(57)【要約】【課題】  ３次元画像表示時および２次元画像表示時のいずれの場合であっても、良好な品質の表示を得ることのできる画像表示装置を提供すること。【解決手段】    ２次元画像と３次元画像とを切り替え表示可能とされた、光透過性を有する画像表示手段２と、前記画像表示手段２の背面側に配設され、入射光をそのまま透過させて前記画像表示手段へ照射する表示光とする光透過状態と、入射光を拡散させて前記画像表示手段へ照射する表示光とする拡散状態とを切り替え可能とされた光調整手段３と、前記光調整手段３の背面側に配置され、輝度分布のピーク位置を異ならせた第１の光線束５ａと第２の光線束５ｂとを前記光調整手段へ異なる角度で照射可能とされた光照射手段４と、前記第１の光束線５ａおよび第２の光束線５ｂのそれぞれに同期して前記画像表示手段２に画像を表示させる同期駆動手段とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元画像と３次元画像とを切り替え表示可能とされた、光透過性を有する画像表示手段と、
前記画像表示手段の背面側に配設され、入射光をそのまま透過させて前記画像表示手段へ照射する表示光とする光透過状態と、入射光を拡散させて前記画像表示手段へ照射する表示光とする拡散状態とを切り替え可能とされた光調整手段と、
前記光調整手段の背面側に配置され、輝度分布のピーク位置を異ならせた第１の光線束と第２の光線束とを前記光調整手段へ異なる角度で照射可能とされた光照射手段と、
前記第１の光束線および第２の光束線のそれぞれに同期して前記画像表示手段に画像を表示させる同期駆動手段と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光調整手段は高分子と液晶の複合体を有する表示素子である請求項１に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像と３次元画像とを切り替え表示可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元画像（３Ｄ画像）の立体視を実現する方法の１つとして、画像表示手段に左右の眼にそれぞれ対応する視差画像（以下、３Ｄ用画像）を交互に高速に切り替えて表示し、これと同期させて、光源としてのバックライトからの光を左右の眼に向かって交互に高速に切り替えて点灯させる方式（以下、バックライト分配方式）が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このバックライト分配方式を採用して３Ｄ用画像の立体視を実現させる画像表示装置１１は、図４に示すように、前記３Ｄ用画像を表示するための光透過性を有する表示素子１２、および、前記表示素子１２の裏側に配置され、観察者の右眼に対応させて、前記表示素子１２に表示された右眼用の３Ｄ用画像（以下、右眼用画像）を裏側から照射する光線束１４ａを発生させる右眼用バックライト１３ａと、観察者の左眼に対応させて、前記表示素子１２に表示された左眼用の３Ｄ用画像（以下、左眼用画像）を裏側から照射する光線束１４ｂを発生させる左眼用バックライト１３ｂとからなるバックライトユニット１３を備えている。前記画像表示装置１１は、図５に示すように、前記表示素子１２において右眼用画像が表示されるときには、観察者の右眼の位置に右眼用バックライト１３ａから照射される光のピークがあり、また、前記表示素子１２において左眼用画像が表示されるときには、観察者の左眼の位置に左眼用バックライト１３ｂから照射される光のピークがあるように、前記バックライトユニット１３の光の輝度分布が調節されている。なお、図５に示す分布図における横軸は、前記表示素子１２の表示面の法線からの傾き角（θ）を示しており、正の傾き角θは、観察者が表示面に正対したときの上方を０時とした場合の３時方向（右側）への傾き角を示し、負の傾き角θは同じく９時方向（左側）への傾き角を示す。なお、図４の分布図の縦軸は光源としてのバックライトユニット１３の光の輝度を示している。
【０００４】
このように構成された画像表示装置１１で３Ｄ用画像を立体視させる場合、前記表示素子１２は、右眼用画像と左眼用画像を交互に高速に切り替えて表示するとともに、画像の切り替えと同期させて、各画像に対応する光源としての右眼用バックライト１３ａと左眼用バックライト１３ｂの光を左右の眼に向かって交互に高速に切替点灯させ、それぞれの光線束１４ａ、１４ｂを前記表示素子１２を透過させて表示光１５ａ、１５ｂとする。観察者は、前記表示素子１２に表示される右眼用画像の表示光１５ａと左眼用画像の表示光１５ｂを視認することで、３次元画像の立体視を実現することができる。
【０００５】
なお、このように構成された画像表示装置１１で２次元（２Ｄ）画像を表示したい場合、前記表示素子１２に２Ｄ用画像を表示し、前記バックライトユニット１４は、右眼用バックライト１３ａと左眼用バックライト１３ｂをともに点灯させればよい。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述のように、前記右眼用バックライト１３ａと左眼用バックライト１３ｂは予め３Ｄ用画像の立体視を良好に得るべく、輝度分布を調整されて配置されるため、２Ｄ用画像の表示を視認する場合には、視認する位置によって輝度のばらつきが大きくなってしまい、２Ｄ用画像の表示を行う通常の表示装置よりも表示品質が劣るといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の画像表示装置は、３次元画像表示時および２次元画像表示時のいずれの場合であっても、良好な品質の表示を得ることのできる画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するため、本発明の画像表示装置の特徴は、２次元画像と３次元画像とを切り替え表示可能とされた、光透過性を有する画像表示手段と、前記画像表示手段の背面側に配設され、入射光をそのまま透過させて前記画像表示手段へ照射させる光透過状態と、入射光を拡散させて前記画像表示手段へ照射させる光拡散状態とを切り替え可能とされた光調整手段と、前記光調整手段の背面側に配置され、前記光調整手段の背面側に配置され、輝度分布のピーク位置を異ならせた第１の光線束と第２の光線束とを前記光調整手段へ異なる角度で照射可能とされた光照射手段と、前記第１の光束線および第２の光束線のそれぞれに同期して前記画像表示手段に画像を表示させる同期駆動手段とを有する点にある。
【００１０】
そして、前記光調整手段は高分子と液晶の複合体を有する表示素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像表示装置によれば、３次元画像の表示時においては、前記光透過状態と光拡散状態との切り替え可能な光調整手段を光透過状態とし、２次元画像の表示時においては、前記光調整手段を光拡散状態とすることにより、３次元画像の表示時においては前記第１の光線束と第２の光線束のそれぞれの輝度のピーク位置を観察者の左右の眼の位置に合わせるように調節することで、良好な３次元画像の立体視を実現させることができ、また、２次元画像の表示時においては前記第１の光線束と第２の光線束のそれぞれの輝度のピーク位置を、拡散状態となった光調整手段により分散させ、輝度分布を均一化させることで、輝度ムラがない良好な２次元画像の表示を実現させることができる。
【００１２】
なお、前記光調整手段としては、高分子と液晶の複合体を有する表示素子を採用することにより、光の透過状態と拡散状態との切替を簡単且つ確実に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態の画像表示装置は、２次元画像と３次元画像とを切り替え表示可能とされた、光透過性を有する画像表示手段と、前記画像表示手段の背面側に配設され、入射光をそのまま透過させて前記画像表示手段へ照射させる光透過状態と、入射光を拡散させて前記画像表示手段へ照射させる拡散状態とを切り替え可能とされた光調整手段と、前記光調整手段の背面側に配置され、第１の光線束と第２の光線束とを前記光調整手段へ異なる角度で照射可能とされた光照射手段と、前記第１の光束線および第２の光束線のそれぞれに同期して前記画像表示手段に画像を表示させる同期駆動手段とを有している。
【００１４】
図１および図２は、本発明の画像表示装置１の概略断面図である。
【００１５】
本実施形態の画像表示装置１における画像表示手段としては、光透過性を有する液晶表示素子２を用いている。この液晶表示素子２は、３次元画像表示時においては、３Ｄ用画像を構成する第１の画像としての右眼用画像と、第２の画像としての左眼用画像の表示を高速で切替可能とされている。
【００１６】
また、光調整手段としては、高分子と液晶の複合体を有する表示素子３を用いている。本実施形態において、高分子と液晶の複合体を有する表示素子３の概念には、通電時に光透過状態となり非通電時に光拡散状態となるように構成された表示素子と、逆に、通電時に光拡散状態となり非通電時に光透過状態となる表示素子（例えば、「トランスマート（旭硝子株式会社製商品）」の双方を含む。特に好ましくは、光透過状態での透過性の高さを考慮して、トランスマートを用いることが好ましい。前記液晶表示素子３は、３Ｄ用画像表示においては光透過状態、２Ｄ用画像表示時においては光拡散状態となるように通電制御可能とされている。このように、光調整手段として高分子と液晶の複合体を有する表示素子３を採用することにより、光の透過状態と拡散状態との切替を簡単且つ確実に行うことが可能となる。
【００１７】
そして、前記光照射手段としては、第１の光線束５ａを発生させる第１のバックライト４ａと、第２の光線束５ｂを発生させる第２のバックライト４ｂを備えたバックライトユニット４を用いている。このバックライトユニット４は、３次元画像の表示時には、画像表示手段としての液晶表示素子２に表示される前記第１の画像と前記第２の画像の切り替えに同期させて、前記第１のバックライト４ａおよび第２のバックライト４ｂは点灯する時間が相互に重複しない周期で点滅可能とされ、前記第１の光線束５ａおよび第２の光線束５ｂの照射を高速で切替可能とされている。
【００１８】
そして、本実施形態において、前記バックライトユニット４は、前記第１の光線束５ａは観察者の右眼位置に輝度のピークがあり、また、第２の光線束５ｂは観察者の左眼位置に輝度のピークがあるように、前記第１のバックライト４ａおよび第２のバックライト４ｂの光の輝度分布が調節されている。なお、２次元画像表示時においては、前記第１のバックライト４ａおよび第２のバックライト４ｂは一斉に点灯可能とされている。
【００１９】
このように構成された本実施形態の画像表示装置を用いた３次元画像表示および２次元画像表示について説明する。
【００２０】
３次元画像表示を行う場合、まず、光調整手段としての表示素子３を、光透過状態となるように通電制御する。つまり、通電時に光透過状態となり非通電時に光拡散状態となるように構成された表示素子を用いた場合においては通電（オン）状態とし、逆に、前述のトランスマートのような通電時に光拡散状態となり非通電時に光透過状態となるように構成された表示素子を用いた場合においては非通電（オフ）状態とする。
【００２１】
この状態において、前記画像表示手段としての液晶表示素子２には、３Ｄ用画像を構成する右眼用画像と左眼用画像とを高速に切り替えて表示する。
【００２２】
そして、前記バックライトユニット４においては、前記同期駆動手段により第１の画像としての右眼用画像の表示と同期させて第１のバックライト４ａを点灯させ、第２の画像としての左眼用画像の表示と同期させて第２のバックライト４ｂを点灯させる切替を高速に行う。
【００２３】
このとき、図１に示すように、バックライトユニット４の第１のバックライト４ａから照射された第１の光線束５ａは、透過状態とされた光調整手段としての表示素子３内を透過し、右眼用画像が表示された液晶表示素子２に入射する。そして、液晶表示素子２に入射した第１の光線束５ａは、液晶表示素子２に表示された情報を表示する第１の表示光６ａとなる。
【００２４】
また、バックライトユニット４の第２のバックライト４ｂから照射された第２の光線束５ｂは、透過状態とされた光調整手段としての表示素子３内を透過し、左眼用画像が表示された液晶表示素子２に入射する。そして、液晶表示素子２に入射した第２の光線束４ｂは、液晶表示素子２に表示された情報を表示する第２の表示光６ｂとなる。
【００２５】
そして、第１の光線束５ａおよび第２の光線束５ｂは入射角が異なるから、第１の表示光６ａおよび第２の表示光６ａは別の角度、詳しくは、前記第１の表示光６ａは観察者の右眼位置、第２の表示光６ｂは観察者の左眼位置で観察されることになる。また、第１の光線束および第２の光線束５は、それぞれ点灯する時間が重複しない周期で高速に点滅しているため、第１の光線束５ａによる第１の表示光６ａと第２の光線束５ｂによる第２の表示光６ｂには別々の情報を高速に表示できる。そして、第１の光線束５ａおよび第２の光線束５の点滅する回数を、それぞれ３０回／秒以上とすれば、観察者は、それぞれ点滅を感じることなく連続した画像として認識でき、３次元画像の立体視を実現することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態の画像表示装置１においては、バックライトユニット４の第１のバックライト４ａおよび第２のバックライト４ｂの光の輝度分布は、前記第１の光線束５ａでは観察者の右眼位置に輝度のピークがあり、また、第２の光線束５ｂでは観察者の左眼位置に輝度のピークがあるように、予め調節されているので、得られる３次元画像は明度の高い良質な画像となる。
【００２７】
なお、前述のように見る角度によって第１の表示光６ａと第２の表示光６ｂの異なる画像を表示することができる本実施形態の画像表示手段は、３Ｄ用画像の立体視を実現する画像表示装置１としてのみならず、表示面の左右からの視認に対し、異なる画像を表示することのできる画像表示装置として利用することも可能である。たとえば、カーナビゲーションのディスプレイに応用して、運転席と助手席で異なる画像を表示することもできる。この場合においても、本実施形態の画像表示装置１においては、バックライトユニット４の第１のバックライト４ａおよび第２のバックライト４ｂの光の輝度分布は、前記第１の光線束では運転席側の視角位置に輝度のピークがあり、また、第２の光線束では助手席側の視角位置に輝度のピークがあるように予め調節されているので、表示面の左右のいずれに表示される画像も明度の高い良質な画像となる。
【００２８】
そして、本実施形態の画像表示装置１を用いた２次元画像の表示を行う場合、光調整手段としての表示素子３は、光拡散状態となるように通電制御される。つまり、通電時に光透過状態となり非通電時に光拡散状態となるように構成された表示素子を用いた場合においては非通電（オフ）状態とし、逆に、前述のトランスマートのような通電時に光拡散状態となり非通電時に光透過状態となるように構成された表示素子を用いた場合においては通電（オン）状態とする。
【００２９】
この状態において、前記画像表示手段としての液晶表示素子２には、所望の２Ｄ用画像を表示する。
【００３０】
そして、前記バックライトユニット４においては、第１のバックライト４ａと第２のバックライト４ｂとをともに点灯させる。
【００３１】
このとき、図２に示すように、バックライトユニット４の第１のバックライト４ａから照射された第１の光線束５ａおよび第２の光線束５ｂは、拡散状態とされた光調整手段としての表示素子３内に入射し、拡散光とされて液晶表示素子２に入射する。そして、液晶表示素子２に表示された情報を表示する表示光７となる。このとき、光調整手段としての表示素子３に入射した光は、この表示素子３内において拡散光とされる際に、図３中一点鎖線に示すように、予め調整された前記第１のバックライト４ａと第２のバックライト４ｂから照射される光の輝度分布が平均化される。よって、この拡散光を利用して表示光７とされた２次元画像は、視認する位置による輝度のばらつきのない良質な２次元画像となる。なお、図３は、前述の図５に対応する分布図であり、横軸は前記表示素子２の表示面の法線からの傾き角（θ）を示しており、正の傾き角θは、観察者が表示面に正対したときの上方を０時とした場合の３時方向（右側）への傾き角を示し、負の傾き角θは同じく９時方向（左側）への傾き角を示す。縦軸はバックライトユニット３の光の輝度を示す。
【００３２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３３】
例えば、前記光照射手段としては前述の構成に限らず、例えば、光源と、光源からの光を第１の光線束および第２の光線束に分割する液晶シャッタおよび前記光調整手段としての表示素子に入射する角度を異ならせる光学系を有するバックライトユニットであってもよい。このような構成のバックライトユニットにおいては、液晶シャッタの開閉する周波数によって、第１の光線束および第２の光線束の点滅する回数を調整することができる。そして、このような構成のバックライトユニットは、光源を一つにすることができ、消費電力を減らすことができる。また、液晶シャッタを開閉することで、容易に第１の光線束と第２の光線束を交互に点滅させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の画像表示装置において３次元画像表示を行う場合を示す概略断面図
【図２】本発明の実施形態の画像表示装置において２次元画像表示を行う場合を示す概略断面図
【図３】本発明の画像表示装置のバックライトの輝度分布を示す分布図
【図４】従来の画像表示装置において３次元画像表示を行う場合を示す概略断面図
【図５】従来の画像表示装置のバックライトの輝度分布を示す分布図
【符号の説明】
【００３５】
１  画像表示装置
２  （画像表示手段）液晶表示素子
３  （光調整手段）表示素子
４  バックライトユニット
４ａ  第１のバックライト
４ｂ  第２のバックライト
５ａ  第１の光線束
５ｂ  第２の光線束
６ａ  第１の表示光
６ｂ  第２の表示光
７  （２次元画像表示時の）表示光
【図１】
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【図２】
2005338245.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005338245.tif 000006
【図５】
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