(57)【要約】【課題】解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも容易に製造することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示パネル１の観察側とは反対側に、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の照明光と、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の照明光とを交互に出射する面光源６を配置し、制御手段１５により、液晶表示パネル１の複数の画素に左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、前記第１と第２の照明光のうち、液晶表示パネル１の複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を、前記画像データの書込みに同期させて面光源６から出射させる。【選択図】      図１
2005077472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、これらの画素に、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と、
前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示パネル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の照明光と、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の照明光とを交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
前記液晶表示パネルの複数の画素に前記左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、前記第１と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を、前記画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
面光源は、
板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、
前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子と、
前記導光板の出射面側に配置され、前記導光板に前記第１と第２の一方の入射端面から入射して前記出射面から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射し、前記導光板に他方の入射端面から入射して前記出射面から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射する光屈折手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
光屈折手段は、導光板の出射面に対向させて配置され、一方の面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行な複数の細長プリズム部が形成された第１のプリズムシートと、この第１のプリズムシートの前記導光板側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシートの細長プリズム部と平行な複数の細長プリズム部が形成された第２のプリズムシートとからなっていることを特徴とする請求項２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、立体画像を表示する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、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも容易に製造することができる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】
この発明は、複数の画素を有し、これらの画素に、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と、
前記液晶表示パネルの観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示パネル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の照明光と、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の照明光とを交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源と、
前記液晶表示パネルの複数の画素に前記左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、前記第１と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を、前記画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、この発明の液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの複数の画素に左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、それに同期させて前記面光源から前記液晶表示パネルの複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を出射させることにより、左眼用画像と右眼用画像とを時間差をもって交互に表示し、表示観察者に立体画像を観察させるようにしたものである。
【０００８】
この発明の液晶表示装置において、前記面光源は、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面側に配置され、前記導光板に前記第１と第２の一方の入射端面から入射して前記出射面から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射し、前記導光板に他方の入射端面から入射して前記出射面から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射する光屈折手段とを備えているのが好ましい。
【０００９】
その場合、前記光屈折手段は、前記導光板の出射面に対向させて配置され、一方の面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行な複数の細長プリズム部が形成された第１のプリズムシートと、この第１のプリズムシートの前記導光板側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシートの細長プリズム部と平行な複数の細長プリズム部が形成された第２のプリズムシートとからなっているのが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の液晶表示装置によれば、左眼用画像と右眼用画像とを時間差をもって交互に表示するため、左眼用と右眼用の両方の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、解像度の高い立体画像を表示することができる。
【００１１】
しかも、この液晶表示装置において、前記面光源は、前記液晶表示パネル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の照明光と、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の照明光とを交互に、前記液晶表示パネルの複数の画素が配列している表示エリアの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。
【００１２】
このように、この発明の液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素に、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の観察側とは反対側に、前記液晶表示パネル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の照明光と、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の照明光とを交互に前記液晶表示パネルに向けて出射する面光源を配置し、制御手段により、前記液晶表示パネルの複数の画素に前記左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、前記第１と第２の照明光のうち、前記液晶表示パネルの複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を、前記画像データの書込みに同期させて前記面光源から出射させるようにすることにより、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも容易に製造することができるようにしたものである。
【００１３】
この発明の液晶表示装置において、前記面光源は、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面と、前記第１及び第２の入射端面から入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板と、前記導光板の第１と第２の入射端面にそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子と、前記導光板の出射面側に配置され、前記導光板に前記第１と第２の一方の入射端面から入射して前記出射面から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射し、前記導光板に他方の入射端面から入射して前記出射面から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射する光屈折手段とを備えているのが好ましく、このようにすることにより、この面光源から、前記液晶表示パネル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の照明光と、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の照明光とを前記液晶表示パネルに向けて出射することができる。
【００１４】
その場合、前記光屈折手段は、前記導光板の出射面に対向させて配置され、一方の面に前記導光板の第１及び第２の入射端面と平行な複数の細長プリズム部が形成された第１のプリズムシートと、この第１のプリズムシートの前記導光板側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシートの細長プリズム部と平行な複数の細長プリズム部が形成された第２のプリズムシートとからなっているのが望ましく、このようにすることにより、前記導光板に前記第１の入射端面から入射して前記出射面から出射した光と、前記第２の入射端面から入射して前記出射面から出射した光をそれぞれ、前記第１と第２のプリズムシートにより段階的に屈折させ、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の照明光と、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の照明光とを出射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図５はこの発明の一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、図３は前記液晶表示装置の面光源の一部分の拡大側面図である。
【００１６】
この液晶表示装置は、図１〜図３のように、複数の画素を有し、これらの画素に、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（以下、入射側と言う）に配置され、前記液晶表示パネル１の法線Ｈ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の照明光と、前記法線Ｈ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の照明光とを交互に前記液晶表示パネル１に向けて出射する面光源６と、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段１５とを備えている。
【００１７】
前記液晶表示パネル１は、例えば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のうち、一方の基板、例えば入射側基板２の観察側基板３と対向する面に、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、他方の基板（観察側基板）３の前記入射側基板２と対向する面に、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１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、さらに一対の基板２，３の対向面のいずれか一方に、前記複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素にそれぞれ対向させて複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられた構成となっている。
【００１８】
なお、前記入射側基板２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を有しており、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４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５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４とデータ側ドライバ５の一方または両方の基準電位に接続されている。
【００１９】
また、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°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、図では省略しているが、前記一対の基板２，３の外面に入射側偏光板と表示側偏光板とが、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。
【００２０】
なお、この液晶表示パネル１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のものでもよく、その場合は、前記一対の基板２，３の外面に、入射側偏光板と表示側偏光板とが、それぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて、ノーマリーホワイトモードの液晶表示素子を構成するように配置するのが好ましい。
【００２１】
前記面光源６は、矩形板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面９と、前記入射端面８ａ，８ｂから透明部材内に入射した光を前記出射面９に向けて反射する反射面１０とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９側に配置され、前記導光板７に前記第１と第２の一方の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光を屈折させて前記第１の方向（液晶表示パネル１の法線Ｈ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の照明光として出射し、前記導光板７に他方の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を屈折させて前記第２の方向（液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示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の照明光として出射する光屈折手段１２とを備えている。
【００２２】
前記導光板７は、前記液晶表示パネル１の表示エリアＡ（複数の画素がマトリックス状に配列している領域）の縦横の幅よりも大きい幅及び長さを有しており、その長手方向、つまり前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂに対して直交する方向を前記液晶表示パネル１の表示エリアＡの横軸と実質的に平行にし、且つ前記出射面９の法線ｈを前記液晶表示パネル１の法線Ｈに一致させて前記液晶表示パネル１と平行に配置されている。
【００２３】
この導光板７は、アクリル系、ポリカーボネート系、ノルボネン系等の透明樹脂に光拡散フィラーを分散させた０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの厚さの板状部材からなっており、図では省略しているが、この導光板７の反射面１０には、その全域にわたって、前記第１及び第２の入射端面と平行な方向に沿う断面形状が二等辺三角形状の複数の細長溝部が５０μｍ〜１００μｍ程度のピッチで互いに平行に形成されている。
【００２４】
また、前記第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂはそれぞれ、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる固体発光素子であり、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、これらのＬＥＤからの赤、緑、青の３色の光を混色した白色光ａ，ｂを前記導光板７の入射端面８ａ，８ｂに向けて出射する。
【００２５】
なお、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置する第１と第２の発光素子は、白色光を発する冷陰極管でもよい。
【００２６】
そして、前記導光板７は、前記第１の発光素子１１ａから出射して前記第１の入射端面８ａから入射した光ａと、前記第２の発光素子１１ｂから出射して前記第２の入射端面８ｂから入射した光ｂとを、前記出射面９から互いに異なる方向に出射する。
【００２７】
すなわち、前記導光板７にその第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射した光ａ，ｂはそれぞれ、前記光拡散フィラーによる拡散を繰り返しながら前記出射面９と外気（空気層）との界面及び前記反射面１０と外気との界面で全反射して導光板７内をその長さ方向に導かれ、前記出射面９の全域から、前記反射面１０に形成された前記複数の細長溝部の両側面の傾斜角により規定される角度範囲の方向に指向性を持った光を略均一な強度で出射する。
【００２８】
前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射する光ａは、前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向（液晶表示パネル１の表示エリアＡの横軸方向）に沿って前記第１の入射端面８ａとは反対方向（第２の入射端面８ｂ側）に傾いた方向に指向性を持った光、前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射する光ｂは、前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向に沿って前記第２の入射端面８ｂとは反対方向（第１の入射端面８ａ側）に傾いた方向に指向性を持った光であり、いずれの光ａ，ｂも、前記出射面９の法線ｈに対して５０°〜８０°の角度範囲の出射角α１，α２で出射する。
【００２９】
図４は、前記導光板７に第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光ａと、前記導光板７に第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光ｂの出射側（液晶表示パネル１側）から見た輝度分布を示しており、図において正の出射角は前記出射面９の法線ｈに対して右方向の角度、負の出射角は前記法線ｈに対して左方向の角度である。
【００３０】
また、前記導光板７の出射面９側に配置された光屈折手段１２は、前記導光板７の出射面９に対向させて配置され、一方の面に前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行な複数の細長プリズム部１３ａが形成された第１のプリズムシート１３と、この第１のプリズムシート１３の導光板７側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシート１３の細長プリズム部１３ａと平行な複数の細長プリズム部１４ａが形成された第２のプリズムシート１４とからなっている。
【００３１】
この第１及び第２のプリズムシート１３，１４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屈折率が１．４〜１．６の透明樹脂フィルム（例えばアクリル系樹脂フィルム）からなっており、その一方の面の全域に、前記複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａが密に並べて互いに平行に形成されている。
【００３２】
これらのプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａはそれぞれ、二等辺三角形状の断面形状を有しており、その頂角θ１，θ２はそれぞれ７０°〜１００°の範囲に設定されている。
【００３３】
なお、図では便宜上、前記プリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａを大きく誇張して示しているが、前記複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａは、前記液晶表示パネル１の行方向（表示エリアＡの横軸に沿った方向）における画素ピッチ（８０μｍ〜１００μｍ）と同程度またはそれよりも小さいピッチで形成されている。
【００３４】
前記第１と第２のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａのピッチは実質的に同じであり、第１のプリズムシート１３は、そのプリズム部形成面とは反対側の平坦面を前記導光板７の出射面９に対向させ、且つ前記導光板７との間に空間を確保して、前記導光板７と平行に配置されている。
【００３５】
また、前記第２のプリズムシート１４は、そのプリズム部形成面を前記第１のプリズムシート１３のプリズム部形成面に対向させ、且つ両方のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａの頂部同士を近接状態で対向させて、前記第１のプリズムシート１３と平行に配置されており、前記液晶表示パネル１は、その入射面（図示しない入射側偏光板の外面）を前記第２のプリズムシート１４の平坦面に近接または接面させて配置されている。
【００３６】
前記第１と第２のプリズムシート１３，１４は、前記導光板７にその第１の入射端面８ａから入射してこの導光板７の出射面９から出射した光ａを段階的に屈折させて、前記第１の方向、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈ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の照明光として出射し、前記導光板７にその第２の入射端面８ｂから入射してこの導光板７の出射面９から出射した光ｂを段階的に屈折させて、前記第２の方向、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して表示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の照明光として出射する。
【００３７】
すなわち、図上右側の第１の発光素子１１ａから出射して前記導光板７にその第１の入射端面８ａから入射し、この導光板７の出射面９から前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向に沿って前記第１の入射端面８ａとは反対方向に出射した光ａは、図２及び図３に矢線で示したように、第１のプリズムシート１３の導光板７に対向する平坦面と外気（導光板７と第１のプリズムシート１３との間の空気層）との界面で前記法線ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折して前記第１のプリズムシート１３に入射する。
【００３８】
この光ａは、前記第１のプリズムシート１３の反対面の複数の細長プリズム部１３ａの一方の側面に向かって進み、その側面と外気（第１と第２のプリズムシート１３，１４間の空気層）との界面で前記法線ｈに対する角度がさらに小さくなる方向に屈折して前記第１のプリズムシート１３から出射する。
【００３９】
そして、前記第１のプリズムシート１３から出射した光ａは、第２のプリズムシート１４に、その複数の細長プリズム部１４ａの一方の側面、つまり前記第１のプリズムシート１３の細長プリズム部１３ａの前記光が出射した側面に対応する逆傾斜の側面から、この側面と外気（第１と第２のプリズムシート１３，１４間の空気層）との界面で屈折して入射し、この第２のプリズムシート１４の反対面の平坦面から、この平坦面と外気との界面で屈折して、前記導光板７の出射面９の法線ｈ、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、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の照明光として出射する。
【００４０】
一方、図上左側の第２の発光素子１１ｂから出射して前記導光板７にその第２の入射端面８ｂから入射し、この導光板７の出射面９から前記出射面９の法線ｈに対し導光板長手方向に沿って前記第２の入射端面８ｂとは反対方向に出射した光ｂの出射経路は、前記第１の発光素子１１ａからの光ａの経路に対して左右対称であり、この光ｂは、図２及び図３に破矢線で示したように、第１のプリズムシート１３の平坦面と外気との界面及びこの第１のプリズムシート１３の複数の細長プリズム部１３ａの他方の側面と外気との界面で前記法線ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折し、さらに、第２のプリズムシート１４の複数の細長プリズム部１４ａの他方の側面と外気との界面及びこの第２のプリズムシート１４の平坦面と外気との界面で屈折して、前記導光板７の出射面９の法線ｈ、つまり前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、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の照明光として出射する。
【００４１】
なお、前記面光源６は、液晶表示装置の用途による表示の観察距離に応じて、前記第１の照明光ａ及び第２の照明光ｂの出射光強度のピークが存在する方向がそれぞれ表示観察者の左右の眼の一方と他方とに向かう方向に一致するように設計される。
【００４２】
この実施例では、上述したように、第１の発光素子１１ａから出射した光ａの導光板７の出射面９からの出射角α１と、第２の発光素子１１ｂから出射した光ｂの導光板７の出射面９からの出射角α２をそれぞれ前記出射面９の法線ｈに対して５０°〜８０°の角度範囲とし、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａの頂角θ１，θ２をそれぞれ７０°〜１００°の範囲に設定することにより、図上右側の第１の発光素子１１ａから出射した光ａを、最終的に第２のプリズムシート１４の平坦面から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上右方向、つまり表示観察者の左眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもち、そのピーク方向を中心にして左右方向ににそれぞれ５°〜１０°の角度で広がる第１の照明光として出射させ、図上左側の第２の発光素子１１ｂから出射した光ｂを、最終的に前記第２のプリズムシート１４の平坦面から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上左方向、つまり表示観察者の右眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもち、そのピーク方向を中心にして左右方向にそれぞれ５°〜１０°の角度で広がる第２の照明光として出射させるようにしている。
【００４３】
以下、図上右側の第１の第１の発光素子１１ａを左眼用発光素子、図上左側の第２の第１の発光素子１１ｂを右眼用発光素子と言い、前記左眼用発光素子１１ａから出射して前記第２のプリズムシート１４から液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上右方向（表示観察者の左眼の方向）に出射する第１の照明光ａを左眼用照明光、前記右眼用発光素子１１ｂから出射して前記第２のプリズムシート１４から前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して図上左方向（表示観察者の右眼の方向）に出射する第２の照明光ｂを右眼用照明光と言う。
【００４４】
図５は、前記面光源６から出射する左眼用照明光ａと右眼用照明光ｂの出射側（液晶表示パネル１側）から見た輝度分布を示しており、図において正の出射角は前記液晶表示パネル１の法線Ｈ（導光板の法線ｈと同じ）に対して右方向の角度、負の出射角は前記法線Ｈに対して左方向の角度である。
【００４５】
前記左眼用照明光ａと右眼用照明光ｂは、前記面光源６から交互に出射して前記液晶表示パネル１に入射し、この液晶表示パネル１の複数の画素により透過を制御され、これらの画素を透過した光が液晶表示パネル１の観察側に出射して表示観察者の左右の眼により交互に観察される。
【００４６】
なお、前記面光源６は、前記導光板７の出射面９から出射した光ａ，ｂの大部分を、表示観察者の左眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもった左眼用照明光と、右眼の方向に約１０°傾いた方向に出射光強度のピークをもった右眼用照明光として出射するが、前記導光板７の出射面９から出射した光ａ，ｂの一部は、図３に鎖矢線で示したように、前記第１及び第２のプリズムシート１３，１４の複数の細長プリズム部１３ａ，１４ａと外気との界面をほとんど屈折せずに透過して、第２のプリズムシート１４の平坦面から前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して３０°付近の角度方向に出射光強度のピークをもった光として出射する。
【００４７】
そのため、前記面光源６から出射する左眼用照明光ａ及び右眼用照明光ｂはそれぞれ、図５に示したように、前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対し、表示観察者の左眼及び右眼に向かう方向（前記液晶表示パネル１の法線Ｈに対して約１０°の方向）とは反対方向に約３０°傾いた方向にもある程度の出射光強度のピークが存在する光であるが、前記面光源６から約３０°傾いた方向に出射して液晶表示パネル１を透過した光は、表示観察者の左右の眼のいずれにも観察されないため、この光が前記液晶表示パネル１の表示に影響することはない。
【００４８】
次に、前記液晶表示パネル１と面光源６とを駆動する制御手段１５について説明すると、この制御手段１５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４及びデータ側ドライバ５を制御する書込み制御回路と、前記面光源６の左眼用発光素子１１ａ及び右眼用発光素子１１ｂの点灯を制御する照明制御回路とからなっている。
【００４９】
この制御手段１５は、前記液晶表示パネル１の複数の画素に、図示しない外部回路から供給された左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、前記左眼用と右眼用の照明光ａ，ｂのうち、前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を、前記画像データの書込みに同期させて前記面光源６から出射させる。
【００５０】
なお、前記左眼用画像データと右眼用画像データは、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電子カメラにより撮像されたカラー画像データである。
【００５１】
また、前記制御手段１５は、１／５０秒〜１／３００秒を１フレームとして前記左眼用画像データと右眼用画像データとを１フレーム毎に交互に前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込み、左眼用画像データ書込みフレームの終期に、前記左眼用画像データの書込みを待って左眼用発光素子１１ａを点灯させることにより、前記面光源６から左眼用照明光ａを出射させ、右眼用画像データ書込みフレームの終期に、前記右眼用画像データの書込みを待って右眼用発光素子１１ｂを点灯させることにより、前記面光源６から右眼用照明光ｂを出射させる。
【００５２】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル１の複数の画素に左眼用画像データと右眼用画像データとを交互に書込み、それに同期させて前記面光源６から前記液晶表示パネル１の複数の画素に書込まれた画像データに対応する指向性をもった照明光を出射させることにより、左眼用画像と右眼用画像とを時間差をもって交互に表示し、表示観察者に立体画像を観察させるようにしたものである。
【００５３】
この液晶表示装置によれば、左眼用画像と右眼用画像とを時間差をもって交互に表示するため、左眼用と右眼用の両方の画像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表示し、解像度の高い立体画像を表示することができる。
【００５４】
しかも、この液晶表示装置において、前記面光源６は、前記液晶表示パネル１の法線Ｈ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、例えば左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の照明光（左眼用照明光）ａと、前記法線Ｈに対して前記観察者の他方の眼の方向、例えば右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の照明光（右眼用照明光）ｂとを交互に、前記液晶表示パネル１の複数の画素が配列している表示エリアＡの全域に向けて出射するものであればよく、したがって、この液晶表示装置は、容易に製造することができる。
【００５５】
また、上記実施例の液晶表示装置においては、前記面光源６を、板状の透明部材からなり、この透明部材の互いに対向する端面に形成され、光が入射される第１と第２の入射端面８ａ，８ｂと、前記第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂから入射し、前記透明部材内を導かれた光を互いに異なる方向に出射する出射面とを有する導光板７と、前記導光板７の第１と第２の入射端面８ａ，８ｂにそれぞれ対向させて配置され、交互に点灯される第１と第２の発光素子１１ａ，１１ｂと、前記導光板７の出射面９側に配置され、前記導光板７に前記第１と第２の一方の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光ａを屈折させて第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の照明光として出射し、前記導光板７に他方の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光ｂを屈折させて第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の照明光として出射する光屈折手段１２とにより構成しているため、この面光源６から、前記液晶表示パネル１の法線Ｈ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の照明光ａと、前記法線Ｈ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の照明光ｂとを前記液晶表示パネル１に向けて出射することができる。
【００５６】
さらに、上記実施例では、前記光屈折手段１２を、前記導光板７の出射面９に対向させて配置され、一方の面に前記導光板７の第１及び第２の入射端面８ａ，８ｂと平行な複数の細長プリズム部１３ａが形成された第１のプリズムシート１３と、この第１のプリズムシート１３の導光板７側とは反対側に配置され、一方の面に前記第１のプリズムシート１３の細長プリズム部１３ａと平行な複数の細長プリズム部１４ａが形成された第２のプリズムシート１４とにより構成しているため、前記導光板７に前記第１の入射端面８ａから入射して前記出射面９から出射した光ａと、前記第２の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光ｂをそれぞれ、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４により段階的に屈折させ、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の照明光と、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の照明光とを出射することができる。
【００５７】
なお、上記実施例では、面光源６の光屈折手段１２を構成する第１と第２のプリズムシート１３，１４を、それぞれのプリズム部形成面を互いに対向させて配置しているが、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４は、それぞれのプリズム部形成面とは反対側の平坦面を互いに対向させて配置しても、あるいは一方のプリズムシートのプリズム部形成面と他方のプリズムシートの平坦面とを互いに対向させて配置してもよい。
【００５８】
また、前記面光源６の光屈折手段１２は、前記第１と第２のプリズムシート１３，１４に限らず、前記導光板７に第１と第２の一方の入射端面８ａから入射して出射面９から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射し、前記導光板７に他方の入射端面８ｂから入射して前記出射面９から出射した光を屈折させて第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の照明光として出射するものであれば、他の光学部材により構成してもよい。
【００５９】
また、この発明の液晶表示装置は、立体画像だけでなく、平面画像を表示することも可能であり、その場合は、前記面光源６から第１と第２の両方の照明光を常時出射させて１フレーム毎に液晶表示パネル１の複数の画素に平面画像データを書込むか、あるいは、１フレーム毎に液晶表示パネル１の複数の画素に平面画像データを書込み、各フレームの終期に、前記平面画像データの書込みを待って前記面光源６から第１と第２の両方の照明光を出射させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の一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の一部分の拡大側面図。
【図４】前記面光源の導光板に第１の入射端面から入射して出射面から出射した光と、前記導光板に第２の入射端面から入射して前記出射面から出射した光の輝度分布図。
【図５】前記面光源から出射する第１と第２の照明光の輝度分布図。
【符号の説明】
【００６１】
１…液晶表示パネル、Ａ…表示エリア、６…面光源、７…導光板、８ａ，８ｂ…入射端面、９…出射面、１１ａ．１１ｂ…発光素子、１２…光屈折手段、１３，１４…プリズムシート、１３ａ，１４ａ…細長プリズム部、１５……制御手段。
【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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