JP5481463B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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、消費電力の低減及び高画質な３Ｄ表示が可能な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、
液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１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、前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１方向とは異なる第２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、省電力の３Ｄ表示を行う第１表示モードと、広視野角の３Ｄ表示を行う第２表示モードとにおいて、前記液晶表示パネル、前記第１照明ユニット、及び、前記第２照明ユニットを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、シャッターメガネの右目用シャッター及び左目用シャッターが同時に開放している状態で、前記液晶表示パネル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とともに、前記液晶表示パネルに左目用映像信号を出力するのに伴い前記第１照明ユニットを点灯し且つ前記第２照明ユニットを消灯し、前記液晶表示パネルに右目用映像信号を出力するのに伴い前記第２照明ユニットを点灯し且つ前記第１照明ユニットを消灯する第１表示モードを実行し、シャッターメガネの右目用シャッター及び左目用シャッターが交互に開閉するのに同期して前記液晶表示パネル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とともに、前記第１照明ユニット及び前記第２照明ユニットを同時に点灯する第２表示モードを実行する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、図１に示した液晶表示装置の動作例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。このような液晶表示パネル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、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。

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コモン電極ＣＥなどを備えている。画素電極ＰＥ及びコモン電極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コモン電極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、第１導光板ＬＧ１と、第１光源ＬＳ１と、を備えている。第２照明ユニット１２は、第２導光板ＬＧ２と、第２光源ＬＳ２と、を備えている。

第１導光板ＬＧ１は、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、第１入射面ＩＮ１及び第１出射面ＯＵＴ１を有している。第２導光板ＬＧ２は、第１導光板ＬＧ１に積層されている。図示した例では、第２導光板ＬＧ２は、第１導光板ＬＧ１と液晶表示パネルＬＰＮとの間に配置されている。この第２導光板ＬＧ２は、第２入射面ＩＮ２及び第２出射面ＯＵＴ２を有している。

これらの第１導光板ＬＧ１及び第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る。なお、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ている。第１出射面ＯＵＴ１及び第２出射面ＯＵＴ２は、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。

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と対向配置されている。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と対向配置されている。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。

なお、図示を省略するが、液晶表示パネルＬＰＮと第２導光板ＬＧ２との間には、種々の光学フィルムが配置されており、また、第１導光板ＬＧ１と第２導光板ＬＧ２との間にも光学フィルムが配置されても良い。

上記の液晶表示装置１を観察する際に利用可能なシャッターメガネ２は、右目用シャッター２１及び左目用シャッター２２を備えている。これらの右目用シャッター２１及び左目用シャッター２２は、例えば、液晶シャッターなど光学的に光を透過したり（開状態）遮光したり（閉状態）するシャッターである。

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。なお、制御部３は、シャッターメガネ２と有線接続あるいは無線接続することが可能であり、シャッターメガネ２の動作状態やシャッターメガネ２で設定されたモードに応じて液晶表示パネルＬＰＮ、第１照明ユニット１１、及び、第２照明ユニット１２を制御したり、シャッターメガネ２とは別個に設けられたモード設定部で設定されたモードなどに応じて液晶表示パネルＬＰＮ、第１照明ユニット１１、及び、第２照明ユニット１２を制御するとともにシャッターメガネ２を制御したりする。

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。また、制御部３は、必要に応じて、シャッターメガネ２の右目用シャッター２１の開閉、及び、左目用シャッター２２の開閉を制御する。

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及び第２導光板ＬＧ２は、それぞれ異なる方向に光を出射するように構成されている。図示した例では、第１照明ユニット１１では、第１光源ＬＳ１から第１導光板ＬＧ１の第１入射面ＩＮ１に入射した光は、第１出射面ＯＵＴ１から液晶表示パネルＬＰＮの法線Ｎに対して傾いた方向（図中の左側の方向）に向かって出射され、第２照明ユニット１２では、第２光源ＬＳ２から第２導光板ＬＧ２の第２入射面ＩＮ２に入射した光は、第２出射面ＯＵＴ２から液晶表示パネルＬＰＮの法線Ｎに対して傾いた方向（図中の右側の方向）に向かって出射される。

図中の（ａ）は、制御部３が液晶表示パネル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している一方で、第１照明ユニット１１の第１光源ＬＳ１及び第２照明ユニット１２の第２光源ＬＳ２が同時に点灯している状態に相当する。第１照明ユニット１１は、第１光源ＬＳ１から第１導光板ＬＧ１に入射した光を第１出射面ＯＵＴ１から図中の左側の方向に向けて出射し、第２導光板ＬＧ２を介して液晶表示パネルＬＰＮを照明する。同時に、第２照明ユニット１２は、第２光源ＬＳ２から第２導光板ＬＧ２に入射した光を第２出射面ＯＵＴ２から図中の右側の方向に向けて出射し、液晶表示パネルＬＰＮを照明する。液晶表示パネルＬＰＮは、映像信号に応じて第１照明ユニット１１からの光及び第２照明ユニット１２からの光を選択的に透過して、画像を表示する。

図中の（ｂ）は、制御部３が液晶表示パネルＬＰＮに対して左目用映像信号または右目用映像信号を出力している一方で、第１照明ユニット１１の第１光源ＬＳ１のみが点灯し、第２照明ユニット１２の第２光源ＬＳ２が消灯している状態に相当する。第１照明ユニット１１は、第１光源ＬＳ１から第１導光板ＬＧ１に入射した光を第１出射面ＯＵＴ１から図中の左側の方向に向けて出射し、液晶表示パネルＬＰＮを照明する。このとき、第２光源ＬＳ２は消灯しているため、液晶表示パネルＬＰＮは、第２照明ユニット１２によって照明されることはない。液晶表示パネルＬＰＮは、映像信号に応じて第１照明ユニット１１からの光を選択的に透過して、画像を表示する。

図中の（ｃ）は、制御部３が液晶表示パネルＬＰＮに対して左目用映像信号または右目用映像信号を出力している一方で、第２照明ユニット１２の第２光源ＬＳ２のみが点灯し、第１照明ユニット１１の第１光源ＬＳ１が消灯している状態に相当する。第２照明ユニット１２は、第２光源ＬＳ２から第２導光板ＬＧ２に入射した光を第２出射面ＯＵＴ２から図中の右側の方向に向けて出射し、液晶表示パネルＬＰＮを照明する。このとき、第１光源ＬＳ１は消灯しているため、液晶表示パネルＬＰＮは、第１照明ユニット１１によって照明されることはない。液晶表示パネルＬＰＮは、映像信号に応じて第２照明ユニット１２からの光を選択的に透過して、画像を表示する。

図３は、図１に示した液晶表示装置１の動作例を説明するための図である。

図示したように、液晶表示装置１は、シャッターメガネ２を装着した観察者が３Ｄ表示を観察できるように構成されており、省電力の３Ｄ表示を行う第１表示モードと、広視野角の３Ｄ表示を行う第２表示モードとで切り替え表示が可能である。

第１表示モードにおいて、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とともに、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１照明ユニット１１を点灯（ＯＮ）し且つ第２照明ユニット１２を消灯（ＯＦＦ）し、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２照明ユニット１２を点灯（ＯＮ）し且つ第１照明ユニット１１を消灯（ＯＦＦ）する。これらの左目用映像信号及び右目用映像信号は、例えば、６０Ｈｚで交互に液晶表示パネルＬＰＮに出力される。また、第１照明ユニット１１の点灯・消灯の切替、及び、第２照明ユニット１２の点灯・消灯の切り替えは、左目用映像信号及び右目用映像信号の出力に同期して６０Ｈｚで交互に行われる。

このような第１表示モードを実行する間のシャッターメガネ２の動作状態は、シャッターメガネ２の側で設定しても良いし、制御部３によって制御されても良い。シャッターメガネ２の側で動作状態を設定した場合、制御部３は、右目用シャッター２１及び左目用シャッター２２が同時に開放している状態で第１表示モードを実行する。制御部３の側でシャッターメガネの動作状態を制御する場合、制御部３は、第１表示モードが実行されるのに伴って、右目用シャッター２１及び左目用シャッター２２が同時に開放する制御信号をシャッターメガネ２に出力する。

このような第１表示モードでは、液晶表示パネルＬＰＮの法線方向を含むその周辺の視野角範囲で３Ｄ表示が観察され、液晶表示パネルＬＰＮの法線方向から大きく傾いた視野角範囲では左目用映像のみあるいは右目用映像のみが観察され、実質的に２Ｄ表示が観察されることになる。

また、この第１表示モードでは、左目用映像信号及び右目用映像信号がそれぞれ液晶表示パネルＬＰＮに交互に入力されるのに対応して、左側に指向性を持った光を出射する第１照明ユニット１１及び右側に指向性を持った光を出射する第２照明ユニット１２が交互に点灯するため、照明ユニットを含めた液晶表示装置１の消費電力を低減することが可能となる。

但し、上記の第１表示モードでは、時分割的に左目用映像及び右目用映像がそれぞれ指向性を持って表示されるため、シャッターメガネ２を装着しなくても液晶表示パネルＬＰＮの法線方向を含むその周辺の視野角範囲で３Ｄ表示を観察できる（裸眼時分割３Ｄ表示モード）。

一方、第２表示モードにおいて、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とともに、第１照明ユニット１１及び第２照明ユニット１２を同時に点灯する。

このような第２表示モードを実行する間のシャッターメガネ２の動作状態をシャッターメガネ２の側で設定した場合、制御部３は、右目用シャッター２１及び左目用シャッター２２が交互に開閉しているのに同期して液晶表示パネル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して第２表示モードを実行する。制御部３の側でシャッターメガネの動作状態を制御する場合、制御部３は、第２表示モードが実行されるのに伴って、液晶表示パネルＬＰＮに左目用映像信号を出力するのに同期して左目用シャッター２２を開放し且つ右目用シャッター２１を閉じる制御信号をシャッターメガネ２に出力し、液晶表示パネルＬＰＮに右目用映像信号を出力するのに同期して右目用シャッター２１を開放し且つ左目用シャッター２２を閉じる制御信号をシャッターメガネ２に出力する。

このような第２表示モードでは、左目用映像信号及び右目用映像信号がそれぞれ液晶表示パネルＬＰＮに交互に入力される一方で、左側に指向性を持った光を出射する第１照明ユニット１１及び右側に指向性を持った光を出射する第２照明ユニット１２が同時に点灯しているため、液晶表示パネルＬＰＮの法線方向を含む略全方位の視野角範囲において、左目用映像及び右目用映像が時分割で交互に表示される。このため、映像信号に同期して開閉するシャッターメガネ２を介して広視野角範囲で３Ｄ表示を観察することが可能となるとともに、シャッターメガネ２の一方のシャッターから右目用映像と左目用映像とが混在した状態で観察されるような３Ｄクロストークを抑制することができ、高画質な３Ｄ表示が可能となる。

ここで説明した第１表示モードと第２表示モードとの切替は、シャッターメガネ２を装着した状態で可能であり、シャッターメガネ２の着脱の煩わしさを解消することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、消費電力の低減及び高画質な３Ｄ表示が可能な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。

１…液晶表示装置
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
１２…第２照明ユニット ＬＳ２…第２光源 ＬＧ２…第２導光板
２…シャッターメガネ ２１…右目用シャッター ２２…左目用シャッター
３…制御部

Claims (3)

1. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１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、
   前記液晶表示パネルの法線に対して傾いた第１方向とは異なる第２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、
   省電力の３Ｄ表示を行う第１表示モードと、広視野角の３Ｄ表示を行う第２表示モードとにおいて、前記液晶表示パネル、前記第１照明ユニット、及び、前記第２照明ユニットを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   シャッターメガネの右目用シャッター及び左目用シャッターが同時に開放している状態で、前記液晶表示パネル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とともに、前記液晶表示パネルに左目用映像信号を出力するのに伴い前記第１照明ユニットを点灯し且つ前記第２照明ユニットを消灯し、前記液晶表示パネルに右目用映像信号を出力するのに伴い前記第２照明ユニットを点灯し且つ前記第１照明ユニットを消灯する第１表示モードを実行し、
   シャッターメガネの右目用シャッター及び左目用シャッターが交互に開閉するのに同期して前記液晶表示パネル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とともに、前記第１照明ユニット及び前記第２照明ユニットを同時に点灯する第２表示モードを実行することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記制御部は、
   第１表示モードにおいてシャッターメガネの右目用シャッター及び左目用シャッターを同時に開放する制御信号を出力し、
   第２表示モードにおいて前記液晶表示パネルに左目用映像信号を出力するのに同期して前記左目用シャッターを開放し且つ前記右目用シャッターを閉じる制御信号を出力し、前記液晶表示パネルに右目用映像信号を出力するのに同期して前記右目用シャッターを開放し且つ前記左目用シャッターを閉じる制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１照明ユニットは、第１入射面及び第１出射面を有する第１導光板と、前記第１入射面と対向する側に配置された第１光源と、を備え、前記第１導光板に入射した光は前記第１出射面から第１方向に出射されるように構成され、
   前記第２照明ユニットは、第２入射面及び第２出射面を有する第２導光板と、前記第２入射面と対向する側に配置された第２光源と、を備え、前記第２導光板に入射した光は前記第２出射面から第２方向に出射されるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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