JP5869917B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a liquid crystal display device.
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。 Liquid crystal display devices are utilized in various fields as display devices for OA equipment such as personal computers and televisions, taking advantage of features such as light weight, thinness, and low power consumption. In recent years, liquid crystal display devices are also used as display devices for mobile terminal devices such as mobile phones, car navigation devices, and amusement devices.
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。このような指向性を有する照明ユニットと液晶パネルとを組み合わせて、メガネを使用することなく立体画像を表示する立体表示装置や、観察方向毎に異なる映像を観察できる表示装置などが開発されている。 Among such liquid crystal display devices, in a configuration in which an illumination unit (that is, a backlight) is provided on the back side of the liquid crystal display panel, a brighter and higher display quality is required. In recent years, a lighting unit having directivity capable of irradiating light in at least two directions has been proposed as a lighting unit mounted on such a liquid crystal display device. A stereoscopic display device that displays a stereoscopic image without using glasses by combining a lighting unit having such directivity and a liquid crystal panel, a display device that can observe different images for each observation direction, and the like have been developed. .
本実施形態の目的は、横3D表示及び縦3D表示が可能な液晶表示装置を提供することにある。 An object of this embodiment is to provide a liquid crystal display device capable of horizontal 3D display and vertical 3D display.
本実施形態によれば、
互いに平行な第1長辺及び第2長辺と、互いに平行な第1短辺及び第2短辺とを有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置され、前記液晶表示パネル側を向く第1出射面、前記第1長辺と並んだ第1入射面及び前記第1短辺と並んだ第2入射面を有する第1導光板と、前記第1入射面に対向する第1光源と、前記第2入射面に対向する第2光源と、を備え、前記第1光源または前記第2光源からの放射光を前記第1出射面から第1方向に出射し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と前記第1照明ユニットとの間に配置され、前記液晶表示パネル側を向く第2出射面、前記第2長辺と並んだ第3入射面及び前記第2短辺と並んだ第4入射面を有する第2導光板と、前記第3入射面に対向する第3光源と、前記第4入射面に対向する第4光源と、を備え、前記第3光源または前記第4光源からの放射光を前記第2出射面から第1方向とは異なる第2方向に出射し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。
According to this embodiment,
A liquid crystal display panel having a first long side and a second long side parallel to each other and a first short side and a second short side parallel to each other; and a liquid crystal display panel side disposed on the back side of the liquid crystal display panel A first light-guiding plate having a first light-exiting surface facing the first light-incident surface, a first light-incident surface aligned with the first long side, and a second light-incident surface aligned with the first short side, and a first light-opposing plate facing the first light-incident surface. A light source and a second light source facing the second incident surface, and radiates light from the first light source or the second light source in a first direction from the first light emitting surface to A first illumination unit that illuminates; a second emission surface that is disposed between the liquid crystal display panel and the first illumination unit and faces the liquid crystal display panel; a third incidence surface aligned with the second long side; and A second light guide plate having a fourth incident surface aligned with the second short side, and opposed to the third incident surface A third light source and a fourth light source facing the fourth incident surface, and the second light source emits light from the third light source or the fourth light source different from the second direction from the first direction. And a second illumination unit that emits light in the direction and illuminates the liquid crystal display panel.
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。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to components that exhibit the same or similar functions, and duplicate descriptions are omitted.
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。 FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration example of a liquid crystal display device according to the present embodiment.
すなわち、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、液晶表示パネルLPNを照明する第1照明ユニット10及び第2照明ユニット20と、プリズムシート30と、を備えている。
That is, the liquid
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。図示した例では、液晶表示パネルLPNは、互いに平行な第1長辺L1及び第2長辺L2と、互いに平行な第1短辺S1及び第2短辺S2とを有している。第1長辺L1及び第2長辺L2は、それぞれ第1方向Xに沿って延出している。第1短辺S1及び第2短辺S2は、それぞれ第2方向Yに沿って延出している。なお、第2方向Yは、第1方向Xに直交している。 The liquid crystal display panel LPN includes a substantially rectangular flat array substrate AR and a counter substrate CT, and a liquid crystal layer LQ sealed between the array substrate AR and the counter substrate CT. In the illustrated example, the liquid crystal display panel LPN has a first long side L1 and a second long side L2 that are parallel to each other, and a first short side S1 and a second short side S2 that are parallel to each other. The first long side L1 and the second long side L2 each extend along the first direction X. The first short side S1 and the second short side S2 extend along the second direction Y, respectively. The second direction Y is orthogonal to the first direction X.
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GL、第2方向Yに沿って延出した複数のソース配線SL、各画素PXに配置されゲート配線GL及びソース配線SL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。 The liquid crystal display panel LPN includes a substantially rectangular active area (display area) ACT for displaying an image. The active area ACT is composed of a plurality of pixels PX arranged in a matrix. In the active area ACT, a plurality of gate lines GL extending along the first direction X, a plurality of source lines SL extending along the second direction Y, the gate lines GL and the source lines arranged in each pixel PX A switching element SW electrically connected to the SL, a pixel electrode PE connected to the switching element SW of each pixel PX, a common electrode CE arranged in common to the plurality of pixel electrodes PE, and the like are provided. The pixel electrode PE and the common electrode CE are formed of a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The common electrode CE for applying a voltage to the liquid crystal layer LQ due to a potential difference with the pixel electrode PE may be provided on the array substrate AR together with the pixel electrode PE, or may be provided on the counter substrate CT separately from the pixel electrode PE. May be.
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。 In the liquid crystal display panel LPN, an optical element including a polarizing plate is provided on the outer surface of the array substrate AR, and similarly, an optical element including a polarizing plate is also provided on the outer surface of the counter substrate CT. Omitted.
第1照明ユニット10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。第2照明ユニット20は、液晶表示パネルLPNと第1照明ユニット10との間に配置されている。プリズムシート30は、液晶表示パネルLPNと第2照明ユニット20との間に配置されている。つまり、第1照明ユニット10、第2照明ユニット20、プリズムシート30、及び、液晶表示パネルLPNは、第1方向X及び第2方向Yと直交する第3方向Zに沿ってこの順に積層されている。
The
第1照明ユニット10は、第1導光板LG1、第1光源LS1、及び、第2光源LS2を備えている。
The
第1導光板LG1は、矩形平板状に形成され、第1出射面OUT1、第1入射面IN1及び第2入射面IN2を有している。第1出射面OUT1は、液晶表示パネルLPNの側を向く平面である。この第1出射面OUT1は、例えば、X−Y平面と平行な長方形状の面であり、第1方向Xに長辺を有し第2方向Yに短辺を有する。第1入射面IN1は、第1長辺L1に並んだ平面である。この第1入射面IN1は、例えば、第1長辺L1と平行に形成されX−Z平面と平行な長方形状の面であり、第1方向Xに長辺を有し第3方向Zに短辺を有する。第2入射面IN2は、第1短辺S1に並んだ平面である。この第2入射面IN2は、例えば、第1短辺S1と平行に形成されY−Z平面と平行な長方形状の面であり、第2方向Yに長辺を有し第3方向Zに短辺を有する。 The first light guide plate LG1 is formed in a rectangular flat plate shape, and has a first emission surface OUT1, a first incident surface IN1, and a second incident surface IN2. The first emission surface OUT1 is a plane that faces the liquid crystal display panel LPN side. The first emission surface OUT1 is, for example, a rectangular surface parallel to the XY plane, and has a long side in the first direction X and a short side in the second direction Y. The first incident surface IN1 is a plane aligned with the first long side L1. The first incident surface IN1 is, for example, a rectangular surface that is formed parallel to the first long side L1 and parallel to the XZ plane, has a long side in the first direction X, and is short in the third direction Z. Has an edge. The second incident surface IN2 is a plane aligned with the first short side S1. The second incident surface IN2 is, for example, a rectangular surface that is formed in parallel with the first short side S1 and parallel to the YZ plane, has a long side in the second direction Y, and is short in the third direction Z. Has an edge.
第1光源LS1は、第1入射面IN1に対向している。この第1光源LS1は、第1方向X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1方向Xに沿って延出した冷陰極管(CCFL)であっても良い。このような第1光源LS1は、第1入射面IN1の法線と平行な第2方向Yに向かって光を放射する。 The first light source LS1 is opposed to the first incident surface IN1. The first light source LS1 may be a plurality of light emitting diodes (LEDs) arranged along the first direction X, or a cold cathode tube (CCFL) extended along the first direction X. good. Such a first light source LS1 emits light in a second direction Y parallel to the normal line of the first incident surface IN1.
第2光源LS2は、第2入射面IN2に対向している。この第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。このような第2光源LS2は、第2入射面IN2の法線と平行な第1方向Xに向かって光を放射する。 The second light source LS2 faces the second incident surface IN2. The second light source LS2 may be a plurality of light emitting diodes (LEDs) arranged along the second direction Y, or may be a cold cathode tube (CCFL) extending along the second direction Y. good. Such a second light source LS2 emits light in a first direction X parallel to the normal line of the second incident surface IN2.
このような第1照明ユニット10は、第1光源LS1または第2光源LS2からの放射光を第1出射面OUT1から第1出射方向に出射して面発光し、液晶表示パネルLPNを照明する面光源として機能する。
Such a
すなわち、第1導光板LG1は、第1光源LS1から放射され第1入射面IN1から入射した入射光を第2入射面IN2に向かう方向に反射しつつ第1出射面OUT1から出射し、また、第2光源LS2から放射され第2入射面IN2から入射した入射光を第1入射面IN1に向かう方向に反射しつつ第1出射面OUT1から出射する第1反射パターンR1を備えている。 That is, the first light guide plate LG1 is emitted from the first emission surface OUT1 while reflecting incident light emitted from the first light source LS1 and incident from the first incident surface IN1 in a direction toward the second incident surface IN2, and A first reflection pattern R1 that is emitted from the first emission surface OUT1 while reflecting incident light emitted from the second light source LS2 and incident from the second incidence surface IN2 in a direction toward the first incidence surface IN1 is provided.
第1反射パターンR1は、第1導光板LG1の第1出射面OUT1とは反対側の面に形成されている。この第1反射パターンR1は、底面B1が略直角三角形の三角錐状の凹部である。このような第1反射パターンR1の詳細な形状については後述するが、第1入射面IN1の側及び第2入射面IN2の側を向く第1反射面RS1を有している。複数の第1反射パターンR1は、第1方向X及び第2方向Yに並ぶように形成され、全ての第1反射パターンR1の第1反射面RS1が同じ向きを向いている。 The first reflection pattern R1 is formed on the surface of the first light guide plate LG1 opposite to the first light exit surface OUT1. The first reflection pattern R1 is a triangular pyramid-shaped recess whose bottom surface B1 is a substantially right triangle. Although the detailed shape of the first reflection pattern R1 will be described later, the first reflection pattern R1 includes a first reflection surface RS1 facing the first incident surface IN1 and the second incident surface IN2. The plurality of first reflection patterns R1 are formed to be aligned in the first direction X and the second direction Y, and the first reflection surfaces RS1 of all the first reflection patterns R1 face the same direction.
第1光源LS1からの放射光は、第1入射面IN1から入射し、第2方向Yに沿って進む。このような入射光は、第1反射パターンR1の第1反射面RS1で反射され、X−Y平面内において、光路が90°折り曲げられる。つまり、第1反射面RS1での反射光は、第2入射面IN2に向かって第1方向Xに沿って進む。しかも、この反射光は、第1出射面OUT1に向けて斜め上方に反射され、第1出射面OUT1から出射される。これにより、第1光源LS1からの放射光は、第1出射面OUT1の法線に対して第1出射角(例えば、約70°)θ1で出射される。 The emitted light from the first light source LS1 is incident from the first incident surface IN1 and travels along the second direction Y. Such incident light is reflected by the first reflecting surface RS1 of the first reflecting pattern R1, and the optical path is bent by 90 ° in the XY plane. That is, the reflected light on the first reflecting surface RS1 travels along the first direction X toward the second incident surface IN2. Moreover, the reflected light is reflected obliquely upward toward the first emission surface OUT1 and is emitted from the first emission surface OUT1. Thus, the emitted light from the first light source LS1 is emitted at a first emission angle (for example, about 70 °) θ1 with respect to the normal line of the first emission surface OUT1.
第2光源LS2からの放射光は、第2入射面IN2から入射し、第1方向Xに沿って進む。このような入射光は、第1反射面RS1で反射され、X−Y平面内において、光路が90°折り曲げられる。つまり、第1反射面RS1での反射光は、第1入射面IN1に向かって第2方向Yに沿って進む。しかも、この反射光は、第1出射面OUT1に向けて斜め上方に反射され、第1出射面OUT1から出射される。これにより、第2光源LS2からの放射光は、第1出射面OUT1の法線に対して第2出射角(例えば、約70°)θ2で出射される。第1出射角θ1及び第2出射角θ2は、略同等の角度である。 The emitted light from the second light source LS2 is incident from the second incident surface IN2 and travels along the first direction X. Such incident light is reflected by the first reflecting surface RS1, and the optical path is bent by 90 ° in the XY plane. That is, the reflected light on the first reflecting surface RS1 travels along the second direction Y toward the first incident surface IN1. Moreover, the reflected light is reflected obliquely upward toward the first emission surface OUT1 and is emitted from the first emission surface OUT1. Thereby, the emitted light from the second light source LS2 is emitted at a second emission angle (for example, about 70 °) θ2 with respect to the normal line of the first emission surface OUT1. The first emission angle θ1 and the second emission angle θ2 are substantially equal angles.
一方、第2照明ユニット20は、第2導光板LG2、第3光源LS3、及び、第4光源LS4を備えている。
On the other hand, the
第2導光板LG2は、第1導光板LG1の上方に位置している。この第2導光板LG2は、矩形平板状に形成され、第2出射面OUT2、第3入射面IN3及び第4入射面IN4を有している。第2出射面OUT2は、液晶表示パネルLPNの側を向く平面である。この第2出射面OUT2は、例えば、X−Y平面と平行な長方形状の面であり、第1方向Xに長辺を有し第2方向Yに短辺を有する。第3入射面IN3は、第2長辺L2に並んだ平面である。この第3入射面IN3は、例えば、第2長辺L2と平行に形成されX−Z平面と平行な長方形状の面であり、第1方向Xに長辺を有し第3方向Zに短辺を有する。つまり、この第3入射面IN3は、第1入射面IN1とは反対側に位置し、しかも、第1入射面IN1とは平行な平面である。第4入射面IN4は、第2短辺S2に並んだ平面である。この第4入射面IN4は、例えば、第2短辺S2と平行に形成されY−Z平面と平行な長方形状の面であり、第2方向Yに長辺を有し第3方向Zに短辺を有する。つまり、この第4入射面IN4は、第2入射面IN2とは反対側に位置し、しかも、第2入射面IN2とは平行な平面である。 The second light guide plate LG2 is located above the first light guide plate LG1. The second light guide plate LG2 is formed in a rectangular flat plate shape, and has a second emission surface OUT2, a third incident surface IN3, and a fourth incident surface IN4. The second emission surface OUT2 is a plane that faces the liquid crystal display panel LPN side. The second emission surface OUT2 is, for example, a rectangular surface parallel to the XY plane, and has a long side in the first direction X and a short side in the second direction Y. The third incident surface IN3 is a plane aligned with the second long side L2. The third incident surface IN3 is, for example, a rectangular surface that is formed parallel to the second long side L2 and parallel to the XZ plane, has a long side in the first direction X, and is short in the third direction Z. Has an edge. That is, the third incident surface IN3 is located on the side opposite to the first incident surface IN1, and is a plane parallel to the first incident surface IN1. The fourth incident surface IN4 is a plane aligned with the second short side S2. The fourth incident surface IN4 is, for example, a rectangular surface that is formed parallel to the second short side S2 and parallel to the YZ plane, has a long side in the second direction Y, and is short in the third direction Z. Has an edge. That is, the fourth incident surface IN4 is located on the side opposite to the second incident surface IN2, and is a plane parallel to the second incident surface IN2.
第3光源LS3は、第3入射面IN3に対向している。この第3光源LS3は、第1方向X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1方向Xに沿って延出した冷陰極管(CCFL)であっても良い。このような第3光源LS3は、第3入射面IN3の法線と平行な第2方向Yに向かって光を放射する。 The third light source LS3 is opposed to the third incident surface IN3. The third light source LS3 may be a plurality of light emitting diodes (LEDs) arranged along the first direction X, or may be a cold cathode tube (CCFL) extended along the first direction X. good. The third light source LS3 emits light in the second direction Y parallel to the normal line of the third incident surface IN3.
第4光源LS4は、第4入射面IN4に対向している。この第4光源LS4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。このような第4光源LS4は、第4入射面IN4の法線と平行な第1方向Xに向かって光を放射する。 The fourth light source LS4 faces the fourth incident surface IN4. The fourth light source LS4 may be a plurality of light emitting diodes (LEDs) arranged along the second direction Y, or may be a cold cathode tube (CCFL) extended along the second direction Y. good. Such a fourth light source LS4 emits light in a first direction X parallel to the normal line of the fourth incident surface IN4.
このような第2照明ユニット20は、第3光源LS3または第4光源LS4からの放射光を第2出射面OUT2から第1出射方向とは異なる第2出射方向に出射して面発光し、液晶表示パネルLPNを照明する面光源として機能する。
Such a
すなわち、第2導光板LG2は、第3光源LS3から放射され第3入射面IN3から入射した入射光を第4入射面IN4に向かう方向に反射しつつ第2出射面OUT2から出射し、また、第4光源LS4から放射され第4入射面IN4から入射した入射光を第3入射面IN3に向かう方向に反射しつつ第2出射面OUT2から出射する第2反射パターンR2を備えている。 That is, the second light guide plate LG2 emits the incident light emitted from the third light source LS3 and incident from the third incident surface IN3 in the direction toward the fourth incident surface IN4, and is emitted from the second emission surface OUT2, and A second reflection pattern R2 that is emitted from the second emission surface OUT2 while reflecting incident light emitted from the fourth light source LS4 and incident from the fourth incidence surface IN4 in a direction toward the third incidence surface IN3 is provided.
第2反射パターンR2は、第2導光板LG2の第2出射面OUT2とは反対側の面に形成されている。この第2反射パターンR2は、底面B2が略直角三角形の三角錐状の凹部である。このような第2反射パターンR2の詳細な形状については後述するが、第3入射面IN3の側及び第4入射面IN4の側を向く第2反射面RS2を有している。複数の第2反射パターンR2は、第1方向X及び第2方向Yに並ぶように形成され、全ての第2反射パターンR2の第2反射面RS2が同じ向きを向いている。 The second reflection pattern R2 is formed on the surface opposite to the second emission surface OUT2 of the second light guide plate LG2. This second reflection pattern R2 is a triangular pyramid-shaped recess whose bottom surface B2 is a substantially right triangle. The detailed shape of the second reflection pattern R2 will be described later, but has a second reflection surface RS2 facing the third incident surface IN3 and the fourth incident surface IN4. The plurality of second reflection patterns R2 are formed so as to be aligned in the first direction X and the second direction Y, and the second reflection surfaces RS2 of all the second reflection patterns R2 face the same direction.
第3光源LS3からの放射光は、第3入射面IN3から入射し、第2方向Yに沿って進む。このような入射光は、第2反射パターンR2の第2反射面RS2で反射され、X−Y平面内において、光路が90°折り曲げられる。つまり、第2反射面RS2での反射光は、第4入射面IN4に向かって第1方向Xに沿って進む。しかも、この反射光は、第2出射面OUT2に向けて斜め上方に反射され、第2出射面OUT2から出射される。これにより、第3光源LS3からの放射光は、第2出射面OUT2の法線に対して第3出射角(例えば、約70°)θ3で出射される。 The emitted light from the third light source LS3 is incident from the third incident surface IN3 and travels along the second direction Y. Such incident light is reflected by the second reflecting surface RS2 of the second reflecting pattern R2, and the optical path is bent 90 ° in the XY plane. That is, the reflected light on the second reflecting surface RS2 travels along the first direction X toward the fourth incident surface IN4. Moreover, the reflected light is reflected obliquely upward toward the second emission surface OUT2, and is emitted from the second emission surface OUT2. Thereby, the emitted light from the third light source LS3 is emitted at a third emission angle (for example, about 70 °) θ3 with respect to the normal line of the second emission surface OUT2.
但し、第3光源LS3からの放射光が進む向きは、第1光源LS1からの放射光が進む向きとはX−Y平面内においてすべて逆向きである。つまり、第1光源LS1からの放射光は第1出射面OUT1から第1方向Xの正(+)の向きに出射される一方で、第3光源LS3からの放射光は第2出射面OUT2から第1方向Xの負(−)の向きに出射される。 However, the direction in which the emitted light from the third light source LS3 travels is entirely opposite to the direction in which the emitted light from the first light source LS1 travels in the XY plane. That is, the emitted light from the first light source LS1 is emitted from the first emission surface OUT1 in the positive (+) direction in the first direction X, while the emitted light from the third light source LS3 is emitted from the second emission surface OUT2. The light is emitted in the negative (−) direction in the first direction X.
第4光源LS4からの放射光は、第4入射面IN4から入射し、第1方向Xに沿って進む。このような入射光は、第2反射面RS2で反射され、X−Y平面内において、光路が90°折り曲げられる。つまり、第2反射面RS2での反射光は、第3入射面IN3に向かって第2方向Yに沿って進む。しかも、この反射光は、第2出射面OUT2に向けて斜め上方に反射され、第2出射面OUT2から出射される。これにより、第4光源LS4からの放射光は、第2出射面OUT2の法線に対して第4出射角(例えば、約70°)θ4で出射される。第3出射角θ3及び第4出射角θ4は、略同等の角度である。 The emitted light from the fourth light source LS4 is incident from the fourth incident surface IN4 and travels along the first direction X. Such incident light is reflected by the second reflecting surface RS2, and the optical path is bent 90 ° in the XY plane. That is, the reflected light on the second reflecting surface RS2 travels along the second direction Y toward the third incident surface IN3. Moreover, the reflected light is reflected obliquely upward toward the second emission surface OUT2, and is emitted from the second emission surface OUT2. Thereby, the emitted light from the fourth light source LS4 is emitted at a fourth emission angle (for example, about 70 °) θ4 with respect to the normal line of the second emission surface OUT2. The third emission angle θ3 and the fourth emission angle θ4 are substantially equal angles.
但し、第4光源LS4からの放射光が進む向きは、第2光源LS2からの放射光が進む向きとはX−Y平面内においてすべて逆向きである。つまり、第2光源LS2からの放射光は第1出射面OUT1から第2方向Yの負(−)の向きに出射される一方で、第4光源LS4からの放射光は第2出射面OUT2から第2方向Yの正(+)の向きに出射される。 However, the direction in which the emitted light from the fourth light source LS4 travels is entirely opposite to the direction in which the emitted light from the second light source LS2 travels in the XY plane. That is, the emitted light from the second light source LS2 is emitted from the first emission surface OUT1 in the negative (−) direction in the second direction Y, while the emitted light from the fourth light source LS4 is emitted from the second emission surface OUT2. The light is emitted in the positive (+) direction in the second direction Y.
プリズムシート30の詳細については後述するが、第1長辺L1と平行な長辺30L1、第2長辺L2と平行な長辺30L2、第1短辺S1と平行な短辺30S1、及び、第2短辺S2と平行な短辺30S2を有する長方形の板状である。このようなプリズムシート30は、第2照明ユニット20と対向する側に配置された四角錐状の複数のプリズム31を備えている。複数のプリズム31は、第1方向X及び第2方向Yに並ぶように形成されている。
Although details of the
なお、図示を省略するが、第1導光板LG1と第2導光板LG2との間、第2導光板LG2とプリズムシート30との間、プリズムシート30と液晶表示パネルLPNとの間には、それぞれ種々の光学フィルムが配置されても良い。
Although not shown, between the first light guide plate LG1 and the second light guide plate LG2, between the second light guide plate LG2 and the
図2は、図1に示した第1導光板LG1及び第2導光板LG2に適用可能な反射パターンの形状例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a shape example of a reflection pattern applicable to the first light guide plate LG1 and the second light guide plate LG2 illustrated in FIG.
第1反射パターンR1及び第2反射パターンR2は、略同一形状の三角錐であり、ここでは、第1反射パターンR1を図示してその形状を説明し、第2反射パターンR2についての説明は省略する。 The first reflection pattern R1 and the second reflection pattern R2 are triangular pyramids having substantially the same shape. Here, the shape of the first reflection pattern R1 is illustrated and described, and the description of the second reflection pattern R2 is omitted. To do.
第1反射パターンR1の底面B1は、第1方向Xと平行な第1辺B11と、第2方向Yに平行な第2辺B12と、斜辺B13とを有し、第1辺B11と第2辺B12とが直角に交差する直角三角形である。図示した例では、第1辺B11の長さは、第2辺B12の長さと同等である。つまり、底面B1は、直角二等辺三角形である。第1反射パターンR1においては、斜辺B13は、直角に対して第1入射面IN1側及び第2入射面IN2側に位置している。なお、図示しない第2反射パターンR2においては、底辺B2の斜辺は直角に対して第3入射面IN3側及び第4入射面IN4側に位置している。 The bottom surface B1 of the first reflective pattern R1 has a first side B11 parallel to the first direction X, a second side B12 parallel to the second direction Y, and a hypotenuse B13. The first side B11 and the second side It is a right triangle that the side B12 intersects at a right angle. In the illustrated example, the length of the first side B11 is equal to the length of the second side B12. That is, the bottom surface B1 is a right-angled isosceles triangle. In the first reflection pattern R1, the hypotenuse B13 is located on the first incident surface IN1 side and the second incident surface IN2 side with respect to the right angle. In the second reflection pattern R2 (not shown), the hypotenuse of the base B2 is located on the third incident surface IN3 side and the fourth incident surface IN4 side with respect to the right angle.
第1辺B11から第3方向Zに立ち上がった第1側面BS1、及び、第2辺B12から第3方向Zに立ち上がった第2側面BS2は、略同一形状である。第1反射面RS1は、斜辺B13から第3方向Zに対して斜め方向に延在し、第1側面BS1及び第2側面BS2と交差している。このような第1反射面RS1は、第1入射面IN1側及び第2入射面IN2側を向いている。なお、図示しない第2反射パターンR2においては、第2反射面RS2は第3入射面IN3側及び第4入射面IN4側を向いている。 The first side surface BS1 rising in the third direction Z from the first side B11 and the second side surface BS2 rising in the third direction Z from the second side B12 have substantially the same shape. The first reflecting surface RS1 extends in an oblique direction with respect to the third direction Z from the oblique side B13, and intersects the first side surface BS1 and the second side surface BS2. Such a first reflecting surface RS1 faces the first incident surface IN1 side and the second incident surface IN2 side. In the second reflection pattern R2 (not shown), the second reflection surface RS2 faces the third incident surface IN3 side and the fourth incident surface IN4 side.
第1導光板LG1は、例えば、板状の透明シート部材の下面に金型などを用いて凹部となる第1反射パターンR1をパターニングすることで形成される。第2反射パターンR2を有する第2導光板LG2についても、同様に形成される。 The first light guide plate LG1 is formed, for example, by patterning a first reflection pattern R1 that becomes a concave portion on the lower surface of a plate-like transparent sheet member using a mold or the like. The second light guide plate LG2 having the second reflection pattern R2 is similarly formed.
図3は、複数の第1反射パターンR1を有する第1導光板LG1を第1方向Xに沿ったA−A線で切断したときの断面形状及び第2方向Yに沿ったB−B線で切断したときの断面形状を示す図である。 FIG. 3 is a cross-sectional shape of the first light guide plate LG1 having a plurality of first reflection patterns R1 cut along an AA line along the first direction X and a BB line along the second direction Y. It is a figure which shows the cross-sectional shape when cut | disconnecting.
図3の(A)で示した第1方向Xに沿った断面形状は、第2側面BS2と第1反射面RS1とでノコギリ歯状に形成されている。第2側面BS2と第1反射面RS1との間の凹部には、空気層が存在している。図3の(B)で示した第2方向Yに沿った断面形状は、第1側面BS1と第1反射面RS1とでノコギリ歯状に形成されている。第1側面BS1と第1反射面RS1との間の凹部には、空気層が存在している。 The cross-sectional shape along the first direction X shown in FIG. 3A is formed in a sawtooth shape by the second side surface BS2 and the first reflecting surface RS1. An air layer is present in the recess between the second side surface BS2 and the first reflecting surface RS1. The cross-sectional shape along the second direction Y shown in (B) of FIG. 3 is formed in a sawtooth shape by the first side surface BS1 and the first reflecting surface RS1. An air layer is present in the recess between the first side surface BS1 and the first reflecting surface RS1.
図4は、図1に示した第1導光板LG1及び第2導光板LG2に適用可能な反射パターンの他の形状例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating another shape example of the reflection pattern applicable to the first light guide plate LG1 and the second light guide plate LG2 illustrated in FIG.
なお、第1反射パターンR1及び第2反射パターンR2は、略同一形状の角錐とすることができるが、ここでは、第1反射パターンR1を図示してその形状を説明し、第2反射パターンR2についての説明は省略する。 The first reflection pattern R1 and the second reflection pattern R2 can be pyramids having substantially the same shape. Here, the shape of the first reflection pattern R1 is illustrated and described, and the second reflection pattern R2 is illustrated. The description about is omitted.
ここに示した形状例では、第1反射パターンR1の底面B1の辺の数が4本の多角形である点で、図2に示した形状例とは相違している。すなわち、底面B1は、第1方向Xと平行な第1辺B11と、第2方向Yに平行な第2辺B12と、第1辺B11に繋がった第1斜辺B13と、第2辺B12に繋がった第2斜辺B14とを有している。第1辺B11と第2辺B12とは直角に交差し、しかも、第1辺B11の長さは第2辺B12の長さと同等である。また、第1斜辺B13の長さも第2斜辺B14の長さと同等である。 The shape example shown here is different from the shape example shown in FIG. 2 in that the number of sides of the bottom surface B1 of the first reflection pattern R1 is four polygons. That is, the bottom surface B1 includes a first side B11 parallel to the first direction X, a second side B12 parallel to the second direction Y, a first oblique side B13 connected to the first side B11, and a second side B12. It has the 2nd hypotenuse B14 connected. The first side B11 and the second side B12 intersect at right angles, and the length of the first side B11 is equal to the length of the second side B12. The length of the first hypotenuse B13 is also equal to the length of the second hypotenuse B14.
第1辺B11から第3方向Zに立ち上がった第1側面BS1、及び、第2辺B12から第3方向Zに立ち上がった第2側面BS2は、略同一形状である。第1反射面RS1は、第1斜面RS11及び第2斜面RS12からなる。第1斜面RS11は、第1斜辺B13から第3方向Zに対して斜め方向に延在し、第1側面BS1と交差している。このような第1斜面RS11は、第2入射面IN2側を向いている。第2斜面RS12は、第2斜辺B14から第3方向Zに対して斜め方向に延在し、第2側面BS2及び第1斜面RS11と交差している。このような第2斜面RS12は、第1入射面IN1側を向いている。 The first side surface BS1 rising in the third direction Z from the first side B11 and the second side surface BS2 rising in the third direction Z from the second side B12 have substantially the same shape. The first reflecting surface RS1 includes a first slope RS11 and a second slope RS12. The first slope RS11 extends in an oblique direction with respect to the third direction Z from the first hypotenuse B13, and intersects the first side surface BS1. Such first slope RS11 faces the second incident surface IN2. The second slope RS12 extends obliquely from the second hypotenuse B14 with respect to the third direction Z, and intersects the second side face BS2 and the first slope RS11. Such second inclined surface RS12 faces the first incident surface IN1 side.
なお、反射パターンについては、上記した形状例に限らない。例えば、底面の辺の数が4本以上の多角形であり、最も長い辺と2番目に長い辺の2辺がなす角度は、90°以上であり、さらに、その2辺はほぼ等しい長さの構造としてもよい。あるいは、錘状の底面は、斜辺に相当する部分を曲線にした形状であってもよい。 The reflection pattern is not limited to the shape example described above. For example, the bottom surface is a polygon having four or more sides, the angle formed by the two sides of the longest side and the second longest side is 90 ° or more, and the two sides are substantially equal in length. It is good also as a structure of. Alternatively, the weight-shaped bottom surface may have a shape in which a portion corresponding to the hypotenuse is curved.
このような形状の第1反射パターンR1及び第2反射パターンR2については、その底面と反射面とのなす角度、及び、底面の直角との対角の角度を最適化することにより、反射光を所望の角度に取り出すことができる。 About the 1st reflective pattern R1 and 2nd reflective pattern R2 of such a shape, by optimizing the angle which the bottom face and a reflective surface make, and the diagonal angle with the right angle of a bottom face, reflected light is reflected. It can be taken out at a desired angle.
例えば、第1導光板LG1において、第1反射パターンR1の形状は、第1光源LS1からの放射光あるいは第2光源LS2からの放射光の進行方向と、第1反射面RS1によって反射された反射光の進行方向をX−Y平面に射影した方向とのなす角度αが略90°となるように設計されている。また、第1反射パターンR1の形状は、第1反射面RS1によって反射される反射光の進行方向と第1導光板LG1の法線とのなす角度βが第1導光板LG1の材料の臨界角よりも小さくなるように設計されている。これにより、第1導光板LG1の内部を伝播した光を外部に取り出すことが可能である。 For example, in the first light guide plate LG1, the shape of the first reflection pattern R1 is the direction in which the emitted light from the first light source LS1 or the emitted light from the second light source LS2 travels and the reflection reflected by the first reflecting surface RS1. The angle α formed by the direction in which the light travels is projected onto the XY plane is designed to be approximately 90 °. The shape of the first reflection pattern R1 is such that the angle β formed between the traveling direction of the reflected light reflected by the first reflection surface RS1 and the normal line of the first light guide plate LG1 is the critical angle of the material of the first light guide plate LG1. Designed to be smaller than Thereby, it is possible to take out the light which propagated the inside of 1st light-guide plate LG1 outside.
第2導光板LG2において、第2反射パターンR2の形状は、第3光源LS3からの放射光あるいは第4光源LS4からの放射光の進行方向と、第2反射面RS2によって反射された反射光の進行方向をX−Y平面に射影した方向とのなす角度αが略90°となるように設計されている。また、第2反射パターンR2の形状は、第2傾斜面RS2によって反射される反射光の進行方向と第2導光板LG2の法線とのなす角度βが第2導光板LG2の材料の臨界角よりも小さくなるように設計されている。これにより、第2導光板LG2の内部を伝播した光を外部に取り出すことが可能である。 In the second light guide plate LG2, the shape of the second reflection pattern R2 is the traveling direction of the emitted light from the third light source LS3 or the emitted light from the fourth light source LS4 and the reflected light reflected by the second reflecting surface RS2. It is designed such that an angle α formed between the traveling direction and the direction projected onto the XY plane is approximately 90 °. The shape of the second reflection pattern R2 is such that the angle β formed between the traveling direction of the reflected light reflected by the second inclined surface RS2 and the normal line of the second light guide plate LG2 is the critical angle of the material of the second light guide plate LG2. Designed to be smaller than Thereby, it is possible to take out the light which propagated the inside of 2nd light-guide plate LG2 outside.
以下に、第1導光板LG1の一例を説明する。 Hereinafter, an example of the first light guide plate LG1 will be described.
第1導光板LG1がアクリル(屈折率は1.49)によって形成され、第1導光板LG1の周囲が空気層である場合、図5に示すように、第1出射角θ1及び第2出射角θ2を70°とするためには、なす角度βは39.1°に設定される。図6に示すように、X−Y平面内において、なす角度αを90°とした場合には、なす角度βを39.1°とした場合、第1反射パターンR1の底面B1における第1辺B11と斜辺B13とのなす角度γは57.7°とし、底面B1と第1傾斜面RS1とのなす角度δは56.8°とすることが望ましい。 When the first light guide plate LG1 is made of acrylic (refractive index is 1.49) and the periphery of the first light guide plate LG1 is an air layer, as shown in FIG. 5, the first emission angle θ1 and the second emission angle In order to set θ2 to 70 °, the formed angle β is set to 39.1 °. As shown in FIG. 6, in the XY plane, when the formed angle α is 90 °, when the formed angle β is 39.1 °, the first side on the bottom surface B1 of the first reflection pattern R1 The angle γ formed by B11 and the hypotenuse B13 is preferably 57.7 °, and the angle δ formed by the bottom surface B1 and the first inclined surface RS1 is preferably 56.8 °.
図4に示した形状例の反射パターンの場合、図7の(A)に示すように、第1辺B11と第1斜辺B13とのなす角度γ及び第2辺B12と第2斜辺B14とのなす角度γはいずれも57.7°であり、図7の(B)及び(C)に示すように、底面B1と第1斜面RS11とのなす角度δ及び底面B1と第2斜面RS12とのなす角度δはいずれも56.8°である。 In the case of the reflection pattern of the shape example shown in FIG. 4, as shown in FIG. 7A, the angle γ formed by the first side B11 and the first hypotenuse B13 and the second side B12 and the second hypotenuse B14 The angle γ formed is 57.7 °, and as shown in FIGS. 7B and 7C, the angle δ formed between the bottom surface B1 and the first slope RS11 and the bottom surface B1 and the second slope RS12. The formed angles δ are all 56.8 °.
次に、図1に示したプリズムシート30の構成例について説明する。
Next, a configuration example of the
図8は、本実施形態に適用可能なプリズムシート30の形状例を説明するための模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a shape example of the
図中の(A)は、プリズムシート30のプリズム31が形成された面のX−Y平面図である。図中の(B)は(A)に示したプリズムシート30をE−E線で切断したときの断面図であり、図中の(C)は(A)に示したプリズムシート30をF−F線で切断したときの断面図であり、図中の(D)は(A)に示したプリズムシート30をG−G線で切断したときの断面図である。
(A) in the figure is an XY plan view of the surface of the
プリズムシート30において、プリズム31の形状は、底面31Bを正方形とする四角錐である。底面31Bは、第1方向Xに平行な一対の辺と、第2方向Yに平行な一対の辺との4辺で規定されている。底面31Bの4辺は、プリズムシート30の4辺、すなわち長辺30L1及び30L2と、短辺30S1及び30S2とそれぞれ平行である。
In the
プリズム31の頂点31Tは、図示しない第2照明ユニット20と対向する側にある。プリズムシート30の中心に位置するプリズム31では、頂点31Tからプリズムシート面の正方形の底面31Bに下ろした垂線の足が底面31Bの重心と一致する形状になっている。さらに、プリズム31の配置位置がプリズムシート30の中心から遠くなるにしたがい、頂点31Tから下ろした垂線の足の位置は、底面31Bの重心よりもプリズムシート30の外側に向かって大きくずれている。つまり、プリズムシート30の中心からプリズム31が配置された位置までの距離が大きくなるにしたがって、頂点31Tから下ろした垂線の足の位置と底面31Bの中心とのずれ量が大きくなるように設計されている。しかも、プリズム31の頂点31Tから下ろした垂線の足は、底面31Bの重心とプリズムシート30の中心とを結ぶ直線上に位置している。
The apex 31T of the
第1照明ユニット10及び第2照明ユニット20から出射された光がこのようなプリズムシート30に入射すると、プリズム31によって反射され、液晶表示パネルLPNを照明する。このとき、例えばプリズム31は、第1方向Xの正から負の向きに出射された出射光を第1方向Xの負から正の向きに反射したり、第1方向Xの負から正の向きに出射された出射光を第1方向Xの正から負の向きに反射したり、第2方向Yの正から負の向きに出射された出射光を第2方向Yの負から正の向きに反射したり、第2方向Yの負から正の向きに出射された出射光を第2方向Yの正から負の向きに反射したりする。
When light emitted from the
次に、本実施形態の液晶表示装置による2D表示及び裸眼3D表示の動作の一例について説明する。 Next, an example of the operation of 2D display and naked-eye 3D display by the liquid crystal display device of this embodiment will be described.
図9は、横表示及び縦表示の際に点灯する光源について説明するための模式図である。図示した例では、縦表示を行う場合、横表示を行う場合と比較して、液晶表示装置1の全体を左回りに90°回転させた状態としている。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a light source that is turned on during horizontal display and vertical display. In the illustrated example, when the vertical display is performed, the entire liquid
図中の(A)は、液晶表示パネルLPNの長手方向つまり第1方向Xが水平な方向を向いた状態を示している。つまり、液晶表示パネルLPNの第1短辺S1及び第2短辺S2がそれぞれ観察位置の右側及び左側に位置している。この状態では横2D表示あるいは横3D表示が可能である。このような横表示を実現する際には、液晶表示パネルLPNの四方に位置する4つの光源のうち、液晶表示パネルLPNの長辺に沿った光源つまり第1光源LS1及び第3光源LS3が点灯(ON)する。 (A) in the drawing shows a state in which the longitudinal direction of the liquid crystal display panel LPN, that is, the first direction X is directed in the horizontal direction. That is, the first short side S1 and the second short side S2 of the liquid crystal display panel LPN are located on the right side and the left side of the observation position, respectively. In this state, horizontal 2D display or horizontal 3D display is possible. When realizing such a horizontal display, among the four light sources located on the four sides of the liquid crystal display panel LPN, the light sources along the long side of the liquid crystal display panel LPN, that is, the first light source LS1 and the third light source LS3 are turned on. (ON).
横3D表示を行う際には、第1光源LS1及び第3光源LS3は、液晶表示パネルLPNに表示される画像に同期して交互に点灯する。すなわち、第1光源LS1は液晶表示パネルLPNが観察者の一方の目に向けて第1画像(例えば、左目用画像)を表示するのに同期して点灯し、このタイミングでは第3光源LS3は消灯している。一方、第3光源LS3は液晶表示パネルLPNが観察者の他方の目に向けて第2画像(例えば、右目用画像)を表示するのに同期して点灯し、このタイミングでは第1光源LS1は消灯している。なお、横3D表示の際には、第2光源LS2及び第4光源LS4は常に消灯(OFF)している。 When performing horizontal 3D display, the first light source LS1 and the third light source LS3 are alternately lit in synchronization with an image displayed on the liquid crystal display panel LPN. That is, the first light source LS1 is turned on in synchronization with the liquid crystal display panel LPN displaying a first image (for example, an image for the left eye) toward one eye of the observer, and at this timing, the third light source LS3 is turned on. Off. On the other hand, the third light source LS3 is turned on in synchronization with the liquid crystal display panel LPN displaying a second image (for example, an image for the right eye) toward the other eye of the observer. At this timing, the first light source LS1 is turned on. Off. Note that the second light source LS2 and the fourth light source LS4 are always turned off (OFF) during horizontal 3D display.
横2D表示を行う際には、第1光源LS1及び第3光源LS3はほぼ同時に点灯しており、第2光源LS2及び第4光源LS4は消灯している。なお、横2D表示を行う際に、第2光源LS2及び第4光源LS4を補助的に点灯しても良い。これにより、横2D表示の輝度を向上することが可能となり、また、高輝度が得られる視野角を拡大できるという効果も期待できる。 When performing horizontal 2D display, the first light source LS1 and the third light source LS3 are turned on almost simultaneously, and the second light source LS2 and the fourth light source LS4 are turned off. Note that, when performing horizontal 2D display, the second light source LS2 and the fourth light source LS4 may be lit supplementarily. As a result, it is possible to improve the luminance of the horizontal 2D display and to expect the effect that the viewing angle at which high luminance can be obtained can be expanded.
図中の(B)は、液晶表示パネルLPNの長手方向つまり第1方向Xが垂直な方向を向いた状態(あるいは、第2方向Yが水平な方向を向いた状態)を示している。つまり、液晶表示パネルLPNの第1長辺L1及び第2長辺L2がそれぞれ観察位置の右側及び左側に位置している。この状態では縦2D表示あるいは縦3D表示が可能である。このような縦表示を実現する際には、液晶表示パネルLPNの四方に位置する4つの光源のうち、液晶表示パネルLPNの短辺に沿った光源つまり第2光源LS2及び第4光源LS4が点灯(ON)する。 (B) in the figure shows a state in which the longitudinal direction of the liquid crystal display panel LPN, that is, the first direction X faces the vertical direction (or the second direction Y faces the horizontal direction). That is, the first long side L1 and the second long side L2 of the liquid crystal display panel LPN are located on the right side and the left side of the observation position, respectively. In this state, vertical 2D display or vertical 3D display is possible. When realizing such vertical display, among the four light sources located on the four sides of the liquid crystal display panel LPN, the light sources along the short side of the liquid crystal display panel LPN, that is, the second light source LS2 and the fourth light source LS4 are turned on. (ON).
縦3D表示を行う際には、第2光源LS2及び第4光源LS4は、液晶表示パネルLPNに表示される画像に同期して交互に点灯する。すなわち、第2光源LS2は液晶表示パネルLPNが観察者の一方の目に向けて第1画像(例えば、左目用画像)を表示するのに同期して点灯し、このタイミングでは第4光源LS4は消灯している。一方、第4光源LS4は液晶表示パネルLPNが観察者の他方の目に向けて第2画像(例えば、右目用画像)を表示するのに同期して点灯し、このタイミングでは第2光源LS2は消灯している。なお、縦3D表示の際には、第1光源LS1及び第3光源LS3は常に消灯(OFF)している。 When performing vertical 3D display, the second light source LS2 and the fourth light source LS4 are alternately turned on in synchronization with an image displayed on the liquid crystal display panel LPN. That is, the second light source LS2 is lit in synchronization with the liquid crystal display panel LPN displaying a first image (for example, an image for the left eye) toward one eye of the observer. At this timing, the fourth light source LS4 is turned on. Off. On the other hand, the fourth light source LS4 is turned on in synchronization with the liquid crystal display panel LPN displaying the second image (for example, the right eye image) toward the other eye of the observer, and at this timing, the second light source LS2 is turned on. Off. Note that, during vertical 3D display, the first light source LS1 and the third light source LS3 are always turned off (OFF).
縦2D表示を行う際には、第2光源LS2及び第4光源LS4はほぼ同時に点灯しており、第1光源LS1及び第3光源LS3は消灯している。なお、縦2D表示を行う際に、第1光源LS1及び第3光源LS3を補助的に点灯しても良い。これにより、縦2D表示の輝度を向上することが可能となり、また、高輝度が得られる視野角を拡大できるという効果も期待できる。 When performing vertical 2D display, the second light source LS2 and the fourth light source LS4 are turned on almost simultaneously, and the first light source LS1 and the third light source LS3 are turned off. Note that, when performing vertical 2D display, the first light source LS1 and the third light source LS3 may be lit supplementarily. Thereby, it is possible to improve the luminance of the vertical 2D display, and it is also possible to expect an effect that the viewing angle at which high luminance can be obtained can be expanded.
図10は、横3D表示の際の第1照明ユニット10における光の進行方向を説明するための模式図である。特に、ここでは、横3D表示における左目用画像に同期した第1照明ユニット10からの出射光の進行方向を示している。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the traveling direction of light in the
図中の(A)に示した例は、横3D表示を行う第1タイミングにおいて、液晶表示パネルLPNが第1画像を表示している場合に相当する。横3D表示を行う場合、第1方向Xの正(+)の向きが観察位置の右側に対応し、第1方向Xの負(−)の向きが観察位置の左側に対応する。 The example shown in FIG. 5A corresponds to the case where the liquid crystal display panel LPN displays the first image at the first timing for performing horizontal 3D display. When performing horizontal 3D display, the positive (+) direction in the first direction X corresponds to the right side of the observation position, and the negative (−) direction in the first direction X corresponds to the left side of the observation position.
第1照明ユニット10は、横3D表示において、液晶表示パネルLPNが第1画像を表示するのに同期して第1光源LS1を点灯する。第1光源LS1からの放射光は、第1入射面IN1から第1導光板LG1の内部に入射し、第2方向Yに沿って進行する。この入射光は、第1反射パターンR1によって反射され、第1方向Xの正の方向に進行し、第1出射面OUT1から出射される。つまり、第1出射面OUT1から出射された出射光の向きは、観察位置の右側に対応する第1方向Xの正の向きである。
In the horizontal 3D display, the
図中の(B)で示したように、第1出射面OUT1から図中の右側に向かって(つまり第1方向Xの正の向き)出射された出射光は、第2照明ユニット20を透過し、プリズムシート30により、図中の左側に向かって(つまり第1方向Xの負の向き)反射される。この反射光は、第1画像として左目用画像を表示している液晶表示パネルLPNに到達し、液晶表示パネルLPNによって選択的に透過される。液晶表示パネルLPNの透過光は、観察者の左目に入射する。
As indicated by (B) in the figure, the emitted light emitted from the first emission surface OUT1 toward the right side in the figure (that is, in the positive direction of the first direction X) is transmitted through the
図11は、横3D表示の際の第2照明ユニット20における光の進行方向を説明するための模式図である。特に、ここでは、横3D表示における右目用画像に同期した第2照明ユニット20からの出射光の進行方向を示している。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the traveling direction of light in the
図中の(A)に示した例は、横3D表示を行う第1タイミングに続く第2タイミングにおいて、液晶表示パネルLPNが第2画像を表示している場合に相当する。第2照明ユニット20は、横3D表示において、液晶表示パネルLPNが第2画像を表示するのに同期して第3光源LS3を点灯する。第3光源LS3からの放射光は、第3入射面IN3から第2導光板LG2の内部に入射し、第2方向Yに沿って進行する。この入射光は、第2反射パターンR2によって反射され、第1方向Xの負の方向に進行し、第2出射面OUT2から出射される。つまり、第2出射面OUT2から出射された出射光の向きは、観察位置の左側に対応する第1方向Xの負(−)の向きである。
The example shown in (A) in the figure corresponds to the case where the liquid crystal display panel LPN displays the second image at the second timing following the first timing for performing horizontal 3D display. In the horizontal 3D display, the
図中の(B)で示したように、第2出射面OUT2から図中の左側に向かって(つまり第1方向Xの負の向き)出射された出射光は、プリズムシート30により、図中の右側に向かって(つまり第1方向Xの正の向き)反射される。この反射光は、第2画像として右目用画像を表示している液晶表示パネルLPNに到達し、液晶表示パネルLPNによって選択的に透過される。液晶表示パネルLPNの透過光は、観察者の右目に入射する。
As indicated by (B) in the figure, the emitted light emitted from the second emission surface OUT2 toward the left side in the figure (that is, in the negative direction of the first direction X) is reflected by the
第1タイミング及び第2タイミングは、例えば60Hzで繰り返される。つまり、液晶表示パネルLPNが左目用画像と右目用画像とを60Hzで交互に表示するのに同期して、左目用面光源として機能する第1照明ユニット10及び右目用面光源として機能する第2照明ユニット20が交互に液晶表示パネルLPNを照明する。これにより、時分割横3Dディスプレイを実現することができる。
The first timing and the second timing are repeated at 60 Hz, for example. That is, in synchronization with the liquid crystal display panel LPN displaying the left-eye image and the right-eye image alternately at 60 Hz, the
図12は、縦3D表示における第1照明ユニット10及び第2照明ユニット20における光の進行方向を説明するための模式図である。縦3D表示を行う場合、第2方向Yの正(+)の向きが観察位置の左側に対応し、第2方向Yの負(−)の向きが観察位置の右側に対応する。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining light traveling directions in the
図中の(A)に示した例は、縦3D表示を行う第1タイミングにおいて、液晶表示パネルLPNが第1画像を表示している場合に相当する。第1照明ユニット10は、縦3D表示において、液晶表示パネルLPNが第1画像を表示するのに同期して第2光源LS2を点灯する。第2光源LS2からの放射光は、第2入射面IN2から第1導光板LG1の内部に入射し、第1方向Xに沿って進行する。この入射光は、第1反射パターンR1によって反射され、第2方向Yの負の方向に進行し、第1出射面OUT1から出射される。つまり、第1出射面OUT1から出射された出射光の向きは、観察位置の右側に対応する第2方向Yの負の向きである。
The example shown in (A) in the figure corresponds to the case where the liquid crystal display panel LPN displays the first image at the first timing for performing vertical 3D display. In the vertical 3D display, the
第1出射面OUT1から出射された出射光は、横3D表示の場合と同様に、プリズムシート30により観察位置の左側に向かって反射される。この反射光は、第1画像として左目用画像を表示している液晶表示パネルLPNによって選択的に透過され、液晶表示パネルLPNの透過光が観察者の左目に入射する。
The outgoing light emitted from the first outgoing surface OUT1 is reflected toward the left side of the observation position by the
図中の(B)に示した例は、縦3D表示を行う第1タイミングに続く第2タイミングにおいて、液晶表示パネルLPNが第2画像を表示している場合に相当する。第2照明ユニット20は、縦3D表示において、液晶表示パネルLPNが第2画像を表示するのに同期して第4光源LS4を点灯する。第4光源LS4からの放射光は、第4入射面IN4から第2導光板LG2の内部に入射し、第1方向Xに沿って進行する。この入射光は、第2反射パターンR2によって反射され、第2方向Yの正の方向に進行し、第2出射面OUT2から出射される。つまり、第2出射面OUT2から出射された出射光の向きは、観察位置の左側に対応する第2方向Yの正の向きである。
The example shown in (B) in the figure corresponds to the case where the liquid crystal display panel LPN displays the second image at the second timing following the first timing for performing vertical 3D display. In the vertical 3D display, the
第2出射面OUT2から出射された出射光は、横3D表示の場合と同様に、プリズムシート30により観察位置の右側に向かって反射される。この反射光は、第2画像として右目用画像を表示している液晶表示パネルLPNによって選択的に透過され、液晶表示パネルLPNの透過光が観察者の右目に入射する。
The emitted light emitted from the second emission surface OUT2 is reflected toward the right side of the observation position by the
第1タイミング及び第2タイミングは、例えば60Hzで繰り返され、時分割縦3Dディスプレイを実現することができる。 The first timing and the second timing are repeated at 60 Hz, for example, and a time-division vertical 3D display can be realized.
このような本実施形態によれば、液晶表示装置1の表示方向を縦方向・横方向で切り替えても、2D表示のみならず、裸眼3D表示が可能となる。また、2D表示時において、液晶表示装置1の表示方向により使用する光源と使用しない光源とがあるが、使用しない方の光源を補助的に点灯することにより、輝度を向上することが可能となり、また、高輝度が得られる視野角を拡大することが可能となる。
According to this embodiment, even when the display direction of the liquid
また、本実施形態で適用した導光板によれば、光の利用効率を向上することが可能となる。これについて、図13に示した第1導光板LG1の第1反射パターンR1を例に説明する。 Moreover, according to the light guide plate applied in the present embodiment, it is possible to improve the light utilization efficiency. This will be described by taking the first reflection pattern R1 of the first light guide plate LG1 shown in FIG. 13 as an example.
すなわち、第1光源LS1からの放射光は、第1入射面IN1から第1導光板LG1の内部へ入射し、一部の光は第1反射パターンR1によって反射されるが、他の光は、第1反射パターンR1の第1反射面RS1に入射することなく第1導光板LG1の端面E1まで到達する。本実施形態においては、第1導光板LG1は、第1反射面RS1に入射することなく第1導光板LG1の端面E1まで到達した光を、再び第1反射パターンR1に向けて反射するように設計されている。これにより、第1導光板LG1の端面E1で反射した光は、第1光源LS1から入射した光と逆向きに戻り、第1反射パターンR1の垂直面で再反射され、第1光源LS1から入射した光と同じ向きの光となる。その結果、端面E1で反射された反射光は、第1光源LS1から入射した光と同様に、第1反射パターンR1の第1反射面RS1で反射され、第1導光板LGの第1出射面OUT1から所望の角度で出射される。したがって、第1導光板LG1からの光取り出し効率を向上することが可能となる。なお、反射パターンの形状が、図4に示したように、1つの角が直角であり、その直角を挟む2辺の長さが等しい四辺形の形状を底面B1の形状とし、直角を挟む2辺を第1方向X及び第2方向Yとそれぞれ平行に設置して、第1方向X及び第2方向Yのそれぞれの方向から見た形状が直角三角形の形状である場合に、光取り出し効率を向上させる効果が最大となる。 That is, the emitted light from the first light source LS1 enters the first light guide plate LG1 from the first incident surface IN1, and a part of the light is reflected by the first reflection pattern R1, but the other light is It reaches the end surface E1 of the first light guide plate LG1 without entering the first reflection surface RS1 of the first reflection pattern R1. In the present embodiment, the first light guide plate LG1 reflects light that has reached the end surface E1 of the first light guide plate LG1 without entering the first reflection surface RS1 toward the first reflection pattern R1 again. Designed. As a result, the light reflected by the end surface E1 of the first light guide plate LG1 returns in the opposite direction to the light incident from the first light source LS1, re-reflected by the vertical surface of the first reflection pattern R1, and incident from the first light source LS1. The light has the same direction as As a result, the reflected light reflected by the end surface E1 is reflected by the first reflecting surface RS1 of the first reflecting pattern R1 and the first emitting surface of the first light guide plate LG, similarly to the light incident from the first light source LS1. The light is emitted from OUT1 at a desired angle. Accordingly, it is possible to improve the light extraction efficiency from the first light guide plate LG1. In addition, as shown in FIG. 4, the shape of the reflection pattern is a quadrilateral shape in which one corner is a right angle and the lengths of two sides sandwiching the right angle are equal to each other. When the sides are installed in parallel with the first direction X and the second direction Y, respectively, and the shape viewed from each direction of the first direction X and the second direction Y is a right triangle shape, the light extraction efficiency is The improvement effect is maximized.
以上説明したように、本実施形態によれば、横3D表示及び縦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。 As described above, according to this embodiment, a liquid crystal display device capable of horizontal 3D display and vertical 3D display can be provided.
上述した実施の形態において説明した透過型の液晶表示パネルとは、アクティブエリアACTの少なくとも一部に第1照明ユニット10及び第2照明ユニット20からの照明光を選択的に透過する透過表示機能を有しているものであれば如何なる構成であっても良く、各画素が反射部及び透過部を有するような半透過型液晶表示パネルも含まれる。
The transmissive liquid crystal display panel described in the above embodiment has a transmissive display function that selectively transmits illumination light from the
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。 In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
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
10…照明ユニット LS1…第1光源 LS2…第2光源 LG1…第1導光板
20…照明ユニット LS3…第3光源 LS4…第4光源 LG2…第2導光板
30…プリズムシート
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記液晶表示パネルの背面側に配置され、前記液晶表示パネル側を向く第1出射面、前記第1長辺と並んだ第1入射面及び前記第1短辺と並んだ第2入射面を有する第1導光板と、前記第1入射面に対向する第1光源と、前記第2入射面に対向する第2光源と、を備え、前記第1光源または前記第2光源からの放射光を前記第1出射面から第1方向に出射し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と前記第1照明ユニットとの間に配置され、前記液晶表示パネル側を向く第2出射面、前記第2長辺と並んだ第3入射面及び前記第2短辺と並んだ第4入射面を有する第2導光板と、前記第3入射面に対向する第3光源と、前記第4入射面に対向する第4光源と、を備え、前記第3光源または前記第4光源からの放射光を前記第2出射面から第1方向とは異なる第2方向に出射し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。 A liquid crystal display panel having first long sides and second long sides parallel to each other, and first short sides and second short sides parallel to each other;
The liquid crystal display panel is disposed on the back side, and has a first emission surface facing the liquid crystal display panel side, a first incident surface aligned with the first long side, and a second incident surface aligned with the first short side. A first light guide plate; a first light source facing the first incident surface; and a second light source facing the second incident surface; and radiating light from the first light source or the second light source A first illumination unit that emits light from the first emission surface in a first direction and illuminates the liquid crystal display panel;
Arranged between the liquid crystal display panel and the first lighting unit, the second emission surface facing the liquid crystal display panel side, the third incident surface aligned with the second long side, and the second short side A second light guide plate having a fourth incident surface; a third light source facing the third incident surface; and a fourth light source facing the fourth incident surface. The third light source or the fourth light source. A second illumination unit that emits the emitted light from the second emission surface in a second direction different from the first direction and illuminates the liquid crystal display panel;
A liquid crystal display device comprising:
前記第2導光板は、前記第3入射面から入射した入射光を前記第4入射面に向かう方向に反射しつつ前記第2出射面から前記第2方向に出射する、または、前記第4入射面から入射した入射光を前記第3入射面に向かう方向に反射しつつ前記第2出射面から前記第2方向に出射する第2反射パターンを備えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 The first light guide plate is emitted in the first direction from said first emission surface while reflecting the light incident in a direction toward the second incident surface from the first incidence surface, or the second incident A first reflection pattern that reflects the incident light incident from the surface in the direction toward the first incident surface and emits the light from the first emission surface in the first direction ;
The second light guide plate emits the incident light incident from the third incident surface in the second direction while reflecting the incident light toward the fourth incident surface in the second direction , or the fourth incident. 2. The second reflection pattern according to claim 1, further comprising: a second reflection pattern that emits light incident from a surface in the second direction while reflecting incident light in a direction toward the third incident surface. Liquid crystal display device.
前記液晶表示パネルの前記第1長辺及び前記第2長辺がそれぞれ観察位置の右側及び左側に位置した状態で縦3D表示を行う際に、前記第1照明ユニットは前記液晶表示パネルが観察者の一方の目に向けて第1画像を表示するのに同期して前記第2光源を点灯して前記第1出射面から光を出射し、前記第2照明ユニットは前記液晶表示パネルが観察者の他方の目に向けて第2画像を表示するのに同期して前記第4光源を点灯して前記第2出射面から光を出射することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。 When performing the horizontal 3D display in a state where the first short side and the second short side of the liquid crystal display panel are located on the right side and the left side of the observation position, respectively, the liquid crystal display panel is used by the liquid crystal display panel as an observer. The first light source is turned on in synchronization with displaying the first image toward one of the eyes, and light is emitted from the first emission surface. The liquid crystal display panel of the second illumination unit is an observer The third light source is turned on in synchronization with displaying the second image toward the other eye of the second light, and light is emitted from the second emission surface,
When performing the vertical 3D display in a state where the first long side and the second long side of the liquid crystal display panel are positioned on the right side and the left side of the observation position, the liquid crystal display panel is used by the liquid crystal display panel as an observer. The second light source is turned on in synchronization with the display of the first image toward one of the eyes, and light is emitted from the first emission surface. The liquid crystal display panel of the second illumination unit is an observer 4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the fourth light source is turned on in synchronization with displaying the second image toward the other eye, and light is emitted from the second emission surface. 5. .
前記プリズムの各々は正方形の底面を有し、前記底面の4辺は前記プリズムシートの4辺とそれぞれ平行であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 The prism sheet is rectangular,
6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein each of the prisms has a square bottom surface, and four sides of the bottom surface are parallel to four sides of the prism sheet.
前記プリズムシートの中心に位置する前記プリズムは前記頂点から前記底面に下ろした垂線の足が前記底面の重心と一致し、前記プリズムの配置位置が前記プリズムシートの中心から遠くなるにしたがい、前記頂点が前記底面の重心よりも前記プリズムシートの外側に向かってずれることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。 Each of the prisms has a vertex on the side facing the second illumination unit;
The prism located at the center of the prism sheet has a vertical line extending from the apex to the bottom surface so that the vertical leg coincides with the center of gravity of the bottom surface, and the arrangement position of the prism becomes farther from the center of the prism sheet. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the liquid crystal display device is displaced toward the outside of the prism sheet from the center of gravity of the bottom surface.
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