(57)【要約】【課題】背面の光を透過させることにより画像と同時に観察でき、表示の質感を向上させることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶セル１２の表面と裏面に一対の偏光板１４，１６が配され、さらに裏面側の偏光板１４の裏面側に導光板１８が配され、裏面側の偏光板１４と液晶セル１２の間には、所定の間隔を開けるために板状の透明なスペーサ２４が介され、導光板１８は、拡散部２０と透過部２２とから構成され、拡散部２０からの光により画像が観察され、透過部２２からの光により背景が観察できる。【選択図】      図２
2008083411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルと、
前記液晶セルの表面側に配された偏光板と、
前記液晶セルの裏面側に配された導光板と、
前記液晶セルの裏面側に配された偏光板、または、複数の偏向子と、
を有する液晶表示装置において、
前記導光板が、前記導光板の裏面側からの光を透過する複数の透過部と、光を拡散する複数の拡散部とから構成され、
前記透過部と前記拡散部とが少なくとも一方向に沿って交互に形成され、
前記各透過部からの光によって前記導光板の裏面側にある背景を表示し、前記各拡散部からの光によって前記液晶セルの画像を表示する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶セルの画面に表示されたオブジェクト以外の範囲では、前記液晶セルの透過率を高くする
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の偏向子は、前記拡散部と同じ位置に配されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記拡散部と前記透過部とが横方向のみに交互に形成されている
こと特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記拡散部と前記透過部とが縦方向と横方向にそれぞれ交互に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶セルは、カラーフィルターをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記導光板に色調が時分割に周期的に変化する光を供給する光源をさらに有し、
前記液晶セルは、前記周期的に変化する色調に対応した画素情報を表示する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記導光板が第２の液晶セルから構成され、
前記第２の液晶セルの画素毎に前記透過部と前記拡散部を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶セルが、２次元画像を表示する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶セルが、３次元画像を表示する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記拡散部から前記液晶セルまでの距離が、表示する光線の水平角度に対応し、
前記液晶セルのそれぞれの画素情報が、前記拡散部と前記液晶セルの位置とに対応する３次元画像の光線情報である
ことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶表示装置と、少なくとも一つの画像表示装置とを組み合わせ、
前記液晶表示装置の表示画面と前記画像表示装置の表示画面とで同一のオブジェクトを表示する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶表示装置の表示画面と、前記画像表示装置の表示画面とが連続している
ことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶表示装置の表示画面の法線と、前記画像表示装置の表示画面の法線とが直角に交差している
ことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶表示装置の光源と前記画像表示装置の光源とが共通である
ことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記画像表示装置が、液晶セルで表示した画像のみを表示するものであり、
前記液晶セルで表示した画像のみを表示する液晶表示装置の導光板にフィルタを設ける
ことを特徴とする請求項１５記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記液晶表示装置と前記画像表示装置とをヒンジ結合して開閉自在にする
ことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像、または、３次元画像を表示可能な液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、画像表示の臨場感を増すために、様々な３次元画像表示装置が提案されている。バックライトによる３次元画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、光線制御素子と画像素子アレイの組み合わせによる３次元画像表示装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
今までの３次元画像表示装置では、液晶表示装置などの２次元画像表示装置に工夫を施して画像に臨場感を持たせるようにしてきた。しかし、今までのディスプレイでは画面周りに枠があり、その周りには、実空間上の背景や物体等が視認されるため、画面に表示されたものと実空間上の背景や物体との差があり、臨場感が感じられないことがあった。これを額縁効果という。また、実空間の背景や物体が一緒に観察できると、表示像との比較しながら観察でき、臨場感を増すことができる。これを複合現実感（Mixed Rarity）という。
【０００４】
つまり、背景を透過し透明な表示が３次元画像表示装置で行うことができれば、額縁効果が軽減でき、複合現実感が得られることで浮遊感、実在感、３次元画像感が増し、より臨場感を高めることができる。
【０００５】
また、通常の２次元画像表示装置においても、透明性をもち実空間上の背景や物体との複合現実感が得られることで３次元画像感がなくても臨場感を増すことができる。
【特許文献１】特許第３４５２５７２号公報
【特許文献２】特開２００４−４０７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、２次元画像表示装置や３次元画像表示装置において、その背面の光を透過させることにより画像と同時に観察でき、表示の質感を向上させることができる液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液晶セルと、前記液晶セルの表面側に配された偏光板と、前記液晶セルの裏面側に配された導光板と、前記液晶セルの裏面側に配された偏光板、または、複数の偏向子と、を有する液晶表示装置において、前記導光板が、前記導光板の裏面側からの光を透過する複数の透過部と、光を拡散する複数の拡散部とから構成され、前記透過部と前記拡散部とが少なくとも一方向に沿って交互に形成され、前記各透過部からの光によって前記導光板の裏面側にある背景を表示し、前記各拡散部からの光によって前記液晶セルの画像を表示することを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液晶表示装置の背面の光を透過させることにより画像と同時に観察でき、背景と表示との一体感が出せる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（背景が透けて見える原理）
本発明の実施形態の液晶表示装置を説明する前に、本実施形態における背景が透けて見える原理について図１に基づいて説明する。
【００１０】
人間は物を観察するとき、部分的に表示されていても、脳で補間することで、物を認知することができる。
【００１１】
図１に立方体の斜視図を部分的に表示されている例を示す。格子状に立方体が観察できるが、立方体の輪郭線が途切れ途切れの線とは感じにくい。人間は、２つの物が提示されたときは、輝度、動きの有無、テクスチャーの有無などでどちらかを選択的に認知するか、もしくは、両方を認知する。
【００１２】
そこで、本実施形態では、液晶表示装置の導光板に透過部分を形成することによって、これら透過部分からは、液晶表示装置の後方にある背景が透けて観察でき、それ以外の部分では画像が観察でき、あたかも背景を透けて観察できるものを提供する。
【００１３】
なお、以下の説明では本実施形態の背景が透けて見える液晶表示装置を「透ける液晶表示装置」といい、従来からある背景が透けて見えない液晶表示装置を「透けない液晶表示装置」という。
【００１４】
以下、実施形態１〜３では、２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０を説明し、実施形態４、５では、３次元画像表示（立体表示）の透ける液晶表示装置１０について説明する。
【００１５】
（実施形態１）
本発明の実施形態１の２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について図２に基づいて説明する。図２は、実施形態１の透ける液晶表示装置１０の縦断面図である。
【００１６】
（１）透ける液晶表示装置１０の構成
透ける液晶表示装置１０は、液晶セル１２の表面と裏面に一対の偏光板１４，１６が配され、さらに裏面側の偏光板１４の裏面側に導光板１８が配されている。裏面側の偏光板１４と液晶セル１２の間には、所定の間隔を開けるために板状の透明なスペーサ２４が介されている。なお、液晶セル１２には、従来と同様に画像を表示し、図２では、透ける液晶表示装置１０の下方側から観察する。
【００１７】
この導光板１８は、拡散部２０と透過部２２とから構成されている。詳しくは、板状の光の透過部２２に拡散部２０が任意の間隔毎に形成されている。
【００１８】
光源からの光は、導光板１８の界面で反射して拡散部２０からのみ光が照射され、裏面側の偏光板１４、スペーサ２４、液晶セル１２、表面側の偏光板１６を透過して、人間の眼から観察される。すなわち、液晶セル１２の液晶の偏光状態のスイッチングにより画像が表示されると、この拡散部２０からの光により観察される。しかし、これら拡散部２０では背景の光が拡散して、すりガラスのように背景が見えない。一方、透過部２２は背景の光が透過されてそのまま観察できる。
【００１９】
（２）効果
これにより液晶セル１２に表示された画像と背景が同時に観察できる。すなわち、背景の光が透過すると実空間上に浮いているように観察者には感じることができる。図３にモバイル表示端末に応用した例を示す。表示されている立方体の画像と、その背景にある自分の手が同時に観察できる。透過した実空間と画像が同時で観察できるため手の中に立方体が飛び出して表示でき、実在感が増す効果が得られる。
【００２０】
図４に透過して見えることを説明する図を示す。図３の一部を拡大すると、表示部分と透過部分が交互に形成されている。表示部分は導光板１８の拡散部２０と偏光板１６があるため光源の光が供給され偏光状態が整っているため液晶セル１２でスイッチングでき表示されているものが観察できる。但し、背景は拡散してしまうため観察できない。透過部２２は導光板１８の拡散部２０がないため光源からの光は供給されず、表示されているものは観察できず、背景が透けて観察できる。細かい間隔で交互に表示部分と透過部分があり全体としては、表示されている画像と背景が透けて同時に観察できる。
【００２１】
（実施形態１の変更例）
実施形態１の変更例の２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について説明する。
【００２２】
実施形態１の透ける液晶表示装置１０では、背景の部分の光も、偏光状態が背面の偏光板１４によって偏光状態が揃っているので、表示される画像の影響を受けることがある。
【００２３】
そのため、液晶セル１２における画像の表示方法として、表示するオブジェクト以外の部分の透過率を高めることで、背景がより見やすくできる。
【００２４】
（実施形態２）
本発明の実施形態２の２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について図５に基づいて説明する。図５は、実施形態２の透ける液晶表示装置１０の縦断面図である。
【００２５】
本実施形態と実施形態１との異なる点は、裏面側の偏光板１４とスペーサ２４に代えて、偏向子２６を有するスペーサ２４を有する点にある。本実施形態のスペーサ２４には、導光板１８の拡散部２０と同じ間隔で偏光子２６を配置する。
【００２６】
これにより、スペーサ２４の透明部分を透過する背景の光は液晶セル１２の影響を受けづらくなり透過率も高まる。画像を表示する拡散部２０の光は偏光子２６があるので、偏光状態が揃い液晶セル１２の状態に伴い画像を表示することができる。
【００２７】
（実施形態２の変更例１）
実施形態２の変更例１の２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について図６に基づいて説明する。図６は、実施形態２の変更例１の透ける液晶表示装置１０の縦断面図である。
【００２８】
本変更例の透ける液晶表示装置１０では、実施形態２の透ける液晶表示装置１０において、液晶セル１２と表面側の偏光板１６の間にカラーフィルター２８を入れる。これにより、画像をカラー化できる。
【００２９】
カラーフィルター２８を入れても透明部分の光はカラーフィルター２８から選択的に透過するので、一部分では色がつき、全体としては違和感なく観察することができる。
【００３０】
導光板１８のパターンについて図７〜図１０に基づいて説明する。
【００３１】
導光板１８の拡散部２０は、カラーフィルター２８の配置や表示する解像度特性によって色モアレを感じにくくなるパターンが様々に考えられる。
【００３２】
まず、図７に示すように、垂直方向に直線状の透過部２２と拡散部２０とを交互に繰り返す垂直格子のように配置して、垂直方向にカラーフィルター２８と同じ色が並んだパターンであると、選択的に同じ色の画像（色モアレ）が観察しやすくなってしまう。そのため、カラーフィルター２８のパターンと、導光板１８の拡散部２０のパターンは異なっていることが望ましい。
【００３３】
そこで、図８や図９は、斜め方向に直線状の透過部２２と拡散部２０とを交互に繰り返す斜め格子のように配置し、この斜め方向にカラーフィルター２８の同色が並ぶようにすることで色モアレを観察しにくくできる。なお、垂直方向とは、画面の縦方向をいい、水平方向とは画面の横方向をいう。
【００３４】
また、後述する３次元画像表示のときの観察位置や奥行き感に拡散部２０の間隔が大きく関わる。すなわち、水平方向に透過部２２と拡散部２０の繰り返し成分を強く持っていると、図７、図８、図９のような傾きが小さいものは水平方向に強く視差がつく。そのため、左右に眼がついている人間は水平方向の視差だけでも３次元画像感を得ることができる。
【００３５】
図１０に示すように、平面状の透過部２２に円形の拡散部２０をドット状に垂直方向に形成すると、垂直方向にも交互の繰り返し成分を持ち、垂直方向にも視差が得られる。
【００３６】
（実施形態２の変更例２）
実施形態２の変更例２の２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について図１１に基づいて説明する。図１１は、実施形態２の変更例２の透ける液晶表示装置１０の縦断面図である。
【００３７】
本変更例では、図１１に示すように時分割で色表現を行う。変更例１のカラーフィルター２８を抜き、光源の色を時間的に変え、それに合わせた画素値を液晶セル１２に表示する。
【００３８】
光源にはＬＥＤ３０を用いる。ＬＥＤ３０は応答速度が速く、人間が感じるちらつき（フリッカー）なしに色表現ができる。３原色（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）のＬＥＤ３０を導光板１８の側面の配置し、それぞれのタイミングと表示させる画素の色情報を動機させることによって時分割で色表現できる。
【００３９】
これによりカラーフィルター２８の吸収がなくカラー表示ができ、透過部分の透過率を高めることができる。
【００４０】
（実施形態３）
実施形態３の２次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について説明する。
【００４１】
本実施形態では、導光板１８に代えてもう一枚の第２の液晶セル１２を配し、この第２の液晶セル１２の画素毎の偏光状態を電子制御することで拡散部２０と透過部２２を可変にすることができる。
【００４２】
例えば、液晶の特性として光を拡散させることと透過させることを電圧によって変化できる。この拡散特性を持つ液晶セル１２を、実施形態１〜２の導光板１８に代えて挿入することで、透ける液晶表示装置１０を実現できる。
【００４３】
また、本実施形態では、この第２の液晶セル１２の透過部２２を全て拡散部２０にすることにより、透けない液晶表示装置として使用することもできる。
【００４４】
また、本実施形態では、後で説明する３次元画像表示と２次元画像の表示の切り替えも可能となる。
【００４５】
また、本実施形態では、３次元画像表示における視差数や視差形成パターンを可変にすることができる。３次元画像表示の視差数や視差形成パターンを変えることで表示されるトレードオフである解像度や飛び出し量を画像や表示物によって変えることができる。例えば、文字中心のコンテンツであれば飛び出しをなくし解像度を高め、驚きを与えるようなゲームや映像の場合、多少解像度を落としても飛び出しを増やすこともできる。
【００４６】
また、本実施形態では、透ける液晶表示装置１０を、部分的に変えて、奥行き量（飛び出し量）が大きい部分だけパターンを変化させることもできる。
【００４７】
（実施形態４）
実施形態４の３次元画像表示の透ける液晶表示装置１０について説明する。
【００４８】
本実施形態における３次元画像表示の透ける液晶表示装置１０の構造は、実施形態１と同様であり、導光板１８としては、図７に示す拡散部２０が垂直格子である例を示す。
【００４９】
（１）３次元画像表示の説明
まず、３次元画像表示できる原理を図１２から図１４に基づいて説明する。
【００５０】
図１２に示すように、ある観察位置で観察したとき、透ける液晶表示装置１０の画像は図１２左上のように格子状に見える。これは図１２の右のように、眼と導光板１８の拡散部２０を結ぶ直線状にある液晶セル１２の画像のみが観察でき、それ以外は透過部２２となって背景が観察できるからである。
【００５１】
図１３に示すように、観察位置を変えると眼と拡散スリットと液晶セル１２を結ぶ直線が上の観察できる液晶セル１２が変わるので、観察位置によって異なる画像を観察できる。
【００５２】
図１４に示すように、観察者の右眼と左眼で異なる像を観察するように設計することもできる。人間の眼は左右に分かれているので左右の眼で異なる像を観察している。垂直方向に並ぶ拡散部２０を導光板１８に用いれば、水平方向に観察位置の違いで異なる像を表示することができる。実空間を眺めているのと同様に右眼と左眼の異なる像を与え、それぞれが３Ｄオブジェクトの視差に対応した像であれば立体像が観察することができる。
【００５３】
図１５に光線の集合として立体像を表示する例を示す。
【００５４】
前述したように右眼と左眼に異なる像が観察でき、それぞれ対応した像を表示できれば立体像になるが、立体像の３Ｄオブジェクトを光線の集合として表示するもう一つの考え方がある。
【００５５】
その方法は、それぞれ拡散部２０から射出された光が液晶セル１２それぞれ異なる方向に指向性を持って表示できる。それぞれの指向性を持った光線と考えることができ３Ｄオブジェクトをその光線の集合で表現することができる。拡散部２０から伸びる直線と表示したい３Ｄオブジェクトの交点から逆にたどり、３Ｄオブジェクトの画素値を液晶セル１２に表示させればよい。このようにすれば液晶セル１２と拡散部２０の位置関係より画素一つ一つが指向性をもった光線を表すことができ、光線の集合により奥行きを持った３Ｄオブジェクトを表現できる。
【００５６】
それぞれの画素の指向性は液晶セル１２と拡散部２０の幾何学的な関係より光線方向が決まる。繰り返し規則は視差数（指向性を分割数）とピクセルピッチ（液晶セル１２の画素の間隔）により決まる。繰り返し規則を視差数とピクセルピッチをかけた間隔であるとき、偏光板１６と拡散面から液晶セル１２間の距離は表示できる光線範囲を規定することができる。もし、光線角度範囲がθのとき、拡散部２０から液晶セル１２の距離ｄ、ＰＰをピクセルピッチ、ｎを視差数とすると式（１）が成り立つ。
【００５７】
θ＝２ｔａｎ−１（ｎＰＰ／２ｄ）      式（１）
このように、背景が透けた３次元画像表示において額縁効果が軽減でき、複合現実感が得られることで浮遊感、実在感、３次元画像感が増し、より臨場感を高めることができる。
【００５８】
（２）画像生成方法
透ける液晶表示装置１０で３次元画像を表示する方法について説明する。
【００５９】
実施形態１の液晶セル１２において、３次元画像の表示に必要な視差画像情報を各画素に表示させる。そして、図２０に示されるように、見る角度により微妙に見え方が異なる複数の視差画像からなる要素画像Ｐ１〜Ｐｎが液晶セル１２上に表示される。
【００６０】
この各要素画像Ｐ１〜Ｐｎは、導光板１８の拡散部２０の一つ一つに対応する画像パターンとして複数の画素、即ち、画素群に表示される。要素画像に相当する多数のパターンから発せられた光線は、それぞれ対応する導光板１８の拡散部２０を介して透ける液晶表示装置１０の前方に発せられる光線Ｒとなり、観察者から観察して、これらの光線Ｒが周期的に透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８の前面で像を形成する要素画像光線群によって３次元実像がその軌跡が周期的に透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８の背面で像を形成する要素画像光線群によって３次元虚像が観測される。即ち、観察者から、導光板１８の拡散部２０を有する周期的に透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８を介して液晶セル１２上のパターンに向かう光線Ｒからなる要素画像光線群によって３次元虚像が観測され、液晶セル１２上のパターンからピンホール或いはマイクロレンズの周期的に透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８を通過して観察者に向かう要素画像光線群Ｒによって３次元実像が形成される。
【００６１】
図２０に示されるように、透ける液晶表示装置１０においては、要素画像を液晶セル１２上に配置する際の基準となる視距離Ｌが定められ、この視距離Ｌにおける視域基準面３２が定められる。視域基準面３２における水平方向の視域の幅を図２０でｈｖａ、視域の中心をＶ０で示している。要素画像からの光線Ｒの軌跡が視域基準面における視域、水平方向に限って言えば視域の幅ｈｖａ内に入射するように、要素画像が後に説明するように周期的に透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８の対応する光透過領域、即ち、導光板１８の拡散部２０に対して偏倚して配置される。ここで視域とは、３次元正画像のみが観察される領域であって、３次元画像として正画像と共に偽画像が観察される混在領域及び偽画像が生ずる偽画像領域を除く領域に相当している。このように光透過領域、即ち、導光板１８の拡散部２０の中心に対してそれに対応する要素画像Ｐ１〜Ｐｎの配置を変えることによって、要素画像Ｐ１〜Ｐｎから発せられ、全ての導光板１８の拡散部２０を通過する全透過光線Ｒｘは、視距離Ｌにおける領域で略重なり、視域の幅ｈｖａが実質的に最大化される。図２０においては、視域幅ｈｖａ内の視域基準面３２の端では、透過光線Ｒｘが互いに１点で交差するように描かれているが、後の説明から明らかなように、実際には、ある幅を有する領域を通過している。図２０において、視域基準面３２の端のある幅を有する領域を作図上１点とみなして描いている点に注意されたい。
【００６２】
次に、視距離における視域幅ｈｖａを最大化する方法について図２１を参照して説明する。以下は水平方向について記載するが、垂直方向の視域についても同様の方法を適用することが可能である。尚、図２１において、液晶セル１２の画面左端を０とし、向かって右側を＋の値に定めている。
【００６３】
図２１は視域の中心に対峙、または略対峙する要素画像を配置した特定画素群を図示しており、液晶セル１２は、図示したパラメータで定められるディメンションを有するものとする。液晶セル１２は、現在あるディスプレイが一般的にそうであるように、画面全域において、水平画素ユニット数（ｔｈｅ  ｓｉｚｅ  Ｈ）を有する画素ユニットの各画素が一定の画素ピッチｈｐで配列されている。ここで、画素ユニットは、３画素、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素（サブピクセル）の集合に相当し、また、この画素ピッチｈｐは、各画素の画素幅ｈｐに相当し、これらの画素には、３次元画像を構成する最少単位の視差画像が表示される。図２１は視域の中心に対峙、または略対峙した特定画素群であることから、各画素から発せられ、規則的に繰り返し配された透明部と拡散部２０を持った導光板１８の拡散部２０を経由して視距離Ｌの視域幅ｈｖａに向かう光線は、導光板１８の拡散部２０の中心を通り液晶セル１２に直交する開口中心軸Ｏｐに対して左右対称な視域射出角θ０の範囲内で射出する。このように、ある導光板１８の拡散部２０を介して視域幅ｈｖａに向かう光線群を形成する視差画像の集合を要素画像Ｐｘと称し、この要素画像Ｐｘによって３次元立体像が形成される。
【００６４】
さらに図２１で示す規則的に繰り返し配された透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８は、横幅が表示ユニットの画素幅ｈｐ相当で垂直方向には連続している縦長の形状の導光板１８の拡散部２０を画素ピッチｈｐの整数倍の間隔（ｈｓｐ）で設けたスリット板とし、導光板１８の拡散部２０の間隔ｈｓｐと要素画像Ｐｘの幅が等しいという関係にある。以下、簡単のため、この例に限定して説明する。この場合、基本視差画像数Ｎｖｓ、すなわち、この要素画像を構成する画素の数は、Ｎｖｓ＝ｈｓｐ／ｈｐ（導光板１８の拡散部２０の間隔／画素幅）で表される。つまり、視域の中心に対峙、または略対峙する要素画像Ｐｘにおいては、液晶セル１２上の要素画像は、基本視差画像数Ｎｖｓの視差画像で構成される。また、開口中心軸Ｏｐから要素画像Ｐｘの最外端に位置される画素の中心までの距離ｈｓは、ｈｓ＝ｈｐ（Ｎｖｓ−１）／２で表される。
【００６５】
このように、液晶セル１２の視域の中心に対峙、または略対峙する領域では、図２１に示したように、開口中心軸Ｏｐが要素画像Ｐｘの中心を通り、要素画像Ｐｘを構成する画素は開口中心軸Ｏｐに関して幾何学的に略対称に配置されている。また、後に説明するように、視域の中心に対峙、または略対峙した要素画像Ｐｘから離れるに従って、表示ユニット上の要素画像を構成する画素群は、それぞれ対応する導光板１８の拡散部２０の中心軸Ｏｐから次第に偏倚され、その結果、視域の中心Ｖ０を通り液晶セル１２と直交する直交線に関して対称に配置される。
【００６６】
ここで、３・ｈｐは、３画素（Ｒ、Ｇ、Ｂの画素）で構成される画素ユニットの幅を示し、画素ユニットの幅に総画素ユニット数（ｔｈｅ  ｓｉｚｅ  Ｈ）を掛けると、有効な画面幅Ｈが算出される。Ｎｖｓを表示ユニットの総画素数（＝  ３・ｔｈｅ  ｓｉｚｅ  Ｈ）の公約数とした場合、この画面幅からスリットの数Ｎｓは、Ｎｓ＝Ｈ／ｈｓｐ（画面幅／導光板１８の拡散部２０の間隔）で表される。また、導光板１８の拡散部２０と液晶セル１２との間隔（ギャップ）ｇは、ｇ＝ｈｓ／ｔａｎθ０で表される。θ０は任意の視域と視域幅ｈｖａから定めることができる。なお、本実施形態では、液晶セル１２の裏面側に導光板１８があるため、ｇ＜０である。
【００６７】
なお、本説明においては、説明を簡素化するために導光板１８の拡散部２０（スリット）の４間隔ｈｓｐを一定にしている。導光板１８の拡散部２０の間隔は３次元画像を構成する光線の間隔であることから、３次元画像としての解像度を一定にするためにも、ｈｓｐを一定にすることは自然な操作であるといえる。さらに、周期的に透過部２２と拡散部２０を持った導光板１８の導光板１８の拡散部２０の間隔ｈｓｐを画素ピッチｈｐの整数倍であることを前提とする。この前提において下記に説明するアルゴリズムを採用して設計すると、各視差画像を構成する画素の中心と導光板１８の拡散部２０の中心を結ぶ線（光線の軌跡）が同一視差番号同士で互いに平行な関係になる。即ち、ある１方向から平行投影した画像から視差画像を構成することができる。垂直方向に沿った垂直視差も必要に応じて、ここで説明する水平方向に沿った水平視差と同様に画素に与えることができる。従って、ここでは、説明の簡便化のため垂直視差の説明を省略する。
【００６８】
画素中心位置Ｘｐ及び導光板１８の拡散部２０の中心位置Ｘｓを以下の式（２）、（３）で定める。画素中心位置Ｘｐは、液晶セル１２の一方端（Ｘｐ＝０；図４）からその画素の中心の位置までの距離で示され、最初の画素に相当する画素番号ｖｐが０番であれば、画素幅ｈｐの１／２（Ｘｐ＝ｈｐ／２）であり、画素番号が１番であれば、画素中心位置Ｘｐは、（１＋１／２）ｈｐとなる。画素中心位置Ｘｐは、同様に画素番号がｖｐ番であれば、
Ｘｐ＝（ｖｐ＋１／２）ｘｈｐ    ・・・（２）
但し、ｖｐ＝０、１、２、・・・であって画素番号を示し、０≦ｖｐ≦３・ｔｈｅ ｓｉｚｅ Ｈ−１である。
【００６９】
ここで、画素番号は、最左端の画素から最右端の画素まで付されているのであるから、式（２）に示すように、最大画素番号ｖｐは、総画素数（３・ｔｈｅ  ｓｉｚｅ  Ｈ）から０番を除いた（３・ｔｈｅ  ｓｉｚｅ  Ｈ−１）番号となる。
【００７０】
また、導光板１８の拡散部２０の中心位置Ｘｓは、液晶セル１２の一方端Ｘ０から逆の端まで等間隔ｈｓｐで配置され、導光板１８の拡散部２０の番号ｖｓが０番であれば、スリット幅ｈｓｐの１／２（Ｘｓ＝ｈｓｐ／２）であり、導光板１８の拡散部２０の番号が１番であれば、導光板１８の拡散部２０の位置Ｘｓは、（１＋１／２）ｈｓｐとなる。導光板１８の拡散部２０位置Ｘｓは、同様に導光板１８の拡散部２０の番号がｖｓ番であれば、
Ｘｓ＝（ｖｓ＋１／２）ｘｈｓｐ    ・・・（３）
但し、ｖｓ＝０、１、２、・・・であって、導光板１８の拡散部２０の番号を示し、０≦ｖｓ≦Ｎｓ−１である。
【００７１】
導光板１８の拡散部２０の番号ｖｓは、導光板１８における一方の最外端に近接する導光板１８の拡散部２０ａからその反対端まで順次増加するように番号が付され、最大導光板１８の拡散部２０の番号は、総導光板１８の拡散部２０数Ｎｓから０番を除いた（Ｎｓ−１）番号となる。
【００７２】
前述した各前提と式（２）、式（３）を踏まえ、次に視距離Ｌにおける視域幅ｈｖａについて説明する。
【００７３】
一般にＩＰ方式では多眼式の表示装置とは異なり、視差画像を担持する光線は、視域基準面３２内において一点に集光されてはいない。多眼式では、視距離Ｌにおいて各視差画像からの光線が集光する点が各視差画像を構成する視差画像の数だけ発生していることから、視距離Ｌにおける光線の入射する領域、即ち視域幅は完全に同一になるが、ＩＰ方式の場合は各視差画像を担持する光線の軌跡が分散している。特に、本説明のように、各視差画像を担持する光線を平行光で構成する場合は、画素ピッチｈｐｓ、スリットピッチｈｓｐ、視域θ０またはギャップｇから定められた平行光線の軌跡が略均一に視域内を満たしていると考えてよい。このように、ＩＰ方式の表示装置の設計に際しては、光線の分散を考慮する必要がある。
【００７４】
（３）導光板１８の拡散部２０の繰り返し規則
導光板１８の拡散部２０の繰り返し規則について特開２００４−１９１５７０を参考にして説明する。
【００７５】
３次元画像を表示する透ける液晶表示装置１０として、横方向の視差数が４個、縦方向の視差数が１個のものを製造した。ここでは、二次元画像の液晶セル１２としてＸＧＡ：ピクセル数＝１０２４ｘ７６８を使用した。なお、この液晶セル１２は、赤・緑・青色の縦長状の着色層を横方向に繰り返し配列させてなるカラーフィルター２８を備えている。
【００７６】
液晶セル１２の赤・緑・青色のサブピクセルのそれぞれの縦横の寸法は１５０μｍｘ５０μｍとし、ピッチＰは１５０μｍとした。
【００７７】
また、マスク装置は、ガラス板上にクロム膜と酸化クロム膜とを順次成膜し、これらをパターニングすることにより作製した。なお、クロム膜と酸化クロム膜と除去した部分が各窓部に相当しており、ここでは、それら窓部のそれぞれの縦横の寸法は１５０μｍｘ７５μｍとし、窓部間の距離は２００μｍとした。
【００７８】
以上のように各種寸法を設定することにより、３次元画像表示用ピクセルの縦方向の配列数を２５６（＝７６８／３）個とするとともに横方向の配列数を７６８（＝１０２４ｘ３／４）個とした。
【００７９】
この透ける液晶表示装置１０で実際に表示を行い、両眼を結ぶ線を横方向に対してほぼ平行とした状態で画像を観察した。その結果、モアレが現れることはなく、良好な表示が可能であった。
【００８０】
（実施形態５）
上記実施形態の透ける液晶表示装置１０を組み合わせて、複数の表示面で表示することもできる。
【００８１】
これは、一つの透ける液晶表示装置１０では表示面積も限られ、基準となる一平面にどうしても縛られてしまう。透ける液晶表示装置１０を複数組み合わせると表示面（基準面）が複数面になり、これら複数の表示面で同一の３Ｄオブジェクトを表示すると、一平面に縛られず３Ｄオブジェクトが表示できる。そうすることによって、存在感や３次元画像感が増す効果が得られる。
【００８２】
また、図１６のように透ける液晶表示装置１０と透けない液晶表示装置４２と組み合わせることもできる。すなわち、透けない液晶表示装置４２にレンチキュラシートやパララックスバリアを用いて３次元画像表示できるようにした透ける液晶表示装置１０と組み合わせることもできる。
【００８３】
このようにすると、３Ｄオブジェクトの底面を与えることができ３Ｄオブジェクトに安定感を与えることができる。
【００８４】
また、一部を不透過にすることで３Ｄオブジェクトを見やすくする効果も得られる。このとき隙間なく連続して２台の透ける液晶表示装置１０の表示画面をつなげること継ぎ目を気にせず観察できる。時に、透ける液晶表示装置１０と透けない液晶表示装置４２の角度を９０度程度にすると効率的に表示角度を広げることができる。すなわち、表示画面の法線を直角にすることにより効率的に表示角度を広げることができる。
【００８５】
なお、透けない液晶表示装置４２に代えて、プラズマディスプレイや有機ＥＬ表示装置を用いてもよい。
【００８６】
（実施形態５の変更例１）
２台の液晶表示装置の画面を組み合わせたときの表示において、設計上の観察位置を規定し、もしくはカメラ等で観察位置をセンシングし、視点から観察像にゆがみをなくすため画像を予め変形させることもできる。
【００８７】
図１８は視点位置と透ける液晶表示装置１０が正対したいとき、表示される像の歪み補正を説明する図である。正対したときに長方形に見える画像を斜めから観察すると、図１８に示すように歪んで観察される。
【００８８】
そこで、予め逆の歪みを画像に与えておけば、斜めから観察したとき歪みのない像が観察できる。２画面を組み合わせたときのゆがみ補正について説明する図を図１９に示す。
【００８９】
２画面を組み合わせた場合、それぞれの面に対し視点位置を仮定しそれぞれの面で視点位置からの歪みを計算することで両方の歪みをなくす画像を作ることができる。このように表示を行うことでゆがみなく表示できるため、実物体との違和感が少なく存在感を与えることができる。また、歪みを補正した立体像を表示することにより、より臨場感を増すことができる。つまり、透過して見える背景の実物体と表示されている立体像が同じように画像が移り変わり歪みなく奥行き感をもって観察される。
【００９０】
（実施形態５の変更例２）
図１６に透けない液晶表示装置４２と透ける液晶表示装置１０を組み合わせたときの側面図を示す。２台の液晶表示装置があり導光板１８と液晶セル１２が張り合わせてある。図１６に示すようにそれぞれの導光板１８に光を供給する共通の光源３４と反射板３６を与えれば表示を共通にすることが考えられる。
【００９１】
しかし、透ける液晶表示装置１０は背面から光が逃げ、光効率が透けない液晶表示装置４２に対し悪い。透ける液晶表示装置１０が、同じ光源３４を用いて光効率が変化すると、立体像の輝度が透けない液晶表示装置４２の画像と異なってしまう。
【００９２】
そこで、この光効率の違いを透けない液晶表示装置４２の導光板１８の光の取り込み口に光を吸収するフィルタ３８を入れ、吸収率を輝度の変化率に合わせれば輝度を一致させることができる。
【００９３】
（実施形態５の変更例３）
図１７に示すように透ける液晶表示装置１０と透けない液晶表示装置４２をヒンジ３８で組み合わせ開閉可能にすることもできる。
【００９４】
しかし、透ける液晶表示装置１０に隙間があると、表示像が欠落してしまい違和感が大きくなる。特に透ける液晶表示装置１０の画面より飛び出した立体像の場合、隙間による額縁効果より立体像の奥行き感が大きく失われてしまう。
【００９５】
そこで、ヒンジ３８の結合部に内部に収納可能な可動にする。すなわち、ヒンジ３８を内部にスライドさせため、収納できる結合ロット４０とヒンジ３８で構成され、回転させた開いた状態でヒンジ３８を内部に格納する。開けた後に透ける液晶表示装置１０の下部を入れることによって２台の液晶表示装置を隙間なく組み合わせることができる。
【００９６】
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態の背景が透けて見える原理を説明する図である。
【図２】実施形態１の透ける液晶表示装置の縦断面図である。
【図３】透ける液晶表示装置を手に持った状態の図である。
【図４】同じく図３の一部拡大図である。
【図５】実施形態２の透ける液晶表示装置の縦断面図である。
【図６】実施形態３の変更例１の透ける液晶表示装置の縦断面図である。
【図７】導光板のパターンを示す第１の例の平面図である。
【図８】導光板のパターンを示す第２の例の平面図である。
【図９】導光板のパターンを示す第３例の平面図である。
【図１０】導光板のパターンを示す第４の例の平面図である。
【図１１】実施形態３の透ける液晶表示装置の縦断面図である。
【図１２】立体に見えることを説明する第１の図である。
【図１３】立体に見えることを説明する第２の図である。
【図１４】立体に見えることを説明する第３の図である。
【図１５】立体に見えることを説明する第４の図である。
【図１６】実施形態５における２台の液晶表示装置を組み合わせた状態の側面図である。
【図１７】２台の液晶表示装置をヒンジによって組み合わせた状態の側面図である。
【図１８】１画面において歪みを補正する場合の説明図である。
【図１９】２画面において歪みを補正する場合の説明図である。
【図２０】実施形態４において画像生成方法を説明する第１の図である。
【図２１】同じく画像生成方法を説明する第２の図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０    透ける液晶表示装置
１２    液晶セル
１４    偏光板
１６    偏光板
１８    導光板
２０    拡散部
２２    透過部
２４    スペーサ
【図１】
2008083411.tif 000003
【図２】
2008083411.tif 000004
【図３】
2008083411.tif 000005
【図４】
2008083411.tif 000006
【図５】
2008083411.tif 000007
【図６】
2008083411.tif 000008
【図７】
2008083411.tif 000009
【図８】
2008083411.tif 000010
【図９】
2008083411.tif 000011
【図１０】
2008083411.tif 000012
【図１１】
2008083411.tif 000013
【図１２】
2008083411.tif 000014
【図１３】
2008083411.tif 000015
【図１４】
2008083411.tif 000016
【図１５】
2008083411.tif 000017
【図１６】
2008083411.tif 000018
【図１７】
2008083411.tif 000019
【図１８】
2008083411.tif 000020
【図１９】
2008083411.tif 000021
【図２０】
2008083411.tif 000022
【図２１】
2008083411.tif 000023