記画面の法線Ｈに対する第２の光源部２０ｂの配置側とは反対方向の傾き角であり、この実施例では、前記画面の法線Ｈに対して４°〜６°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第１と第２の照明光を出射するように、前記四角錐状プリズム１７ｂの傾斜面の傾斜角を設定している。

なお、前記第３と第４の照明光の光強度分布は図示しないが、前記プリズムシート１７の各プリズム１７ｂは、その４つの傾斜面の傾斜角が等しい正四角錐状に形成されているため、第３と第４の照明光の光強度分布は、前記第１と第２の照明光の光強度分布と実施的に同じである。

前記液晶表示パネル１とその観察側とは反対側に配置された前記面光源１５とからなる表示ユニットは、前記液晶表示パネル１と面光源１５との相対位置を保って、前記液晶表示パネル１の画面の長軸ｘを左右方向に向けた状態と、前記画面の短軸ｙを左右方向に向けた状態とに回動される。

また、前記表示ユニットを制御する制御手段２３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１３及びデータ側ドライバ１４を制御する書込み制御回路と、前記面光源１５の第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの固体発光素子２１を点灯させる光源部駆動回路とからなっている。

この制御手段２３は、前記表示ユニットが前記画面の長軸ｘを左右方向に向けた状態、つまり画面を横長にした状態に回動されたときに、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、前記画面の長軸ｘ方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第１の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記液晶表示パネル１の観察側から見て左方向に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照明光を出射させ、前記第１の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記観察側から見て右方向に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照明光を出射させ、前記表示ユニットが前記画面の短軸ｙを左右方向に向けた状態、つまり画面を縦長にした状態に回動されたときに、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、前記画面の短軸ｙ方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第２の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て左方向に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照明光を出射させ、前記第２の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て右方向に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照明光を出射させるように構成されている。

図６〜図９は前記液晶表示装置を備えた表示機器の一例を示しており、図６及び図８は前記表示機器の画面を横長にした使用状態及び前記画面を縦長にした使用状態の斜視図、図７は図６のVII−VII線に沿うハッチングを省略した断面図、図９は図８のIX−IX線に沿うハッチングを省略した断面図である。

この表示機器は、床上またはテーブル上等に置くためのスタンド２４に、支軸２５を介して、前記液晶表示装置を備えた矩形状の表示部２６を、図６のように画面の長軸ｘを左右方向に向けた横長画面状態と、図８のように画面の短軸ｙを左右方向に向けた縦長画面状態とに回動可能に支持させたものであり、前記液晶表示装置は、前記表示部２６のケース２７内に、前記液晶表示パネル１の観察側の面を前記ケース２７の前面に設けられた表示窓２７ａに対向させて配置されている。

この表示機器において、前記表示部２６は、画面を横長にして使用するときに、図７のように、前記面光源１５の第１の光源部２０ａの配置側が前記液晶表示パネル１の観察側から見て右側、第２の光源部２０ｂの配置側が前記観察側から見て左側に方向に回動され、画面を縦長にして使用するときに、図９のように、前記面光源１５の第１の光源部２０ａの配置側が前記液晶表示パネル１の観察側から見て右側、第２の光源部２０ｂの配置側が前記観察側から見て左側に位置する横長画面状態に回動される。

そして、前記液晶表示装置の制御手段２３は、前記表示部２６が前記横長画面状態に回動されたときに、前記液晶表示パネル１への前記第１の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５の観察側から見て右側の第１の光源部２０ａの固体発光素子２１の点灯により、前記面光源１５から図７に矢線で示したように、前記観察側から見て左方向に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第１の照明光を出射させ、前記第１の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５の観察側から見て右側の第２の光源部２０ｂの固体発光素子２１の点灯により、前記面光源１５から図７に破矢線で示したように、前記観察側から見て右方向に傾いた方向に傾いた方向に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第２の照明光を出射させ、前記表示部２６が前記縦長画面状態に回動されたときに、前記液晶表示パネル１への前記第２の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５の観察側から見て右側の第３の光源部２０ｃの固体発光素子２１の点灯により、前記面光源１５から図９に矢線で示したように、前記観察側から見て左方向に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第３の照明光を出射させ、前記第２の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５の観察側から見て右側の第４の光源部２０ｄの固体発光素子２１の点灯により、前記面光源１５から図９に破矢線で示したように、前記観察側から見て右方向に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第４の照明光を出射させる。

すなわち、前記液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列した矩形状の画面領域１ａを有する液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに向けて、前記画面の法線Ｈに対し、前記画面の長軸ｘ方向の一端側に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第１の照明光及び前記長軸ｘ方向の他端側に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第２の照明光と前記画面の短軸ｙ方向の一端側に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第３の照明光及び前記短軸ｙ方向の他端側に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第４の照明光とを選択的に出射する面光源１５とからなる表示ユニットを、前記液晶表示パネル１と前記面光源１５との相対位置を保って前記画面の長軸ｘを左右方向に向けた状態と、前記画面の短軸ｙを左右方向に向けた状態とに回動させることにより、画面を横長にしても縦長にしても使用できるようにしたものである。

そして、この液晶表示装置は、前記表示ユニットが画面を横長にした状態（画面の長軸ｘを左右方向に向けた状態）に回動されたときに、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、前記画面の長軸ｘ方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第１の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記液晶表示パネル１の観察側から見て左方向、つまり表示観察者の左眼方向に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を出射させ、前記第１の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記観察側から見て右方向、つまり表示観察者の右眼方向に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を出射させることにより、前記液晶表示パネル１に前記第１の左眼用画像データと右眼用画像データに対応した左眼用画像と右眼用画像とを順次表示させ、表示観察者に立体画像を観察させる。

また、この液晶表示装置は、前記表示ユニットが画面を縦長にした状態（画面の短軸ｙを左右方向に向けた状態）に回動されたときに、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、前記画面の短軸ｙ方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第２の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記液晶表示パネル１の観察側から見て左方向、つまり表示観察者の左眼方向に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を出射させ、前記第２の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源１５から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て右方向、つまり表示観察者の右眼方向に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を出射させることにより、前記液晶表示パネル１に前記第１の左眼用画像データと右眼用画像データに対応した左眼用画像と右眼用画像とを順次表示させ、表示観察者に立体画像を観察させる。

なお、この実施例の液晶表示装置は、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、前記面光源１５の第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの固体発光素子２１はそれぞれ、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とを備えており、これらの３色のＬＥＤを選択的に点灯駆動されて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。

そして、前記制御手段２３は、前記表示ユニットが画面を横長にした状態に回動されたときも、前記表示ユニットが画面を縦長にした状態に回動されたときも、１つの立体カラー画像を表示するための１フレームを６分割した６つのフィールド毎に、赤、緑、青の３色の単位色の左眼用画像データ及び右眼用画像データのうちの１つの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、赤、緑、青の各単位色の左眼用画像データの書込みにそれぞれ同期させて、その書込み画像データの色の左眼用照明光を前記面光源１５から出射させ、赤、緑、青の各単位色の右眼用画像データの書込みにそれぞれ同期させて、その書込み画像データの色の右眼用照明光を前記面光源１５から出射させるように構成されている。

前記液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の複数の画素への左眼用画像データの書込みと前記面光源１５からの表示観察者の左眼方向に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の出射とによる左眼用画像の表示と、前記液晶表示パネル１の複数の画素への右眼用画像データの書込みと前記面光源１５からの表示観察者の右眼方向に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の出射とによる右眼用画像の表示とを順次行なうものであるため、前記左眼用画像と右眼用画像と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することができ、したがって、左眼用画像と右眼用画像の両方の解像度が高い高品質の立体画像を表示することができる。

しかも、前記液晶表示装置は、前記表示ユニットが画面を横長にした状態に回動されたときに、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、前記画面の長軸ｘ方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、それに同期させて前記面光源１５から、表示観察者の左眼方向に傾いた方向と右眼方向に傾いた方向とに出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１と第２の照明光（左眼用照明光と右眼用照明光）を選択的に出射させ、前記表示ユニットが画面を縦長にした状態に回動されたときに、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、前記画面の短軸ｙ方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、それに同期させて前記面光源１５から、表示観察者の左眼方向に傾いた方向と右眼方向に傾いた方向とに出射光強度のピークが存在する指向性をもった第３と第４の照明光（左眼用照明光と右眼用照明光）を選択的に出射させるようにしたものであるため、画面の長軸を左右方向に向けた状態でも、前記画面の短軸を左右方向に向けた状態でも立体画像を表示することができる。

また、前記液晶表示装置は、前記面光源１５を、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに対応する形状を有し、前記画面の各辺に対応する４辺にそれぞれ光の入射部１９が形成され、これらの入射部１９のうち、前記画面の短軸ｙ方向に沿う２つの短辺の一方の入射部１９から入射した光の向きを変えて前記第１の照明光を出射し、他方の短辺の入射部１９から入射した光の向きを変えて前記第２の照明光を出射し、前記画面の長軸ｘ方向に沿う２つの長辺の一方の入射部１９から入射した光の向きを変えて前記第３の照明光を出射し、他方の長辺の入射部１９から入射した光の向きを変えて前記第４の照明光を出射する変向手段１６と、前記変向手段１６の前記４辺の入射部１９にそれぞれ対向させて配置され、選択的に点灯される第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとにより構成しているため、前記液晶表示パネル１の画面領域１ａに向けて、前記第１乃至第４の照明光を選択的に出射することができる。

そして、上記実施例では、前記変向手段１６を、前記液晶表示パネル１に対向する面に光を出射する出射面１７ａが形成され、その反対側の面に、前記液晶表示パネル１の画面の長軸ｘ方向に沿う２つの底辺と前記画面の短軸ｙ方向に沿う２つの底辺とを有する四角錐状の複数のプリズム１７ｂが前記画面の長軸ｘ方向及び短軸ｙ方向に配列させて形成されたプリズムシート１７と、前記プリズムシート１７のプリズム形成面に対向させて配置された反射板１８とにより構成し、前記プリズムシート１７の前記２つの短辺及び２つの長辺と前記反射板１８との間にそれぞれ入射部１９を形成しているため、前記第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄからの光をそれぞれ効率良く向きを変えてピーク方向の光強度が充分な第１乃至第４の照明光を出射し、前記液晶表示パネル１に高輝度の左眼用画像と右眼用画像を表示させることができる。

さらに、上記実施例の液晶表示装置は、前記面光源１５の第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄをそれぞれ、前記変向手段１６の各入射部１９の長さ方向に沿わせて予め定めた間隔で配置された複数の固体発光素子２１と、前記複数の固体発光素子２１からの出射光を前記入射部１９の長さ方向に拡散して前記変向手段１６に入射させる拡散部材２２とにより構成しているため、前記変向手段１６の全域からピーク方向の光強度が均一な第１乃至第４の照明光を出射し、前記液晶表示パネル１に輝度むらの無い良好な画質の左眼用画像と右眼用画像を表示させることができる。

なお、上記実施例の液晶表示装置は、面光源１５の変向手段１６を、四角錐状の複数のプリズム１７ｂが形成されたプリズムシート１７と、前記プリズムシート１７のプリズム形成面に対向させて配置された反射板１８とにより構成しているが、前記変向手段１６は、例えば、液晶表示パネル１の画面領域１ａに対応する矩形状の透明板からなり、前記画面の各辺に対応する４辺の端面にそれぞれ入射部が形成され、前記液晶表示パネル１に対向する面に出射面が形成され、その反対側の面に、前記４辺の端面から前記透明板内に入射した光をそれぞれ屈折させて前記出射面から出射させる四角錐状の複数のプリズムが前記画面の長軸ｘ方向及び短軸ｙ方向に配列させて形成された導光板等でもよい。

また、上記実施例の液晶表示装置は、前記面光源１５の第１乃至第４の光源部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを、前記変向手段１６の各入射部１９の長さ方向に沿わせて予め定めた間隔で配置された複数の固体発光素子２１と、前記複数の固体発光素子２１からの出射光を前記入射部１９の長さ方向に拡散して前記変向手段１６に入射させる拡散部材２２とにより構成しているが、前記固体発光素子２１を前記変向手段１６の各入射部１９の長さ方向に沿わせて多数の固体発光素子２１を密な間隔に並べて配置し、前記拡散部材２２を省略してもよい。

さらに、上記液晶表示装置は、立体カラー画像だけでなく、平面的なカラー画像をフィールドシーケンシャル表示す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の赤、緑、青の単位色画像データ、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前記液晶表示パネル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前記面光源１５から出射させればよい。

また、上記実施例の液晶表示装置は、カラーフィルタを備えない液晶表示パネル１を用いて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るが、この発明は、複数の画素にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えた液晶表示パネルを用いて立体カラー画像を表示する液晶表示装置にも適用することができ、その場合は、赤、緑、青の３色の色情報を有する左眼用画像データと右眼用画像データとを順次前記液晶表示パネル１の各画素に書込み、前記面光源１５から、前記左眼用画像データの書込みに同期させて白色の左眼用照明光を出射させ、前記右眼用画像データの書込みに同期させて白色の右眼用照明光を出射させればよい。

また、前記液晶表示パネル１は、ベント配向型液晶表示パネル、あるいはホモジニアス配向型の液晶表示パネルに限らず、例えば強誘電性液晶表示パネルや、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶表示パネル等でもよい。

この発明の一実施例を示す液晶表示装置の斜視図。前記液晶表示装置の液晶表示パネルの一部分の断面図。前記液晶表示装置の面光源の分解斜視図。面光源の長手方向に沿うハッチングを省略した断面図。前記面光源から出射する第１と第２の照明光の光強度分布図。前記液晶表示装置を備えた表示機器の一例を示す画面を横長にした使用状態の斜視図。図６のVII−VII線に沿うハッチングを省略した断面図。前記表示機器の画面を縦長にした使用状態の斜視図。図８のIX−IX線に沿うハッチングを省略した断面図。

符号の説明

１…液晶表示パネル、１ａ…画面領域、１５…面光源、１６…変向手段、１７…プリズムシート、１７ａ…出射面、１７ｂ…四角錐状プリズム、１８…反射板、１９…入射部、２０ａ，２９ｂ，２０ｃ，２０ｄ…光源部、２１…固体発光素子、２２…拡散部材、２３…制御手段。

Claims

光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列した矩形状の画面領域を有し、前記複数の画素に画像データが書込まれ、その画像データに応じた画像を表示する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示パネルの画面領域に向けて、前記画面の法線に対し、前記画面の長軸方向の一端側に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第１の照明光及び前記長軸方向の他端側に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第２の照明光と前記画面の短軸方向の一端側に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第３の照明光及び前記短軸方向の他端側に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第４の照明光とを選択的に出射する面光源とからなり、前記液晶表示パネルと前記面光源との相対位置を保って前記画面の長軸を左右方向に向けた状態と、前記画面の短軸を左右方向に向けた状態とに回動される表示ユニットと、
前記表示ユニットが前記画面の長軸を左右方向に向けた状態に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の長軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第１の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第１の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの観察側から見て左方向に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照明光を出射させ、前記第１の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第１及び第２の照明光のうち、前記観察側から見て右方向に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照明光を出射させ、前記表示ユニットが前記画面の短軸を左右方向に向けた状態に回動されたときに、前記液晶表示パネルの複数の画素に、前記画面の短軸方向に互いにずれた左眼用画像と右眼用画像とを表示するための第２の左眼用画像データと右眼用画像データとを選択的に書込み、前記第２の左眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て左方向に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照明光を出射させ、前記第２の右眼用画像データの書込みに同期させて、前記面光源から、前記第３及び第４の照明光のうち、前記観察側から見て右方向に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照明光を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。
面光源は、液晶表示パネルの画面領域に対応する形状を有し、前記画面の各辺に対応する４辺にそれぞれ光の入射部が形成され、これらの入射部のうち、前記画面の短軸方向に沿う２つの短辺の一方の入射部から入射した光の向きを変えて第１の照明光を出射し、他方の短辺の入射部から入射した光の向きを変えて第２の照明光を出射し、前記画面の長軸方向に沿う２つの長辺の一方の入射部から入射した光の向きを変えて第３の照明光を出射し、他方の長辺の入射部から入射した光の向きを変えて第４の照明光を出射する変向手段と、前記変向手段の前記４辺の入射部にそれぞれ対向させて配置され、選択的に点灯される第１乃至第４の光源部とからなっ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。
変向手段は、液晶表示パネルに対向する面に光を出射する出射面が形成され、その反対側の面に、前記液晶表示パネルの画面の長軸方向に沿う２つの底辺と前記画面の短軸方向に沿う２つの底辺とを有する四角錐状の複数のプリズムが前記画面の長軸方向及び短軸方向に配列させて形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートのプリズム形成面に対向させて配置された反射板とからなっており、前記プリズムシートの前記２つの短辺及び２つの長辺と前記反射板との間にそれぞれ入射部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。