JP2012104375A - 表示装置およびバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次元画像と３次元画像の切替えを行っても画質の低下及び光利用効率の低下を抑制することを可能にする。
【解決手段】互いに並列に配列された複数の光学的開口を有する光学的開口部と、前記光学的開口のそれぞれに対応して設けられた線状の光を発生する少なくとも１個の線光源を有し、それぞれの線光源が互いに並列に配列された線光源装置と、前記光学的開口のそれぞれに対応する領域において、前記線光源装置からの光の拡散状態を切り替えることが可能な拡散状態切替え素子と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置およびバックライト装置に関する。

専用の眼鏡等を必要としない立体視画像表示方式には種々の方式が知られている。直視型や投影型の液晶表示装置、或いはプラズマ表示装置等のような表示パネルは、画素位置が固定されている。このような表示パネルでは、表示パネルの直前に表示パネルからの光線を制御して観察者に向ける光線制御素子を設置する方式が比較的容易に実現できる方式として知られている。

光線制御素子は、一般的には、パララックスバリア（視差バリア）とも称せられ、光線制御素子上の同一位置でも角度により異なる画像が見えるように光線を制御している。具体的には、左右視差（水平視差）のみを与える場合には、光線制御素子としてスリット或いはレンチキュラシート（シリンドリカルレンズアレイ）が用いられる。上下視差（垂直視差）も含める場合には、光線制御素子としてピンホールアレイ或いはレンズアレイが用いられる。更に、視差バリアを用いる方式は、２ 眼式、多眼式、超多眼式（多眼式の超多眼条件）、及びインテグラルフォトグラフィ（ＩＰ）に分類される。これらの基本的な原理は、１００年程度前に発明され、立体写真に用いられてきたものと実質上同一である。

近年、パソコン用途やテレビ用途等で、２次元画像と３次元画像の切替え表示が必須機能になりつつある。２次元画像と３次元画像の切替えを実現する手法としては、レンズ背面に線光源を複数設置し、線光源の個別点灯と全点灯を切替えて２次元画像と３次元画像の表示を行なう方法や、面光源上にバリアと高分散型液晶を設置し、電気的に拡散状態のＯＮ／ＯＦＦを行い、２次元画像と３次元画像の表示を行う方法や、マトリックスやストライプ状にパターンニングされた面光源とレンチキュラシートの前面に拡散状態切替え素子を設置し、拡散状態のＯＮ／ＯＦＦを行う方法が開示されている。しかし、上記の従来技術では、画質と光利用効率を両立することが困難であった。

特開２０１０―１２７９７３号公報 特開平０９―１０２９６９号公報 特開平０５―２８４５４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、２次元画像と３次元画像の切替えを行っても画質の低下及び光利用効率の低下を抑制することができる表示装置およびこの表示装置に用いられるバックライト装置を提供することである。

本実施形態のバックライト装置は、互いに並列に配列された複数の光学的開口を有する光学的開口部と、前記光学的開口のそれぞれに対応して設けられた線状の光を発生する少なくとも１個の線光源を有し、それぞれの線光源が互いに並列に配列された線光源装置と、前記光学的開口のそれぞれに対応する領域において、前記線光源装置からの光の拡散状態を切り替えることが可能な拡散状態切替え素子と、を備えたことを特徴とする。

第１実施形態による表示装置を示す図。 第１実施形態の第１変形例による表示装置を示す図。 図３（ａ）乃至図３（ｃ）は第１実施形態の表示装置の拡散状態を説明する図。 第１実施形態による表示装置の制御部を示す図。 図５（ａ）、５（ｂ）は第１実施形態の第２変形例および第３変形例による表示装置を示す図。 第１実施形態による表示装置の時分割駆動を行う制御部を示す図。 図７（ａ）、７（ｂ）は、第１実施形態の第４変形例の表示装置の動作を説明する図。 図８（ａ）、８（ｂ）は、第１実施形態の第４変形例の表示装置の動作を説明する図。 図９（ａ）、９（ｂ）は、第１実施形態の第５変形例の表示装置の動作を説明する図。 図１０（ａ）、１０（ｂ）は、第１実施形態の第５変形例の表示装置の動作を説明する図。 線光源の光源幅と、光学的開口部の開口幅との関係を示す図。 視差クロストークの線光源の光線幅依存性を示す図。 図１３（ａ）、１３（ｂ）は、３次元画像表示モードおよび２次元画像表示モードにおける輝度プロファイルを示す図。 図１４（ａ）乃至１４（ｄ）は、第１実施形態の表示装置の各変形例を示す図。 図１４（ａ）乃至図１４（ｄ）に示す変形例における拡散状態を説明する図。 第２実施形態に係る線光源装置を示す図。 第２実施形態の第１変形例による線光源装置を示す図。 第２実施形態の第２変形例による線光源装置を示す図。 第２実施形態の第３変形例による線光源装置を示す図。 第２実施形態の第４変形例による線光源装置を示す図。

以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態による表示装置を図１に示す。この実施形態の表示装置は、表示パネル２と、バックライト装置１０と、を備えている。このバックライト装置１０は、指向性の光を発生することのできるバックライト装置であって、表示パネル２の列方向に平行に配列された複数の光学的開口を有する光学的開口部（光線制御部）１２と、拡散状態が電気的に複数切替えられる拡散状態切替え素子１４と、各光学的開口に対応して設けられた線状の光を発生する少なくとも１個の線光源を有する線光源装置１６と、を備えている。なお、本実施形態においては、表示パネル２の背面側、すなわち図示しない視聴者に対向する面と反対側の面の側にバックライト装置１０が設けられる。そして、表示パネル２と線光源装置１６との間に光学的開口部１２が設けられ、線光源装置１６と光学的開口部１２との間に拡散状態切替え素子１４が設けられる。なお、図２に示す第１変形例のような構成であってもよい。この第１変形例においては、第１実施形態のバックライト装置１０をバックライト装置１０Ａで置き換えた構成を有している。この第１変形例のバックライト装置１０Ａは、バックライト装置１０とは、拡散状態切替え素子１４の配置が異なっており、この拡散状態切替え素子１４を、表示パネル２と、光学的開口部１２との間に設けた構成となっている。なお、後述する各変形例の表示装置においても、第１変形例と同様に、拡散状態切替え素子１４を、表示パネル２と、光学的開口部１２との間に設けた構成としてもよい。

光学的開口部１２は、本実施形態においては、水平視差を与えるパララックスバリアであって、レンチキュラシート（シリンドリカルレンズアレイ）、或いは複数のスリットを有するスリット板が用いられる。すなわち、シリンドリカルレンズアレイである場合は各シリンドカルレンズが光学的開口であり、スリット板である場合は各スリットが光学的開口となる。図１では、光学的開口部１２としてシリンドリカルレンズアレイを示している。

拡散状態切替え素子１４は、後述する拡散制御部によって複数の拡散状態に切り替えられ、光学的開口部１２の１ピッチに対応する領域内に１つ或いは複数の拡散状態が生成される。この拡散状態切替え素子１４は、２つの制御電極間に、例えば、高分子分散型液晶か、または液晶中に高分子がネットワーク上に形成された構造が設けられており、上記２つの制御電極間に電圧を印加した状態では液晶の配向が揃い透明になり、電圧を印加しない状態では液晶が不規則に並んで拡散状態になって白濁する。この拡散状態は電気的に白濁の割合を変化させることができる。ここで、拡散状態切替え素子１４の拡散状態は、ヘーズ値（＝（拡散状態における透過率）／(全光透過率) ×１００）で表され、ヘーズ値が大きいほど拡散し、白濁度合いが大きい。

線光源装置１６は、ＬＥＤおよび直線状に光を取り出す導光板を備えた構造を有するか、またはプラズマ発生素子や有機ＥＬなどといった自発光素子などを備えている。なお、拡散状態切替え素子１４の位置は光学的開口部１２の背面、すなわち光学的開口部１２と線光源装置１６との間に設置した場合、製造時に線光源装置１６の線光源自体の幅を変化させなくても、拡散状態を変化させて光学的開口部１２に到達する光線幅を変化さることが可能になる。

図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）に光学的開口部１２の背面に設置される線光源装置１６によって生成された輝度プロファイル例を示す。一般には光学的開口部１２の中央付近は鋭いピークのプロファイルになり高輝度であるが、周辺部ほど輝度が下がり、輝度差が生じる。この場合、図３（ａ）に示すように、中央付近には狭いピーク幅が存在し、目に感じる視野角特性が悪くなる。これに対して、図３（ｂ）に示すように光学的開口部１２の中央付近の拡散状態を、拡散状態切替え素子１４によって増加させると、図３（ｃ）に示すようにピーク幅が広い視野角特性に近づけることができる。拡散状態を光学的開口部１２の各ピッチに対応する領域内に分布を持たせるには、拡散状態切替え素子１４における、光学的開口部１２の各ピッチに対応する領域内に透明電極を複数個、設置すれば良い。

また、図４に示すように、本実施形態の表示装置には、制御部２０と、記憶部３０とが設けられている。制御部２０は、同期制御部２２と、表示画像制御部２４と、拡散制御部２６とを有している。同期制御部２２は、表示画像制御部２４の制御動作と、拡散制御部２６の制御動作とが同期するように制御する。記憶部３０は外部から送られてくる画像データを記憶する。表示画像制御部２４は、記憶部３０に記憶された画像データを、画像表示モードに応じて、表示パネル２に送り表示画像の制御を行う。例えば、記憶部３０に記憶された画像データが２次元画像データである場合には、そのまま表示パネル２に送り表示させる。記憶部３０に記憶された画像データが３次元画像データである場合には、多視差画像（例えば、９視差画像）に変換し、この多視差画像を光学的開口部１２の開口部毎に各視差画像の構成要素である画素を並び替えて３次元画像表示用の画像を作成し、表示パネル２に送る。なお、各視差画像が３個のサブ画素（例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）から構成されている場合には、画素単位の情報をサブ画素単位で並び替える処理を行ってから３次元画像表示用の画像を生成する。また、特開２００６−９８７７９号公報に示すように、視差画像のうち実際に必要な部分のみをまとめることにより、視差画像の伝送や圧縮に向くフォーマット（例えば、タイル画像）に変換してもよい。拡散制御部２６は、画像表示モード（２次元画像表示モード或いは３次元画像表示モード）と、後述する線光源の点灯モードとによって、拡散状態切替え素子１４の拡散状態を電気的に切替える制御を行う。

また、図５（ａ）、５（ｂ）に示す第２変形例および第３変形例のように、バックライト装置を構成してもよい。図５（ａ）に示す第２変形例におけるバックライト装置１０Ｂは、光学的開口部１２と、拡散状態切替え素子１４と、線光源装置１６Ａとを備えている。光学的開口部１２は、図１に示す第１実施形態の光学的開口部１２と同一の構成を有しており、開口、例えばレンチキュラーレンズの稜線が列方向に対して傾いた構成となっている。拡散状態切替え素子１４は図１に示す第１実施形態の拡散状態切替え素子１４と同一の構成を有している。線光源装置１６Ａは、線光源の数が光学的開口部１２の各開口に対して１個設けられた構成となっており、各光源は列方向に延在している。すなわち、線光源装置１６Ａの光源と、光学的開口部１２のレンチキュラーレンズの稜線とは、ある傾き角θを成している構成となっている。この傾き角θは、ｎを２以上の正の整数としたとき、
θ＝ｔａｎ^−１（p_L／(ｎ×p_sub)）
であることが好ましい。ここで、ｐ_Ｌはレンズピッチ、p_ｓｕｂは表示パネル２の１つのサブ画素幅を表す。

また、図５（ｂ）に示す第３変形例におけるバックライト装置１０Ｃは、光学的開口部１２Ａと、拡散状態切替え素子１４と、線光源１６Ｂとを備えている。光学的開口部１２Ａは、図１に示す第１実施形態の光学的開口部１２と異なり、開口、例えばレンチキュラーレンズの稜線が列方向に沿って配置された構成となっている。拡散状態切替え素子１４は図１に示す第１実施形態の拡散状態切替え素子１４と同一の構成を有している。線光源装置１６Ｂは、光源の数が光学的開口部１２Ａの各開口に対して１個設けられた構成となっており、各光源は列方向に対して傾いた構成となっている。すなわち、線光源１６Ｂの光源と、光学的開口部１２Ａのレンチキュラーレンズの稜線とは、ある傾き角θを成している構成となっている。この傾き角θは、ｎを２以上の正の整数としたとき、
θ＝ｔａｎ^−１（p_L／(ｎ×p_sub)）
であることが好ましい。ここで、ｐ_Ｌはレンズピッチ、p_ｓｕｂは表示パネル２の１つのサブ画素幅である。

第２および第３変形例においては、線光源装置のいずれもが光源の数が光学的開口部の各開口に対して１個設けられた構成となっている。バックライト装置のみで視差を発生させるためには、光学的開口部の稜線方向と線光源の稜線方向とを異ならせることで、画像表示部の行方向１ラインごとに異なる指向性の光線を再生することができる。図５（ａ）、５（ｂ）に示す第２および第３変形例の表示装置は、４方向の光線、つまり４視差を列方向４ライン周期で生成する例を示している。

第１実施形態による表示装置の制御部２０は、図６に示すように、線光源装置１６を制御する光源制御部２８を更に備えている。第１実施形態においては、線光源装置１６は、バックライト装置１０の光学的開口部１２の各開口に対して時分割数Ｎと同数の線光源を有している。そして、光源制御部２８は、光学的開口部１２の各開口に対応する線光源を１組とし、各組の線光源の点滅タイミングを制御する。また、表示画像制御部２４は、表示パネル２の要素画像（すなわち、光学的開口部１２の各開口に対する画像の集合）の切り替えタイミングを制御する。同期制御部２２は、光源制御部２８による線光源の各組の点滅タイミングの制御と、表示画像制御部２４による要素画像の切り替えタイミングを同期させるように時分割駆動を行っている。なお、このとき、拡散状態制御部２６も同期制御部２２によって同期するように制御される。

上記時分割駆動においては、表示パネル２の駆動周波数が６０Ｈｚ×Ｎであれば、一般にはフリッカは視認されない。時分割駆動による立体画像の表示では、３次元画像の解像度をＮ倍に向上させることができる。なお、２次元画像の表示を行う場合には、すべての線光源を点灯させれば良い。

（第４変形例）
第１実施形態の第４変形例による表示装置の構成および動作を図７（ａ）乃至図８（ｂ）を参照して説明する。この第４変形例の表示装置は、時分割数Ｎが２でかつ視差数ｎが４である場合の表示装置であって、線光源装置１６は、光学的開口部１２の各開口に対して２個の線光源を有している。これらの２個の線光源のうちの一方を図７（ａ）および図８（ａ）では、♯１と表し、第１フィールドを表示する場合に用いられ、これらの２個の線光源のうちの他方を図７（ａ）および図８（ａ）では、♯２と表し、第２フィールドを表示する場合に用いられる。なお、この第４変形例においては、線光源装置１６の線光源♯１、♯２は列方向に沿って延在し、光学的開口部１２の各開口は、列方向に対して傾いて配置されている。図７（ａ）、７（ｂ）は、線光源♯１を点灯した場合の表示装置、および第１フィールドの要素画像を示し、図８（ａ）、８（ｂ）は、線光源♯２を点灯した場合の表示装置、および第２フィールドの要素画像を示している。

この第４変形例においては、第１フィール度用の線光源♯１を点灯させると、図５で説明した場合と同様の要素画像の構成となる（図７（ｂ））。すなわち、視差番号１の要素画像が、あるライン（例えば第１ライン）に配列され、次のライン（例えば第２ライン）に視差番号２の要素画像が配列され、例えば第３ラインに視差番号３の要素画像が配列され、例えば第４ラインに視差番号４の要素画像が配列される（図７（ｂ））。これに対して、第２フィールドでは、縦解像度をＮ（＝２）倍に向上させることができるため、ｎ／Ｎラインごとに同一方向の光線が再生され、同一視差の要素画像が縦方向に補間されることになる（図８（ｂ））。すなわち、視差番号３の要素画像が、あるライン（例えば第１ライン）に配列され、次のライン（例えば第２ライン）に視差番号４の要素画像が配列され、例えば第３ラインに視差番号１の要素画像が配列され、例えば第４ラインに視差番号２の要素画像が配列される（図８（ｂ））。

（第５変形例）
第１実施形態の第５変形例による表示装置の構成および動作を図９（ａ）乃至図１０（ｂ）を参照して説明する。この第４変形例の表示装置は、時分割数Ｎが２でかつ視差数ｎが２である場合の表示装置であって、線光源装置１６は、光学的開口部１２Ａの各開口に対して２個の線光源を有している。これらの２個の線光源のうちの一方を図９（ａ）および図１０（ａ）では、♯１と表し、第１フィールドを表示する場合に用いられ、これらの２個の線光源のうちの他方を図９（ａ）および図１０（ａ）では、♯２と表し、第２フィールドを表示する場合に用いられる。なお、この第５変形例においては、線光源装置１６の線光源♯１、♯２は列方向に沿って延在し、光学的開口部１２Ａの各開口は、列方向に対して延在するように配置されている。図９（ａ）、９（ｂ）は、線光源♯１を点灯した場合の表示装置、および第１フィールドの要素画像を示し、図１０（ａ）、１０（ｂ）は、線光源♯２を点灯した場合の表示装置、および第２フィールドの要素画像を示している。

この第５変形例においては、光学的開口部１２Ａの各開口の稜線方向と、線光源装置１６線光源の稜線方向が平行であるので、時分割数Ｎ＝視差数ｎとなる。すなわち、この第５変形例においては、視差数ｎは２となっており、第１フィールドでは、図９（ｂ）に示すように、視差番号１の要素画像が表示され、第２フィールドでは図１０（ｂ）に示すように、視差番号２の要素画像が表示される。したがって、この第５変形例においては、表示パネル２の画面全体で光線方向を切替えており、３次元画像の表示解像度は表示パネルの解像度と同様となっている。

次に、図１１乃至図１３（ｂ）を参照して、視差クロストーク量と線光源の光線幅と関係、および輝度プロファイルの角度依存性を説明する。図１１は、時分割数３の場合における線光源の光線幅と、光学的開口部の開口（例えば、レンズ）の幅との関係を示す図である。図１２は、線光源の光線幅と開口の幅を同じである場合における視差クロストークの、線光源の光線幅依存性を示す図である。図１３（ａ）は、３次元画像表示モードにおける輝度プロファイルの角度依存性を示すグラフ、図１３（ｂ）は、２次元画像表示モードにおける輝度プロファイルの角度依存性を示すグラフである。

図１１において、ｐ_Ｌは光学的開口部のピッチ、ｗ_Ｓは線光源の幅を示す。例として、光学的開口の稜線方向と線光源の稜線方向が平行でない場合であって、時分割数Ｎ＝３、視差数ｎ＝６の場合を示す。この場合、光学的開口部のピッチ内には３本の線光源が配置されており、３次元画像表示の時には順次、点滅を切替え、２次元画像表示の場合には、全ての線光源を点灯する。

図１２に示すように、視差クロストークは線光源の光線幅に依存しており、線光源の光線幅を減少させるほど視差クロストーク量も減少する。視差クロストークは３次元画像の２重像の原因となるため、少ないほうが好ましい。しかし、線光源の光線幅を減少させると、２次元画像表示モードにおいて、輝度むらが生じやすくなる（図１３（ｂ））。この輝度むらを、本実施形態およびその変形例においては、拡散状態切替え素子１４によって分散型液晶の拡散状態を制御することによって解消している（１３（ｂ））。

本実施形態およびその変形例による表示装置は、図１４（ａ）、１４（ｂ）、１４（ｃ）、１４（ｄ）に示すように、４種類のパターンに分類される。これらの４種類のパターンは、
光学的開口部の開口の稜線方向と、線光源装置の線光源の稜線方向が平行か、傾いているかの状態によって分類される。

図１４（ａ）においては、光学的開口部１２の各開口が表示パネルの列方向に対して斜めに傾斜しており、線光源装置１６の各線光源の稜線方向は上記列方向に延在している。図１４（ｂ）においては、光学的開口部の各開口が上記列方向に延在しており、線光源装置の各線光源の稜線方向は上記列方向に対して斜めに傾斜している。図１４（ｃ）においては、光学的開口部の各開口の稜線方向と、線光源装置の各線光源の稜線方向とは平行であり、その方向は上記列方向に延在している。図１４（ｄ）においては、光学的開口部の各開口の稜線方向と、線光源装置の各線光源の稜線方向とは平行であり、その方向は上記列方向に対して斜めに傾斜している。

これらの４方式によって２次元画像表示モードと３次元画像Ｄモードの拡散状態が異なり、その組み合わせを図１５に示す。図中の方式ａ〜ｄは図１４（ａ）〜１４（ｄ）に対応し、Ｖａ〜Ｖｄは各方式の拡散状態を示すヘーズ値であり、添え字２Ｄと３Ｄはそれぞれ２次元画像表示モードと３次元画像表示モードを示している。方式ａ〜ｃの拡散状態の組み合わせはほぼ同一であり、２次元画像表示モードの状態では実質的にむらが視認できなくなる値となる。一方、方式ａ〜ｃの３次元画像表示モードの拡散状態Ｖａ_−３Ｄ、Ｖｂ_−３Ｄ、Ｖｃ_−３Ｄも同様に、拡散状態０〜実質的にむらが視認できなくなる値となる。３次元画像表示モードの場合、輝度むらが視認できないよう、光源の形状に工夫が施されている場合は、拡散状態が０のままで良い。方式ｃは２次元画像表示モードと３次元画像表示モードは共に輝度むらが最も視認されやすい構造で、両モードとも拡散状態を必要とする。方式ｄは、２次元画像表示モードの時は最大の拡散状態となり、３次元画像表示モードの時は実質的に輝度むらが視認できなくなる値であるが、その値Ｖｄ_−３Ｄは方式ａ〜ｃの拡散状態Ｖａ_−３Ｄ、Ｖｂ_−３Ｄ、Ｖｃ_−３Ｄよりは大きい。輝度むらの視認性は個人差があるファクターであり、ユーザーによって拡散状態を自由に変化させる機能を、例えば図４に示す拡散状態制御部２６に備えていても良い。

以上説明したように、第１実施形態およびその変形例によれば、２次元画像と３次元画像の切替えを行っても画質の低下及び光利用効率の低下を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第１実施形態の表示装置に用いられるバックライト装置について、より詳細に説明する。

第２実施形態によるバックライト装置の線光源装置１６を図１６に示す。この第２実施形態に係る線光源装置１６は、面光源４０と、この面光源４０上に設けられた透明基板４２と、この透明基板４２上に設けられ、所定の幅を有しライン状にパターニングされた例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成された複数の透明電極４４と、透明基板４２および透明電極４４の上方に設けられた例えばＩＴＯから形成される透明な対向電極４８と、透明基板４２および透明電極４４と対向電極４８との間に挟持された分散型液晶層４６と、対向電極４８上に設けられた透明基板５０と、を備えている。透明電極４４と対向電極４８との間に電圧を印加すると、透明電極４４上の分散型液晶層４６のみに拡散状態が除去されて透明状態になる。このため、面光源４０から発生された光は、透明基板４２、電圧が印加された透明電極４４、透明状態の液晶層４６、対向電極４８、および透明基板５０を透過した光が線光源となる。

（第１変形例）
第２実施形態の第１変形例による線光源装置１６を図１７に示す。この第１変形例の線光源装置１６は、図１６に示す第２実施形態の線光源装置において、一つの面光源４０を複数の面光源となるエッジ光源４１に置き換えるとともに、透明基板４２を透明基板４２Ａに置き換えた構成となっている。透明基板４２Ａは導光板の機能を有し、透明基板４２Ａの一つの側面に複数のエッジ光源４１が設けられている。そして、エッジ光源４１が設けられた側面から、対向する側面に向かって断面積が小さくなるように、楔型の形状を透明基板４２Ａは有している。

また、第１変形例においては、エッジ光源４１から出射される光線の光軸が各透明電極４４の延在する方向と略直交するように配置される構成となっている。このような構成にすることにより、画像の書き換え周期に同期させて、エッジ光源４１の順次点滅時間を位置ごとに異ならせるスキャニングが行え、線光源装置１６の薄型化が行える。ただし、エッジ光源４１の配置は、それぞれのエッジ光源から出射される光の光軸が透明電極４４の延在する方向と略平行になるように設置しても、透明電極４４は線光源として機能することができる。このように、透明電極４４で線光源を形成する場合、線光源の形状が線状や市松模様などのパターンが形成し易い。また透明電極４４を複数組に分け、それぞれの組に印加する電圧を異ならせて拡散状態を変化させることにより、線光源自体の輝度分布を制御することが可能となる。

（第２変形例）
第２実施形態の第２変形例による線光源装置１６を図１８に示す。この第２変形例の線光源装置１６は、図１６に示す第２実施形態の線光源装置において、一つの面光源４０を複数の面光源となるエッジ光源４１に置き換えるとともに、パターニングされた複数の透明電極４４を、透明基板４２上に設けられた一枚の透明電極４３と、この透明電極４３上に設けられ線光源の形状にパターニングされた散乱部４５とに置き換えた構成となっている。

複数のエッジ光源４１は、透明電極４３上の端部に設けられ、それぞれから出射する光線の光軸が、散乱部４５の線光源形状のそれぞれの部分が延在する方向に略直交するように配置される。透明電極４３は例えばＩＴＯから形成される。散乱部４５は、透明電極４３と、対向電極４８との間に電圧を印加することにより、分散型液晶層４６の拡散状態が除去される。この状態で、エッジ光源４１から出射された光は、透明電極４３上に設けられた線光源の形状にパターニングされた散乱部４５によって散乱され、分散型液晶層４６、透明な対向電極４８、および透明基板５０を通って外部に出射される。したがって、この第２変形例の線光源装置１６から外部に出射される光は、パターニングされた散乱部４５の形状、すなわち線光源形状となる。このように、散乱部４５は、線光源の機能を果たすことになる。

なお、散乱部４５としては、例えば、二酸化チタンや硫化バリウム、或いはそれらの混合物などの反射率の高い白インク、または銀蒸着などを印刷によって形成したドット散乱素子、またはエッチングによってドット状の溝を形成し、散乱処理を施した散乱素子を用いることができる。

また、この第２変形例も、エッジ光源４１から出射される光の光軸が、線光源の機能を果たす散乱部４５のそれぞれの部分が延在する方向に略直交するように配置されているので、図１７に示す第１変形例で説明したと同様に、画像の書き換え周期に同期させて、エッジ光源４１の順次点滅時間を位置ごとに異ならせるスキャニングが行え、線光源装置１６の薄型化が行える。

なお、エッジ光源４１の配置はそれぞれのエッジ光源から出射される光の光軸が散乱部４５のそれぞれの延在する方向と略平行になるように設置しても、散乱部４５は線光源としての機能を果たすことができる。

（第３変形例）
第２実施形態の第３変形例による線光源装置１６を図１９に示す。この第３変形例の線光源装置１６は、図１８に示す線光源装置において、複数の面光源となるエッジ光源４１の配置を、それぞれのエッジ光源から出射される光の光軸が散乱部４５のそれぞれの延在する方向と略平行になるようにするとともに、透明基板５０上に、複数のプリズムを有するプリズムアレイ５２を設けた構成となっている。プリズムアレイ５２のそれぞれのプリズムは、エッジ光源４１から出射される光の光軸方向に延在する稜線を有し、上記光軸と平行な方向に配列される。このような構成とすることにより、光線分布の広がりを抑制することができる。

（第４変形例）
第２実施形態の第４変形例による線光源装置１６を図２０に示す。この第４変形例の線光源装置１６は、図１８に示す第２変形例の線光源装置において、透明基板５０上に拡散板５３を設けた構成となっている。この拡散板５３は、線光源の機能を果たす散乱部４５のそれぞれの部分が延在する方向に、ドットパターンで透明基板５０上に取り出された光を拡散する機能を有している。この拡散板５３を設けることにより、ドットパターンで透明基板５０上に取り出された光を、さらに精度よく線状の光線にすることができる。

以上説明したように、第２実施形態およびその変形例によれば、２次元画像と３次元画像の切替えを行っても画質の低下及び光利用効率の低下を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２ 表示パネル
１０ バックライト装置
１０Ａ バックライト装置
１０Ｂ バックライト装置
１０Ｃ バックライト装置
１２ 光学的開口部
１２Ａ 光学的開口部
１４ 拡散状態切替え素子
１６ 線光源装置
２０ 制御部
２２ 同期制御部
２４ 表示画像制御部
２６ 拡散制御部
２８ 光源制御部
３０ 記憶部
４０ 面光源
４１ エッジ光源
４２ 透明基板
４３ 透明電極
４４ 透明電極
４５ 散乱部
４６ 分散型液晶層
４８ 対向電極
５０ 透明基板
５２ プリズムアレイ
５３ 拡散板

Claims (10)

1. 互いに並列に配列された複数の光学的開口を有する光学的開口部と、
   前記光学的開口のそれぞれに対応して設けられた線状の光を発生する少なくとも１個の線光源を有し、それぞれの線光源が互いに並列に配列された線光源装置と、
   前記光学的開口のそれぞれに対応する領域において、前記線光源装置からの光の拡散状態を切り替えることが可能な拡散状態切替え素子と、
   を備えたことを特徴とするバックライト装置。
2. 前記線光源装置は、
   対向する透明な第１および第２基板と、
   前記第１基板に対して前記第２基板と反対側に設けられた面光源と、
   前記第１基板の前記第２基板が位置する側の面上に設けられ、それぞれが互いに並列に配置されたライン状の複数の透明電極と、
   前記第２基板の前記第１基板が位置する側の面上に設けられ、複数の前記透明電極に対向する透明な対向電極と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
3. 前記線光源装置は、
   対向する透明な第１および第２基板と、
   前記第１基板の第１側面に設けられそれぞれが面光源となる複数のエッジ光源と、
   前記第１基板の前記第２基板が位置する側の面上に設けられ、それぞれが互いに並列に配置されたライン状の複数の透明な電極と、
   前記第２基板の前記第１基板が位置する側の面上に設けられ、複数の前記透明電極に対向する透明な対向電極と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、
   を備え、
   前記第１側面は、複数の前記電極のそれぞれが延在する方向に平行であり、
   前記第１基板は、前記第１側面から、この第１側面に対向する第２側面に向かうにつれて断面積が減少する形状を有していることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
4. 前記線光源装置は、
   対向する透明な第１および第２基板と、
   前記第１基板の前記第２基板が位置する側の面上に設けられた透明な第１電極と、
   前記第２基板の前記第１基板が位置する側の面上に設けられ、前記第１電極に対向する透明な第２電極と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、
   前記第１電極の前記第２電極が位置する側の面上の端部に設けられそれぞれが面光源となる複数のエッジ光源と、
   前記第１電極の前記第２電極が位置する側の面上に、それぞれが互いに並列にかつ線光源状に設けられて前記エッジ光源からの光を散乱する複数の散乱部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
5. 前記第２基板に対して前記第２電極が位置する側と反対側に設けられ、複数の前記散乱部のそれぞれの延在する方向に平行な稜線を有し、互いに並列に配置された複数のプリズムを有するプリズムアレイを更に備えていることを特徴とする請求項４記載のバックライト装置。
6. 前記第２基板に対して前記第２電極が位置する側と反対側に設けられ、複数の前記散乱部のそれぞれの延在する方向に沿って、前記第２基板から取り出される光を拡散する拡散板を更に備えていることを特徴とする請求項４記載のバックライト装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のバックライト装置と、
   画像を表示する表示パネルと、
   前記バックライト装置の線光源装置の点灯モードに同期して、前記バックライト装置の拡散状態切替え素子の前記拡散状態の切り替えを制御する拡散制御部と、
   を備えていることを特徴とする表示装置。
8. 前記線光源は前記光学的開口のそれぞれに対応して複数個設けられ、
   それぞれの線光源の点滅を順次切り替える光源制御部と、
   線光源の点灯タイミングと前記表示パネルの要素画像の切り替えを同期さる同期制御部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
9. 前記光学的開口部の各開口部の延在する方向は前記線光源の延在する方向に対して傾いており、
   前記拡散状態切替え素子の拡散状態は前記拡散状態切替え素子に印加される電圧値により制御され、かつ２次元画像表示モードでは拡散状態、３次元画像表示モードでは輝度むらが実質的に視認されない拡散状態になることを特徴とする請求項７または８記載の表示装置。
10. 前記光学的開口部の各開口部の延在する方向は前記線光源の延在する方向と平行であり、
    前記拡散状態切替え素子の拡散状態は前記拡散状態切替え素子に印加される電圧値により制御され、２次元画像表示モードでは実質的に輝度むらが視認されないかまたはヘーズ値が最大の拡散状態であり、３次元画像表示モードでは輝度むらが実質的に視認されない拡散状態になることを特徴とする請求項７または８記載の表示装置。

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