(57)【要約】【課題】複数の観察位置に対応した表示と、観察位置に係わらず精細度の高い表示とを行う。【解決手段】特定の偏光と直交する偏光の光とを液晶表示パネル４に照射する光源１と、液晶表示パネル４と光源との間に配置され、特定の偏光の光を透過する第１領域と、特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、縦方向に繰り返して設けられた微細位相差板２とを備え、第一の画像と第二の画像とを表示する複数画像表示状態と、観察位置を問わない画像を表示する観察位置不問状態とを切替制御する表示制御手段と、第一の画像を第一の観察位置に導き、第二の画像を第二の観察位置に導くよう、各観察位置に対応して設けられる画像分離光源１０と、観察位置を問わずに画像を導く一般光源１３と、観察位置分離状態において画像分離光源１０を点灯する一方一般光源１３を消灯させ、観察位置不問状態において一般光源１３を点灯する一方画像分離光源１０を消灯させる光源切替制御手段とを備える。【選択図】    図１
2004279793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方から照射された光を透過可能な液晶表示パネルと、
特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを、前記液晶表示パネルに照射する画像分離光源と、
前記液晶表示パネルと前記画像分離光源との間に配置され、前記特定の偏光の光を透過する第１領域と、前記特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、所定の方向に繰り返して設けられた微細位相差板と、を備え、
一つの画面に第一の観察位置にて観察可能な第一の画像と、第二の観察位置にて観察可能な第二の画像とを表示可能な画像表示装置において、
前記画像表示装置は、
偏光を特定せず観察位置を問わずに画像を導く一般光源と、
前記第一の画像と前記第二の画像とを表示する観察位置分離状態と、観察位置を問わない画像を表示する観察位置不問状態とを切り替えて表示制御する表示制御手段と、
前記観察位置分離状態においては画像分離光源を点灯する一方一般光源を消灯させ、前記観察位置不問状態においては一般光源を点灯する一方画像分離光源を消灯させる光源切替制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第一の画像の観察位置と、第二の画像の観察位置との間の境界観察位置には、対応する画像分離光源を備えず、画像を視認不能としたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第一の画像または前記第二の画像に対応する観察位置が、複数設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第一の画像の観察位置は、前記画像表示装置の表示面の正面であって、前記第二の画像は、前記第一の画像の左右方向両側のうち少なくとも一側の位置で視認可能となるように設定されたことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第一の画像の観察位置と、第二の画像の観察位置とは、前記画像表示装置の表示面が水平方向に配置されたときに対向する観察位置となる位置であって、前記表示制御手段は、前記観察位置分離状態においては前記第一の画像と前記第二の画像の天地方向を逆にして表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
後方から照射された光を透過可能な液晶表示パネルと、
特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを、前記液晶表示パネルに照射する画像分離光源と、
前記液晶表示パネルと前記画像分離光源との間に配置され、前記特定の偏光の光を透過する第１領域と、前記特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、所定の方向に繰り返して設けられた微細位相差板と、を備え、
一つの画面に第一の観察位置にて観察可能な第一の画像と、第二の観察位置にて観察可能な第二の画像とを表示可能な画像表示装置において、
前記画像表示装置は、
前記第一の画像の観察位置と、第二の画像の観察位置とは、前記画像表示装置の表示面が水平方向に配置されたときに対向する観察位置となる位置であって、
前記第一の画像と前記第二の画像の天地方向を逆にして表示する表示制御手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示装置に関し、特に、複数の観察者に対してそれぞれ画像表示可能な画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置では、特開２０００−３６９２７号公報で開示されるように、一つの画面に左目用画像と右目用画像とを表示して画像を立体的に表示するものが知られており、これを利用して一つの画面に第一の画像と第二の画像とを時間的に又は位置的に交互に表示する表示手段と、第一の画像を第一の観察位置に導き、第二の画像を第二の観察位置に導く導光手段とを備えた複数映像表示装置があった（特開平１０−６３１９９号公報）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３６９２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−６３１９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、複数の観察位置に応じた画像を表示すると、位置的又は時間的に表示の精細度（解像度）が低下する。特に、上記特開平１０−６３１９９号では水平方向の精細度が低下し、特開２０００−３６９２７号では垂直方向の精細度が低下する。したがって、複数の観察者がいない場合でも、表示の精細度が低くなるため、観察者は常に精細度の低下した画像を見なければならない、という問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、複数の観察位置に対応した表示と、観察位置に係わらず精細度の高い表示とを行うことが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、後方から照射された光を透過可能な液晶表示パネルと、特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを、前記液晶表示パネルに照射する画像分離光源と、前記液晶表示パネルと前記画像分離光源との間に配置され、前記特定の偏光の光を透過する第１領域と、前記特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、所定の方向に繰り返して設けられた微細位相差板と、を備え、一つの画面に第一の観察位置にて観察可能な第一の画像と、第二の観察位置にて観察可能な第二の画像とを表示可能な画像表示装置において、前記画像表示装置は、偏光を特定せず観察位置を問わずに画像を導く一般光源と、  前記第一の画像と前記第二の画像とを表示する観察位置分離状態と、観察位置を問わない画像を表示する観察位置不問状態とを切り替えて表示制御する表示制御手段と、  前記観察位置分離状態においては画像分離光源を点灯する一方一般光源を消灯させ、前記観察位置不問状態においては一般光源を点灯する一方画像分離光源を消灯させる光源切替制御手段と、を備える。
【０００７】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記第一の画像の観察位置と、第二の画像の観察位置との間の境界観察位置には、対応する画像分離光源を備えず、画像を視認不能とする。
【０００８】
また、第３の発明は、前記第１または第２の発明において、前記第一の画像または前記第二の画像に対応する観察位置が、複数設定される。
【０００９】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記第一の画像の観察位置は、前記画像表示装置の表示面の正面であって、前記第二の画像は、前記第一の画像の左右方向両側のうち少なくとも一側の位置で視認可能となるように設定される。
【００１０】
また、第５の発明は、前記第１または第２の発明において、前記第一の画像の観察位置と、第二の画像の観察位置とは、前記画像表示装置の表示面が水平方向に配置されたときに対向する観察位置となる位置であって、
前記表示制御手段は、前記観察位置分離状態においては前記第一の画像と前記第二の画像の天地方向を逆にして表示する。
【００１１】
また、第６の発明は、後方から照射された光を透過可能な液晶表示パネルと、特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを、前記液晶表示パネルに照射する画像分離光源と、前記液晶表示パネルと前記画像分離光源との間に配置され、前記特定の偏光の光を透過する第１領域と、前記特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、所定の方向に繰り返して設けられた微細位相差板と、を備え、一つの画面に第一の観察位置にて観察可能な第一の画像と、第二の観察位置にて観察可能な第二の画像とを表示可能な画像表示装置において、
前記画像表示装置は、前記第一の画像の観察位置と、第二の画像の観察位置とは、前記画像表示装置の表示面が水平方向に配置されたときに対向する観察位置となる位置であって、前記第一の画像と前記第二の画像の天地方向を逆にして表示する表示制御手段を有する。
【００１２】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、複数の観察位置を要するときと、単一の観察位置でよいときを、一つの画像表示装置にて切り換えて使用することができ、さらに、単一の観察位置の場合では、高解像度の画像を表示することが可能となって、１台の画像表示装置で複数種の表示形態を切り換えることができ、画像表示装置の利用目的を広げることができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第一の画像の観察位置から第二の画像の観察位置へ移動する際に、画像の視認が不能となるため、異なる画像を同時に見る違和感を防止できる。
【００１４】
また、第３の発明は、第一の画像または前記第二の画像に対応する観察位置が、複数設定されるので、同一の観察者が少ない移動量で異なる画像を容易に観察することができ、一つの画像表示装置を２台の表示装置として利用可能となる。
【００１５】
また、第４の発明は、第二の画像が第一の画像の少なくとも一側で視認可能となるので、第一の画像を主の画像とし、第二の画像を従の画像とすれば、同一の観察者は主の画像の観察位置から左または右に移動することで従の画像を視認することができ、切替操作を不要にして複数の画像を観察できる。
【００１６】
また、第５または第６の発明は、対向して画像表示装置に望む２人の観察者が異なる画像を観察可能にした。これにより、テニスゲームや、野球ゲーム、レーシングゲームなどで各々のプレイヤーが異なる画像を観察することができる。また、軍人将棋など相互に相手の表示内容を観察できないことが求められる場合に向く。また、説明者と被説明者などで表示内容を変えたいときなどに向く。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示す説明図である。
【００１９】
光源１は、面光源などで構成された一般光源１３、画像分離光源としての発光素子１０、偏光フィルタ１１、フレネルレンズ（屈折手段）１２によって構成されている。発光素子１０には白色発光ダイオード等の点状の光源を横に並べて用いたり、冷陰極管等の線状の光源を水平に配置して構成されている。ここでは、発光素子１０を発光素子１０Ａ、１０Ｂから構成した場合を示しており、後述するように、１０Ａは左側画像用の発光素子、１０Ｂは右側画像用の発光素子である。
【００２０】
偏光フィルタ１１は右側領域１１ａと左側領域１１ｂとで透過する光の偏光が異なる（例えば、右側領域１１ａと左側領域１１ｂとで透過する光の偏光を９０度ずらす）ように設定されている。フレネルレンズ１２は一側面に同心円上の凹凸を有するレンズ面を有している。
【００２１】
発光素子１０から放射された光は、偏光フィルタ１１によって一定の偏光の光のみが透過される。すなわち、発光素子１０から放射された光のうち、偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを通過した光と、左側領域１１ｂを通過した光とが異なる偏光の光としてフレネルレンズ１２に照射される。後述するように、偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを通過した光は左側の観察者の目に到達し、左側領域１１ｂを通過した光は右側の観察者の目に到達するようになっている。なお、左側、右側は、後述するように、画像表示装置８に正対した状態での観察者の位置を示す。
【００２２】
なお、発光素子と偏光フィルタを用いなくても、異なる偏光の光を異なる位置から照射するように構成すればよく、例えば、異なる偏光の光を発生する発光素子を二つ設けて、異なる偏光の光を異なる位置からフレネルレンズ１２に照射するように構成してもよい。
【００２３】
偏光フィルタ１１を透過した光はフレネルレンズ１２に照射される。フレネルレンズ１２は凸レンズであり、フレネルレンズ１２では発光素子１０から拡散するように放射された光の光路を略平行に屈折して微細位相差板２を透過して、液晶表示パネル４に照射する。
【００２４】
このとき、微細位相差板２から照射される光は、上下方向に広がることがないように出射され、液晶表示パネル４に照射される。すなわち、微細位相差板の特定の領域を透過した光が、液晶表示パネル４の特定の表示単位の部分を透過するようになっている。
【００２５】
また、液晶表示パネル４に照射される光のうち、偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを通過した光と左側領域１１ｂを通過した光とは、異なる角度でフレネルレンズ１２に入射し、フレネルレンズ１２で屈折して左右異なる経路で液晶表示パネル４から放射される。
【００２６】
液晶表示パネル４は、２枚の透明板（例えば、ガラス板）の間に所定の角度（例えば、９０度）ねじれて配向された液晶が配置されており、例えば、ＴＦＴ型の液晶表示パネルを構成している。液晶表示パネルに入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光が９０度ずらして出射される。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶のねじれが解けるので、入射光はそのままの偏光で出射される。
【００２７】
液晶表示パネル４の光源１側には、微細位相差板２及び偏光板３（第２偏光板）が配置されており、観察者側には、偏光板５（第１偏光板）が配置されている。
【００２８】
微細位相差板２は、透過する光の位相を変える領域が、微細な間隔で繰り返して配置されている。具体的には、光透過性の基材２２に、微細な幅の１／２波長板２１が設けられた領域２ａと、１／２波長板２１の幅と同一の微細な間隔で、１／２波長板２１が設けられていない領域２ｂとが微細な間隔で繰り返して設けられている。すなわち、設けられた１／２波長板によって透過する光の位相を変える領域２ａと、１／２波長板２１が設けられていないために透過する光の位相を変えない領域２ｂとが微細な間隔で繰り返して設けられている。この１／２波長板は、透過する光の位相を変化させる位相差板として機能している。
【００２９】
１／２波長板２１は、その光学軸を偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを透過する光の偏光軸と４５度傾けて配置して、右側領域１１ａを透過した光の偏光軸を９０度回転させて出射する。すなわち、右側領域１１ａを透過した光の偏光軸を９０度回転させて、左側領域１１ｂを透過する光の偏光と等しくする。すなわち、１／２波長板２１が設けられていない領域２ｂは左側領域１１ｂを通過した、偏光板３と同一の偏光を有する光を透過し、１／２波長板２１が設けられた領域２ａは右側領域１１ａを通過した、偏光板３と偏光軸が直交した光を、偏光板３の偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。
【００３０】
この微細位相差板２の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル４の表示単位と略同一のピッチとして、表示単位毎（すなわち、表示単位の横方向の水平ライン毎）に透過する光の偏光が異なるようにする。よって、液晶表示パネル４の表示単位の水平ライン（走査線）毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、水平ライン毎に出射する光の方向が異なる。
【００３１】
又は、微細位相差板２の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル４の表示単位のピッチの整数倍のピッチとして、微細位相差板２の偏光特性が複数の表示単位毎（すなわち、複数の表示単位の水平ライン毎）に変わるようにして、複数の表示単位毎に透過する光の偏光が異なるように設定する。よって、液晶表示パネル４の表示単位の水平ライン（走査線）の複数本毎に微細位相差板の偏光特性が異なって、水平ラインの複数本毎に出射する光の方向が異なる。
【００３２】
このように、微細位相差板の偏光特性の繰り返し毎に異なる光を液晶表示パネル４の表示素子（水平ライン）に照射する必要があるため、微細位相差板２を透過して液晶表示パネル４に照射される光は、上下方向の拡散を抑制したものである必要がある。
【００３３】
すなわち、微細位相差板２の光の位相を変化させる領域２ａは、偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを透過した光を、左側領域１１ｂを透過した光の偏光と等しくして透過する。また、微細位相差板２の光の位相を変化させない領域２ｂは、偏光フィルタ１１の左側領域１１ｂを透過した光をそのまま透過する。そして微細位相差板２を出射した光は、左側領域１１ｂを透過した光と同じ偏光を有して、液晶表示パネル４の光源側に設けられた偏光板３に入射する。
【００３４】
偏光板３は第２偏光板として機能し、微細位相差板２を透過した光と同一の偏光の光を透過する偏光特性を有する。すなわち、偏光フィルタ１１の左側領域１１ｂを透過した光は第２偏光板３を透過し、偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを透過した光は偏光軸を９０度回転させられて第２偏光板３を透過する。また、偏光板５は第１偏光板として機能し、偏光板３と９０度異なる偏光の光を透過する偏光特性を有する。
【００３５】
このような微細位相差板２、偏光板３及び偏光板５を液晶表示パネル４に貼り合わせて、微細位相差板２、偏光板３、液晶表示パネル４及び偏光板５を組み合わせて画像表示装置を構成する。このとき、液晶に電圧が加わった状態では、微細位相差板２を透過した光は偏光板５を透過する。一方、液晶に電圧が加わっていない状態では、微細位相差板２を透過した光は偏光が９０度ねじれて液晶表示パネル４から出射されるので、偏光板５を透過しない。
【００３６】
ディフューザ６は、第１偏光板５の前面側（観察者側）に取り付けられており、液晶表示パネルを透過した光を上下方向に拡散する拡散手段として機能する。ディフューザ６の一例としては、縦方向にかまぼこ状の凹凸が繰り返し設けられたレンチキュラーレンズを用い液晶表示パネルを透過した光を、上下に拡散する。
【００３７】
一方、一般光源１３からの光は、偏光フィルタ１１を介さずにフレネルレンズ１２の全体に照射され、微細位相差板２及び偏光板３から液晶表示パネル４を透過して、偏光板５、デフューザ６を経て観察者や、観察者の近傍にいる者などに到達する。一般光源からの光は、偏光が特定されないため、微細位相差板を透過しても、対応するＬＣＤのラインを透過する光を限定しないため、偶数ラインと奇数ラインとで画像が分離されることがない。そのため、ＬＣＤ本来の解像度で画像を表示することができる。
【００３８】
なお、一般光源を面光源として拡散光を発光するようにしても、微細位相差板を透過する光が、対応するＬＣＤのラインを透過する光に限定されないため、偶数ラインと奇数ラインとで画像が分離されることがない。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態の画像表示装置の駆動回路を示すブロック図である。
【００４０】
本発明の実施の形態の画像表示装置８を駆動するための主制御回路１００には、ＣＰＵ１０１、プログラムなどを予め格納したＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１の動作時にワークエリアとして使用されるメモリであるＲＡＭ１０３が設けられている。これらのＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３はバス１０８によって接続されている。このバス１０８はＣＰＵ１０１がデータの読み書きをするために使用するアドレスバス及びデータバスから構成されている。
【００４１】
また、外部との入出力を司る通信インターフェース１０５、入力インターフェース１０６及び出力インターフェース１０７が、バス１０８に接続されている。通信インターフェース１０５は、所定の通信プロトコルに従ってデータ通信を行うためのデータ入出力部である。入力インターフェース１０６、出力インターフェース１０７は、画像表示装置８に表示する画像データを入出力する。
【００４２】
また、バス１０８には、表示制御回路１５０のグラフィック・ディスプレイ・プロセッサ（ＧＤＰ）１５６が接続されている。ＧＤＰ１５６は、ＣＰＵ１０１によって生成された画像データを演算し、ＲＡＭ１５３に設けられたフレームバッファに書き込んで、画像表示装置８に対して出力する信号（画像信号ＲＧＢ、垂直同期信号Ｖ＿ＳＹＮＣ、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣ、Ｌ／Ｒ信号）を生成する。ＧＤＰ１５６には、ＲＯＭ１５２及びＲＡＭ１５３が接続されており、ＲＡＭ１５３には、ＧＤＰ１５６が動作するためのワークエリア及び表示データを記憶するフレームバッファが設けられている。また、ＲＯＭ１５２には、ＧＤＰ１５６が動作するために必要なプログラム及びデータが記憶されている。
【００４３】
また、ＧＤＰ１５６には、ＧＤＰ１５６にクロック信号を供給する発振器１５８が接続されている。発振器１５８が生成するクロック信号は、ＧＤＰ１５６の動作周期を規定し、ＧＤＰ１５６から出力される同期信号（例えば、垂直同期信号Ｖ＿ＳＹＮＣ）の周期を生成する。
【００４４】
ＧＤＰ１５６から出力されるＲＧＢ信号は、γ補正回路１５９に入力されている。このγ補正回路１５９は、画像表示装置８の信号電圧に対する照度の非線形特性を補正して、画像表示装置８の表示照度を調整して、画像表示装置８に対して出力するＲＧＢ信号を生成する。
【００４５】
合成変換装置１７０は、右側用フレームバッファ、左側用フレームバッファ及び出力用フレームバッファが設けられており、ＧＤＰ１５６から送られてきたＬ／Ｒ信号が「Ｒ」を示すときに右側用画像を右側用フレームバッファへ書き込み、Ｌ／Ｒ信号が「Ｌ」を示すときに左側用画像を左側用フレームバッファに書き込む。そして、右側用画像と左側用画像とを合成して出力用フレームバッファに書き込んで、右側と左側の画像データをＲＧＢ信号として画像表示装置８に出力する。
【００４６】
この右側用画像と左側用画像との合成は、微細位相差板２の１／２波長板２１の間隔毎に、右側用画像と左側用画像と組み合わせる。具体的には、本実施の形態の画像表示装置８の微細位相差板２の１／２波長板２１は液晶表示パネル４の表示単位の間隔で配置されているので、液晶表示パネル４の表示単位の横方向ライン（走査線）毎に右側用画像と左側用画像とが交互に表示される。
【００４７】
Ｌ信号出力中にＧＤＰ１５６から送信されてきた左側用画像データを左側用フレームバッファに書き込み、Ｒ信号出力中にＧＤＰ１５６から送信されてきた右側用画像データを右側用フレームバッファに書き込む。そして、左側用フレームバッファに書き込まれた左側用画像データと、右側用フレームバッファに書き込まれた右側用画像データとを走査線一本毎読み出して、出力用フレームバッファに書き込む。
【００４８】
画像表示装置８内には液晶ドライバ（ＬＣＤ  ＤＲＶ）１８１、バックライトドライバ（ＢＬ  ＤＲＶ）１８２が設けられている。液晶ドライバ（ＬＣＤ  ＤＲＶ）１８１は、合成変換装置１７０から送られてきたＶ＿ＳＹＮＣ信号、Ｈ＿ＳＹＮＣ信号及びＲＧＢ信号に基づいて、液晶表示パネルの電極に順次電圧をかけて、液晶表示パネルに上記合成画像を表示する。
【００４９】
バックライトドライバ１８２は、ＧＤＰ１５６から出力されたデューティ信号ＤＴＹ＿ＣＴＲに基づいて一般光源１３と発光素子１０に加わる電圧のデューティー比を変化させて、液晶表示パネル４の明るさを変化させる。なお、一般光源１３と発光素子１０はそれぞれ独立したデューティ信号に基づいて制御される。
【００５０】
なお、発光素子１０は、図５にも示すように、左側用発光素子１０Ａと右側用発光素子１０Ｂの複数の発光素子で構成され、ＧＤＰ１５６及びバックライトドライバ１８２は、これら左側用発光素子１０Ａと右側用発光素子１０Ｂを、独立したデューティー信号（ＤＴＹ＿ＣＴＲ信号）によって制御し、左右の発光素子の輝度を任意に変更可能に構成される。
【００５１】
図３は、本発明の実施の形態の画像表示装置の微細位相差板２を示す正面図である。
【００５２】
微細位相差板２は、１／２波長板が設けられており、透過する光の偏光を変える領域が、所定の間隔毎に微細な間隔で繰り返し連続して配置されている。この繰り返し連続して配置される領域に入射する光の偏光は、各々偏光フィルタ１１の右側領域１１ａ、左側領域１１ｂで異なり、透過する光の偏光を変える領域では、入射光の偏光軸を９０度回転させて出射する。この微細位相差板２の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル４の表示単位と略同ピッチとしてある。
【００５３】
すなわち、偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを透過して、微細位相板で偏光軸を９０度回転させられた光と、偏光フィルタ１１の左側領域１１ｂを透過して、微細位相板をそのまま透過した光の偏光軸が等しくなり、これらの光が第２偏光板を透過する。微細位相差板２の、透過する光の偏光を変える領域と、透過する光の偏光を変えない領域とは、液晶表示パネル４の表示単位の水平ライン毎に繰り返し連続して配置されているので、微細位相差板２と第２偏光板３とを透過した光は、水平ライン毎に異なる方向へ向かう同一の偏光の光となる。
【００５４】
なお、前述したように、微細位相差板２の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル４の表示単位のピッチの整数倍のピッチとして、微細位相差板２の偏光特性が複数の表示単位毎に変わるようにして、複数の表示単位毎に透過する光の偏光が異なるようにしてもよい。
【００５５】
図４は、複数の発光素子１０と偏光フィルタ１１からなる発光ユニットの斜視図である。
【００５６】
発光ユニット８１０は、円弧状のケース８１１内には、中央部を境にして発光素子１０Ａと１０Ｂが複数収装されており、各発光素子１０Ａ、１０Ｂは内周に面して円弧状に配置されている。
【００５７】
そして、ケース８１１の内周面には形成された爪状のガイド８１２Ａ、８１２Ｂがそれぞれ対向するように形成されて、発光素子１０Ａを収装した側のガイド８１２Ａには偏光フィルタ１１の右側領域１１ａが係止され、発光素子１０Ｂを収装した側のガイド８１２Ｂには偏光フィルタ１１の左側領域１１ｂが係止される。
【００５８】
図５は、本発明の実施の形態の画像表示装置の光学系を示す平面図である。また、図６、図７は、本発明の実施の形態の画像表示装置から放射される光の経路を説明する図であり、図６（ａ）が、偏光フィルタの左側領域１１ｂを透過して右側の観察者に至る光の経路を、図６（ｂ）が、偏光フィルタの右側領域１１ａを透過して左側の観察者に至る光の経路を示す。また、図７は、偏光フィルタを通らない一般光源１３からの光が中央の観察者に至る光の経路を示す。
【００５９】
図５に示すように、発光素子１０から放射された光は偏光フィルタ１１を透過して放射状に広がっている。ただし、図５においては、説明を簡易にするため、右側用発光素子１０Ａ、左側用発光素子１０Ｂ及び一般光源１３をフレネルレンズ１２からほぼ等距離として扱っている。
【００６０】
光源から放射された光のうち左側用発光素子１０Ａから偏光フィルタ１１の右側領域１１ａを透過した光（一点鎖線で光路の中心を示す）は、フレネルレンズ１２に到達し、フレネルレンズ１２で光の進行方向を変えられるとともに略平行光となり、微細位相差板２、偏光板３、液晶表示パネル４、偏光板５を略垂直（やや右側から左側）に透過して左側の観察者ＰＬに至る。
【００６１】
一方、光源から放射された光のうち右側用発光素子１０Ｂから偏光フィルタ１１の左側領域１１ｂを透過した光（破線で光路の中心を示す）は、フレネルレンズ１２に到達し、フレネルレンズ１２で光の進行方向を変えられるとともに略平行光となり、微細位相差板２、偏光板３、液晶表示パネル４、偏光板５を略垂直（やや左側から右側）に透過して右側の観察者ＰＲに至る。
【００６２】
さらに、一般光源１３から放射された光は、偏光フィルタ１１をほとんど通らず（実際には、図１のように発光素子１０の背後に一般光源１３が配置されているため）、拡散した状態でフレネルレンズ１２に到達し、フレネルレンズ１２では光の進行方向を変えられることなくそのまま透過して、微細位相差板２、偏光板３、液晶表示パネル４、偏光板５を順次透過して中央の観察者ＰＡに至る。
【００６３】
このように、発光素子１０を構成する左右の発光素子１０Ａ、Ｒから放射され偏光フィルタ１１を透過した光を、光学手段としてのフレネルレンズ１２によって、液晶表示パネル４に略垂直に照射するようにしている。すなわち、発光素子１０、偏光フィルタ１１及びフレネルレンズ１２によって、偏光面が異なる光を略垂直に、かつ、異なる経路で液晶表示パネル４に照射する光源１を構成し、液晶表示パネル４を透過した光を異なる経路で放射して、右側又は左側の観察者ＰＬ、ＰＲに到達させる。すなわち、液晶表示パネル４の走査線ピッチと、微細位相差板２の偏光特性の繰り返しピッチとを等しくして、液晶表示パネル４の走査線ピッチ毎に異なる方向から到来した光が照射され、異なる方向に光を出射する。
【００６４】
図６（ａ）に示すように、右側用発光素子１０Ｂから放射され、偏光フィルタの左側領域１１ｂを透過した光は、フレネルレンズ１２を透過して、微細位相差板２に到達し、偏光フィルタの左側領域１１ｂ同一偏光の光を透過する微細位相差板２の領域２ｂを透過して、液晶表示パネル４、偏光板５を透過して、右側の観察者ＰＲに至る。すなわち、液晶表示パネル４の領域２ｂに対応する位置の表示素子によって表示された右側画像が右側の観察者ＰＲに到達する。
【００６５】
この微細位相差板２の領域２ｂと交互に並んで配置されている領域２ａは光の偏光を変化させるので、偏光フィルタの左側領域１１ｂからの光は偏光板３を透過することなく、液晶表示パネル４の領域２ａに対応する位置の表示素子に表示された左側画像は右側の観察者ＰＲに到達しない。したがって、液晶表示パネル４の全走査線のうち、液晶表示パネル４の領域２ｂを透過した画像が図５に示す右側画像８０Ｒとなり、この右側画像８０Ｒは、液晶表示パネル４の垂直解像度が１／２となって表示される。
【００６６】
そして、この右側画像８０Ｒは、フレネルレンズ１２の光学特性に応じた所定の範囲のみ視認可能となり、例えば、図５に示す観察者ＰＲの近傍でのみ見ることができる画像となる。
【００６７】
一方、図６（ｂ）に示すように、左側用発光素子１０Ａから放射され、偏光フィルタの右側領域１１ａを透過した光は、フレネルレンズ１２を透過して、微細位相差板２に到達し、偏光を９０度回転させて出射する（右側領域１１ａを透過した光を透過する）微細位相差板２の領域２ａを透過し、さらに、偏光板３、液晶表示パネル４、偏光板５を透過して、左側に至る。すなわち、液晶表示パネル４の領域２ａに対応する位置の表示素子によって表示された左側画像が左側の観察者ＰＬに到達する。
【００６８】
この微細位相差板２の領域２ａと交互に並んで配置されている領域２ｂは光の偏光を変化させないので、偏光フィルタの右側領域１１ａからの光は偏光板３を透過することなく、液晶表示パネル４の領域２ｂに対応する位置の表示素子に表示された右側画像は左側の観察者ＰＬに到達しない。したがって、液晶表示パネル４の全走査線のうち、液晶表示パネル４の領域２ａを透過した画像が図５に示す左側画像８０Ｌとなり、この左側画像８０Ｌは、液晶表示パネル４の垂直解像度が１／２となって表示される。
【００６９】
そして、この左側画像８０Ｌは、フレネルレンズ１２の光学特性に応じた所定の範囲のみ視認可能となり、例えば、図５に示す観察者ＰＬの近傍でのみ見ることができる画像となる。
【００７０】
一方、図７に示すように、一般光源１３から放射された光は、ほとんど偏光フィルタ１１をほとんど通らないため、フレネルレンズ１２で方向を変更されることなく、通常のバックライト同様にして液晶表示パネル４を透過し、中央の観察者ＰＡに至る。このため、拡散した状態の一般光源１３からの光は、微細位相差板２の偏光特性の繰り返しに係わらず透過することができるので、液晶表示パネル４の全走査線について表示を行うことになり、視野角内の観察者ＰＡが見る一般画像８０Ａは、液晶表示パネル４の解像度に応じた精細度の画像を表示する。つまり、垂直解像度は、上記右側画像８０Ｒ及び左側画像８０Ｌの２倍となる。
【００７１】
次に、上記画像表示装置８の制御について説明する。
【００７２】
まず、観察者が単一または高解像度の画像が必要な場合には、画像分離光源としての発光素子１０を消灯する一方、一般光源１３を点灯させ、液晶表示パネル４には、通常の画像を表示する。すなわち、図２において表示制御回路１５０からバックライトドライバ１８２へ送るデューティ信号を、発光素子１０を０％のデューティ比とし、一般光源１３を１００％のデューティ比とする。そして、ＧＤＰ１５６は、一つの画像を出力する。このとき合成変換装置１７０の右側用フレームバッファと、左側用フレームバッファには、走査線の位置（奇数または偶数）が異なるだけで、同一の画像が表示される。
【００７３】
これにより、図７で示すように、高解像度の一般画像８０Ａが画像表示装置８に表示され、液晶表示パネル４の視野角内で視認することができる。
【００７４】
一方、複数の観察者に異なる画像を見せる場合には、画像分離光源としての発光素子１０を点灯する一方、一般光源１３を消灯させ、液晶表示パネル４には、左側画像８０Ｌと右側画像８０Ｒを微細位相差板２の偏光特性の繰り返しに対応して表示する。すなわち、図２において表示制御回路１５０からバックライトドライバ１８２へ送るデューティ信号は、発光素子１０を１００％のデューティ比とし、一般光源１３を０％のデューティ比とする。そして、ＧＤＰ１５６は、右側用フレームバッファに右側画像を書き込み、左側用フレームバッファに左側画像を書き込み、画像表示装置８は、２つの画像８０Ｌ、８０Ｒをそれぞれ異なる位置で表示する。
【００７５】
これにより、図６で示すように、画像表示装置８の右側の所定の範囲（または領域）では、右側画像８０Ｒを視認することができ、同じく、画像表示装置８の左側の所定の範囲（領域）では、左側画像８０Ｌを表示することが可能となり、右側画像８０Ｒと左側画像８０Ｌを全く異なる画像とする画像分離状態とすることができ、例えば、右側画像８０Ｒで天気予報を、左側画像８０Ｌでニュースなどを表示できる。
【００７６】
したがって、複数の観察位置を要するときと、単一の観察位置でよいときを、一つの画像表示装置にて切り換えて使用することができ、さらに、単一の観察位置の場合では、高解像度の画像を表示することが可能となって、１台の画像表示装置で複数種の表示形態を切り換えることができ、画像表示装置の利用目的を広げることができる。
【００７７】
上記画像分離状態では、右側画像８０Ｒを視認可能な位置と、左側画像８０Ｌを視認可能な位置は、図５、図６で示したように、異なる位置であり、図５で示すように、左側画像８０Ｌと右側画像８０Ｒを視認可能な領域の間（境界観察位置）には、画像が表示されない領域ＢＬＡＮＫが形成される。このため、一人の観察者が右側画像８０Ｒを視認可能な位置ＰＲから左側画像８０Ｌを視認可能な位置ＰＬへ移動する際には、一旦画像が見えない期間が発生するので、２つの画像を同時に見るのを防いで、観察者に違和感を与えるのを防止できる。
【００７８】
また、上記画像非表示領域ＢＬＡＮＫを狭くすれば、左側画像８０Ｌと右側画像８０Ｒを視認する領域を近づけることができ、この場合、単一の観察者が２つの画面を切り換えて利用する際に好適な形態となる。つまり、視点を水平方向に移動するだけで、左側画像８０Ｌと右側画像８０Ｒを切り換えることができ、例えば、左側画像８０Ｌでワードプロセッサの画面を表示し、右側画像８０Ｒでデータベースの画面を表示すれば、単一の画像表示装置８を２台の画像表示装置として利用できる。そして、ＤＶＤの鑑賞などで高解像度が必要な場合には、発光素子１０を消灯して一般光源１３を点灯し、左側画像８０Ｌと右側画像８０Ｒを同一の画像として描画すればよい。こうして、一つの画像表示装置８を、視点の移動（観察位置の移動）だけで切り換え可能な２台分の画像表示装置として利用する状態と、一つの画像を高解像度で利用する状態とを任意に切り換えることが可能となる。
【００７９】
この画像表示装置８をプレゼンテーションやボードゲーム、レジスターなどに適用することができる。また、ノート型のパーソナルコンピュータの表示装置として適用することができる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、水平方向で画像分離状態を発生する場合について述べたが、上記画像表示装置８を９０°回転させれば、上下方向で画像分離状態を発生させることができる。
【００８１】
また、上下方向で画像分離状態を発生させ、一般画像８０Ａと選択的に切り換える場合では、例えば、机上に画像表示装置８を配置し、観察者が画像表示装置に対向する状態で画像分離状態を発生すれば、観察者の視点を上方に移動すると、第１の画像を視認でき、観察者の視点を下方に移動すると、第２の画像を視認することができ、わずかな視点の移動で２つの画面を切り換えることができる。そして、高解像度が必要な場合では、発光素子１０を消灯し、一般光源１３を点灯すれば画像表示装置に正対した状態で映像などの鑑賞に適した状態を提供できる。
【００８２】
例えば、レジや銀行などのサービスを提供する窓口のサービス提供者と被提供者との間のテーブル上に表示面が上を向くように設け、サービス提供者と被提供者とで異なる画面を観察できるようにする。例えば、操作情報などは提供者側に、個人情報などは非提供者側にのみ限って表示する。このとき、各々の表示画像の天地方向は、各々の観察者側になる。また、サービス案内や商品情報などは、一般光源により高精彩に表示するようにしてもよい。
【００８３】
また、ノートパソコンなどの表示パネル（画像表示装置）に適用してもよく、例えば、表示パネルが通常使用状態での開放角度の場合（例えば、１００度）は、一般光源により高精彩に表示して、操作者に対向する観察者に表示内容を見せる場合（例えば、開放角度が１８０度）には、画像分離光源により操作者と、操作者に対向する観察者とで天地方向の異なる画像を観察可能にする。
【００８４】
あるいは、画像表示装置を案内板などに利用してもよく、建物入り口に備えて、入場者には“いらっしゃいませ”、退場者には“ありがとうございました”と表示したりもできる。
【００８５】
図８は、第２の実施形態を示し、前記第１実施形態の発光素子１０を３つにしたもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。
【００８６】
発光素子１０は、左側用発光素子１０Ａ、右側用発光素子１０Ｂに加えて、中央用の発光素子１０Ｃを設け、左側用発光素子１０Ａと右側用発光素子１０Ｂからの光は上記偏光フィルタ１１の右側領域１１ａと同様の偏光特性を備えた第１領域１１ａ’を透過（図８（Ａ）、（Ｃ））し、中央用の発光素子１０Ｃからの光は上記偏光フィルタ１１の左側領域１１ｂと同様の偏光特性を備えた第２領域１１ｂ’を透過する（図８（Ｂ））。
【００８７】
そして、フレネルレンズ１２は、右側用発光素子１０からの光を図５で示した右側の観察者ＰＲ側に屈折して経路を切り換え、左側用発光素子１０Ｂからの光を図５で示した左側の観察者ＰＬ側に屈折して経路を切り換え、また、中央発光素子１０Ｃからの光を画像表示装置８と対向する領域（図中ほぼ正面）に光の経路を切り換える。
【００８８】
したがって、画像分離状態では、左側画像８０Ｌと右側画像８０Ｒは同一の画像が表示され、中央の画像８０Ｃには、左右の画像と異なる画像が表示される。この場合、中央の画像８０Ｃを主の画像とし、左右の画像８０Ｌ、８０Ｒを従の画像とする。これにより、主の画像の左右で従の画像を見ることができるので、観察者は視点を左右に移動するだけで、主の画面と従の画面を切り換えることができる。そして、前記第１実施形態と同様に、これら主の画面と従の画面の間には、画像非表示領域ＢＬＡＮＫが形成されるため、視点を移動して画像を切り換える際に２つの異なる画像が混ざることなく分離されるので、観察者に混乱を与えることがない。
【００８９】
そして、前記第１実施形態と同様に、高解像度の画像が必要なときには、これら発光素子１０Ｃ、１０Ａ、１０Ｂを消灯する一方、一般光源１３を点灯して単一の画像を表示すればよい。
【００９０】
このように、画像分離状態と高解像度の状態を切り換え可能にしながら、画像分離状態では多数の画像表示領域を提供できるので、観察者の好みに応じて左右いずれかの従の画像を見ながら主の画像にて作業などを行うことが可能となる。
【００９１】
あるいは、図９で示すように、中央発光素子１０Ｃを１０Ｃ１と１０Ｃ２の２つに分け、それぞれからの光を右側よりの中央画像８０Ｃ１と、左側よりの中央画像８０Ｃ２に屈折させても良く（図９（Ｂ）、（Ｃ））、この場合主の画像となる８０Ｃ１または８０Ｃ２から従の画像である８０Ｌまたは８０Ｒへの視点の移動量を低減し、観察者の負担を低減できる。
【００９２】
なお、発光素子１０Ｃ２の偏光フィルタを１１ａ’、発光素子１０Ａの偏光フィルタを１１ｂ’として、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に対応する画像を８０Ｒ、８０Ｃ１、８０Ｌ、８０Ｃ２としてもよい。この場合、全ての場所においてわずかな視点移動で主画像と従画像とを切り換え可能になる。
【００９３】
また、前記第１実施形態において、画像分離状態では、図１０で示すように、左右の画像８０Ｌ、８０Ｒが異なる位置で、異なる画像を表示できるため、対戦型のゲーム（野球ゲームや軍人将棋）や監視カメラの表示装置として用いることができる。
【００９４】
あるいは、前記第１実施形態において、画像表示装置８を車両に搭載し、走行中では画像分離状態で右側画像８０Ｒをカーナビゲーションの画像、左側画像８０Ｌをテレビ画像とし、停車中には一般画像を表示するようにしても良い。
【００９５】
なお、一般光源１３は、上記面光源の他、図１１（Ａ）のように複数の点光源で構成したり、図１１（Ｂ）のように冷陰極管などの線光源で構成しても良い。
【００９６】
今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び内容の範囲での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の表示装置の光学系を説明するための分解斜視図。
【図２】同じく制御系の一部を示すブロック図である。
【図３】微細位相差板の正面図である。
【図４】発光ユニットの斜視図である。
【図５】同じく光学系の平面図である。
【図６】同じく光学系の平面図で、（ａ）は左側用画像の経路を、（ｂ）は右側用画像の光の経路を示す。
【図７】同じく光学系の平面図で、一般画像の経路を示す。
【図８】第２の実施形態を示す光学系の平面図で、（Ａ）は、右側画像の経路を、（Ｂ）は中央画像の経路を、（Ｃ）は左側画像の経路を示す。
【図９】第２の実施形態を示す光学系の平面図で、（Ａ）は、右側画像の経路を、（Ｂ）は第１の中央画像の経路を、（Ｃ）は第２の中央画像の経路を、（Ｄ）は左側画像の経路を示す。
【図１０】対戦ゲームなどにおける表示の一例を示す光学系の平面図。
【図１１】一般光源の形態を示し、（Ａ）は複数の点光源で構成した場合、（Ｂ）は冷陰極管の場合を示す。
【符号の説明】
１  光源
３、５    偏光フィルタ
２  微細位相差板
４  液晶表示パネル
６  デフューザ
１０  発光素子
１１  偏光板
１２  フレネルレンズ
１３  一般光源
１５０  表示制御回路
１５６  ＧＤＰ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004279793.tif 000009
【図８】
2004279793.tif 000010
【図９】
2004279793.tif 000011
【図１０】
2004279793.tif 000012
【図１１】
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