JPWO2013080488A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

光を出力する第１の光源（１０１）と、光を出力する第２の光源（１０２）と、画像を表示する液晶パネル（１０５）と、第１の光源（１０１）からの光及び第２の光源（１０２）からの光をそれぞれ液晶パネル（１０５）へ導くための第１の導光板（１０３）及び第２の導光板（１０４）と、第１の光源（１０１）及び第２の光源（１０２）のいずれか一方が光を出力するように制御する制御部（１０９）と、を備え、第１の光源（１０１）からの光が第１の導光板（１０３）に入射する際の第１の拡がり角は、第２の光源（１０２）からの光が第２の導光板（１０４）に入射する際の第２の拡がり角よりも大きい。

Description

本発明は、画像の表示の視野角を変更することが可能な表示装置に関する。

画像を表示する表示装置の一つに、液晶表示装置がある。液晶表示装置は、空間変調素子としての液晶パネルと、液晶パネルの背面に向けて光を照射する面状照明装置（バックライト）と、を備えている。液晶パネルを透過する光が空間変調されることにより、液晶パネルにおいて画像が形成される。

液晶表示装置には、２Ｄ（ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）表示可能な２Ｄディスプレイと、３Ｄ（ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）表示可能な３Ｄディスプレイとが存在する。

まず、従来の２Ｄディスプレイの構成について説明する。図１１は、２Ｄ表示可能な従来の液晶表示装置２０の構成を示す図である。図示の液晶表示装置２０は、光源２０１、導光板２０２、拡散板２０３、液晶パネル２０４及び制御部２０５を備えている。制御部２０５は、光源２０１及び液晶パネル２０４をそれぞれ制御する。

光源２０１から出力された光は、導光板２０２の側面２０２ａに入射する。導光板２０２の側面２０２ａに入射した光は、導光板２０２の内部を伝搬し、導光板２０２の底面に設けられたプリズム部２０２ｃにより進行方向が変えられた後に、導光板２０２の主面２０２ｂから出射する。導光板２０２の主面２０２ｂから出射した光は、拡散板２０３により拡散された後に、液晶パネル２０４を照射する。なお、光が拡散板２０３により拡散されることにより、液晶パネル２０４におけるディスプレイ輝度を均一にすることができる。このように液晶パネル２０４が光源２０１からの光によって照明されることにより、ユーザ６０に対して２Ｄ表示を行うことができる。

また、上述した拡散板２０３を液晶素子で構成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合には、制御部２０５が拡散板２０３の液晶素子に印加される電圧を制御することにより、拡散板２０３は、入射した光を拡散する拡散状態と、入射した光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替えられる。このように拡散板２０３を拡散状態と非拡散状態とに切り替えることにより、２Ｄ表示の際の視野角を変更することができる。例えば、１人のユーザ６０が液晶パネル２０４を見ている場合には、拡散板２０３を非拡散状態に切り替えることにより、２Ｄ表示の際の視野角を抑制することができる。これにより、所定のディスプレイ輝度を実現するのに必要な光源２０１の消費電力を低減することができ、さらに、液晶パネル２０４からの光が周囲に拡散しないことから、表示のプライバシーを保護することもできる。一方、例えば、２人以上のユーザ６０が液晶パネル２０４を見ている場合には、拡散板２０３を拡散状態に切り替えることにより、２Ｄ表示の際の視野角を拡大することができる。

次に、従来の３Ｄディスプレイの構成について説明する。図１２は、３Ｄ表示可能な従来の液晶表示装置３０の構成を示す図である。図示の液晶表示装置３０は、一対の光源３０１，３０２、導光板３０３、液晶パネル３０４及び制御部３０５を備えている（例えば、特許文献２参照）。一対の光源３０１，３０２はそれぞれ、導光板３０３の両側面３０３ａ，３０３ｂに対向して配置されている。導光板３０３の底面にはプリズム部３０３ｃが設けられている。このプリズム部３０３ｃの形状は、光源３０１からの光がユーザ６０の右目６１ａに集光し、且つ、光源３０２からの光がユーザ６０の左目６１ｂに集光するように設計されている。

制御部３０５は、一対の光源３０１，３０２を交互に点灯させる。光源３０１が点灯しているときには、光源３０１から出力された光は、図１２中の実線の矢印３０６で示すように、導光板３０３のプリズム部３０３ｃで反射された後に導光板３０３の主面３０３ｄから出射し、ユーザ６０の右目６１ａに集光する。光源３０２が点灯しているときには、光源３０２から出力された光は、図１２中の破線の矢印３０７で示すように、導光板３０３のプリズム部３０３ｃで反射された後に導光板３０３の主面３０３ｄから出射し、ユーザ６０の左目６１ｂに集光する。制御部３０５は、光源３０１が点灯している間は、液晶パネル３０４に右目用の視差画像を表示させ、光源３０２が点灯している間は、液晶パネル３０４に左目用の視差画像を表示させる。このように、ユーザ６０の右目６１ａ及び左目６１ｂにそれぞれ異なる画像を見せて視差を与えることにより、ユーザ６０に対して３Ｄ表示を行うことができる。

上述した３Ｄディスプレイのように、狭視野角で画像を表示する場合には、拡がり角の小さい光源３０１，３０２が用いられる。一般に、光源３０１，３０２からそれぞれ出力された光は、一定の範囲に拡がる性質を有している。拡がり角とは、光源３０１，３０２から出力された光が、導光板３０３の側面３０３ａ，３０３ｂにそれぞれ入射する際に拡がる角度をいう。拡がり角の小さい光源３０１，３０２は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、ＬＥＤ光源と導光板３０３との間に設けられたコリメータレンズとで構成することができる。このような拡がり角の小さい光源３０１，３０２を用いることにより、液晶パネル３０４から出射する光の拡がりが小さく抑えられるので、クロストークが発生するのを防止することができる。クロストークとは、ユーザ６０の一方の目に入射すべき視差画像が他方の目にも入射してしまう現象である。

なお、右目用の視差画像と左目用の視差画像とを同じ画像に設定することにより、上述した液晶表示装置３０をプライバシーディスプレイとして機能させることができる。プライバシーディスプレイとは、液晶パネル３０４に表示された画像をユーザ６０以外の第三者により覗き見されることを防止するためのディスプレイである。

特開２００７−４７２２９号公報 特表２０１０−５２４０４７号公報

近年では、２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替え可能な（すなわち、広視野角と狭視野角とに切り替え可能な）液晶表示装置が提案されている。なお、視野角とは、液晶パネルに対する垂線を０°としたとき、ユーザが液晶パネルに表示された画像を実用上視認可能な視線の傾斜角度をいう。このような液晶表示装置では、狭視野角で３Ｄ表示を行う際にクロストークが発生するのを防止するために、拡がり角の小さい光源が用いられる。

しかしながら、拡がり角の小さい光源を用いた場合には、液晶パネルから出射する光の拡がりが小さく抑えられるので、２Ｄ表示を行う際の視野角をあまり大きくすることができない。そのため、広視野角で２Ｄ表示を行うためには、ＬＥＤ光源の出力を高める必要があるが、この場合には、ＬＥＤ光源の消費電力が増大してしまう。

そこで、本発明は、画像の表示の視野角を変更することができ、且つ、広視野角で画像を表示する際の消費電力を抑制することができる表示装置を提供する。

本発明の一態様に係る表示装置は、画像の表示の視野角を変更可能な表示装置であって、光を出力する第１の光源と、光を出力する第２の光源と、前記画像を表示する表示パネルと、前記第１の光源からの光及び前記第２の光源からの光をそれぞれ前記表示パネルへ導くための導光板と、前記第１の光源及び前記第２の光源のいずれか一方が光を出力するように制御する制御部と、を備え、前記第１の光源からの光が前記導光板に入射する際の第１の拡がり角は、前記第２の光源からの光が前記導光板に入射する際の第２の拡がり角よりも大きい。

なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明の表示装置では、広視野角で画像を表示する際には、拡がり角の比較的大きい第１の光源が用いられ、狭視野角で画像を表示する際には、拡がり角の比較的小さい第２の光源が用いられる。このように第１の光源と第２の光源とを使い分けることにより、広視野角で画像を表示する際の第１の光源の消費電力を抑制することができる。

図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図２Ａは、第１の光源から出力される光の第１の拡がり角を模式的に示す図である。 図２Ｂは、第２の光源から出力される光の第２の拡がり角を模式的に示す図である。 図３は、第１の視野角で２Ｄ表示を行う場合における液晶表示装置を示す図である。 図４は、第２の視野角で２Ｄ表示を行う場合における液晶表示装置を示す図である。 図５は、実施の形態２に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図６は、実施の形態３に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図７は、実施の形態４に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図８は、実施の形態５に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図９は、実施の形態６に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図１０は、実施の形態７に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図１１は、２Ｄ表示可能な従来の液晶表示装置の構成を示す図である。 図１２は、３Ｄ表示可能な従来の液晶表示装置の構成を示す図である。 図１３は、２Ｄ表示と３Ｄ表示とに切り替え可能な従来の液晶表示装置の構成を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した液晶表示装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。

図１３は、２Ｄ表示と３Ｄ表示とに切り替え可能な従来の液晶表示装置４０の構成を示す図である。図示の液晶表示装置４０は、光源４０１、導光板４０２、偏光反射板４０３、可変拡散素子４０４、液晶パネル４０５、１／４波長板４０６、光偏向器４０７、フレネルレンズ４０８、反射板４０９及び制御部４１０を備えている。

光源４０１は、ＬＥＤ光源４１１と、ＬＥＤ光源４１１と導光板４０２との間に設けられたコリメータレンズ４１２と、を有している。ＬＥＤ光源４１１は、出力する光の偏光方向を切り替え可能に構成されている。具体的には、ＬＥＤ光源４１１から出力される光は、紙面に対して垂直な方向に偏光された直線偏光光であるＳ偏光光と、紙面に対して平行な方向に偏光された直線偏光光であるＰ偏光光とに切り替え可能である。コリメータレンズ４１２は、ＬＥＤ光源４１１から出力される光が導光板４０２の側面４０２ａに入射する際に拡がる拡がり角を抑制する。

偏光反射板４０３は、導光板４０２と液晶パネル４０５との間に設けられている。偏光反射板４０３は、Ｓ偏光光を透過し、且つ、Ｐ偏光光を反射する特性を有する。偏光反射板４０３は、例えば、ワイヤグリッド等で構成される。

可変拡散素子４０４は、偏光反射板４０３と液晶パネル４０５との間に設けられている。可変拡散素子４０４は、入射した光を拡散する拡散状態と、入射した光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能である。ＬＥＤ光源４１１から出力される光がＳ偏光光である場合には、可変拡散素子４０４は、制御部４１０によって拡散状態に切り替えられる。また、ＬＥＤ光源４１１から出力される光がＰ偏光光である場合には、可変拡散素子４０４は、制御部４１０によって非拡散状態に切り替えられる。

反射板４０９は、導光板４０２を挟んで液晶パネル４０５とは反対側に設けられている。反射板４０９は、光を正反射する機能を有する。

１／４波長板４０６は、導光板４０２と反射板４０９との間に設けられている。１／４波長板４０６は、特定の波長の直線偏光光を回転偏光光に（又は回転偏光光を直線偏光光に）変換する機能を有する位相差板である。１／４波長板４０６に入射する直線偏光光と、１／４波長板４０６を２回透過した後に出射する直線偏光光との間には、波長λの１／４の位相差（即ち、９０°の位相差）が生じる。

光偏向器４０７は、１／４波長板４０６と反射板４０９との間に設けられている。光偏向器４０７は、液晶パネル４０５に表示される視差画像に同期して、ユーザ６０の右目６１ａ及び左目６１ｂに交互に光が入射するように、入射した光を偏向させる。

フレネルレンズ４０８は、光偏向器４０７と反射板４０９との間に設けられている。フレネルレンズ４０８は、出射する光を所定の集光点に集光させる機能を有する。

制御部４１０は、上述した可変拡散素子４０４、液晶パネル４０５及び光偏向器４０７をそれぞれ制御する。

上述した液晶表示装置４０は、次のようにして動作する。ＬＥＤ光源４１１から出力された光は、コリメータレンズ４１２に取り込まれることにより、拡がり角が抑制される。このように拡がり角が抑制された光は、導光板４０２の側面４０２ａに入射し、導光板４０２のプリズム部４０２ｃで反射された後に導光板４０２の主面４０２ｂから出射する。導光板４０２の主面４０２ｂから出射した光は、偏光反射板４０３に入射する。

ＬＥＤ光源４１１から出力される光がＳ偏光光である場合には、導光板４０２の主面４０２ｂから出射した光は、偏光反射板４０３を透過し、可変拡散素子４０４に入射する。このとき、可変拡散素子４０４は拡散状態に切り替えられているので、偏光反射板４０３からの光は、可変拡散素子４０４により拡散された後に、液晶パネル４０５を照射する。液晶パネル４０５には、２Ｄ表示のための画像が表示される。従って、この場合には、液晶表示装置４０は２Ｄディスプレイとして機能し、ユーザ６０に対して２Ｄ表示を行うことができる。

一方、ＬＥＤ光源４１１から出力される光がＰ偏光光である場合には、導光板４０２の主面４０２ｂから出射した光は、偏光反射板４０３で反射される。偏光反射板４０３で反射された光は、導光板４０２を透過した後に、１／４波長板４０６を透過する。１／４波長板４０６を透過した光は、光偏向器４０７により偏向され、さらに、フレネルレンズ４０８により集光される。フレネルレンズ４０８から出射した光は、反射板４０９で反射され、再度、フレネルレンズ４０８により集光される。フレネルレンズ４０８から出射した光は、光偏向器４０７により再度偏向された後に、１／４波長板４０６を透過することによりＰ偏光光からＳ偏光光に変換される。このＳ偏光光は、導光板４０２及び偏光反射板４０３をそれぞれ透過し、可変拡散素子４０４に入射する。このとき、可変拡散素子４０４は非拡散状態に切り替えられているので、偏光反射板４０３からの光は、可変拡散素子４０４を拡散されることなく透過して、液晶パネル４０５を照射する。

制御部４１０は、液晶パネル４０５からの光がユーザ６０の右目６１ａ及び左目６１ｂに交互に集光されるように、光偏向器４０７を制御する。さらに、制御部４１０は、液晶パネル４０５からの光の偏向方向と同期して、液晶パネル４０５に表示される３Ｄ表示のための視差画像を制御する。すなわち、液晶パネル４０５からの光がユーザ６０の右目６１ａに向けて偏向されている場合には、制御部４１０は、液晶パネル４０５に右目用の視差画像を表示させる。また、液晶パネル４０５からの光がユーザ６０の左目６１ｂに向けて偏向されている場合には、制御部４１０は、液晶パネル４０５に左目用の視差画像を表示させる。従って、この場合には、液晶表示装置４０は３Ｄディスプレイとして機能し、ユーザ６０に対して３Ｄ表示を行うことができる。

以上説明したように、図１３に示す液晶表示装置４０では、ＬＥＤ光源４１１から出力される光の偏光方向を切り替えることにより、２Ｄ表示と３Ｄ表示とに切り替えることができる。

図１３に示す液晶表示装置４０では、３Ｄ表示の際にクロストークが発生するのを防止するために、拡がり角の小さい光源４０１が用いられている。しかしながら、ＬＥＤ光源４１１から出力された光の光量に対するコリメータレンズ４１２に取り込まれる光の光量の割合は、例えば４０％程度であるため、液晶表示装置４０の光学系全体の光利用効率が低下する。このような光学系を用いて広視野角で２Ｄ表示を行う場合に、液晶パネル４０５において所定のディスプレイ輝度を実現するためには、ＬＥＤ光源４１１の出力を高める必要があるが、この場合には、ＬＥＤ光源４１１の消費電力が増大してしまう。

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、画像の表示の視野角を変更可能な表示装置であって、光を出力する第１の光源と、光を出力する第２の光源と、前記画像を表示する表示パネルと、前記第１の光源からの光及び前記第２の光源からの光をそれぞれ前記表示パネルへ導くための導光板と、前記第１の光源及び前記第２の光源のいずれか一方が光を出力するように制御する制御部と、を備え、前記第１の光源からの光が前記導光板に入射する際の第１の拡がり角は、前記第２の光源からの光が前記導光板に入射する際の第２の拡がり角よりも大きい。

本態様によれば、広視野角で画像を表示する際には、拡がり角の比較的大きい第１の光源が用いられ、狭視野角で画像を表示する際には、拡がり角の比較的小さい第２の光源が用いられる。このように第１の光源と第２の光源とを使い分けることにより、広視野角で画像を表示する際の第１の光源の消費電力を抑制することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、さらに、前記導光板からの光を拡散させる拡散状態と、前記導光板からの光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能な可変拡散素子を備え、前記制御部は、前記第１の光源が光を出力している際には、前記可変拡散素子を前記拡散状態に切り替え、前記第２の光源が光を出力している際には、前記可変拡散素子を前記非拡散状態に切り替えるように構成してもよい。

本態様によれば、第１の光源が光を出力している際に可変拡散素子を拡散状態に切り替えることにより、広視野角で画像を表示する際の表示パネルにおけるディスプレイ輝度を均一にすることができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、さらに、前記導光板からの光を偏向可能な光偏向器を備え、前記制御部は、前記表示パネルに２Ｄ表示のための画像が表示される際には、前記第１の光源が光を出力するように制御し、前記表示パネルに３Ｄ表示のための視差画像が表示される際には、前記第２の光源が光を出力するように制御するとともに、前記表示パネルからの光がユーザの右目及び左目に交互に集光されるように前記光偏向器を制御するように構成してもよい。

本態様によれば、３Ｄ表示を行う際には、拡がり角の比較的小さい第２の光源を用いることにより、表示パネルからの光の拡がりが小さく抑えられるので、クロストークの発生を防止することができる。また、２Ｄ表示を行う際には、拡がり角の比較的大きい第１の光源を用いることにより、表示パネルからの光の拡がりが拡大されるので、広視野角で２Ｄ表示を行うのに必要な第１の光源の消費電力を抑制することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、さらに、前記ユーザの前記右目及び左目の各々の位置を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記第１の光源が光を出力している際の前記視野角を第１の視野角とし、前記第２の光源が光を出力している際の前記視野角を前記第１の視野角よりも小さい第２の視野角としたとき、前記検出部により検出された前記右目及び左目の各々の位置がともに前記第２の視野角内にある場合には、前記第２の光源が光を出力するように制御し、前記検出部により検出された前記右目及び左目の少なくとも一方の位置が前記第２の視野角外にある場合には、前記第１の光源が光を出力するように制御するように構成してもよい。

本態様によれば、ユーザの目の位置に応じて、画像の表示の視野角を第１の視野角と第２の視野角とに切り替えることができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、前記第１の光源は、白色光源であり、前記第２の光源は、赤色光源、緑色光源及び青色光源を含むＲＧＢの光源を有するように構成してもよい。

本態様によれば、第１の光源を白色光源で構成し、第２の光源をＲＧＢの光源で構成することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、前記光偏向器は波長依存性を有し、前記制御部は、前記第２の光源が赤色の光、緑色の光及び青色の光を順に出力するように制御するとともに、前記光偏向器に順に入射した前記赤色の光、前記緑色の光及び前記青色の光の各々の偏向角度が同じになるように、前記光偏向器を制御するように構成してもよい。

本態様によれば、光偏向器が波長依存性を有する場合に、色ずれの発生を抑制することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、前記第１の光源は、白色ＬＥＤ光源であり、前記第２の光源は、赤色ＬＥＤ光源、緑色ＬＥＤ光源及び青色ＬＥＤ光源を含むＲＧＢのＬＥＤ光源と、前記ＲＧＢのＬＥＤ光源と前記導光板との間における光の経路上に設けられ、前記第２の拡がり角を抑制するための光学素子と、を有するように構成してもよい。

本態様によれば、第１の光源を白色ＬＥＤ光源で構成し、第２の光源をＲＧＢのＬＥＤ光源及び光学素子で構成することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、前記第１の光源は、ＬＥＤ光源であり、前記第２の光源は、レーザ光源と、前記レーザ光源と前記導光板との間における光の経路上に設けられ、前記第２の拡がり角を抑制するための光学素子と、を有するように構成してもよい。

本態様によれば、第１の光源をＬＥＤ光源で構成し、第２の光源をレーザ光源及び光学素子で構成することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、前記導光板は、前記第１の光源からの光を前記表示パネルへ導くための第１の導光板と、前記第２の光源からの光を前記表示パネルへ導くための第２の導光板とで構成され、前記第１の光源からの光が前記第１の導光板に入射する際の前記第１の拡がり角は、前記第２の光源からの光が前記第２の導光板に入射する際の前記第２の拡がり角よりも大きいように構成してもよい。

本態様によれば、導光板を第１の導光板及び第２の導光板で構成することができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、さらに、前記第２の導光板からの光を反射する反射板を備え、前記第１の導光板及び前記第２の導光板の各々は、入射した光の進行方向を変えるためのプリズム部を有し、前記第１の導光板及び前記第２の導光板は、各々の前記プリズム部が対向するように配置されており、前記第１の導光板からの光は、前記表示パネルに向けて出射し、前記第２の導光板からの光は、前記表示パネルに対して反対方向に出射し、前記反射板で反射されることにより前記表示パネルに入射するように構成してもよい。

本態様によれば、第１の導光板及び第２の導光板を配置するための空間を小さく抑えることができ、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。

例えば、本発明の一態様に係る表示装置において、さらに、前記第２の導光板と前記反射板との間に設けられ、前記第２の光源が光を出力している際の前記視野角を制限するためのフレネルレンズを備えるように構成してもよい。

本態様によれば、フレネルレンズを設けることにより、第２の光源が光を出力している際の視野角を制限することができる。

なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、本発明の一態様に係る表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
［液晶表示装置の構成］
図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置１０の構成を示す図である。図１に示す液晶表示装置１０（表示装置を構成する）は、第１の光源１０１、第２の光源１０２、第１の導光板１０３（導光板を構成する）、第２の導光板１０４（導光板を構成する）、液晶パネル１０５（表示パネルを構成する）、可変拡散素子１０６、反射板１０７、フレネルレンズ１０８及び制御部１０９を備えている。

本実施の形態の液晶表示装置１０は、第１の視野角での２Ｄ表示と当該第１の視野角よりも小さい第２の視野角での２Ｄ表示（プライバシー表示）とに切り替え可能な（すなわち、２Ｄディスプレイとプライバシーディスプレイとに切り替え可能な）表示装置であり、例えば、タブレット端末及びテレビジョン受像機等である。

第１の光源１０１は、広視野角である第１の視野角で２Ｄ表示を行う際に用いられる光源であり、例えば、白色ＬＥＤ光源１１１（白色光源を構成する）である。第１の光源１０１は、第１の導光板１０３の側面１０３ａに対向して設けられている。第１の光源１０１から出力された光は、第１の導光板１０３の側面１０３ａに入射する。

第２の光源１０２は、狭視野角である第２の視野角で２Ｄ表示を行う際に用いられる光源であり、例えば、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１（ＲＧＢの光源を構成する）及びコリメータレンズ１２２（光学素子を構成する）を有している。ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１は、赤色ＬＥＤ光源、緑色ＬＥＤ光源及び青色ＬＥＤ光源を含むＬＥＤ光源である。ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１は、第２の導光板１０４の側面１０４ａに対向して設けられている。コリメータレンズ１２２は、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１と第２の導光板１０４との間における光の経路上に設けられている。コリメータレンズ１２２は、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１から出力された光の拡がり角（後述する）を抑制する機能を有する。ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１から出力された光は、コリメータレンズ１２２に取り込まれて拡がり角を抑制された後に、第２の導光板１０４の側面１０４ａに入射する。

本実施の形態では、第１の光源１０１から出力される光の第１の拡がり角θ１は、第２の光源１０２から出力される光の第２の拡がり角θ２よりも大きい。第１の拡がり角θ１及び第２の拡がり角θ２はそれぞれ、第１の光源１０１及び第２の光源１０２から出力される光の拡がりを定量的に表す値である。

図２Ａは、第１の光源１０１から出力される光の第１の拡がり角θ１を模式的に示す図である。図２Ａに示すように、白色ＬＥＤ光源１１１から出力された光は、一定の範囲に拡がりながら第１の導光板１０３の側面１０３ａに入射する。第１の拡がり角θ１とは、白色ＬＥＤ光源１１１から出力される光が拡がる範囲の角度の半角をいう。

図２Ｂは、第２の光源１０２から出力される光の第２の拡がり角θ２を模式的に示す図である。図２Ｂに示すように、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１から出力された光は、一定の範囲に拡がりながらコリメータレンズ１２２に取り込まれ、コリメータレンズ１２２により拡がり角を抑制される。コリメータレンズ１２２から出射した光は、第２の導光板１０４の側面１０４ａに入射する。第２の拡がり角θ２とは、コリメータレンズ１２２から出射する光の範囲で光を出力する仮想的な光源１２１’を配置した場合に、この仮想的な光源１２１’から出力される光が拡がる範囲の角度の半角をいう。

なお、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１の導光板１０３から出射する光の拡がりは、第２の導光板１０４から出射する光の拡がりよりも大きい。これは、一般に、導光板から出射する光の拡がりは、光が導光板に入射する際の拡がり角の大きさに依存する（換言すると、光が導光板のプリズム部で反射される角度は、光が導光板に入射する角度に依存する）ためである。

第１の導光板１０３は、広視野角である第１の視野角で２Ｄ表示を行う際に用いられる導光板である。第１の導光板１０３の一方の面には、第１の導光板１０３の側面１０３ａに対して略垂直に延びる主面１０３ｂが設けられている。第１の導光板１０３の他方の面には、側面１０３ａに入射した光の進行方向を変えるためのプリズム部１０３ｃが形成されている。プリズム部１０３ｃは、主面１０３ｂに対して傾斜して延びている。これにより、第１の導光板１０３の断面形状は、略直角三角形状に形成されている。

第２の導光板１０４は、狭視野角である第２の視野角で２Ｄ表示を行う際に用いられる導光板である。第２の導光板１０４の一方の面には、第２の導光板１０４の側面１０４ａに対して略垂直に延びる主面１０４ｂが設けられている。第２の導光板１０４の他方の面には、側面１０４ａから入射した光の進行方向を変えるためのプリズム部１０４ｃが形成されている。プリズム部１０４ｃは、主面１０４ｂに対して傾斜して延びている。これにより、第２の導光板１０４の断面形状は、略直角三角形状に形成されている。

本実施の形態では、第１の導光板１０３及び第２の導光板１０４は、各々のプリズム部１０３ｃ，１０４ｃが対向するように配置されている。これにより、液晶表示装置１０の厚み方向（図１において上下方向）における大きさを小さく抑えることができる。さらに、第１の導光板１０３及び第２の導光板１０４は、各々の側面１０３ａ，１０４ａが反対側を向くように配置されている。これにより、第１の光源１０１及び第２の光源１０２はそれぞれ、液晶表示装置１０の左右両側に配置される。

液晶パネル１０５は、第１の導光板１０３の主面１０３ｂに対向して設けられている。液晶パネル１０５の表示領域には、複数の画素がマトリクス状に配置されている。液晶パネル１０５の表示領域には、２Ｄ表示のための画像が表示される。

可変拡散素子１０６は、第１の導光板１０３と液晶パネル１０５との間に設けられている。可変拡散素子１０６は液晶素子で構成されており、乳白色となって入射した光を拡散する拡散状態と、透明となって入射した光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能である。液晶素子に電圧が印加されている際には、可変拡散素子１０６は拡散状態に切り替えられ、液晶素子に電圧が印加されていない際には、可変拡散素子１０６は非拡散状態に切り替えられる。

反射板１０７は、第２の導光板１０４の主面１０４ｂに対向して設けられている。反射板１０７は、光を正反射する機能を有し、例えばミラー等で構成される。

フレネルレンズ１０８は、第２の導光板１０４と反射板１０７との間に設けられている。フレネルレンズ１０８は、出射する光を所定の集光点に集光させる機能を有する。

制御部１０９は、液晶パネル１０５に表示される画像を制御する。また、制御部１０９は、可変拡散素子１０６の液晶素子に印加する電圧を制御することにより、可変拡散素子１０６を拡散状態と非拡散状態とに切り替える。さらに、制御部１０９は、第１の視野角で２Ｄ表示を行う際には、第１の光源１０１が光を出力するように制御し、第２の視野角で２Ｄ表示を行う際には、第２の光源１０２が光を出力するように制御する。

［液晶表示装置の動作］
次に、図３及び図４を参照しながら、本実施の形態の液晶表示装置１０の動作について説明する。図３は、第１の視野角で２Ｄ表示を行う場合における液晶表示装置１０を示す図である。図４は、第２の視野角で２Ｄ表示を行う場合における液晶表示装置１０を示す図である。

まず、図３を参照しながら、液晶表示装置１０が２Ｄディスプレイとして機能することにより、第１の視野角で２Ｄ表示が行われる場合について説明する。この場合には、制御部１０９は、可変拡散素子１０６の液晶素子に電圧を印加する。これにより、可変拡散素子１０６は、拡散状態に切り替えられる。

第１の光源１０１から出力した光は、第１の導光板１０３の側面１０３ａに入射する。第１の導光板１０３の側面１０３ａに入射した光は、第１の導光板１０３の内部を伝搬し、プリズム部１０３ｃにより進行方向が変えられた後に、主面１０３ｂから液晶パネル１０５に向けて出射する。第１の導光板１０３の主面１０３ｂから出射した光は、可変拡散素子１０６により拡散された後に、液晶パネル１０５を照射する。

以上のようにして、液晶表示装置１０は２Ｄディスプレイとして機能し、第１の視野角で２Ｄ表示を行うことができる。

次に、図４を参照しながら、液晶表示装置１０がプライバシーディスプレイとして機能することにより、第２の視野角で２Ｄ表示が行われる場合について説明する。この場合には、制御部１０９は、可変拡散素子１０６の液晶素子に電圧を印加しない。これにより、可変拡散素子１０６は、非拡散状態に切り替えられる。

ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１から出力された光は、コリメータレンズ１２２により拡がり角が抑制された後に、第２の導光板１０４の側面１０４ａに入射する。第２の導光板１０４の側面１０４ａに入射した光は、第２の導光板１０４の内部を伝搬し、プリズム部１０４ｃにより進行方向が変えられた後に、主面１０４ｂから液晶パネル１０５に対して反対方向に出射する。第２の導光板１０４の主面１０４ｂから出射した光は、フレネルレンズ１０８に入射する。フレネルレンズ１０８の集光機能によって、液晶パネル１０５から出射した光が液晶パネル１０５を見ているユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂに向けて集光されるので、第２の視野角を制限することができる。

フレネルレンズ１０８から出射した光は、反射板１０７で反射された後に、再度、フレネルレンズ１０８に入射する。フレネルレンズ１０８から出射した光は、第２の導光板１０４及び第１の導光板１０３をそれぞれ透過した後に、可変拡散素子１０６に入射する。可変拡散素子１０６に入射した光は、可変拡散素子１０６を拡散されることなく透過し、液晶パネル１０５を照射する。

以上のようにして、液晶表示装置１０はプライバシーディスプレイとして機能し、ユーザ５０以外の第三者は、液晶パネル１０５に表示された画像を見ることができない。

［効果］
以上説明したように、本実施の形態の液晶表示装置１０では、広視野角である第１の視野角で２Ｄ表示を行う場合には、拡がり角の比較的大きい第１の光源１０１が用いられ、狭視野角である第２の視野角で２Ｄ表示（プライバシー表示）を行う場合には、拡がり角の比較的小さい第２の光源１０２が用いられる。

第２の視野角で２Ｄ表示を行う場合には、拡がり角の比較的小さい第２の光源１０２を用いることにより、液晶パネル１０５から出射する光の拡がりが小さく抑えられるので、表示のプライバシー性を高めることができる。

また、第１の視野角で２Ｄ表示を行う場合には、拡がり角の比較的大きい第１の光源１０１を用いることにより、液晶パネル１０５から出射する光の拡がりが拡大されるので、広視野角で２Ｄ表示を行うのに必要な第１の光源１０１の消費電力を抑制することができる。さらに、第１の光源１０１からの光がコリメータレンズ等を経由することがないので、液晶表示装置１０の光学系の光利用効率を向上させることができる。これにより、液晶パネル１０５における所定のディスプレイ輝度を実現するのに必要な第１の光源１０１の出力を低く抑えることができるので、第１の光源１０１の消費電力を抑制することができる。

以下、本実施の形態における効果、すなわち、広視野角である第１の視野角で２Ｄ表示する際の第１の光源１０１の消費電力を抑制することができる効果について、より具体的に説明する。図１３に示す従来の液晶表示装置４０と、図１に示す本実施の形態の液晶表示装置１０とで、それぞれ必要とされる必要光源出力（消費電力）について比較する。

一般に、所定のディスプレイ輝度（要求ディスプレイ光量）を実現するために光源に必要とされる出力（必要光源出力）は、光学系の光利用効率及び光源の電気光変換効率から次式１の関係式を用いて求めることができる。なお、次式１における括弧内の記号は単位を表す。

（必要光源出力［Ｗ］）＝（要求ディスプレイ光量［ｌｍ］）／（（光利用効率）×（変換効率［ｌｍ／Ｗ］）） （式１）

図１３に示す液晶表示装置４０の光学系において広視野角で２Ｄ表示を行う際に、ＬＥＤ光源４１１から出力された光が透過する光学部品は、コリメータレンズ４１２、導光板４０２、偏光反射板４０３、可変拡散素子４０４及び液晶パネル４０５である。そのため、図１３に示す従来の液晶表示装置４０において、広視野角で２Ｄ表示を行う際の光学系の光利用効率は、次式２の関係式に示すように、各光学部品の光利用効率を掛け合わせたものとなる。

（光利用効率）＝（コリメータの光利用効率）×（偏光反射板の光利用効率）×（導光板の光利用効率）×（可変拡散素子の光利用効率）×（液晶パネルの光利用効率） （式２）

図１に示す液晶表示装置１０の光学系において広視野角で２Ｄ表示を行う際に、第１の光源１０１から出力された光が透過する光学部品は、第１の導光板１０３、可変拡散素子１０６及び液晶パネル１０５である。そのため、図１に示す本実施の形態の液晶表示装置１０において、広視野角で２Ｄ表示を行う際の光学系の光利用効率は、次式３の関係式に示すように、各光学部品の光利用効率を掛け合わせたものとなる。

（光利用効率）＝（第１の導光板の光利用効率）×（可変拡散素子の光利用効率）×（液晶パネルの光利用効率） （式３）

上式２及び上式３の各関係式から明らかなように、図１に示す液晶表示装置１０の光学系では、コリメータの光利用効率及び偏光反射板の光利用効率を考慮する必要が無い分、要求ディスプレイ光量を実現するための必要光源出力は低くなる。例えば、コリメータの光利用効率が４０％、偏光反射板の光利用効率が９０％である場合には、広視野角で２Ｄ表示を行う際に図１の第１の光源１０１に必要とされる必要光源出力は、広視野角で２Ｄ表示を行う際に図１３のＬＥＤ光源４１１に必要とされる必要光源出力の３６％で済む。

従って、図１に示す本実施の形態の液晶表示装置１０では、図１３に示す従来の液晶表示装置４０と比較して、広視野角で２Ｄ表示を行う際の第１の光源１０１の消費電力を抑制することができることが理解される。

［変形例］
第１の視野角での２Ｄ表示と第２の視野角での２Ｄ表示とを切り替える方法については、特定の方法に限定する必要はなく、任意の方法を用いることができる。例えば、液晶表示装置１０にユーザ５０の入力を受け付けるＵＩ（ユーザインターフェース）を設け、ＵＩにより受け付けられた入力に基づいて、第１の視野角での２Ｄ表示と第２の視野角での２Ｄ表示とを切り替えてもよい。

或いは、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの各々の位置を検出するアイカメラを設ける方法を用いてもよい。この方法では、アイカメラからの検出信号に基づいて、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの少なくとも一方の位置が第２の視野角外にあると判定された場合に、自動的に第２の視野角での２Ｄ表示から第１の視野角での２Ｄ表示に切り替える。これにより、ユーザ５０が視野角を切り替える操作を行う手間を軽減することができる。或いは、アイカメラにより２人以上のユーザ５０が検出された場合に、自動的に第２の視野角での２Ｄ表示から第１の視野角での２Ｄ表示に切り替えてもよい。

本実施の形態では、第１の光源１０１を白色ＬＥＤ光源１１１で構成し、第２の光源１０２をＲＧＢのＬＥＤ光源１２１及びコリメータレンズ１２２で構成したが、これに限定されない。第１の光源１０１及び第２の光源１０２はそれぞれ、特定の光源に限定されず、例えば、ＬＥＤ光源、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）及びレーザ光源等で構成することができる。また、第１の光源１０１と第２の光源１０２とを異なる種類の光源で構成してもよく、或いは、同一の種類の光源で構成してもよい。なお、第１の光源１０１と第２の光源１０２とを同一の種類の光源で構成した場合には、第２の光源１０２には例えばコリメータレンズ１２２が設けられる。

例えば、第１の光源１０１をＬＥＤ光源で構成し、第２の光源１０２をレーザ光源及びコリメータレンズで構成してもよい。第１の光源１０１を発光効率の良い白色ＬＥＤ光源で構成することにより、第１の視野角で２Ｄ表示を行う際の第１の光源１０１の消費電力をより一層抑制することができる。また、第２の光源１０２を拡がり角の小さいレーザ光源で構成することにより、コリメータレンズ１２２による光の取り込み効率を高めることができる。

なお、本実施の形態では、第２の拡がり角を抑制するための光学素子としてコリメータレンズ１２２を用いたが、この光学素子は、光源から出力された光を取り込むことにより拡がり角を抑制する機能を有する光学部品であればよく、特定の光学部品に限定する必要はない。光学素子として、例えば、コリメータレンズを複数並列に配置したものを用いてもよい。或いは、光学素子として、例えば、レンチキュラーレンズ、回折素子及びホログラム等を用いてもよい。

なお、本実施の形態では、第２の視野角を制限するためにフレネルレンズ１０８を用いたが、このフレネルレンズ１０８に代えて、例えば、プリズムシート及び回折光学素子等を用いてもよい。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る液晶表示装置１０Ａの構成を示す図である。図５に示すように、本実施の形態では、第１の導光板１０３及び第２の導光板１０４は、各々の主面１０３ｂ，１０４ｂが液晶パネル１０５側を向くようにして配置されている。第１の光源１０１及び第２の光源１０２はそれぞれ、液晶表示装置１０の一方側に配置されている。また、フレネルレンズ１０８は、第１の導光板１０３と第２の導光板１０４との間に設けられている。

上述のように構成することにより、実施の形態１の反射板１０７を省略することができ、液晶表示装置１０Ａの部品点数を低減することができる。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る液晶表示装置１０Ｂの構成を示す図である。図６に示すように、本実施の形態では、第１の導光板１０３及び第２の導光板１０４は、各々のプリズム部１０３ｃ，１０４ｃが対向するようにして配置されている。さらに、第１の光源１０１及び第２の光源１０２はそれぞれ、液晶表示装置１０の一方側に配置されている。

上述のように構成することにより、第１の光源１０１及び第２の光源１０２をそれぞれ制御するための配線及び冷却装置等を一部共有化することができ、液晶表示装置１０Ｂの製造コストを低減することができる。

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係る液晶表示装置１０Ｃの構成を示す図である。図７に示すように、本実施の形態では、第１の導光板１０３及び第２の導光板１０４は、各々の主面１０３ｂ，１０４ｂが対向するようにして配置されている。なお、第２の導光板１０４は、第１の導光板１０３と可変拡散素子１０６との間に設けられている。さらに、第１の光源１０１及び第２の光源１０２はそれぞれ、液晶表示装置１０の一方側に配置されている。

上述のように構成することにより、第１の導光板１０３と第２の導光板１０４との相対的位置関係を容易に調節することができる。

（実施の形態５）
図８は、実施の形態５に係る液晶表示装置１０Ｄの構成を示す図である。図８に示すように、本実施の形態では、二組の第１の導光板１０３Ｄ及び第２の導光板１０４Ｄが設けられている。これに対応して、二組の第１の光源１０１及び第２の光源１０２が設けられている。各組の第１の導光板１０３Ｄ及び第２の導光板１０４Ｄは、各々のプリズム部１０３Ｄｃ，１０４Ｄｃが対向するようにして配置されている。さらに、各組の第１の光源１０１及び第２の光源１０２はそれぞれ、液晶表示装置１０の一方側及び他方側に配置されている。制御部１０９Ｄは、一対の第１の光源１０１又は一対の第２の光源１０２が光を出力するように制御する。

上述のように構成することにより、使用する第１の光源１０１及び第２の光源１０２の数を増やすことができる。これにより、液晶パネル１０５における特定のディスプレイ輝度を実現する際に、一対の第１の光源１０１及び一対の第２の光源１０２の各々に求められる必要光源出力が低くなる。そのため、一対の第１の光源１０１及び一対の第２の光源１０２の各々の制御を容易に行うことができ、さらに、一対の第１の光源１０１及び一対の第２の光源１０２の各々の負荷を低減することができる。

（実施の形態６）
［液晶表示装置の構成］
図９は、実施の形態６に係る液晶表示装置１０Ｅの構成を示す図である。本実施の形態の液晶表示装置１０Ｅは、２Ｄ表示と３Ｄ表示とに切り替え可能な表示装置である。図９に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１０Ｅは、上記実施の形態１の液晶表示装置１０の構成要素に加えて、第２の導光板１０４とフレネルレンズ１０８との間に設けられた光偏向器１３１を備えている。

光偏向器１３１は、その入射端面に入射した光を偏向させ、且つ、光の偏向角度を変調する機能を有している。光偏向器１３１は、例えば、屈折率を変調可能な液晶プリズムアレイで構成されている。液晶プリズムアレイに印加する電圧を調節することにより、液晶プリズムアレイの屈折率が変調され、液晶プリズムアレイに入射した光を偏向することができる。

さらに、本実施の形態の液晶表示装置１０Ｅでは、一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂ（検出部を構成する）が設けられている。一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂはそれぞれ、液晶パネル１０５を見ているユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの各々の位置を検出する。一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂの各々からの検出信号は、制御部１０９Ｅに送信される。

制御部１０９Ｅは、２Ｄ表示のための画像を液晶パネル１０５に表示させる際には、第１の光源１０１が光を出力するように制御し、３Ｄ表示のための視差画像を液晶パネル１０５に表示させる際には、第２の光源１０２が光を出力するように制御する。また、制御部１０９Ｅは、３Ｄ表示のための視差画像を液晶パネル１０５に表示させる際には、右目用の視差画像及び左目用の視差画像を交互に液晶パネル１０５に表示させる。さらに、制御部１０９Ｅは、液晶パネル１０５に表示されている３Ｄ表示のための視差画像に応じて、液晶パネル１０５からの光がユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂに交互に集光されるように、光偏向器１３１を制御する。具体的には、液晶パネル１０５に右目用の視差画像が表示されている場合には、制御部１０９Ｅは、液晶パネル１０５からの光がユーザ５０の右目５１ａに集光されるように、光偏向器１３１における光の偏向角度を制御する。同様に、液晶パネル１０５に左目用の視差画像が表示されている場合には、制御部１０９Ｅは、液晶パネル１０５からの光がユーザ５０の左目５１ｂに集光されるように、光偏向器１３１における光の偏向角度を制御する。

さらに、制御部１０９Ｅは、一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂの各々からの検出信号に基づいて、第１の光源１０１及び第２の光源１０２の各々の点灯状態を制御するとともに、可変拡散素子１０６を拡散状態又は非拡散状態に切り替える。具体的には、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの各々の位置がともに第２の視野角内にある場合には、制御部１０９Ｅは、第２の光源１０２が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を非拡散状態に切り替える。ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの少なくとも一方の位置が第２の視野角外にある場合には、制御部１０９Ｅは、第１の光源１０１が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を拡散状態に切り替える。

［液晶表示装置の動作］
次に、本実施の形態の液晶表示装置１０Ｅの動作について説明する。液晶表示装置１０Ｅが２Ｄディスプレイとして機能する場合には、制御部１０９Ｅは、上記実施の形態１と同様に、第１の光源１０１が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を拡散状態に切り替える。この場合における液晶表示装置１０Ｅの動作は、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

液晶表示装置１０Ｅが３Ｄディスプレイとして機能する場合には、制御部１０９Ｅは、第２の光源１０２が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を非拡散状態に切り替える。ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１から出力された光は、コリメータレンズ１２２により拡がり角が抑制された後に、第２の導光板１０４の側面１０４ａに入射する。第２の導光板１０４の側面１０４ａに入射した光は、第２の導光板１０４の内部を伝搬し、プリズム部１０４ｃにより進行方向が変えられた後に、主面１０４ｂから液晶パネル１０５に対して反対方向に出射する。第２の導光板１０４の主面１０４ｂから出射した光は、光偏向器１３１に入射する。

液晶パネル１０５に右目用の視差画像が表示されている場合には、光偏向器１３１に入射した光は、液晶パネル１０５からの光がユーザ５０の右目５１ａに集光されるように偏向される。同様に、液晶パネル１０５に左目用の視差画像が表示されている場合には、光偏向器１３１に入射した光は、液晶パネル１０５からの光がユーザ５０の左目５１ｂに集光されるように偏向される。

光偏向器１３１から出射した光は、フレネルレンズ１０８に入射する。フレネルレンズ１０８から出射した光は、反射板１０７で反射された後に、再度、フレネルレンズ１０８及び光偏向器１３１にそれぞれ入射する。光偏向器１３１に入射した光は、上述と同様に偏向される。光偏向器１３１から出射した光は、第２の導光板１０４及び第１の導光板１０３をそれぞれ透過した後に、可変拡散素子１０６に入射する。可変拡散素子１０６に入射した光は、可変拡散素子１０６を拡散されることなく透過し、液晶パネル１０５を照射する。

以上のようにして、液晶表示装置１０Ｅは３Ｄディスプレイとして機能し、第２の視野角で３Ｄ表示を行うことができる。また、拡がり角の比較的小さい第２の光源１０２を用いることにより、液晶パネル１０５から出射する光の拡がりが小さく抑えられるので、クロストークの発生を防止することができる。

従って、本実施の形態では、第１の視野角で２Ｄ表示を行う場合と第２の視野角で３Ｄ表示を行う場合とで、第１の光源１０１及び第２の光源１０２を使い分けることにより、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの各々の位置がともに第２の視野角内にある場合には、制御部１０９Ｅは、一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂの各々からの検出信号に基づいて、第２の光源１０２が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を非拡散状態に切り替える。制御部１０９Ｅは、さらに、液晶パネル１０５に３Ｄ表示のための視差画像を表示させる。これにより、液晶表示装置１０Ｅは３Ｄディスプレイとして機能する。この状態で、例えばユーザ５０の頭部が液晶パネル１０５に対して左右に動いた場合には、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの少なくとも一方の位置が第２の視野角から外れる。この場合には、制御部１０９Ｅは、一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂの各々からの検出信号に基づいて、第１の光源１０１が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を拡散状態に切り替える。制御部１０９Ｅは、さらに、液晶パネル１０５に表示される画像を３Ｄ表示のための視差画像から２Ｄ表示のための画像に切り替える。これにより、液晶表示装置１０Ｅは、３Ｄディスプレイから２Ｄディスプレイに切り替えられる。

以上のように、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂの各々の位置に応じて、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを適宜切り替えることができる。これにより、例えばユーザ５０の頭部が液晶パネル１０５に対して左右に動いた場合であっても、ユーザ５０は、液晶パネル１０５に表示された画像を見続けることができる。

［変形例］
本実施の形態では、光偏向器１３１を液晶プリズムアレイで構成したが、これに限定されず、例えば、光偏向器１３１をＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーで構成してもよい。この場合には、より高速で光を偏向することができる。或いは、光偏向器１３１を可変回折素子で構成してもよい。この可変回折素子は、干渉縞が記録された液晶を有しており、液晶に電圧を印加することによって干渉縞のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。

また、本実施の形態では、光偏向器１３１を一層のみ設けたが、光偏向器１３１を複数層設けることもできる。この場合には、複数層の光偏向器１３１の各々により光が偏向されることによって、全体的な光の偏向角度を大きくすることができる。

また、本実施の形態では、光偏向器１３１を第２の導光板１０４とフレネルレンズ１０８との間に設けたが、光偏向器１３１の配置場所はこれに限定されない。例えば、フレネルレンズ１０８と反射板１０７との間に光偏向器１３１を設けてもよく、或いは、可変拡散素子１０６と第１の導光板１０３との間に光偏向器１３１を設けてもよい。

また、光偏向器１３１が波長依存性を有する場合には、光偏向器１３１に入射したＲＧＢの光が偏向される角度は、ＲＧＢの光の各波長で異なる。そのため、この場合には、制御部１０９Ｅは、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１が赤色の光、緑色の光及び青色の光を順に出力するように制御するとともに、光偏向器１３１に順に入射した赤色の光、緑色の光及び青色の光の各々の偏向角度が同じになるように、光偏向器１３１を制御する。これにより、ＲＧＢの光の各波長によって、ユーザ５０の右目５１ａ及び左目５１ｂに対する集光位置が異なる、いわゆる色ずれが発生するのを抑制することができる。なお、光偏向器１３１が波長依存性の異なる複数層の光偏向器で構成されている場合には、赤色の光、緑色の光及び青色の光を出力するタイミングに合わせて、各波長に対応する波長依存性を有する光偏向器の偏向機能の有効・無効を切り替えればよい。

上述したように光偏向器１３１が波長依存性を有する場合には、例えば、第１の光源１０１として白色ＬＥＤ光源１１１を用い、第２の光源１０２としてＲＧＢのＬＥＤ光源１２１を用いることができる。一般に、白色ＬＥＤ光源１１１は、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１よりも電気光変換効率が高く、より少ない消費電力で明るい光を出力することができる。電気光変換効率の高い白色ＬＥＤ光源１１１を用いて２Ｄ表示を行う場合には、上式１から理解されるように、第１の光源１０１に必要とされる必要光源出力を低減することができる。例えば、白色ＬＥＤ光源１１１の電気光変換効率が７０（ｌｍ／Ｗ）であり、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１の電気光変換効率が５０（ｌｍ／Ｗ）である場合には、白色ＬＥＤ光源１１１を用いて２Ｄ表示を行う場合に必要となる必要光源出力は、ＲＧＢのＬＥＤ光源１２１を用いて２Ｄ表示を行う場合に必要となる必要光源出力の約７割で済む。従って、第１の光源１０１として白色ＬＥＤ光源１１１を用いることにより、第１の視野角で２Ｄ表示を行う際に必要となる必要光源出力を低減することができ、省電力化を図ることができる。

３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える方法については、特定の方法に限定する必要はなく、任意の方法を用いることができる。例えば、液晶表示装置１０Ｅにユーザ５０の入力を受け付けるＵＩを設け、ＵＩにより受け付けられた入力に基づいて、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替えてもよい。或いは、一対のアイカメラ１３２ａ，１３２ｂにより２人以上のユーザ５０が検出された場合に、自動的に３Ｄ表示から２Ｄ表示に切り替えてもよい。或いは、液晶パネル１０５に表示されるコンテンツの内容に応じて、自動的に２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えてもよい。

（実施の形態７）
［液晶表示装置の構成］
図１０は、実施の形態７に係る液晶表示装置１０Ｆの構成を示す図である。図１０に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１０Ｆでは、導光板１４１は１個のみ設けられている。この導光板１４１は、上記実施の形態１の第１の導光板１０３と同様に構成されている。

導光板１４１の側面１４１ａ側には、第１の光源１０１Ｆ及び第２の光源１０２Ｆが設けられている。第１の光源１０１Ｆの白色ＬＥＤ光源１１１Ｆは、紙面に対して平行な方向に偏光された直線偏光光であるＰ偏光光を出力する。第２の光源１０２ＦのＲＧＢのＬＥＤ光源１２１Ｆは、紙面に対して垂直な方向に偏光された直線偏光光であるＳ偏光光を出力する。

第１の光源１０１と導光板１４１の側面１４１ａとの間には、偏光ビームスプリッタ１４２が設けられている。偏光ビームスプリッタ１４２は、Ｐ偏光光を透過し、且つ、Ｓ偏光光を反射する機能を有している。

さらに、本実施の形態の液晶表示装置１０Ｆは、上記実施の形態６の液晶表示装置１０Ｅの構成要素に加えて、偏光反射板１４３及び１／４波長板１４４を備えている。

偏光反射板１４３は、導光板１４１と可変拡散素子１０６との間に設けられている。偏光反射板１４３は、Ｐ偏光光を透過し、且つ、Ｓ偏光光を反射する機能を有する。偏光反射板１４３は、例えば、ワイヤグリッド等で構成される。

１／４波長板１４４は、導光板１４１と光偏向器１３１との間に設けられている。１／４波長板１４４は、特定の波長の直線偏光光を回転偏光光に（又は回転偏光光を直線偏光光に）変換する機能を有する位相差板である。１／４波長板１４４に入射する直線偏光光と、１／４波長板１４４を２回透過した後に出射する直線偏光光との間には、波長λの１／４の位相差（即ち、９０°の位相差）が生じる。

［液晶表示装置の動作］
次に、本実施の形態の液晶表示装置１０Ｆの動作について説明する。液晶表示装置１０Ｆが２Ｄディスプレイとして機能する場合には、制御部１０９Ｆは、上記実施の形態６と同様に、第１の光源１０１Ｆが光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を拡散状態に切り替える。第１の光源１０１Ｆから出力されたＰ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１４２を透過し、導光板１４１の側面１４１ａに入射する。導光板１４１の側面１４１ａに入射した光は、導光板１４１の内部を伝搬し、プリズム部１４１ｃにより進行方向が変えられた後に、主面１４１ｂから液晶パネル１０５に向けて出射する。導光板１４１の主面１４１ｂから出射した光は、偏光反射板１４３に入射する。

このとき、第１の光源１０１Ｆから出力される光はＰ偏光光であるので、導光板１４１の主面１４１ｂから出射した光は、偏光反射板１４３を透過し、可変拡散素子１０６に入射する。このとき、可変拡散素子１０６は拡散状態に切り替えられているので、偏光反射板１４３からの光は、可変拡散素子１０６により拡散された後に、液晶パネル１０５を照射する。このようにして、ユーザ５０に対して第１の視野角で２Ｄ表示を行うことができる。

液晶表示装置１０Ｆが３Ｄディスプレイとして機能する場合には、制御部１０９Ｆは、上記実施の形態６と同様に、第２の光源１０２が光を出力するように制御するとともに、可変拡散素子１０６を非拡散状態に切り替える。第２の光源１０２ＦのＲＧＢのＬＥＤ光源１２１から出力されたＳ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１４２を反射し、導光板１４１の側面１４１ａに入射する。導光板１４１の側面１４１ａに入射した光は、上述と同様に、導光板１４１の内部を伝搬し、プリズム部１４１ｃにより進行方向が変えられた後に、主面１４１ｂから液晶パネル１０５に向けて出射する。導光板１４１の主面１４１ｂから出射した光は、偏光反射板１４３に入射する。

このとき、第２の光源１０２Ｆから出力される光はＳ偏光光であるので、導光板１４１の主面１４１ｂから出射した光は、偏光反射板１４３で反射される。偏光反射板１４３で反射された光は、導光板１４１を透過した後に、１／４波長板１４４を透過する。１／４波長板１４４を透過した光は、光偏向器１３１により偏向され、さらに、フレネルレンズ１０８により集光される。フレネルレンズ１０８から出射した光は、反射板１０７で反射され、再度、フレネルレンズ１０８により集光される。フレネルレンズ１０８から出射した光は、光偏向器１３１により再度偏向された後に、１／４波長板１４４を透過することによりＳ偏光光からＰ偏光光に変換される。このＰ偏光光は、導光板１４１及び偏光反射板１４３をそれぞれ透過し、可変拡散素子１０６に入射する。このとき、可変拡散素子１０６は非拡散状態に切り替えられているので、偏光反射板１４３からの光は、可変拡散素子１０６を拡散されることなく透過して、液晶パネル１０５を照射する。このようにして、ユーザ５０に対して第２の視野角で３Ｄ表示を行うことができる。

以上、本発明の一つ又は複数の態様に係る表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明の表示装置は、画像の表示の視野角を変更可能な液晶表示装置等として適用することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，２０，３０，４０ 液晶表示装置
５０，６０ ユーザ
５１ａ，６１ａ 右目
５１ｂ，６１ｂ 左目
１０１，１０１Ｆ 第１の光源
１０２，１０２Ｆ 第２の光源
１０３，１０３Ｄ 第１の導光板
１０３ａ，１０３Ｄａ，１０４ａ，１０４Ｄａ，１４１ａ，２０２ａ，３０３ａ，３０３ｂ，４０２ａ 側面
１０３ｂ，１０３Ｄｂ，１０４ｂ，１０４Ｄｂ，１４１ｂ，２０２ｂ，３０３ｄ，４０２ｂ 主面
１０３ｃ，１０３Ｄｃ，１０４ｃ，１０４Ｄｃ，１４１ｃ，２０２ｃ，３０３ｃ，４０２ｃ プリズム部
１０４，１０４Ｄ 第２の導光板
１０５，２０４，３０４，４０５ 液晶パネル
１０６，４０４ 可変拡散素子
１０７，４０９ 反射板
１０８，４０８ フレネルレンズ
１０９，１０９Ｄ，１０９Ｅ，１０９Ｆ，２０５，３０５，４１０ 制御部
１１１，１１１Ｆ 白色ＬＥＤ光源
１２１，１２１Ｆ ＲＧＢのＬＥＤ光源
１２１’ 仮想的な光源
１２２，４１２ コリメータレンズ
１３１，４０７ 光偏向器
１３２ａ，１３２ｂ アイカメラ
１４１，２０２，３０３，４０２ 導光板
１４２ 偏光ビームスプリッタ
１４３，４０３ 偏光反射板
１４４，４０６ １／４波長板
２０１，３０１，３０２，４０１ 光源
２０３ 拡散板
４１１ ＬＥＤ光源

Claims (11)

1. 画像の表示の視野角を変更可能な表示装置であって、
   光を出力する第１の光源と、
   光を出力する第２の光源と、
   前記画像を表示する表示パネルと、
   前記第１の光源からの光及び前記第２の光源からの光をそれぞれ前記表示パネルへ導くための導光板と、
   前記第１の光源及び前記第２の光源のいずれか一方が光を出力するように制御する制御部と、を備え、
   前記第１の光源からの光が前記導光板に入射する際の第１の拡がり角は、前記第２の光源からの光が前記導光板に入射する際の第２の拡がり角よりも大きい
   表示装置。
2. さらに、前記導光板からの光を拡散させる拡散状態と、前記導光板からの光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能な可変拡散素子を備え、
   前記制御部は、
   前記第１の光源が光を出力している際には、前記可変拡散素子を前記拡散状態に切り替え、
   前記第２の光源が光を出力している際には、前記可変拡散素子を前記非拡散状態に切り替える
   請求項１に記載の表示装置。
3. さらに、前記導光板からの光を偏向可能な光偏向器を備え、
   前記制御部は、
   前記表示パネルに２Ｄ表示のための画像が表示される際には、前記第１の光源が光を出力するように制御し、
   前記表示パネルに３Ｄ表示のための視差画像が表示される際には、前記第２の光源が光を出力するように制御するとともに、前記表示パネルからの光がユーザの右目及び左目に交互に集光されるように前記光偏向器を制御する
   請求項２に記載の表示装置。
4. さらに、前記ユーザの前記右目及び左目の各々の位置を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、
   前記第１の光源が光を出力している際の前記視野角を第１の視野角とし、前記第２の光源が光を出力している際の前記視野角を前記第１の視野角よりも小さい第２の視野角としたとき、
   前記検出部により検出された前記右目及び左目の各々の位置がともに前記第２の視野角内にある場合には、前記第２の光源が光を出力するように制御し、
   前記検出部により検出された前記右目及び左目の少なくとも一方の位置が前記第２の視野角外にある場合には、前記第１の光源が光を出力するように制御する
   請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１の光源は、白色光源であり、
   前記第２の光源は、赤色光源、緑色光源及び青色光源を含むＲＧＢの光源を有する
   請求項３又は４に記載の表示装置。
6. 前記光偏向器は波長依存性を有し、
   前記制御部は、
   前記第２の光源が赤色の光、緑色の光及び青色の光を順に出力するように制御するとともに、
   前記光偏向器に順に入射した前記赤色の光、前記緑色の光及び前記青色の光の各々の偏向角度が同じになるように、前記光偏向器を制御する
   請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第１の光源は、白色ＬＥＤ光源であり、
   前記第２の光源は、
   赤色ＬＥＤ光源、緑色ＬＥＤ光源及び青色ＬＥＤ光源を含むＲＧＢのＬＥＤ光源と、
   前記ＲＧＢのＬＥＤ光源と前記導光板との間における光の経路上に設けられ、前記第２の拡がり角を抑制するための光学素子と、を有する
   請求項５又は６に記載の表示装置。
8. 前記第１の光源は、ＬＥＤ光源であり、
   前記第２の光源は、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源と前記導光板との間における光の経路上に設けられ、前記第２の拡がり角を抑制するための光学素子と、を有する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記導光板は、
   前記第１の光源からの光を前記表示パネルへ導くための第１の導光板と、
   前記第２の光源からの光を前記表示パネルへ導くための第２の導光板とで構成され、
   前記第１の光源からの光が前記第１の導光板に入射する際の前記第１の拡がり角は、前記第２の光源からの光が前記第２の導光板に入射する際の前記第２の拡がり角よりも大きい
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. さらに、前記第２の導光板からの光を反射する反射板を備え、
    前記第１の導光板及び前記第２の導光板の各々は、入射した光の進行方向を変えるためのプリズム部を有し、
    前記第１の導光板及び前記第２の導光板は、各々の前記プリズム部が対向するように配置されており、
    前記第１の導光板からの光は、前記表示パネルに向けて出射し、
    前記第２の導光板からの光は、前記表示パネルに対して反対方向に出射し、前記反射板で反射されることにより前記表示パネルに入射する
    請求項９に記載の表示装置。
11. さらに、前記第２の導光板と前記反射板との間に設けられ、前記第２の光源が光を出力している際の前記視野角を制限するためのフレネルレンズを備える
    請求項１０に記載の表示装置。

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