(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明シートの一方の面に互いが平行に並ぶように断面形状が二等辺三角形の細長プリズム部が複数形成され、前記一方の面から入射された光を他方の面から出射するプリズムシートと、
前記プリズムシートの前記一方の面に所定の第１の領域が対向するように且つ前記一方の面と前記第１の領域との間に空間が形成されるように配置された反射板と、
前記第１の領域を互いの間に挟むように前記反射板上に配置されるとともに、前記細長プリズム部の延伸方向に対して平行な方向に延伸する第１の導光板及び第２の導光板と、
前記第１の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第１の発光素子と、
前記第２の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第２の発光素子と、
を備え、
前記第１の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第２の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が前記反射板面に対して傾斜する傾斜面として形成され、
前記第２の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第１の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が傾斜面として形成されていることを特徴とする面光源。
【請求項２】
前記第１の導光板及び前記第２の導光板は、該導光板における前記傾斜面に反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
【請求項３】
前記第１の導光板及び前記第２の導光板は、前記反射板がプリズムシートに重なる領域とは異なる領域に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源。
【請求項４】
前記第１の発光素子が点灯するとともに前記第２の発光素子が消灯する第１の状態と前記第１の発光素子が消灯するともに前記第２の発光素子が点灯する第２の状態とが所定の周期で繰り返すように、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子を点灯制御する点灯制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面光源。
【請求項５】
前記プリズムシートは、前記他方の面に細長プリズム部の延伸方向に対して平行な方向に延伸する複数の細長凸レンズ部が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の面光源。
【請求項６】
前記プリズムシートと前記反射板との間隔が、前記第１の導光板または前記第２の導光板における第２の面での厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の面光源。
【請求項７】
前記第１の発光素子は、前記第１の導光板における前記第２の面に発光面が向くように配置され、
前記第２の発光素子は、前記第２の導光板における前記第２の面に発光面が向くように配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の面光源。
【請求項８】
透明シートの一方の面に互いが平行に並ぶように断面形状が二等辺三角形の細長プリズム部が複数形成され、前記一方の面から入射された光を他方の面から出射するプリズムシートと、
前記プリズムシートの前記一方の面に所定の第１の領域が対向するように且つ前記一方の面と前記第１の領域との間に空間が形成されるように配置された反射板と、
前記反射板との間に前記プリズムシートが介在するように配置された液晶表示パネルと、
前記第１の領域を互いの間に挟むように前記反射板上に配置されるとともに、前記細長プリズム部の延伸方向に対して平行な方向に延伸する第１の導光板及び第２の導光板と、
前記第１の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第１の発光素子と、
前記第２の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第２の発光素子と、
を備え、
前記第１の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第２の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が前記反射板面に対して傾斜する傾斜面として形成され、
前記第２の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第１の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が傾斜面として形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１の発光素子が点灯するとともに前記第２の発光素子が消灯する第１の状態と前記第１の発光素子が消灯するともに前記第２の発光素子が点灯する第２の状態とが所定の周期で繰り返すように、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子を点灯制御する点灯制御手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が前記点灯制御手段により前記第１の状態に点灯制御されているときに左眼用画像及び右眼用画像のうちの一方を前記液晶表示パネルに表示させるとともに前記第２の状態に点灯制御されているときに左眼用画像及び右眼用画像のうちの他方を前記液晶表示パネルに表示させる表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面光源及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体画像を表示する液晶表示装置としては、従来、液晶表示パネルの１列置きの画素により左眼用画像を、他の１列置きの画素により右眼用画像を表示し、その左眼用画像と右眼用画像とを、前記液晶表示パネルの一方の行の画素からの出射光と他方の行の画素からの出射光とを表示観察者の左眼方向と右眼方向とに振り分けるレンチキュラーレンズ、あるいは前記液晶表示パネルの画素行と平行な複数の透過部と遮光部が交互に並べてストライプ状に形成されたパララックスバリアを介して観察者の左眼と右眼とに観察させるようにしたものがある（特許文献１、２、３参照）。
【特許文献１】特開平  ３−１１９８８９号公報
【特許文献２】特開平  ７−００５４００号公報
【特許文献３】特開平１０−２６８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の立体画像を表示する液晶表示装置は、液晶表示パネルの１列置きの画素により左眼用画像を表示し、他の１列置きの画素により右眼用画像を表示するため、両方の画像の解像度が低い。
【０００４】
しかも、前記従来の液晶表示装置では、液晶表示パネルの画素ピッチに対応したレンズピッチのレンチキュラーレンズ、あるいは前記画素ピッチに対応した透過部ピッチのパララックスバリアを、その各レンズ部または透過部を前記液晶表示パネルの各行の画素に対し、予め定めた位置関係で精度良く対応させて配置しなければならず、したがって製造が難しい。
【０００５】
この発明は、液晶表示装置に解像度の高い立体画像を表示させ、しかも前記液晶表示装置を容易に製造することができる面光源及び液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の面光源は、透明シートの一方の面に互いが平行に並ぶように断面形状が二等辺三角形の細長プリズム部が複数形成され、前記一方の面から入射された光を他方の面から出射するプリズムシートと、前記プリズムシートの前記一方の面に所定の第１の領域が対向するように且つ前記一方の面と前記第１の領域との間に空間が形成されるように配置された反射板と、前記第１の領域を互いの間に挟むように前記反射板上に配置されるとともに、前記細長プリズム部の延伸方向に対して平行な方向に延伸する第１の導光板及び第２の導光板と、前記第１の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第１の発光素子と、前記第２の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第２の発光素子と、を備え、前記第１の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第２の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が前記反射板面に対して傾斜する傾斜面として形成され、前記第２の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第１の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が傾斜面として形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この面光源において、前記第１の導光板及び前記第２の導光板は、該導光板における前記傾斜面に反射膜が形成されていることが好ましい。
【０００８】
この面光源において、前記第１の導光板及び前記第２の導光板は、前記反射板がプリズムシートに重なる領域とは異なる領域に配置されていることが好ましい。
【０００９】
この面光源において、前記第１の発光素子が点灯するとともに前記第２の発光素子が消灯する第１の状態と前記第１の発光素子が消灯するともに前記第２の発光素子が点灯する第２の状態とが所定の周期で繰り返すように、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子を点灯制御する点灯制御手段を備えることが好ましい。
【００１０】
この面光源において、前記プリズムシートは、前記他方の面に細長プリズム部の延伸方向に対して平行な方向に延伸する複数の細長凸レンズ部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
この面光源において、前記プリズムシートと前記反射板との間隔が、前記第１の導光板または前記第２の導光板における第２の面での厚さよりも大きいことが好ましい。
【００１２】
この面光源において、前記第１の発光素子は、前記第１の導光板における前記第２の面に発光面が向くように配置され、前記第２の発光素子は、前記第２の導光板における前記第２の面に発光面が向くように配置されていることが好ましい。
【００１３】
この発明の液晶表示装置は、透明シートの一方の面に互いが平行に並ぶように断面形状が二等辺三角形の細長プリズム部が複数形成され、前記一方の面から入射された光を他方の面から出射するプリズムシートと、前記プリズムシートの前記一方の面に所定の第１の領域が対向するように且つ前記一方の面と前記第１の領域との間に空間が形成されるように配置された反射板と、前記反射板との間に前記プリズムシートが介在するように配置された液晶表示パネルと、前記第１の領域を互いの間に挟むように前記反射板上に配置されるとともに、前記細長プリズム部の延伸方向に対して平行な方向に延伸する第１の導光板及び第２の導光板と、前記第１の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第１の発光素子と、前記第２の導光板を介して前記プリズムシートに光を照射する第２の発光素子と、を備え、前記第１の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第２の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が前記反射板面に対して傾斜する傾斜面として形成され、前記第２の導光板は、前記反射板への設置面が前記反射板に対して平行になるように配置されるとともに前記反射板の法線に対して平行な面のうち前記第１の導光板に対向する第１の面での厚さが該第１の面に平行な第２の面での厚さよりも厚くなるように形成されることにより、前記設置面に対向する面が傾斜面として形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この液晶表示装置において、前記第１の発光素子が点灯するとともに前記第２の発光素子が消灯する第１の状態と前記第１の発光素子が消灯するともに前記第２の発光素子が点灯する第２の状態とが所定の周期で繰り返すように、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子を点灯制御する点灯制御手段を備えることが好ましい。
この液晶表示装置において、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が前記点灯制御手段により前記第１の状態に点灯制御されているときに左眼用画像及び右眼用画像のうちの一方を前記液晶表示パネルに表示させるとともに前記第２の状態に点灯制御されているときに左眼用画像及び右眼用画像のうちの他方を前記液晶表示パネルに表示させる表示制御手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、液晶表示装置に解像度の高い立体画像を表示させ、しかも前記液晶表示装置を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の側面図である。
【００２４】
この液晶表示装置は、図１及び図２のように、複数の画素（図示せず）がマトリックス状に配列した表示エリアＡを有し、前記複数の画素に、左右別々の眼で観察するための左眼用及び右眼用画像データとが選択的に書込まれ、これらの左眼用及び右眼用画像データに応じて左眼用画像と右眼用画像とを選択的に表示する液晶表示パネル１と、前記液晶表示パネル１の観察側（図において上側）とは反対側に配置された面光源８と、前記液晶表示パネル１と面光源８とを駆動する制御手段１７とを備えている。
【００２５】
前記液晶表示パネル１は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板２，３の対向する内面のうち、一方の基板、例えば観察側とは反対側の基板２の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線とが設けられ、他方の観察側基板３の内面に、前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する一枚膜状の透明な対向電極が設けられ、これらの基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層が設けられ、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ偏光板４，５が配置された構成となっている。
【００２６】
なお、この液晶表示パネル１は、例えば、前記液晶層の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶表示パネル、あるいは、前記液晶層の液晶分子を一方の方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型液晶表示パネルであり、前記一対の基板２，３の外面に、一対の偏光板４，５が、それぞれの透過軸を実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置されている。
【００２７】
また、この液晶表示パネル１の観察側とは反対側の基板２には、その行方向の一端縁と列方向の一端縁とに、観察側基板３の外方に張出すドライバ搭載部２ａ，２ｂが形成されており、前記複数のゲート配線は、行方向のドライバ搭載部２ａに搭載されたゲート側ドライバ６に接続され、前記複数のデータ配線は、列方向のドライバ搭載部２ｂに搭載されたデータ側ドライバ７に接続され、前記対向電極は、前記シール材による基板接合部に設けられたクロス接続部と前記ドライバ搭載部２ａ，２ｂの一方または両方に形成された対向電極接続配線を介して前記ゲート側ドライバ６とデータ側ドライバ７の一方または両方の基準電位に接続されている。
【００２８】
前記面光源８は、前記液晶表示パネル１の法線に対して表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光と、前記法線に対して前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の光とを前記液晶表示パネル１に向けて出射するものであり、この面光源８は、反射板９と、前記反射板９の反射面（図において上面）に対向させて配置されたプリズムシート１０と、第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂとからなっている。
【００２９】
この面光源８の反射板９は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対向する面積を有する鏡面反射板であり、例えば、白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に銀からなる反射皮膜が２５０ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚に形成され、その上に腐食防止用透明膜が形成された、略完全な鏡面反射性を有する反射板からなっている。
【００３０】
また、前記プリズムシート１０は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの全域に対向する面積を有するアクリル樹脂等からなる透明シートの一方の面に、二等辺三角形状の断面形状を有する複数の細長プリズム部１１が互いに平行に並んだ入射面１０ａが形成され、他方の面に、前記入射面１０ａから入射した光を出射する平坦な出射面１０ｂが形成されたものであり、このプリズムシート１０の前記複数の細長プリズム部１１を除く部分の厚さｄは約２００μｍ、前記複数の細長プリズム部１１の頂角αは６５°〜７５°の範囲に設定されている。
【００３１】
なお、図では便宜上、前記複数の細長プリズム部１１を大きく誇張して示しているが、これらの細長プリズム部１１は、前記液晶表示パネル１の画素ピッチと同程度またはそれ以下のピッチＰで密に並べて形成されている。この複数の細長プリズム部１１のピッチＰは、３０μｍ〜１５０μｍの範囲であり、好ましくは４０μｍ〜６０μｍである。
【００３２】
前記プリズムシート１０は、前記複数の細長プリズム部１１が形成された入射面１０ａを前記反射板９に対向させ、且つ前記反射板９との間に空間を設けて配置されており、前記反射板９と前記プリズムシート１０との間の空間の前記細長プリズム部１１の頂部に対応する部分の高さＨは、２ｍｍ〜７ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍに設定されている。
【００３３】
そして、前記第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂは、前記反射板９と前記プリズムシート１０との間の空間の前記細長プリズム部１１の長さ方向に対して直交する方向の両端側にそれぞれ配置されている。
【００３４】
この第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂはそれぞれ、前記プリズムシート１０の複数の細長プリズム部１１と同程度の長さを有する帯板状をなし、その長さ方向に沿う２つの側面の一方に入射面１４ａが形成され、他方の側面に出射面１４ｂが形成された光散乱性透明部材からなり、前記反射板９と前記プリズムシート１０との間の空間の側方に前記出射面１４ｂを前記空間内に対向させて前記細長プリズム部１１と平行に配置され、前記入射面から入射した光を拡散して前記出射面から出射する導光板１４と、この導光板１４の前記入射面１４ａに対向させて配置された複数の固体発光素子１６とからなっている。
【００３５】
前記導光板１４は、例えば、アクリル樹脂等の透明樹脂中に屈折率の異なるＳｉＯ２等の粒子を分散させた透明部材からなっており、その対向する２つの板面（図において上下面）のうち、一方の板面は平坦面に形成され、他方の板面は前記入射面１４ａ側から出射面１４ｂ側に向かって前記一方の板面から離間する方向に傾斜する傾斜面に形成されている。
【００３６】
この導光板１４の前記傾斜面の傾斜角（平坦面に対する角度）は、１０°以下、好ましくは２°〜４°の範囲に設定され、前記入射面１４ａと出射面１４ｂとの間の幅Ｗは５ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定されており、前記入射面１４ａの高さは１ｍｍ〜２ｍｍ、出射面１４ｂの高さは３ｍｍ〜４ｍｍに設定されている。
【００３７】
そして、前記第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂの導光板１４はそれぞれ、前記プリズムシート１０の端縁よりも外方に、前記平坦面を前記反射板９側に向けるとともに、前記プリズムシート１０の端縁と前記導光板１４の出射面１４ｂとの間の距離Ｌを２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍに設定して配置されている。
【００３８】
また、前記反射板９は、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの細長プリズム部１１の長さ方向に対して直交する方向の両端部に、前記導光板１４の配置部まで延長された張り出し部を有しており、この張り出し部の上に、前記導光板１４の前記平坦面が貼り付けられている。
【００３９】
さらに、前記導光板１４の傾斜面には、その全面にわたって、前記反射板９と同じ構造の鏡面反射膜１５が貼り付けられている。
【００４０】
また、前記固体発光素子１６は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を透明樹脂でモールドしたものであり、この固体発光素子１６は、前記導光板１４の入射面１４ａの高さ（１ｍｍ〜２ｍｍ）と同じかあるいはそれよりも小さい高さの出射面を有しており、その出射面を前記導光板１４の入射面１４ａに対向させて配置されている。
【００４１】
なお、図１では、第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂにそれぞれ３個ずつの固体発光素子１６を備えさせ、これらの固体発光素子１６を、前記導光板１４の長さ方向に間隔をおいて配置しているが、各光源部１３ａ，１３ｂの固体発光素子１６の数とその配置間隔は、前記導光板１４の長さに応じて、その入射面１４ａから入射し、前記導光板１４により拡散された光が、この導光板１４の出射面１４ｂの全域から均等な輝度分布で出射するように設定される。
【００４２】
前記面光源８は、前記第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂからの光をそれぞれ、前記反射板９と前記プリズムシート１０との間の空間内を導いて前記プリズムシート１０に入射させ、その光を前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１により屈折させて前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから出射するものであり、前記第１の光源部１３ａからの光を、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂからこのプリズムシート１０の法線に対して前記第１の光源部１３ａとは反対方向に予め定めた角度傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光として出射し、前記第２の光源部１３ｂからの光を、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから前記法線に対して前記第２の光源部１３ｂとは反対方向に予め定めた角度傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の光として出射する。
【００４３】
図３は前記面光源８からの前記第１の光の出射経路を示しており、このときは、第１の光源部１３ａの固体発光素子１６が点灯され、第２の光源部１３ｂの固体発光素子１６は消灯される。
【００４４】
前記第１の光源部１３ａの複数の固体発光素子１６から出射した光は、前記第１の光源部１３ａの導光板１４にその入射面１４ａから入射してこの導光板１４により拡散され、この導光板１４の出射面１４ｂの全域から、均等な輝度分布で前記反射板９とプリズムシート１０との間の空間内に向かって出射する。
【００４５】
なお、前記導光板１４は、その対向する２つの板面を前記反射板９の張り出し部と前記鏡面反射膜１５とにより挟まれているため、この導光板１４にその入射面１４ａから入射した光のほとんどが効率良く前記出射面１４ｂの全域から出射する。
【００４６】
そして、前記導光板１４は、前記反射板９側とは反対側の板面が、前記入射面１４ａ側から出射面１４ｂ側に向かって前記反射板９側の板面から離間する方向に傾斜する傾斜面に形成されているため、前記出射面１４ｂの全域から前記反射板９と平行な面よりも僅かにプリズムシート１０の方向に傾いた方向に強い指向性をもった光を出射する。
【００４７】
前記導光板１４の出射面１４ｂから出射して前記空間内に入射した光は、前記空間内を導かれ、図３に矢線で示したように、前記プリズムシート１０の入射面１０ａに、直接、または前記反射板９により正反射されて入射する。
【００４８】
なお、上述したように、前記導光板１４の傾斜面の傾斜角は１０°以下（好ましくは２°〜４°の範囲）に設定され、前記プリズムシート１０の端縁と前記導光板１４の出射面１４ｂとの間の距離Ｌは２ｍｍ〜１０ｍｍ（好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍ）に設定されているため、前記導光板１４の出射面１４ｂから出射して前記空間内に入射した光のうち、前記プリズムシート１０に直接入射する光は、このプリズムシート１０の入射面１０ａの略全域に入射する。
【００４９】
また、前記反射板９は、上述したように略完全な鏡面反射性を有しているため、前記反射板９により正反射された光のうち、前記反射板９の長さ方向（細長プリズム部１１の長さ方向に対して直交する方向）における略中間から前記第１の光源部１３ａ側の領域で反射された光が前記プリズムシート１０の入射面１０ａの略全域に入射し、前記略中間から第２の光源部１３ｂ側の領域で反射された光は、前記空間内から前記第２の光源部１３ｂ側の外部空間に放出される。
【００５０】
すなわち、前記導光板１４の出射面１４ｂから出射して前記空間内に入射した光のうち、前記プリズムシート１０の入射面１０ａに向かう光と、前記反射板９により正反射された光のうちの前記反射板９の略中間から前記第１の光源部１３ａ側の領域で反射された一次反射光とが、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの略全域に入射する。
【００５１】
前記プリズムシート１０の入射面１０ａに入射した光は、その入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の前記第１の光源部１３ａ側の側面と前記空間内の空気層との界面により、プリズムシート１０の法線に対する角度が小さくなる方向に屈折されて前記プリズムシート１０内に入射し、このプリズムシート１０の出射面１０ｂから、前記法線に対して前記第１の光源部１３ａとは反対方向に予め定めた角度θ１傾いた第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光となって出射する。
【００５２】
図４は前記面光源８からの前記第２の光の出射経路を示しており、このときは、第２の光源部１３ｂの固体発光素子１６が点灯され、第１の光源部１３ａの固体発光素子１６は消灯される。
【００５３】
この第２の光の出射経路は、図３に示した第１の光の出射経路に対して左右対象であり、前記第２の光源部１３ｂの固体発光素子１６から出射した光は、前記第１の光源部１３ａの導光板１４にその入射面１４ａから入射してこの導光板１４により拡散され、この導光板１４の出射面１４ｂの全域から、均等な輝度分布で前記反射板９とプリズムシート１０との間の空間内に向かって出射し、前記空間内に入射した光のうち、前記プリズムシート１０の入射面１０ａに向かう光と、前記反射板９により正反射された光のうちの前記反射板９の略中間から前記第２の光源部１３ｂ側の領域で反射された一次反射光とが、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの略全域に入射する。
【００５４】
前記プリズムシート１０の入射面１０ａに入射した光は、その入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の前記第２の光源部１３ｂ側の側面と前記空間内の空気層との界面により、プリズムシート１０の法線に対する角度が小さくなる方向に屈折されて前記プリズムシート１０内に入射し、このプリズムシート１０の出射面１０ｂから、前記法線に対して前記第２の光源部１３ｂとは反対方向に予め定めた角度θ２傾いた第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光となって出射する。
【００５５】
図３に示した第１の指向性光と、図４に示した第２の指向性光の出射光強度のピーク方向は、主に、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の頂角αと、前記反射板９とプリズムシート１０との間の空間の前記細長プリズム部１１の頂部に対応する部分の高さＨと、前記第１及び第２の光源部１３ａ，１３ｂの導光板１４の傾斜面（反射板９側とは反対側の板面）の傾斜角とによって決まり、例えば、細長プリズム部１１の頂角αを７０°、前記空間の細長プリズム部１１の頂部に対応する部分の高さＨを５ｍｍ、前記第１及び第２の光源部１３ａ，１３ｂの導光板１４の傾斜面の傾斜角を３°に設定することにより、前記プリズムシート１０の法線に対する角度θ１，θ２が約７°の方向に出射光強度のピークをもった第１と第２の指向性光を出射することができる。
【００５６】
図５は、前記面光源８から出射する前記第１と第２の指向性光の強度分布図である。なお、図５において、横軸の視角は、前記面光源８の出射側（液晶表示パネル１の観察側）から見た、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの細長プリズム部１１の長さ方向に対して直交する方向における出射光の観察角であり、正の視角は、前記プリズムシート１０の法線に対して第１の光源部１３ａとは反対方向の角度、負の視角は、前記法線に対して第２の光源部１３ｂとは反対方向の角度である。
【００５７】
この面光源８は、上述したように、前記第１の光源部１３ａから出射して前記反射板９とプリズムシート１０との間の空間内に入射した光のうち、前記プリズムシート１０の入射面１０ａに向かう光と、前記反射板９により正反射された光のうちの前記反射板９の略中間から前記第１の光源部１３ａ側の領域で反射された一次反射光とを前記プリズムシート１０に入射させ、前記第２の光源部１３ｂから出射して前記空間内に入射した光のうち、前記プリズムシート１０の入射面１０ａに向かう光と、前記反射板９により正反射された光のうちの前記反射板９の略中間から前記第２の光源部１３ｂ側の領域で反射された一次反射光とを前記プリズムシート１０に入射させるようにしているため、前記第１と第２の指向性光はそれぞれ、図５のように、前記プリズムシート１０の法線に対して前記指向性光の出射光強度のピーク方向とは反対方向に出射する光強度が０に近い強度分布の光である。
【００５８】
なお、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の頂角αは６５°〜７５°の範囲、前記反射板９と前記プリズムシート１０との間の空間の前記細長プリズム部１１の頂部に対応する部分の高さＨは２ｍｍ〜７ｍｍの範囲（好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍ）、前記第１及び第２の光源部１３ａ，１３ｂの導光板１４の傾斜面の傾斜角は１０°以下（２°〜４°）であればよく、これらの値を前記範囲内で組み合わせることにより、前記プリズムシート１０の法線に対する角度θ１，θ２が約７の方向に出射光強度のピークをもった第１と第２の指向性光を出射することができる。
【００５９】
そのため、前記面光源８を前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側に配置して液晶表示装置を構成し、前記液晶表示パネル１の複数の画素への左眼用画像データと右眼用画像データの選択的な書込みに同期させて、前記面光源８から、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂの法線に対して前記第１の光源部１３ａとは反対方向に傾いた第１の方向、つまり表示観察者の左右の眼のうちの一方の眼の方向に予め定めた角度傾いた方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光と、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂの法線に対して前記第２の光源部１３ｂとは反対方向に傾いた第２の方向、つまり前記観察者の他方の眼の方向に予め定めた角度傾いた方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の光とを前記液晶表示パネル１に向けて出射することにより、前記液晶表示パネル１に、左眼用画像データに対応した左眼用画像と前記右眼用画像データに対応した右眼用画像とをそれぞれ前記液晶表示パネル１の全ての画素を使用して順次表示させ、表示観察者に立体画像を観察させることができる。
【００６０】
したがって、前記面光源８によれば、前記液晶表示装置に解像度の高い立体画像を表示させることができ、しかも、前記面光源８は、前記反射板９と、前記反射板９との間に空間を設けて配置された前記プリズムシート１０と、前記反射板９とプリズムシート１０との間の空間の両端側にそれぞれ配置された第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂとからなる簡単な構成であるため、前記液晶表示装置を容易に製造することができる。
【００６１】
また、前記面光源８は、前記第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂをそれぞれ、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１と同程度の長さを有する帯板状をなし、その長さ方向に沿う２つの側面の一方に入射面１４ａが形成され、他方の側面に出射面１４ｂが形成された光散乱性透明部材からなり、前記反射板９と前記プリズムシート１０との間の空間の側方に前記出射面１４ｂを前記空間内に対向させて配置され、前記入射面１４ａから入射した光を拡散して前記出射面１４ｂから出射する導光板１４と、この導光板１４の前記入射面１４ａに対向させて配置された固体発光素子１６とにより構成しているため、前記固体発光素子１６が発する点状の光を前記導光板１４により拡散して前記プリズムシート１０の入射面１０ａの細長プリズム部１１の全長にわたる幅の光を前記反射板９とプリズムシート１０との間の空間内に入射させ、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂの全域から、前記第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光と、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の光とを出射することができる。
【００６２】
さらに、この実施例では、面光源８のプリズムシート１０の出射面を平坦面に形成し、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の頂角αを６５°〜７５°の範囲に設定しているため、前記第１及び第２の光源部１３ａ，１３ｂからの光をそれぞれ、効果的に、前記第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光と、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の光として前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから出射することができる。
【００６３】
前記面光源８は、図１及び図２に示したように、前記液晶表示パネル１の観察側とは反対側に、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂを前記液晶表示パネル１に対向させ、且つ前記プリズムシート１０の入射面１０ａの細長プリズム部１１の長さ方向に対して直交する方向を前記液晶表示パネル１の左右方向に向けて配置されている。
【００６４】
この実施例では、前記面光源８を、第１の光源部１３ａの配置側を前記液晶表示パネル１の観察側から見て右側に向け、第２の光源部１３ｂの配置側を前記観察側から見て左側に向けて配置し、前記第１の光源部１３ａからの光を前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから表示観察者の左眼の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の指向性光として出射し、前記第２の光源部１３ｂからの光を前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから表示観察者の右眼の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の指向性光として出射するようにしている。
【００６５】
以下、前記面光源８の第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂのうち、前記液晶表示パネル１の観察側から見て右側（図１及び図２では左側）の第１の光源部１３ａを左眼用光源部と言い、前記観察側から見て左側（図１及び図２では右側）の第２の光源部１３ｂを右眼用光源部と言う。
【００６６】
次に、前記液晶表示パネル１と面光源８とを駆動する制御手段１７について説明すると、この制御手段１７は、その具体的な構成は図示しないが、前記液晶表示パネル１のゲート側ドライバ６及びデータ側ドライバ７を制御する書込み制御回路と、前記面光源８の左眼用光源部１３ａ及び右眼用光源部１３ｂからの光の出射（固体発光素子１６の点灯）を制御する照明制御回路とからなっている。
【００６７】
この制御手段１７は、左右別々の眼で観察するための左眼用画像データと右眼用画像データとを順次前記液晶表示パネル１の各画素に書込み、前記面光源８の第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂのうち、前記液晶表示パネル１の観察側から見て右側の第１の光源部、つまり左眼用光源部１３ａから、前記左眼用画像データの書込みに同期させて光を出射させ、前記観察側から見て左側の第２の光源部、つまり右眼用光源部１３ｂから、前記右眼用画像データの書込みに同期させて光を出射させる。
【００６８】
この実施例では、前記面光源８の第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂにそれぞれ、赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する固体発光素子１６を備えさせ、前記制御手段１７を、１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データとを任意の順序で選択して順次液晶表示パネル１の各画素に書込み、前記面光源８の第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂのうち、前記液晶表示パネル１の観察側から見て右側の左眼用光源部１３ａから、前記赤、緑、青の３色の光を前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データの書込みにそれぞれ同期させて出射させ、前記観察側から見て左側の右眼用光源部１３ｂから、前記赤、緑、青の３色の光を前記右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データの書込みにそれぞれ同期させて出射させるように構成している。
【００６９】
前記面光源８の第１と第２の光源部１３ａ，１３ｂの固体発光素子１６は、その内部構造は図示しないが、赤色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを備えており、これらのＬＥＤを選択的に駆動され、赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。
【００７０】
また、前記左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと、右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データは、例えば、予め定めた間隔で配置された左右２つの撮像レンズを有するデジタルカメラにより撮像したカラー画像の左側レンズによる赤、緑、青の各色成分の画像データと、右側レンズによる赤、緑、青の各色成分の画像データである。
【００７１】
この液晶表示装置は、１つの立体画像を表示するための１フレームの間に、前記制御手段１７により、左眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データと右眼用画像を表示するための赤、緑、青の３色の単位色画像データを任意の順序で選択して順次前記液晶表示パネル１の各画素に書込み、前記制御手段１７により前記面光源８の左眼用光源部１３ａと右眼用光源部１３ｂの固体発光素子１６の点灯を制御し、前記面光源８から、前記液晶表示パネル１の各画素に書込まれた単位色画像データに対応する色及び指向性をもった照明光を、前記単位色画像データの書込みに同期させて出射させることにより、前記１フレームの間に左眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像と、右眼用の赤色画像、緑色画像、青色画像との計６つの単位色画像を予め定めた順序で順次表示する。
【００７２】
すなわち、この液晶表示装置は、１つの立体画像を表示するための１フレームを６フィールドで形成し、その各フィールド毎に、左眼用赤色画像、左眼用緑色画像、左眼用青色画像、右眼用赤色画像、右眼用緑色画像、右眼用青色画像の６つの単位色画像の１つを任意の順序で順次表示するフィールドシーケンシャル表示を行なうものであり、この液晶表示装置によれば、前記６つの単位色画像をそれぞれ前記液晶表示パネルの全ての画素を使用して表示し、前記６つの単位色画像が重なって見える立体カラー画像を観察させることができるため、解像度の高い立体カラー画像を表示することができる。
【００７３】
なお、この液晶表示装置において、前記１フレームは１／３０秒以下、前記１フィールドは１／１８０秒以下に設定するのが好ましく、このようにすることにより、ちらつきの無い良好な品質の立体カラー画像を表示することができる。
【００７４】
しかも、この液晶表示装置は、前記面光源８の構成が上述したように簡単であるため、容易に製造することができる。
【００７５】
なお、この液晶表示装置は、立体カラー画像だけでなく、平面画像をフィールドシーケンシャル表示することも可能であり、その場合は、左右いずれか一方の眼用の赤、緑、青の単位色画像データ、または１つの撮像レンズにより撮像した赤、緑、青の単位色画像データを順次前記液晶表示パネル１の各画素に書込み、前記単位色画像データの書込みに同期させて、書込まれた単位色画像データに対応する色の左眼用と右眼用の照明光を同時に前記面光源８から出射させればよい。
【００７６】
図６はこの発明の第２の実施例を示す面光源の側面図であり、この実施例の面光源８は、プリズムシート１０の出射面１０ｂに、複数の細長凸レンズ部１２を前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１と平行に形成し、前記複数の細長プリズム部１１の頂角αを６０°〜８０°の範囲に設定したものであり、前記複数の細長プリズム部１１及び細長凸レンズ部１２のピッチＰ１，Ｐ２は、３０μｍ〜１５０μｍの範囲、好ましくは３０μｍ〜４０μｍに設定されている。
【００７７】
なお、この実施例の面光源８は、プリズムシート１０の出射面１０ｂに複数の細長凸レンズ部１２を形成し、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の頂角αと、前記複数の細長プリズム部１１及び細長凸レンズ部１２のピッチＰ１，Ｐ２はを上記のように設定したものであるが、他の構成は、上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説明は省略する。
【００７８】
この面光源８は、プリズムシート１０の出射面１０ｂに、複数の細長凸レンズ部１２を前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１と平行に形成したものであるため、前記第１及び第２の光源部１３ａ，１３ｂから出射し、前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから出射する第１及び第２の指向性光の出射光強度のピークの方向を前記細長凸レンズ部１２の集光作用により略同じ方向に向けることができ、したがって、前記第１及び第２の光源部１３ａ，１３ｂからの光をそれぞれ、より効果的に、前記第１の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第１の光と、前記第２の方向に出射光強度のピークが存在する指向性をもった第２の光として前記プリズムシート１０の出射面１０ｂから出射することができる。
【００７９】
また、この面光源８では、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の頂角αを上述したように６０°〜８０°の範囲に設定しているため、前記プリズムシート１０の法線に対して約７の方向に出射光強度のピークをもった第１と第２の指向性光を出射することができる。
【００８０】
なお、上記第１及び第２の実施例の面光源８は、第１と第２の指向性光の出射光強度のピークが存在する方向がそれぞれプリズムシート１０の法線に対して約７°傾いた方向になるように設計されたものであるが、前記第１と第２の指向性光の出射光強度のピークが存在する方向は、液晶表示装置の用途による表示の観察距離に応じて、前記左眼用照明光及び右眼用照明光の強度のピークが存在する方向が表示観察者の左右の眼に向かう方向に一致するように設計すればよく、それに合わせて、前記プリズムシート１０の入射面１０ａの複数の細長プリズム部１１の頂角αまたは、前記細長プリズム部１１の頂角αと前記プリズムシート１０の出射面１０ｂの細長凸レンズ部１２の曲率とを設定すればよい。
【００８１】
また、上記実施例の液晶表示装置は、カラーフィルタを備えない液晶表示パネル１を用い、前記面光源８に赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する左眼用及び右眼用光源部１３ａ，１３ｂを備えさせることにより、フィールドシーケンシャル表示によって立体カラー画像を表示するものであるが、この発明は、液晶表示パネルにその複数の画素にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせ、前記面光源８に白色光を出射する左眼用及び右眼用光源部を備えさせた液晶表示装置にも適用することができ、その場合は、左眼用画像データと右眼用画像データとを順次前記液晶表示パネルの各画素に書込み、前記面光源の左眼用の発光素子から、前記左眼用画像データの書込みに同期させて光を出射させ、右眼用発光素子から、前記右眼用画像データの書込みに同期させて光を出射させることにより、左眼用のカラー画像と右眼用のカラー画像とを交互に順次表示し、これらの画像が重なって見える立体画像を観察させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置の側面図。
【図３】前記液晶表示装置の面光源からの第１の光の出射経路を示す図。
【図４】前記面光源からの第２の光の出射経路を示す図。
【図５】前記面光源から出射する第１と第２の光の強度分布図。
【図６】この発明の第２の実施例を示す面光源の側面図。
【符号の説明】
【００８３】
１…液晶表示パネル、Ａ…表示エリア、８…面光源、９…反射板、１０…プリズムシート、１０ａ…入射面、１０ｂ…出射面、１１…細長プリズム部、１２…細長凸レンズ部、１３ａ，１３ｂ…光源部、１４…導光板、１４ａ…入射面、１４ｂ…出射面、１５…反射膜、１６…固体発光素子、１７…制御手段。
【図１】
0004655465.tif 000002
【図２】
0004655465.tif 000003
【図３】
0004655465.tif 000004
【図４】
0004655465.tif 000005
【図５】
0004655465.tif 000006
【図６】
0004655465.tif 000007