JP2009093989A - 面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイに組み込む際に傾けて配置することなく、しかも光利用効率を犠牲にすることなく、複数方向へ光を出射させることのできる面光源装置を提供する。また、デュアルビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイなどとして使用できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】一組の光源１４ａ、１４ｂのうち一方の光源１４ａは偏向プレート１５に垂直な方向から見て、偏向プレート１５の中心軸を挟んで一方の側に配置され、他方の光源１４ｂは中心軸を挟んで他方の側に配置されている。偏向プレート１５は、一方の光源１４ａから出射して偏向プレート１５を透過する光ＬＬを左方向に傾け、他方の光源１４ｂから出射して偏向プレート１５を透過する光ＬＲを右方向に傾ける。左方向に傾いた光ＬＬは左側表示用の画素１７ａを透過して左方向へ左側画像を送り、右方向に傾いた光ＬＲは右側表示用の画素１７ｂを透過して右方向へ右側画像を送る。
【選択図】図３

Description

本発明は面光源装置及び液晶表示装置に関し、具体的には、見る角度によって異なる画像を表示することのできるマルチビュー液晶ディスプレイや、三次元画像表示を行える３Ｄ液晶ディスプレイなどに用いるための面光源装置と、当該面光源装置を用いた液晶表示装置に関する。

近年においては、見る角度によって異なる画像を表示することのできるマルチビュー液晶ディスプレイや、三次元画像表示を行える３Ｄ液晶ディスプレイなどの開発や試作が行われている。

マルチビュー液晶ディスプレイは、異なる方向、例えばデュアルビュー液晶ディスプレイのように右側方向から見たときと左側方向から見たときとでは同一画面に異なる画像が表示されるものである。例えば、このようなマルチビュー液晶ディスプレイを液晶テレビに用いれば、１台のテレビで複数チャンネルの番組を鑑賞することができる。また、車載用のカーナビに用いれば、運転席からは行先案内用の地図を見ることができ、同時に助手席又は後部座席からはテレビやＤＶＤ等を鑑賞することができる。

また、従来の３Ｄ液晶ディスプレイはゴーグル状のメガネをかけて画面を見る方式のものが主流であったが、見る角度によって画像の異なる液晶ディスプレイによれば、メガネをかけることなく自然な感覚で３Ｄ画像を見ることができる。なお、マルチビュー液晶ディスプレイと３Ｄ液晶ディスプレイとの基本的な違いは、マルチビュー液晶ディスプレイでは異なる画像の見える方向の間の角度が広く、３Ｄ液晶ディスプレイでは、異なる画像の見える方向が両眼の方向となるので、その方向の間の角度が狭い点にある。

このような液晶ディスプレイとしては、特開２００４−２０６０８９号公報（特許文献１）に開示されたマルチプル視野ディスプレイがある。図１は特許文献１に開示されている液晶ディスプレイの原理を概略的に表した断面図である。この液晶ディスプレイ１００は、バックライト１１１、液晶パネル１１２及び視差バリア１１３からなる。バックライト１１１は、発光ダイオードや冷陰極管等からなる光源１１４の前方に拡散板１１５を配置したものである。液晶パネル１１２には、左側表示用の画素１１６ａと右側表示用の画素１１６ｂが交互に配置されている。視差バリア１１３には、液晶パネル１１２の画素ピッチの２倍のピッチでスリット１１７が開口されており、各スリット１１７は画素１１６ａ、１１６ｂ間の境界に対向している。

この液晶ディスプレイ１００では、バックライト１１１の各光源１１４から出射した光は、拡散板１１５を透過して左右対称な広指向特性の光として液晶パネル１１２を背面側から照明する。液晶パネル１１２の左側表示用の画素１１６ａには左側画像が生成しており、同時に右表示用の画素１１６ｂには右側画像が生成しており、液晶パネル１１２には右側画像と左側画像とが混在している。そして、左表示用の画素１１６ａを透過する光ＬＬ（破線で示す。）は、左右対称な指向特性の光として画素１１６ａを透過するが、そのうち右側へ広がった不要な光は視差バリア１１３に当たって遮られ、左側へ広がった光は視差バリア１１３のスリット１１７を通過して左側方向へ広がっていく。この結果、液晶ディスプレイ１００を左側で見ている人、あるいは向かって左の目（右目）には左側画像が認識される。同様に、右表示用の画素１１６ｂを透過する光ＬＲ（細実線で示す。）は、左右対称な指向特性の光として画素１１６ｂを透過するが、そのうち左側へ広がった不要な光は視差バリア１１３に当たって遮られ、右側へ広がった光は視差バリア１１３のスリット１１７を通過して右側方向へ広がっていく。この結果、液晶ディスプレイ１００を右側で見ている人、あるいは向かって右の目（左目）には右側画像が認識される。

しかし、このような構造の液晶ディスプレイにあっては、視差バリアで半分以上の光を遮って捨てているので、光利用効率が悪くなり、画面を必要な明るさで表示させようとすると消費電力が大きくなる。また、必要な輝度を得るためには多数の光源が必要となり、コストが高くつく欠点があった。視差バリアのスリットを広くして開口率を大きくすれば、光利用効率を向上させて画面を明るくすることができるが、視差バリアの開口率を大きくすれば左右の画像が混在していずれの画像の画質も低下することになる。

特開２００７−１６４０３１号公報（特許文献２）に開示された液晶ディスプレイは、光利用効率を低下させる視差バリアを用いることなく左右に画像を生成している。この液晶ディスプレイ１２０では、図２に示すように、右側照明用のバックライト１１１ａと左側照明用のバックライト１１１ｂを用いており、液晶パネル１１２の背後にバックライト１１１ａ、１１１ｂを異なる方向へ傾かせて斜めに配置する。

そして、液晶パネル１１２では、左側表示用の画素１１６ａと右側表示用の画素１１６ｂを互い違いに駆動して左側画像と右側画像を交互に生成させる。このとき、左側表示用の画素１１６ａを駆動するのに同期して左側照明用のバックライト１１１ａを点灯し、左側表示用の画素１１６ａを通過した光ＬＬによって左側から左側画像を認識できるようにする。また、右側表示用の画素１１６ｂを駆動するのに同期して右側照明用のバックライト１１１ｂを点灯し、右側表示用の画素１１６ｂを通過した光ＬＲによって右側から右側画像を認識できるようにする。

このような構造の液晶ディスプレイは視差バリアを用いないので光のロスが小さくなり、光利用効率が高くなる。

しかし、バックライトが左側照明用と右側照明用の２個以上必要になるので、液晶ディスプレイの構造が複雑になり、コストも高くつくという欠点があった。また、デュアルビュー液晶ディスプレイでは左右の画像の傾きが４０度以上であるため、デュアルビュー液晶ディスプレイとして使用する場合にはバックライトを４０度以上傾けて配置しなければならず、液晶ディスプレイの厚みが大きくなる。

反対に、３Ｄ液晶ディスプレイの場合には左右の画像の傾きが６度程度であるため、バックライトの傾きも６度程度となり、それ以上でもそれ以下でも立体的な映像が得られない。このような小さな角度設定は難しいので、このような構造を３Ｄ液晶ディスプレイに応用することは困難であった。

特開２００４−２０６０８９号公報 特開２００７−１６４０３１号公報

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、液晶ディスプレイに組み込む際に傾けて配置することなく、しかも光利用効率を犠牲にすることなく、複数方向へ光を出射させることのできる面光源装置を提供することにある。また、この面光源装置を用いてマルチビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイなどとして使用することのできる液晶表示装置を提供することにある。

本発明にかかる面光源装置は、少なくとも一組の光源と少なくとも一枚の偏向プレートとを備え、一組の光源と一枚の偏向プレートとを対として構成された面光源装置であって、一組の前記光源は、前記偏向プレートに垂直な方向から見て、前記偏向プレートの中心軸に関して線対称に配置され、前記偏向プレートは、その中心軸を通り偏向プレートに垂直な平面に関して面対称な形状を有するとともに、前記平面に関して互いに異なる位置に配置されている各光源から出射して偏向プレートを透過する光を互いに異なる方向へ出射させるものであることを特徴としている。

かかる面光源装置と、複数の画像を同時又は時分割的に表示可能な液晶パネルとを組み合わせれば、マルチビュー液晶ディスプレイ（特に、デュアルビュー液晶ディスプレイ）や３Ｄ液晶ディスプレイなどの液晶表示装置を製作することができる。

特に、デュアルビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイに用いる場合には、面光源装置から２方向に光を出射させればよいので、一組の前記光源を、前記偏向プレートに垂直な方向から見て、前記偏向プレートの中心軸を挟んで一方の側に配置された光源と他方の側に配置された光源とし、前記偏向プレートを、一方の側に配置された前記光源から出射して偏向プレートを透過する光と、他方の側に配置された前記光源から出射して偏向プレートを透過する光とを前記平面に関して対称となるように斜めに出射させるようにすればよい。

本発明にかかる面光源装置にあっては、偏向プレートによって光の出射方向を曲げて各光源から出射した光を異なる方向へ出射させているので、視野バリアを用いることなく液晶パネルと組み合わせることにより、マルチビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイなどの液晶表示装置を作製することができる。従って、視野バリアを用いない場合には、視野バリアによる光ロスを削減することができ、液晶表示装置の光利用効率を高めることができる。また、視野バリアを用いる場合であっても、異なる方向へ出射された光が視野バリアを通過するので、従来の視野バリアを用いた液晶表示装置に比べて光利用効率が向上する。この結果、画面の明るさが同じであれば、従来よりも低消費電力化を図り、あるいは必要な光源の数を減らすことができ、面光源装置の低コスト化を図ることができる。

また、偏向プレートによって光の出射方向を曲げて各光源から出射した光を異なる方向へ出射させているので、マルチビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイなどの液晶表示装置を作製するときに面光源装置を斜めに傾けて配置する必要がなく、液晶表示装置ないし面光源装置の構造が簡素化され、低コスト化することができる。また、面光源装置を傾ける必要がないので、マルチビュー液晶ディスプレイの場合にも液晶表示装置を薄型化することができる。一方、３Ｄ液晶ディスプレイの場合には、偏向プレートの断面形状を変えることによって配向角度を微小変化させることもできるので、３Ｄ液晶ディスプレイにも容易に応用することができる。

本発明の面光源装置においては、発光ダイオードによって構成された白色光を出射する光源を用いることが好ましい。白色光を発する光源を用いることにより、カラー液晶パネルとの組合せが容易になり、発光ダイオードを用いることにより冷陰極管を用いた場合よりも色再現性が良好になる。

より具体的な実施態様においては、前記偏向プレートは、その前面又は裏面のうち少なくとも一方にプリズム状パターンが形成されており、前記一組の光源の光出射方向前方に配置されている。かかる実施態様では、各部分毎にプリズムパターンの形状を調整することにより光の出射方向を比較的自由に制御することができる。

また、前記偏向プレートは、その中心軸に垂直な断面がレンズ状となるように形成され、前記一組の光源の光出射方向前方に配置されていてもよい。かかる実施態様によれば、偏向パターンの形状を比較的単純にできる。

また、前記偏向プレートは、内部を導光する光を反射させて前面から出射させる偏向パターンが裏面に形成され、前記一組の光源のうち半分の光源が前記偏向プレートの一方側面に対向させて配置され、残り半分の光源が前記偏向プレートの他方側面に対向させて配置されていてもよい。かかる実施態様によれば、面光源装置をより薄型化することができる。

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図３は本発明の実施形態１による液晶表示装置の概略断面図である。図４は図３の液晶表示装置に用いられている面光源装置における光源と偏向プレートの配置を示す概略平面図である。なお、以下においては、図３の紙面に平行で、かつ液晶パネルに平行な方向をｘ軸方向といい、図３の紙面に垂直な方向をｚ軸方向といい、ｘ軸及びｚ軸に直交する方向（液晶パネルに垂直な方向）をｙ軸方向という。

液晶表示装置１０は、図３に示すように、面光源装置１１の前面に対向させて液晶パネル１２を配置したものである。面光源装置１１は、液晶パネル１２よりも一回り大きめサイズにするのが好ましい。

液晶パネル１２にあっては、ｘ軸方向に沿って左側表示用の画素１７ａと右側表示用の画素１７ｂが一定ピッチ毎に一列ずつ交互に配列されており、ｚ軸方向に沿っては同一の画素（左側表示用の画素１７ａ、あるいは右側表示用の画素１７ｂ）が配列されている。そして、液晶駆動回路（図示せず）により、液晶パネル１２の左側表示用の画素１７ａは左側画像が生成するように制御され、右側表示用の画素１７ｂは右側画像が生成するように制御される。

面光源装置１１においては、ケース１３内の底面（液晶パネル１２と平行な面）に、ｘ軸方向に沿って左側照明用の光源１４ａと右側照明用の光源１４ｂが交互に配列されている。光源１４ａ、１４ｂは、発光ダイオード（ＬＥＤ）や冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの白色光源であって、発光ダイオードの場合には、図４に示すように、光源１４ａ、１４ｂがそれぞれｚ軸方向に沿って複数個配列されている。また、白色発光する発光ダイオードとしては、青色ダイオードと蛍光体によって白色発光するようにしたもの、紫外光ダイオードと蛍光体によって白色発光するようにしたものを用いることができる。あるいは、赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードを組み合わせて白色発光させるようにしたものでもよい。光源１４ａ、１４ｂが冷陰極管である場合には、各冷陰極管の長さ方向がｚ軸方向となるように配置する。

光源１４ａ、１４ｂは、ｚ軸方向に沿った一列（一本）の左側照明用の光源１４ａと、ｚ軸方向に沿った一列（一本）の右側照明用の光源１４ｂとが一組となっている。一組をなす光源１４ａ、１４ｂどうしは他の組の光源１４ａ、１４ｂとの距離よりも短い距離をおいて配置されており、一組の光源１４ａ、１４ｂの前面にはそれぞれ偏向プレート１５が配置されている。

偏向プレート１５は、図４に示すように、左側照明用の光源１４ａと右側照明用の光源１４ｂの長さ方向（ｚ軸方向）と平行に配置されており、前面（ｙ軸方向）から見たとき両光源１４ａ、１４ｂが偏向プレート１５の中心軸Ｑに関して対称となるように配置されている。そして、各光源１４ａ、１４ｂは偏向プレート１５に垂直な方向の光軸を有する指向特性の光を出射する。偏向プレート１５は、ｚ軸方向から見たとき、光源１４ａから出射した光を透過させて左側に傾いた斜め方向に指向特性を有する光に変換し、光源１４ｂから出射した光を透過させて右側に傾いた指向特性を有する光に変換する働きをする。なお、偏向プレート１５は上記のような働きをするものであればよいが、その構造は特に限定されるものではない。偏向プレート１５の具体的な形状は後述する。

ケース１３の前面開口を覆う光学シート１６は、光の分布を滑らかにする働きをするが、光の分布を大きく変えるものではない。偏向プレート１５によって得た配光（指向性）が損なわれないよう、光学シート１６は高透過率や低ヘイズのものがよい。例えば、拡散度合いの小さな拡散板や拡散シート、プリズムシート、偏光シートなどを用いることができる。

また、ケース１３を白色樹脂で成形したり、ケース１３の底面に反射シートを貼ったりして光源１４ａ、１４ｂから後方へ出射された光を反射させて光利用効率を高くすることが望ましい。

しかして、この液晶表示装置１０にあっては、すべての左側照明用の光源１４ａを同時に点灯させると、図３に示すように、左側照明用の各光源１４ａからは、偏向プレート１５に垂直な方向に指向特性を持つ光ＬＬ（破線で表す。）が出射される。この光ＬＬは、偏向プレート１５を透過する際に左方向へ傾けられて偏向プレート１５に垂直な方向から左方向へ傾いた指向特性の光ＬＬとなり、さらに光学シート１６でわずかに指向特性を広げられて液晶パネル１２を背面側から照明する。このとき、液晶パネル１２の左側表示用の画素１７ａに画像（潜像）が生成されていると、画素１７ａを透過することによって生じた左側画像が左方向へ投影される。よって、液晶表示装置１０から見て左側に位置する人からは、左側画像が認識される。

同様に、すべての右側照明用の光源１４ｂを同時に点灯させると、右側照明用の各光源１４ｂからは、偏向プレート１５に垂直な方向に指向特性を持つ光ＬＲ（細実線で表す。）が出射される。この光ＬＲは、偏向プレート１５を透過する際に右方向へ傾けられて偏向プレート１５に垂直な方向から右方向へ傾いた指向特性の光ＬＲとなり、さらに光学シート１６でわずかに指向特性を広げられて液晶パネル１２を背面側から照明する。このとき、液晶パネル１２の右側表示用の画素１７ｂに画像（潜像）が生成されていると、画素１７ｂを透過することによって生じた右側画像が右方向へ投影される。よって、液晶表示装置１０から見て右側に位置する人からは、右側画像が認識される。

ただし、左側照明用の光源１４ａを点灯したときに右側表示用の画素１７ｂにも画像が生成していると、左側に右側画像が投影され、反対に、右側照明用の光源１４ｂを点灯したときに左側表示用の画素１７ａにも画像が生成していると、右側に左側画像が投影され、いずれの場合も左側画像と右側画像が重なり合うことになる。

このような画像の重なりを防ぐためには、左側画像と右側画像を時分割的に交互に生成すればよい。図５はこの様子を表したタイムチャートである。図５において、光源１４ａ、１４ｂのＯＮは点灯期間を示し、ＯＦＦは消灯期間を示す。また、画素１７ａのＯＮは画像生成状態（各画素１７ａの一部が透光状態、一部が遮蔽状態で全体として画像を生成している状態）を示し、ＯＦＦは全ての画素１７ａが遮蔽状態となっていることを示す。同様に、画素１７ｂのＯＮは画像生成状態（各画素１７ｂの一部が透光状態、一部が遮蔽状態で全体として画像を生成している状態）を示し、ＯＦＦは全ての画素１７ｂが遮蔽状態となっていることを示す。

図５に示すように、左側照明用の光源１４ａと右側照明用の光源１４ｂは、いずれも等しい時間間隔で交互に点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）を繰り返し、しかも、光源１４ａと光源１４ｂは交互に点灯する。また、左側表示用の画素１７ａは、左側照明用の光源１４ａの点灯と同期して左側画像を生成しており、右側照明用の光源１４ｂの点灯時には遮蔽状態となっている。右側表示用の画素１７ｂは右側照明用の光源１４ｂの点灯と同期して右側画像を生成しており、左側照明用の光源１４ａの点灯時には遮蔽状態となっている。

よって、右側画像と左側画像とは重なり合うことがなく、左側では左側画像のみを鑑賞することができ、右側では右側画像のみを鑑賞することができる。しかも、光源１４ａ、１４ｂの点灯と消灯の時間間隔を充分に短くすれば、残像によって滑らかな画像が鑑賞される。

ここで、液晶表示装置１０をデュアルビュー液晶ディスプレイとして使用しようとすれば、左右の画像の投影される方向どうしの角度が充分に広く（例えば、左右にそれぞれ４０度くらい）なるように偏向プレート１５を設計すればよい。また、３Ｄ液晶ディスプレイとして使用しようとすれば、左右の画像の投影される方向どうしの角度が狭く（例えば、左右にそれぞれ６度くらい）なるように偏向プレート１５を設計すればよい。

実施形態１の液晶表示装置１０にあっては、偏向プレート１５によって光の出射方向を曲げて各光源１４ａ、１４ｂから出射した光を異なる方向へ出射させているので、特許文献１のように視野バリアを用いることなく、デュアルビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイを作製することができる。従って、視野バリアによる光ロスを削減することができ、液晶表示装置１０の光利用効率を高めることができる。この結果、画面の明るさが同じであれば、従来よりも低消費電力化を図り、あるいは必要な光源１４ａ、１４ｂの数を減らすことができ、液晶表示装置１０の低コスト化を図ることができる。

また、偏向プレート１５によって光の出射方向を曲げて各光源１４ａ、１４ｂから出射した光を異なる方向へ出射させているので、特許文献２のようにデュアルビュー液晶ディスプレイや３Ｄ液晶ディスプレイを作製するときに面光源装置を斜めに傾けて配置する必要がなく、液晶表示装置の構造を簡素化して低コスト化することができる。また、面光源装置を傾ける必要がないので、デュアルビュー液晶ディスプレイの場合には液晶表示装置を薄型化することができる。さらに、３Ｄ液晶ディスプレイの場合には、偏向プレートの断面形状を変えることによって配向角度を微小変化させることができるので、３Ｄ液晶ディスプレイにも容易に応用することができる。

（偏向プレートの具体例）
図６は偏向プレート１５の具体的形状の一例を示す。偏向プレート１５は屈折率の高い透明樹脂又はガラスによって形成されている。偏向プレート１５の背面には凸状のプリズム状パターン２０が形成されており、偏向プレート１５の前面には間隔をあけて凹状のプリズム状パターン２１が形成されている。プリズム状パターン２０、２１はいずれも、偏向プレート１５の中心（中心軸Ｑ）を通り偏向プレート１５に垂直な平面Ｈに関して対称な形状を有している。また、プリズム状パターン２０、２１はｚ軸方向に沿って均一な断面形状を有しており、プリズム状パターン２１の傾きはプリズム状パターン２０の傾きよりも緩やかとなっている。

左側照明用の光源１４ａに対向する位置では、プリズム状パターン２０は右前方に傾いているので、左側照明用の光源１４ａから出射した光ＬＬはプリズム状パターン２０で屈折することによって左側へ曲げられる。同様に、右側照明用の光源１４ｂに対向する位置では、プリズム状パターン２０は左前方に傾いているので、右側照明用の光源１４ｂから出射した光ＬＲはプリズム状パターン２０で屈折することによって右側へ曲げられる。また、プリズム状パターン２１は、偏向プレート１５を透過する光ＬＬ、ＬＲをさらに大きく曲げると同時にその指向特性を広げる働きをしている。

なお、この例では、右に配置された左側照明用の光源１４ａの光を左側へ曲げるようにし、左に配置した右側照明用の光源１４ｂの光を右側へ曲げるようにしているが、左に配置した左側照明用の光源１４ａの光を左側へ曲げるようにし、右に配置した右側照明用の光源１４ｂの光を右側へ曲げるようにしても差し支えない。

図７は偏向プレート１５の具体的形状の他例を示す。この偏向プレート１５は、凸レンズ状ないしかまぼこ形（凹レンズ状でもよい。）に形成されている。光源１４ａ、１４ｂは、偏向プレート１５（レンズ面２２）の光軸（平面Ｈ上にある）を挟むようにして光軸からから外れた位置に配置されているので、左側照明用の光源１４ａから出射した光は、偏向プレート１５を透過することによって左側へ曲げられ、右側照明用の光源１４ｂから出射した光は、偏向プレート１５を透過することによって右側へ曲げられる。

（変形例１）
実施形態１の液晶表示装置１０においては、図３に二点鎖線で示すように、液晶パネル１２の前面に視差バリア１８を設けてもよい。視差バリア１８には、液晶パネル１２の画素ピッチの２倍の間隔でスリット１９が形成されており、各スリット１９は画素１７ａと画素１７ｂの中間領域に対向している。

視差バリア１８を設けると、視差バリア１８に遮られて左側方向から右側表示用の画素１７ｂが見えず、右側方向から左側表示用の画素１７ａが見えないので、左右の左側照明用の光源１４ａ、１４ｂを連続的に点灯すると共に左側表示用の画素１７ａと右側表示用の画素１７ｂに画像を連続的に生成していても、右側方向でも左側方向でも右側画像と左側画像が重なりにくくなり、光源１４ａ、１４ｂと液晶パネル１２の駆動が簡単になる。しかも、液晶パネル１２を透過した光ＬＬとＬＲはそれぞれ左側と右側に傾いているので、特許文献１のように液晶パネル１２を透過した光が視差バリア１８によって遮られる割合が小さく、光利用効率の低下を小さくできる。

（変形例２）
また、実施形態１の液晶表示装置１０においては、図６又は図７に示すように、左側照明用の光源１４ａと右側照明用の光源１４ｂの中央にも光源１４ｃを配置してよい。中央に配置した光源１４ｃの光ＬＣは、偏向プレート１５を透過した後も偏向プレート１５に垂直な方向の指向特性を有する光ＬＣとして出射される。したがって、液晶パネル１２にも左側表示用の画素１７ａ、前方表示用の画素１７ｃ、右側表示用の画素１７ｂを設け、図８（ａ）に示すように、画素１７ａ、１７ｃ及び１７ｂを時分割的に順次表示状態とし、左側表示用の画素１７ａの表示タイミングに同期させて左側照明用の光源１４ａを点灯し、前方表示用の画素１７ｃの表示タイミングに同期させて前方照明用の光源１４ｃを点灯し、右側表示用の画素１７ｂの表示タイミングに同期させて右側照明用の光源１４ｂを点灯することにより、左側方向と右側方向と前方との３方向で異なる画像を認識できるようになる。

（変形例３）
図８（ｂ）は左側照明用の光源１４ａと右側照明用の光源１４ｂの２種の光源によって右側方向と前方と左側方向との３方向で画像を認識できるようにする方法を示す。液晶パネル１２には、左側表示用の画素１７ａ、前方表示用の画素１７ｃ、右側表示用の画素１７ｂを設け、図８（ｂ）に示すように、画素１７ａ、１７ｃ及び１７ｂを時分割的に順次表示状態とし、左側表示用の画素１７ａの表示タイミングに同期させて左側照明用の光源１４ａを点灯し、前方表示用の画素１７ｃの表示タイミングに同期させて左側照明用の光源１４ａと右側照明用の光源１４ｂを同時点灯し、右側表示用の画素１７ｂの表示タイミングに同期させて右側照明用の光源１４ｂを点灯することにより、左側方向と右側方向と前方との３方向で異なる画像を認識できるようになる。

（第２の実施形態）
図９は本発明の実施形態２による液晶表示装置の概略断面図である。図１０は図９の液晶表示装置に用いられている面光源装置における光源と偏向プレートの配置を示す概略平面図である。図１１は面光源装置の一部を拡大して示す概略断面図である。

実施形態２の液晶表示装置３０は、実施形態１の液晶表示装置１０と光源１４ａ、１４ｂ及び偏向プレート１５の構造が異なるだけであって、その他の構造は共通であるので説明を省略する。

偏向プレート１５は、両側面が光入射側面となっており、図９及び図１０に示すように、一方の光入射側面に対向して左側照明用の光源１４ａが配置され、他方の光入射側面に対向して右側照明用の光源１４ｂが配置されている。偏向プレート１５の裏面には、図１１に示すように、断面Ｖ字状の偏向パターン３１（Ｖ形突起状の偏向パターンでもよい。）が複数条凹設されている。

しかして、図１１に示すように、ｚ軸方向から見て、偏向プレート１５の右側に配置されている左側照明用の光源１４ａから出射された光ＬＬは、光入射側面から偏向プレート１５内に入射して偏向プレート１５内を導光する。そして、底面の偏向パターン３１に入射して偏向パターン３１で全反射された光ＬＬは、偏向プレート１５の前面（光出射面）から左前方へ向けて出射する。面光源装置１１から左前方へ向けて出射した光ＬＬは、図９に示すように、液晶パネル１２の左側表示用の画素１７ａを透過し、その結果、左方向からは左側画像を鑑賞することができる。

同様に、ｚ軸方向から見て、偏向プレート１５の左側に配置されている右側照明用の光源１４ｂから出射された光ＬＲは、光入射側面から偏向プレート１５内に入射する。そして、偏向パターン３１で全反射された光ＬＲは、偏向プレート１５の前面（光出射面）から右前方へ向けて出射する。面光源装置１１から右前方へ向けて出射した光ＬＲは、液晶パネル１２の右側表示用の画素１７ｂを透過し、その結果、右方向からは右側画像を鑑賞することができる。

この液晶表示装置３０の駆動方法としては、実施形態１の液晶表示装置１０と同様に、液晶パネル１２の画素１７ａ、１７ｂ及び光源１４ａ、１４ｂを時分割的に交互に駆動及び点灯させるようにすればよい（図５参照）。

あるいは、図９に示すように、液晶パネル１２の前面に視差バリア１８を配置し、画素１７ａ、１７ｂを常時画像表示状態とし、光源１４ａ、１４ｂを常時点灯状態としてもよい。

実施形態２によれば、偏向プレート１５の側面に対向させて光源１４ａ、１４ｂが配置されているので、面光源装置１１ないし液晶表示装置３０をより薄型化することができる。

図１は、従来例の液晶ディスプレイを示す概略断面図である。 図２は、別な従来例の液晶ディスプレイを示す概略断面図である。 図３は本発明の実施形態１による液晶表示装置の概略断面図である。 図４は、実施形態１の液晶表示装置に用いられている面光源装置における光源と偏向プレートの配置を示す概略平面図である。 図５は、実施形態１の液晶表示装置の駆動方法を説明するタイムチャートである。 図６は、実施形態１の液晶表示装置に用いられている面光源装置の一部を示す拡大断面図である。 図７は、実施形態１の液晶表示装置に用いられている別な構造の面光源装置の一部を示す拡大断面図である。 図８（ａ）は実施形態１の変形例を説明するタイムチャートであり、図８（ｂ）は実施形態１の別な変形例を説明するタイムチャートである。 図９は本発明の実施形態２による液晶表示装置の概略断面図である。 図１０は、実施形態２の液晶表示装置に用いられている面光源装置における光源と偏向プレートの配置を示す概略平面図である。 図１１は、実施形態２の液晶表示装置に用いられている面光源装置の一部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１１ 面光源装置
１２ 液晶パネル
１３ ケース
１４ａ 左側照明用の光源
１４ｂ 右側照明用の光源
１４ｃ 前方照明用の光源
１５ 偏向プレート
１６ 光学シート
１７ａ 左側表示用の画素
１７ｂ 右側表示用の画素
１７ｃ 前方表示用の画素
１８ 視差バリア
１９ スリット
２０、２１ プリズム状パターン
２２ レンズ面
３０ 液晶表示装置
３１ 偏向パターン

Claims (7)

1. 少なくとも一組の光源と少なくとも一枚の偏向プレートとを備え、一組の光源と一枚の偏向プレートとを対として構成された面光源装置であって、
   一組の前記光源は、前記偏向プレートに垂直な方向から見て、前記偏向プレートの中心軸に関して線対称に配置され、
   前記偏向プレートは、その中心軸を通り偏向プレートに垂直な平面に関して面対称な形状を有するとともに、前記平面に関して互いに異なる位置に配置されている各光源から出射して偏向プレートを透過する光を互いに異なる方向へ出射させるものである、
   ことを特徴とする面光源装置。
2. 一組の前記光源は、前記偏向プレートに垂直な方向から見て、前記偏向プレートの中心軸を挟んで一方の側に配置された光源と他方の側に配置された光源とからなり、
   前記偏向プレートは、一方の側に配置された前記光源から出射して偏向プレートを透過する光と、他方の側に配置された前記光源から出射して偏向プレートを透過する光とを前記平面に関して対称となるように斜めに出射させるものである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光源は、発光ダイオードによって構成された白色光を出射する光源であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
4. 前記偏向プレートは、その前面又は裏面のうち少なくとも一方にプリズム状パターンが形成されており、前記一組の光源の光出射方向前方に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
5. 前記偏向プレートは、その中心軸に垂直な断面がレンズ状となるように形成されており、前記一組の光源の光出射方向前方に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
6. 前記偏向プレートは、内部を導光する光を反射させて前面から出射させる偏向パターンが裏面に形成されており、前記一組の光源のうち半分の光源が前記偏向プレートの一方側面に対向させて配置され、残り半分の光源が前記偏向プレートの他方側面に対向させて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
7. 請求項１に記載の面光源装置の前面に対向させて、複数の画像を同時又は時分割的に表示可能な液晶パネルを配置したことを特徴とする液晶表示装置。

Images