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。
しかも、前記従来の液晶表示装置は、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て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ないため、製造が難しい。
さらに、前記従来の液晶表示装置は、立体画像を観察できる方向、つまり左眼用画像と右眼用画像とを表示観察者の左眼と右眼でそれぞれ観察できる方向が、液晶表示パネルの正面方向(画面の法線付近の方向)だけである。
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、しかも製造が容易で、さらには、液晶表示パネルの画面の左右方向における複数の方向から立体画像を観察させ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。
この発明の液晶表示装置は、
複数の画素がマトリックス状に配列した画面領域を有し、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画像データと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透過型の液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの少なくとも一方の面の外方に配置され、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネルに向けて出射する複数の光源を備えた照明手段と、
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選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段から前記複数の方向に前記左眼用照明光を出射させ、前記右眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段から前記複数の方向に前記右眼用照明光を出射させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
この液晶表示装置において、前記照明手段は、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する略半円筒状の反射面が形成された反射部材と、前記液晶表示パネルと前記反射部材との間の空間の上側と下側のいずれか一方の前記略半円筒の中心近傍に、この曲率中心から前記反射部材の反射面に向かって左右方向に広がる複数の放射線上にそれぞれ配置され、前記複数放射線の方向毎に前記反射部材の反射面に向けて、それぞれの光の中心線を平行にかつ左右に予め定めた距離だけ離し、前記それぞれの中心線の中央を前記放射線にほぼ一致させて配置した第1、第2の発光素子からなる複数の光源とからなるものが望ましい。
また、この液晶表示装置において、前記照明手段は、前記液晶表示パネルの一方の面の外方に、前記液晶表示パネルの画面領域に対向させて配置するのが望ましい。
その場合は、前記液晶表示パネルの前記照明手段に対向する入射面とその反対側の出射面のいずれか一方の面側に、前記照明手段からの左眼用照明光と右眼用照明光を表示観察者の左眼と右眼にそれぞれ集光させる集光手段を配置するのが好ましい。
また、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの一方の面の外方に配置された第1の照明手段と、前記液晶表示パネルの他方の面の外方に配置された第2の照明手段とを備え、これらの照明手段をそれぞれ、その左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段の上方と下方のいずれか一方に向けて設け、前記液晶表示パネルを、その画面領域を前記第1と第2の照明手段からの出射光が交差する領域に対応させて配置した構成としてもよい。
その場合は、前記液晶表示パネルの一方の面と他方の面にそれぞれ、その面側に配置された前記照明手段からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネルの画面の法線を含む水平面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前記液晶表示パネルに入射させる屈折手段を配置するのが望ましい。
さらに、この液晶表示装置において、前記照明手段は、前記液晶表示パネルとの間に空間を設けて配置され、前記液晶表示パネルに対向する面に、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する半円筒状または半多角筒状の反射面が形成された反射部材と、前記液晶表示パネルと前記反射部材との間の空間の上側と下側のいずれか一方に、前記半円筒または半多角筒の中心から前記反射部材の反射面に向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置され、前記複数の方向毎に前記反射部材の反射面に向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が互いに左右にずれた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源とにより構成するのが望ましい。
その場合、前記複数の光源は、前記反射部材の反射面と同心な半円線に沿わせて予め定めた間隔で配置するのが望ましい。
また、前記照明手段は、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応する位置から前記液晶表示パネルに向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置され、前記複数の方向毎に前記液晶表示パネルに向けて、定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が互いに左右にずれた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源により構成してもよい。
その場合、前記複数の光源は、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応する位置を中心とする半円線に沿わせて予め定めた間隔で配置するのが望ましい。
さらに、前記照明手段の光源は、予め定めた広がり角の第1の光を発する第1の固体発光素子と、前記広がり角の第2の光を発する第2の固体発光素子とを、これらの固体発光素子の出射光の中心線を互いに平行にして並置した発光体が好ましい。
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選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段から左眼用照明光を出射させ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段から右眼用照明光を出射させることにより、前記液晶表示パネルに前記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順次表示させ、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。
この液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの複数の画素への左眼用画像データの書込みと前記照明手段からの左眼用照明光の出射とによる左眼用画像の表示と、前記液晶表示パネルの複数の画素への右眼用画像データの書込みと前記照明手段からの右眼用照明光の出射とによる右眼用画像の表示とを順次行なうものであるため、前記左眼用画像と右眼用画像と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することができ、したがって、解像度の高い立体画像を表示することができる。
しかも、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの外方に、前記照明手段を、この照明手段からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネルの画面領域に入射させるように配置すればよいため、容易に製造することができる。
さらに、この液晶表示装置は、前記照明手段を、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネルに向けて出射する複数の光源を備えた構成としているため、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における複数の方向から立体画像を観察させることができる。
この発明の液晶表示装置において、前記照明手段は、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する略半円筒状の反射面が形成された反射部材と、前記液晶表示パネルと前記反射部材との間の空間の上側と下側のいずれか一方の前記略半円筒の中心近傍に、この曲率中心から前記反射部材の反射面に向かって左右方向に広がる複数の放射線上にそれぞれ配置され、前記複数放射線の方向毎に前記反射部材の反射面に向けて、それぞれの光の中心線を平行にかつ左右に予め定めた距離だけ離し、前記それぞれの中心線の中央を前記放射線にほぼ一致させて配置した第1、第2の発光素子からなる複数の光源とからなるものが望ましく、このような照明手段を備えることにより、前記液晶表示パネルに向けて、その画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に出射することができる。
また、この液晶表示装置において、前記照明手段は、前記液晶表示パネルの一方の面の外方に、前記液晶表示パネルの画面領域に対向させて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶表示パネルにその一方の面から前記複数の方向に左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ入射させ、前記液晶表示パネルの他方の面側の前記複数の方向からそれぞれ立体画像を観察させることができる。
その場合は、前記液晶表示パネルの前記照明手段に対向する入射面とその反対側の出射面のいずれか一方の面側に、前記照明手段からの左眼用照明光と右眼用照明光を表示観察者の左眼と右眼にそれぞれ集光させる集光手段を配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記複数の方向から高輝度の立体画像を観察させることができる。
また、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの一方の面に対向する第1の照明手段と、前記液晶表示パネルの他方の面に対向する第2の照明手段とを備え、これらの照明手段をそれぞれ、その左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段の上方と下方のいずれか一方に向けて設け、前記液晶表示パネルを、その画面領域を前記第1と第2の照明手段からの出射光が交差する領域に対応させて配置した構成としてもよく、このようにすることにより、前記液晶表示パネルの一方の面側の複数の方向と、前記液晶表示パネルの他方の面側の複数の方向とからそれぞれ立体画像を観察させることができる。
その場合は、前記液晶表示パネルの一方の面と他方の面にそれぞれ、その面側に配置された前記照明手段からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネルの画面の法線を含む水平面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前記液晶表示パネルに入射させる屈折手段を配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶表示パネルの両方の面側の複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネルの画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。
さらに、この液晶表示装置において、前記照明手段は、前記液晶表示パネルとの間に空間を設けて配置され、前記液晶表示パネルに対向する面に、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する半円筒状または半多角筒状の反射面が形成された反射部材と、前記液晶表示パネルと前記反射部材との間の空間の上側と下側のいずれか一方に、前記半円筒または半多角筒の中心から前記反射部材の反射面に向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置され、前記複数の方向毎に前記反射部材の反射面に向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が互いに左右にずれた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源とにより構成するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の光源からの第1と第2の光を前記反射部材の反射面により反射し、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野角を複数分割した複数の方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
その場合、前記複数の光源は、前記反射部材の反射面と同心な半円線に沿わせて予め定めた間隔で配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の方向にそれぞれ実質的に同じ強度の左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
また、前記照明手段は、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応する位置から前記液晶表示パネルに向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置され、前記複数の方向毎に前記液晶表示パネルに向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が互いに左右にずれた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源により構成してもよく、このようにすることにより、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野角を複数分割した複数の方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
その場合、前記複数の光源は、前記液晶表示パネルの画面の左右方向の中央部に対応する位置を中心とする半円線に沿わせて予め定めた間隔で配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の方向にそれぞれ実質的に同じ強度の左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
さらに、前記照明手段の光源は、予め定めた広がり角の第1の光を発する第1の固体発光素子と、前記広がり角の第2の光を発する第2の固体発光素子とを、これらの固体発光素子の出射光の中心線を互いに平行にして並置した発光体が好ましく、このようにすることにより、中心が左右にずれた前記第1と第2の光を出射することができる。
(第1の実施形態)
図1〜図6はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は液晶表示装置の斜視図、図2は前記液晶表示装置の平面図、図3は図2のIII−III線に沿う断面図である。
この液晶表示装置は、図1〜図3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画面領域1a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透過型の液晶表示パネル1と、前記液晶表示パネル1の一方の面の外方に配置された照明手段12と、液晶表示装置の表示を制御する制御手段20とを備えている。
図5は前記液晶表示パネル1の一部分の断面図であり、この液晶表示パネル1は、図示しない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と、これらの基板2,3の対向する内面にそれぞれ設けられ、互いに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透明電極4,5と、前記一対の基板2,3間の前記シール材で囲まれた領域に設けられたネマティック液晶層8とからなっている。
なお、この実施例で用いた液晶表示パネル1は、一方の基板2の内面に、行方向(画面の左右方向)及び列方向(画面の上下方向)にマトリックス状に配列する複数の画素電極4を設け、他方の基板3の内面に前記複数の画素電極4に対向する一枚膜状の対向電極5を設けたアクティブマトリックス液晶表示パネルであり、図5では省略しているが、前記一方の基板2の内面には、前記複数の画素電極4にそれぞれ接続された複数のTFT(薄膜トランジスタ)と、各行のTFTにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のTFTに画像データ信号を供給する複数のデータ配線が設けられている。
この液晶表示パネル1は、高速応答性を有するベント配向型、あるいは液晶層厚(基板間隙)を小さくして高速応答化を達成した液晶分子配列にねじれがないホモジニアス配向型の液晶表示パネルであり、ベント配向型液晶表示パネルの場合、前記液晶層8の液晶分子8aは、前記一対の基板2,3の内面に前記電極4,5を覆って設けられた水平配向膜6,7によりプレチルト角を制御されてスプレイ配向し、ホモジニアス配向型の液晶表示パネルの場合、前記液晶層8の液晶分子8aは、前記水平配向膜6,7により配向方向を規定され、一方の方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向している。
そして、この液晶表示パネル1の一対の基板2,3の外面には、一対の偏光板9,10が、それぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて配置されており、さらに、前記一対の基板2,3のいずれか、例えば対向電極5が設けられた基板3とその基板側の偏光板10との間には、表示のコントラストを高くするための位相差板11が配置されている。
次に、前記液晶表示パネル1の一方の面の外方に配置された照明手段12について説明すると、この照明手段12は、図1〜図3に示したように、前記液晶表示パネル1との間に空間を設けて配置され、前記液晶表示パネル1に対向する面に、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する略半円筒状の反射面13aが形成された反射部材13と、前記液晶表示パネル1と前記反射部材13との間の空間の上側と下側のいずれか一方の前記略半円筒の中心(以下、反射面13aの曲率中心という)近傍に、この曲率中心から前記反射部材13の反射面13aに向かって左右方向に広がる複数の放射線上にそれぞれ配置され、前記複数放射線の方向毎に前記反射部材13の反射面13aに向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心距離が左右に離れた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源14とからなっている。
前記反射部材13は、例えば、前記液晶表示パネル1の上下方向の高さと同程度の長さと前記液晶表示パネル1の左右方向の幅と同程度の直径を有する略半円筒体からなっており、その内周面全体が反射面13aとされている。
図4は前記照明手段12の一部分の拡大平面図であり、前記光源14は、予め定めた広がり角θの第1の光を発する第1の固体発光素子15aと、前記広がり角θの第2の光を発する第2の固体発光素子15bとを、これらの固体発光素子15a,15bの出射光の中心線Oa,Obを互いに平行にし、かつ予め定めた距離だけ離して並置した発光体からなっている。
なお、前記第1と第2の固体発光素子15a,15bは、その構造は図示しないが、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、その出射側に、前記LEDの発光点からの放射光を前記予め定めた広がり角θで出射するためのレンズ部を有している。
前記複数の光源14は、前記液晶表示パネル1と反射部材13との間の空間の上側と下側のいずれか一方、例えば下側の前記曲率中心の近傍に、前記反射部材13の反射面13aと同心な半円に沿わせて、予め定めた間隔で、且つそれぞれの光源14からの前記第1と第2の光の中心線Oa,Ob間の中央線方向を、前記反射部材13の反射面13aの曲率中心から前記反射部材13の反射面13aに向かって広がる前記放射線にほぼ一致させて配置されている。なお、図1〜図4では、作図上、前記複数の光源14の位置を前記曲率中心と前記反射部材13のほぼ中間に記載してあるが、実際には、前記複数の光源14は、前記曲率中心の近傍に集中させて配置してある。
この照明手段12は、前記複数の光源14からの第1と第2の光を前記反射部材13の反射面13aにより反射し、前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル1側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネル1に向けて出射する。 すなわち、前記光源14からの第1と第2の光のうち、中心線Oaが前記反射部材13の反射面13aの曲率中心を通る放射線から見て右側(図4において下側)にずれた第1の固体発光素子15aから出射される第1の光は、図4に矢線で示したように、前記反射部材13の半円筒状反射面13aにより反射され、前記第1と第2の光の中心線Oa,Ob間の中央線からずれた距離に応じた角度だけ左に傾いた方向に出射光強度のピークを持った実質的に平行な前記左眼用照明光となって前記液晶表示パネル1側に出射する。
また、前記中心線Obが前記反射部材13の反射面13aの曲率中心を通る放射線から見て左側(図4において上側)にずれた第2の固体発光素子15bから出射される第2の光は、図4に破矢線で示したように、前記反射部材13の半円筒状反射面13aにより反射され、前記第1と第2の光の中心線Oa,Ob間の中央線からずれた距離に応じた角度だけ右に傾いた方向に出射光強度のピークを持った実質的に平行な前記右眼用照明光となって前記液晶表示パネル1側に出射する。
そして、前記複数の光源14は、前記反射部材13の反射面13aの曲率中心から前記反射部材13の反射面13aに向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置されているため、これらの光源14からの前記第1と第2の光が前記反射部材13の半円筒状反射面13aにより反射され、図2のように、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における表示の視野の複数の方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光となって出射する。
このように、前記照明手段12は、前記液晶表示パネル1との間に空間を設けて配置され、前記液晶表示パネル1に対向する面に、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に対応し且つ前記画面の上下方向に沿った方向に中心を有する略半円筒状の反射面13aが形成された反射部材13と、前記液晶表示パネル1と前記反射部材13との間の空間の下側に、前記反射部材13の半円筒状の反射面13aの曲率中心近傍に、この曲率中心から前記反射部材13の反射面13aに向かって左右に広がる複数の放射線上にそれぞれ配置され、前記複数放射線の方向毎に前記反射部材13の反射面13aに向けて、予め定めた広がり角θをもち、それぞれの光の中心距離が左右に離れた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源14とにより構成されているため、前記複数の光源14からの第1と第2の光を前記反射部材13の反射面13aにより反射し、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における視野の複数の方向毎に、前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
また、この実施例では、前記照明手段12の複数の光源14を、前記曲率中心の近傍の前記反射部材13の反射面13aと同心な位置に予め定めた間隔で配置しているため、この照明手段12から、前記複数の方向にそれぞれ実質的に同じ強度の左眼用照明光と右眼用照明光を出射させることができる。
さらに、この実施例では、前記照明手段12の光源14を、予め定めた広がり角θの第1の光を発する第1の固体発光素子15aと、前記広がり角θの第2の光を発する第2の固体発光素子15bとを、これらの固体発光素子15a,15bの出射光の中心線Oa,Obを予め定めた距離だけ離してかつ互いに平行にして並置した発光体としているため、この光源14から、中心が左右にずれた前記第1と第2の光を出射させることができる。
なお、この実施例では、図1及び図2に示したように、7つの光源14を、前記反射部材13の反射面13aと同心な位置に、前記反射部材13の中央と、その中央から前記反射部材13の左右方向にそれぞれ一定角度、例えば25°ずつ順次ずらした放射線上に複数配置しており、したがって、前記照明手段12は、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に向かう方向と、その方向から前記液晶表示パネル1側から見て左右方向にそれぞれ25°ずつ順次ずれた計7つの方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射する。
そして、前記照明手段12は、前記液晶表示パネル1の一方の面の外方に、前記液晶表示パネルの画面領域1aに対向させて、前記反射部材13の左右の端縁間の面を前記液晶表示パネル1のパネル面と実質的に平行にするとともに、前記反射部材13の上下縁を、前記液晶表示パネル1の上下縁に対して、前記複数の光源14から出射し、前記反射部材13の反射面13aにより反射されて液晶表示パネル1側に出射する左眼用照明光と右眼用照明光の上下方向の傾き角、つまり前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に対する傾き角に応じた高さだけ下方にずらして配置されている。
すなわち、前記照明手段12は、この照明手段12からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル1の画面領域1aに入射させるように配置されている。
また、図1に示した制御手段20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の駆動回路と、前記照明手段12の複数の光源14の駆動回路とを備えており、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選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段12の複数の光源14の第1の固体発光素子15aを同時に点灯させ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段12の複数の光源14の第2の固体発光素子15bを同時に点灯させる。
すなわち、この制御手段20は、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の書込みに同期させて前記照明手段12から前記複数の方向に左眼用照明光を出射させ、前記液晶表示パネル1の複数の画素への右眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段12から前記複数の方向に右眼用照明光を出射させる。
この液晶表示装置は、前記制御手段20により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選択的に書込み、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段12から左眼用照明光を出射させ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて前記照明手段12から右眼用照明光を出射させることにより、前記液晶表示パネル1に前記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順次表示させ、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。
なお、この実施例の液晶表示装置は、フィールドシーケンシャル表示により立体カラー画像を表示するものであり、前記照明手段12の複数の光源14の第1と第2の固体発光素子15a,15bはそれぞれ、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を選択的に点灯され、赤、緑、青の3色の光を選択的に出射する。
そして、前記制御手段20は、1つの立体カラー画像を表示するための1フレームを6分割した6つのフィールド毎に、赤、緑、青の3色の単位色の左眼用画像データ及び右眼用画像データのうちの1つの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の複数の画素に書込み、赤、緑、青の各単位色の左眼用画像データの書込みにそれぞれ同期させて前記照明手段12から書込み画像データの色の左眼用照明光を前記複数の方向に出射させ、赤、緑、青の各単位色の右眼用画像データの書込みにそれぞれ同期させて前記照明手段12から書込み画像データの色の右眼用照明光を前記複数の方向に出射させるように構成されている。
この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル1の複数の画素への左眼用画像データの書込みと前記照明手段12からの左眼用照明光の出射とによる左眼用画像の表示と、前記液晶表示パネル1の複数の画素への右眼用画像データの書込みと前記照明手段12からの右眼用照明光の出射とによる右眼用画像の表示とを順次行なうものであるため、前記左眼用画像と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表示することができ、したがって、解像度の高い立体画像を表示することができる。
しかも、この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル1の外方に、前記照明手段12を、この照明手段12からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル1の画面領域1aに入射させるように配置すればよいため、容易に製造することができる。
さらに、この液晶表示装置は、前記照明手段12を、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル1側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネル1に向けて出射する構成としているため、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における複数の方向、つまり前記照明手段12から複数の方向に出射して液晶表示パネル1に入射した左眼用照明光と右眼用照明光の前記液晶表示パネル1からの出射方向から立体画像を観察させることができる。 図6は前記液晶表示装置の立体画像の観察方向を示す平面図であり、図では、3名の表示観察者Aが前記左右方向の3方向から立体画像を観察している状態を示している。
なお、この実施例の液晶表示装置は、上述したように、前記照明手段12から液晶表示パネル1の画面の左右方向に沿った計7つの方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射させるようにしたものであるため、前記7つの方向からそれぞれ立体画像を観察することができる。
また、この実施例の液晶表示装置は、前記照明手段12を前記液晶表示パネル1の一方の面の外方に、前記液晶表示パネル1の画面領域1aに対向させて配置しているため、前記液晶表示パネル1にその一方の面から前記複数の方向に左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ入射させ、前記液晶表示パネル1の他方の面側の前記複数の方向からそれぞれ立体画像を観察させることができる。
また、前記照明手段12は、図3に示したように、前記複数の光源14から出射し、前記反射部材13の反射面13aにより反射された光を前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に対して上方に傾いた方向に出射するが、その傾き角は、例えば30°程度以内の比較的小さい角度であり、したがって、前記複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル1の画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。
なお、上記実施例では、前記照明手段12の複数の光源14を、液晶表示パネル1と反射部材13との間の空間の下側に配置しているが、前記複数の光源14は、前記空間の上側に配置してもよく、その場合は、上記実施例と逆に、前記反射部材13の上下縁を前記液晶表示パネル1の上下縁に対して上方にずらして前記照明手段12からの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル1の画面領域1aに入射させるようにすればよい。
(第2の実施形態)
図7〜図9はこの発明の第2の実施例を示しており、図7は液晶表示装置の斜視図、図8は前記液晶表示装置の断面図、図9は前記液晶表示装置の立体画像の観察方向を示す平面図である。
この実施例の液晶表示装置は、上記第1の実施例の液晶表示装置に、前記液晶表示パネル1の照明手段12に対向する入射面とその反対側の出射面のいずれか一方の面側に配置され、前記照明手段12からの左眼用照明光と右眼用照明光を表示観察者Aの左眼と右眼にそれぞれ集光させる集光手段16を付加したものであり、他の構成は第1の実施例と同じである。
前記集光手段16は、例えばサーキュラフレネルレンズからなる集光レンズであり、この実施例では、この集光手段16を前記液晶表示パネル1の照明手段12に対向する入射面側に配置している。
この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル1の照明手段12に対向する入射面側に前記集光手段16を配置しているため、前記照明手段12からの左眼用照明光と右眼用照明光を図9に示したように表示観察者Aの左眼と右眼にそれぞれ集光させ、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における複数の方向から観察される立体画像の輝度をより高くすることができる。
(第3の実施形態)
図10及び図11はこの発明の第3の実施例を示しており、図10は液晶表示装置の平面図、図11は図10のXI−XI線に沿う断面図である。
この実施例の液晶表示装置は、図5に示した透過型液晶表示パネル1の一方の面の外方に配置された第1の照明手段12aと、前記液晶表示パネル1の他方の面の外方に配置された第2の照明手段12bとを備え、これらの照明手段12a,12bをそれぞれ、その左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段12b,12aの上方と下方のいずれか一方に向けて設け、前記液晶表示パネル1を、その画面領域1a(図1参照)を前記第1と第2の照明手段12a,12bからの出射光が交差する領域に対応させて配置したものである。
なお、前記第1と第2の照明手段12a,12bはいずれも、基本的な構成が第1の実施例の照明手段12と同じで、複数の光源14の上下方向の傾き角を、前記複数の光源14から出射して反射部材13の反射面13aにより反射された左眼用照明光と右眼用照明光が他方の照明手段12b,12aの上方と下方のいずれか一方、例えば上方に向かって出射するように設定したものであるから、重複する説明は省略する。
そして、この実施例では、前記液晶表示パネル1の一方の面と他方の面にそれぞれ、その面側に配置された前記照明手段12a,12bからの左眼用照明光と右眼用照明光を前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前記液晶表示パネル1に入射させる屈折手段17a,17bを配置している。
この屈折手段17a,17bは、例えば前記液晶表示パネル1の画面の左右方向に沿う複数の細長プリズムを互いに平行に形成したプリズムシートである。
この実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネル1の一方の面に対向する第1の照明手段12aと、前記液晶表示パネル1の他方の面に対向する第2の照明手段12bとを、これらの照明手段12a,12bからの左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段12b,12の上方と下方のいずれか一方に向けて設け、前記液晶表示パネル1を、その画面領域1aを前記第1と第2の照明手段からの出射光が交差する領域に対応させて配置したものであるため、前記液晶表示パネル1の一方の面側と他方の面側とにそれぞれ立体画像を表示し、その立体画像の両方を、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における複数の方向から観察させることができる。
なお、前記液晶表示パネル1の一方の面側と他方の面側とに表示される立体画像のいずれかは、左右が反転した画像である。
そして、この実施例では、前記液晶表示パネル1の一方の面と他方の面にそれぞれ前記屈折手段17a,17bを配置しているため、前記液晶表示パネル1の一方の面側に配置された第1の照明手段12aからの左眼用照明光及び右眼用照明光と、前記液晶表示パネル1の他方の面側に配置された第2の照明手段12bからの左眼用照明光及び右眼用照明光とをそれぞれ、前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前記液晶表示パネル1に入射させ、前記液晶表示パネル1の両方の面側の複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル1の画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。
(第4の実施形態)
図12及び図13はこの発明の第4の実施例を示しており、図12は液晶表示装置の平面図、図13は図12のXIII−XIII線に沿う拡大断面図である。
この実施例の液晶表示装置は、図5に示した透過型液晶表示パネル1の一方の外方に、液晶表示パネル1の画面領域1a(図1参照)に対向させて、集光手段(例えばサーキュラフレネルレンズからなる集光レンズ)16と、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に対応する位置から前記液晶表示パネル1に向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置され、前記複数の方向毎に前記液晶表示パネル1に向けて、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が互いに左右にずれた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源14からなる照明手段18を配置したものである。
前記照明手段18の複数の光源14は、上述した第1の実施例と同じものであり、赤、緑、青の3色のLEDを備えた第1と第2の固体発光素子15a,15bを、これらの固体発光素子15a,15bの出射光の中心線を互いに平行にして並置した発光体からなっている。
そして、前記複数の光源14は、前記集光レンズの焦点の近傍に、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に対応する位置を中心とする円弧に沿わせて、予め定めた間隔で、且つそれぞれの光源14からの前記第1と第2の光の中心線間の中心方向を、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における視野の複数の方向にそれぞれ向けて配置されている。
前記照明手段18は、前記複数の光源14からの第1と第2の光を直接前記液晶表示パネル1に向けて出射するものであり、前記複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル1側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光(図12に矢線で示した光)と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光(図12に破矢線で示した光)とを選択的に出射する。
すなわち、この照明手段18は、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部の前記集光レンズの焦点の近傍の位置から前記液晶表示パネル1に向かって左右方向に放射状に広がる複数の方向に向かって、予め定めた広がり角をもち、それぞれの光の中心が左右に予め定めた距離だけ離れた第1と第2の光を選択的に出射する複数の光源14を配置したものであるため、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における表示の視野の範囲で複数の方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
また、この照明手段18は、前記複数の光源14を、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に対応する位置を中心とする円弧に沿わせて予め定めた間隔で配置しているため、前記複数の方向にそれぞれ実質的に同じ強度の左眼用照明光と右眼用照明光を出射することができる。
なお、この実施例の照明手段18は、7つの光源14を、前記円弧の中心位置と、その位置から前記円弧の曲率中心から見て左右方向にそれぞれ一定角度、例えば25°ずつ順次ずらした複数の位置に配置しており、したがって、この照明手段18は、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向の中央部に向かう方向と、その方向から前記液晶表示パネル1側から見て左右方向にそれぞれ25°ずつ順次ずれた計7つの方向にそれぞれ前記左眼用照明光と右眼用照明光を出射する。
そして、前記照明手段18は、前記複数の光源14を前記液晶表示パネル1の画面の上下方向の中間部に対向させるとともに、これらの光源14からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を、前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に実質的に一致させて配置されている。
また、この実施例では、前記液晶表示パネル1の前記照明手段18に対向する入射面とその反対側の出射面のいずれか一方の面側、例えば入射面側に、前記照明手段18からの左眼用照明光及び右眼用照明光を表示観察者Aの左眼及び右眼に集光させる集光手段16を配置している。
この液晶表示装置は、前記液晶表示パネル1の一方の外方に、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、その方向に対して前記液晶表示パネル1側から見て左側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する左眼用照明光と、右側に傾いた方向に出射光強度のピークが存在する右眼用照明光とを選択的に前記液晶表示パネルに向けて出射する照明手段18を配置しているため、上述した第1〜第3の液晶表示装置と同様に、解像度の高い立体画像を表示することができ、しかも製造が容易で、さらには、液晶表示パネルの画面の左右方向における複数の方向から立体画像を観察させることができる。
また、この実施例の液晶表示装置は、前記照明手段12を前記液晶表示パネル1の一方の面の外方に、前記液晶表示パネル1の画面領域1aに対向させて配置しているため、前記液晶表示パネル1にその一方の面から前記複数の方向に左眼用照明光と右眼用照明光をそれぞれ入射させ、前記液晶表示パネル1の他方の面側の前記複数の方向からそれぞれ立体画像を観察させることができる。
しかも、この実施例では、前記照明手段18を、前記複数の光源14を前記液晶表示パネル1の画面の上下方向の中間部に対向させるとともに、これらの光源14からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を、前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に実質的に一致させて配置しているため、前記複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル1の画面の高さと同じ高さから充分な輝度で観察することができる。
さらに、この実施例では、前記液晶表示パネル1の照明手段12に対向する入射面側に前記集光手段16を配置しているため、前記照明手段12からの左眼用照明光と右眼用照明光を図12に示したように表示観察者Aの左眼と右眼にそれぞれ集光させ、前記液晶表示パネル1の画面の左右方向における複数の方向から観察される立体画像の輝度をより高くすることができる。
なお、この実施例では、前記照明手段18を、前記複数の光源14からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を前記液晶表示パネル1の画面の法線を含む水平面に実質的に一致させて配置しているが、前記照明手段18は、前記複数の光源14からの左眼用照明光と右眼用照明光の中心線を前記水平面に対して上下いずれか一方の方向に、例えば30°程度以内の比較的小さい角度で斜めに傾けて配置してもよく、その場合も、前記複数の方向の立体画像を、前記液晶表示パネル1の画面の高さに近い高さから充分な輝度で観察することができる。
(他の実施形態)
なお、上述した第1〜第3の実施例では、照明手段12,12a,12bの反射部材13の反射面13aを半円筒状に形成しているが、前記反射部材13の反射面13aを半多角筒状に形成し、前記液晶表示パネル1と前記反射部材13との間の空間の上側と下側のいずれか一方に、複数の光源14を、前記半多角筒の中心から前記反射部材の多角筒状反射面の各面に向かって放射状に広がる複数の方向にそれぞれ向けて配置してもよい。
また、上記第4の実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネルの一方の面の外方に、前記液晶表示パネルの画面領域に対向させて照明手段18を配置したものであるが、前記照明手段18を前記液晶表示パネルの一方の面の外方と他方の面の外方とにそれぞれ、一方の照明手段の左眼用照明光と右眼用照明光の出射方向を他方の照明手段の上方と下方のいずれか一方に向けて配置し、前記液晶表示パネル1を、その画面領域を前記両方の照明手段からの出射光が交差する領域に対応させて配置して、前記液晶表示パネル1の一方の面側の複数の方向と、前記液晶表示パネルの他方の面側の複数の方向とからそれぞれ立体画像を観察させるようにしてもよい。
さらに、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を用いてフィールドシーケンシャル表示により立体カラー画像を表示するものであるが、この発明は、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た液晶表示パネルを用いて立体カラー画像を表示する液晶表示装置にも適用することができ、その場合は、赤、緑、青の3色の色情報を有する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複数の画素に書込み、照明手段から前記液晶表示パネルの画面の左右方向における表示の視野の複数の方向毎にそれぞれ、前記左眼用画像データの書込みに同期させて白色の左眼用照明光を出射させ、前記右眼用画像データの書込みに同期させて白色の右眼用照明光光を出射させればよい。
また、前記液晶表示パネル1は、ベント配向型液晶表示パネル、あるいはホモジニアス配向型の液晶表示パネルに限らず、例えば強誘電性液晶表示パネルや、TN(ツイステッドネマティック)型液晶表示パネル等でもよい。
1…液晶表示パネル、1a…画面領域、12,12a,12b,18…照明手段、13…反射部材、13a…反射面、14…光源、15a,15b…固体発光素子、16…集光手段、17a,17b…屈折手段、20…制御手段。