JP5318014B2 - 立体表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、裸眼での立体視が可能な立体表示装置に関する。

従来より、特殊な眼鏡を装着する必要がなく、裸眼での立体視が可能な立体表示方式の一つとして、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式の立体表示装置が知られている。パララックスバリア方式やレンチキュラ方式の場合、２次元表示パネルに立体視用の視差画像（右眼用画像と左眼用画像）を空間分割して表示し、その視差画像を視差分離手段によって水平方向に視差分離することで立体視が行われる。パララックスバリア方式の場合、視差分離手段としてスリット状の開口が設けられたパララックスバリアを用いる。レンチキュラ方式の場合、視差分離手段として、シリンドリカル状のレンズを複数並列配置したレンチキュラレンズが用いられる。これらの方式の場合、いずれにおいても、２次元表示パネルに立体視用の視差画像を空間分割して表示するため、原理的に解像度が低下する。

一方、解像度を低下させることなく立体視が可能なものとして、時分割方式が知られている。特に裸眼での立体視が可能な時分割方式として、スキャンバックライト方式が知られている。スキャンバックライト方式は、例えば、立体視用の視差画像を表示する２次元表示パネルとして透過型の液晶パネルを用いると共に、そのバックライトとして、スキャンバックライトを用いたものである。スキャンバックライトは、左右両側にＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を配置したものである。スキャンバックライト方式では、２次元表示パネルに立体視用の視差画像を時分割で表示すると共に、その時分割表示に同期して、スキャンバックライトの左右の光源を交互に点灯して、バックライトの光を左右方向に交互に偏向させたものとする。バックライトの光を、左眼用画像を表示しているタイミングでは左眼側に偏向した状態とし、右眼用画像を表示しているタイミングでは右眼側に偏向した状態とすることで、裸眼での立体視が可能となる。このスキャンバックライト方式の場合、ＬＥＤ等の光源を左右両側に配置する必要があり、表示装置全体として、左右方向の大きさが大きくなってしまうという問題がある。また、バックライトとしての光利用効率が悪く、通常のバックライトに較べて、３〜４倍以上の消費電力を要するという問題もある。

また、特許文献１には、バックライトとして液晶パネルとレンチキュラレンズとを用いた光指向性切り替え装置を配置することで、時分割方式による裸眼での立体視を可能にしたものが開示されている。レンチキュラレンズとしては、シリンドリカル状のレンズを複数並列配置したものを用いている。特許文献１に記載の表示装置では、液晶パネルとレンチキュラレンズとを組み合わせた光指向性切り替え装置によって、バックライトの光源からの光を左右方向に交互に偏向させている。

特開平５−２８４５４２号公報

ところで、通常、据え置き型の表示装置の場合には、画面の縦横方向の表示状態（配置状態）は常に固定されている。例えば画面が横に長い据え置き型の表示装置の場合には、常に横長の表示状態で固定されている。しかしながら、例えば最近の携帯電話機等のモバイル機器では、ディスプレイ部の画面の表示状態を、縦長の状態と横長の状態とに切り替え可能なものが開発されている。このような縦横の表示状態の切り替えは、例えば機器全体、またはディスプレイ部分を表示面に平行な面内で独立して９０°回転させると共に、表示画像も９０°回転させることで実現できる。

ここで、このような縦横切り替え可能な機器において、例えば図１０（Ａ），（Ｂ）に示したような２つの状態での立体表示を行うことを考える。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）において、Ｘ，Ｙは、表示装置の配置空間上の絶対座標軸を示し、Ｘ１，Ｙ１は、２次元表示パネルの表示面に平行な面内での座標軸を示す。図１０（Ｂ）では、図１０（Ａ）の第１の配置状態に対して、配置方向を表示面に平行な面内で時計回りに９０°だけ回転させた状態で立体表示を行っている例を模式的に示している。

上記したパララックスバリア方式やレンチキュラ方式の場合、通常、２次元表示パネルの表示面に対して視差分離手段であるパララックスバリアやレンチキュラレンズは固定されている。このため、図１０（Ａ），（Ｂ）のいずれか一方の配置状態でしか正常に立体表示を行うことができない。例えばレンチキュラ方式において、図１０（Ａ）の配置状態で正常に立体表示を行えるようにレンチキュラレンズを配置した場合、図１０（Ｂ）の配置状態では、上下方向に屈折力を持つが左右方向には屈折力を持たない状態になるので、正常に立体視を行うことができない。パララックスバリア方式でも同様に、装置全体を回転させるとパララックスバリアのスリットの方向が変わってしまい、左右方向には光線分離ができない状態になり、立体視を行えない。これに対して、例えばパララックスバリアを液晶スイッチング素子を用いた可変バリアとして、スリットの方向を装置の配置状態に応じて回転させる方法が考えられる。しかしながらその方法では、スリットの方向を切り替えた場合、スリットと視差画像を表示する２次元表示パネル側の各色の画素との相対的な位置関係が変わってしまい、色ずれが生じてしまうという問題がある。

一方、スキャンバックライト方式の場合には、光源が左右方向に固定されているので、図１０（Ａ），（Ｂ）のいずれか一方の配置状態でしか正常に立体表示を行うことができない。また、特許文献１に記載の表示装置では、光指向性切り替え装置に用いているレンチキュラレンズがシリンドリカル状のレンズなので、例えば１０（Ａ）の配置状態で正常に立体表示を行えるようにレンチキュラレンズを配置した場合、図１０（Ｂ）の配置状態では、上下方向に光を偏向できるが左右方向には光を偏向できない状態になるので、正常に立体視を行うことができない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、解像度を低下させることなく複数の配置状態で良好に立体表示を行うことができるようにした立体表示装置を提供することにある。

本発明による立体表示装置は、立体視用の左眼用画像と右眼用画像とを時分割表示する表示部と、表示部に向けて画像表示用の光を発するバックライトと、バックライトと表示部との間に配置され、表示部における時分割表示に同期して、バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる２方向に交互に偏向させる光線方向制御素子とを備えたものである。そして、表示部が、第１の配置状態と第１の配置状態に対して配置方向を表示面に平行な面内で所定角度だけ回転させた第２の配置状態との２つの配置状態に選択的に切り替えての画像表示が可能とされ、光線方向制御素子が、表示部の配置状態が第１の配置状態および第２の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、バックライトからの光の進行方向を表示部の配置状態に応じた方向に偏向させるようにしたものである。

本発明による立体表示装置では、表示部において、配置方向を第１の配置状態と第２の配置状態とに任意に切り替えて、立体視用の視差画像（左眼用画像および右眼用画像）の時分割表示が行われる。光線方向制御素子では、表示部における時分割表示に同期して、バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる２方向に交互に偏向させる。光線方向制御素子は、表示部の配置状態が第１の配置状態および第２の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、バックライトからの光の進行方向を表示部の配置状態に応じた方向に偏向させる。

本発明の立体表示装置によれば、光線方向制御素子によって、バックライトからの光の進行方向を表示部の配置状態に応じた方向に偏向させるようにしたので、解像度を低下させることなく複数の配置状態で良好に立体表示を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る立体表示装置の全体構成を示す断面図である。 （Ａ）は図１に示した立体表示装置においてバックライトの光線方向を左眼側に偏向制御している状態を模式的に示す断面図である。（Ｂ）は図１に示した立体表示装置においてバックライトの光線方向を右眼側に偏向制御している状態を模式的に示す断面図である。 図１に示した光線方向制御素子の具体的な寸法の一例を示す平面図である。 （Ａ）は図１に示した光線方向制御素子においてバックライトの光線方向を左側に偏向制御している状態を模式的に示す説明図である。（Ｂ）は図１に示した光線方向制御素子においてバックライトの光線方向を右側に偏向制御している状態を模式的に示す説明図である。 （Ａ）は図１に示した光線方向制御素子においてバックライトの光線方向を下側に偏向制御している状態を模式的に示す説明図である。（Ｂ）は図１に示した光線方向制御素子においてバックライトの光線方向を上側に偏向制御している状態を模式的に示す説明図である。 図１に示した立体表示装置の制御回路の構成例を示すブロック図である。 左右の視差画像表示の表示順序の一例を模式的に示す説明図である。 （Ａ）は表示部へのデータ書き込みタイミングの一例を示すタイミングチャートである。（Ｂ）は表示部側の液晶応答タイミングの一例を示すタイミングチャートである。（Ｃ）はバックライト側（光線方向制御素子）の液晶応答タイミングの一例を示すタイミングチャートである。（Ｄ）はバックライトにおける光源点灯タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 光線方向制御素子におけるマイクロレンズの他の構成例を示す斜視図である。 （Ａ）は第１の配置状態での画像表示を模式的に示す説明図であり、（Ｂ）は第１の配置状態に対して９０°回転させた第２の配置状態での画像表示を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

［立体表示装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る立体表示装置の全体構成を示している。
この立体表示装置は、立体視用の視差画像（左眼用画像と右眼用画像）を時分割表示する表示部４と、表示部４に向けて画像表示用の光を発するバックライト２と、バックライト２と表示部４との間に配置された光線方向制御素子１とを備えている。

光線方向制御素子１とバックライト２と表示部４は、全体として一体化されている。従って、表示部４の配置状態を変えることは、装置全体の配置状態を変えることを意味する。この立体表示装置は、表示部４（装置全体）が第１の配置状態にあるときと、第１の配置状態に対して表示面に平行な面内で所定角度だけ回転させた第２の配置状態にあるときとの２つの配置状態の双方で違和感なく立体視が可能となるように構成されている。

ここで、本実施の形態では、第２の配置状態が、第１の配置状態に対して配置方向を表示部４の表示面に平行な面内で所定角度として９０°回転させた状態である場合を例に説明する。すなわち例えば、図１０（Ａ）に示したような第１の配置状態での立体表示と、図１０（Ｂ）に示したような、所定角度として時計回りに９０°回転させた第２の配置状態での立体表示とを行う場合を例に説明する。なお、上述したように、図１０（Ａ），（Ｂ）において、Ｘ，Ｙは、装置の配置空間上の絶対座標軸を示し、Ｘ１，Ｙ１は、２次元表示パネル（表示部４）の表示面に平行な面内での座標軸を示す。

表示部４は、透過型の液晶表示であり、バックライト２からの光を画像データに応じて画素ごとに変調させることで２次元的な画像表示を行うものである。表示部４は、第１の配置状態と第２の配置状態との２つの配置状態に任意に選択的に切り替えての画像表示が可能とされている。表示部４は、バックライト２側から順に、第１の偏光板４１と、液晶パネル４０と、第１の偏光板４１の偏光軸に対して互いに直交する偏光軸を有する第２の偏光板４１とを備えている。液晶パネル４０は、第１の透明基板４０Ａと第２の透明基板４０Ｂと、これらの透明基板の間に配置された画素部４３とを有している。画素部４３は、カラー表示に対応した赤色画素４３Ｒ、緑色画素４３Ｇ、および青色画素４３Ｂを有している。液晶パネル４０は、視差画像を高速に、例えば１２０Ｈｚの周期で時分割表示するためにＴＮ（Twisted Nematic）液晶やＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）液晶を用いることが好ましい。

バックライト２は、光源２１と、反射フィルム２２と、導光板２３と、光学フィルム２４とを有している。光源２１は例えば複数のＬＥＤからなる。光源２１は導光板２３の一側面に配置されている。反射フィルム２２は、導光板２３の底面側に設けられており、光源２１から発せられた光を導光板２３内部で反射させて、上方に導くためのものである。

光学フィルム２４は、導光板２３の上面と光線方向制御素子１との間に配置されている。光学フィルム２４としては、例えば液晶表示装置に入射する光の輝度を上昇させる機能を持つ輝度上昇フィルムが配置されている。このような輝度上昇フィルムとしては、例えば３Ｍ社（住友スリーエム社）のＤＢＥＦを用いることができる。このような輝度上昇フィルムを用いることで、光源２１から発せられた光の偏光成分のうち、後述する光線方向制御素子１における第１の偏光板３１の偏光方向と同一方向に偏光する光を増加させることができる。

バックライト２は、表示部４における時分割表示に同期して点灯状態がオン・オフ制御されるようになっている。バックライト２では、後述する図８（Ｄ）に示すように、点灯状態をオン状態にするタイミングを、スイッチング素子（光線方向制御素子１の液晶パネル３０）において遮光状態から透過状態へとスイッチング制御するタイミングから所定期間遅延させるような制御が行われるようになっている。

［光線方向制御素子１の構成および偏向動作］
光線方向制御素子１は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、表示部４における時分割表示に同期して、バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる２方向に交互に偏向させるものである。なお、図２（Ａ）は図１に示した立体表示装置においてバックライトの光線方向を左眼側に偏向制御している状態を模式的に示している。図２（Ｂ）は図１に示した立体表示装置においてバックライトの光線方向を右眼側に偏向制御している状態を模式的に示している。

光線方向制御素子１は、マトリクス状に平面配置された複数のマイクロレンズ５からなるマイクロレンズアレイと、マイクロレンズ５の焦点面近傍において、バックライト２からの光を遮光状態と透過状態とにスイッチング制御するスイッチング素子とを有している。スイッチング素子は、例えば液晶スイッチング素子からなり、図１に示したように、バックライト２側から順に、第１の偏光板３１と、液晶パネル３０と、第１の偏光板３１の偏光軸に対して互いに直交する偏光軸を有する第２の偏光板３２とを有している。液晶パネル３０は、第１の透明基板３０Ａと第２の透明基板３０Ｂと、これらの透明基板の間に配置された画素部３３とを有している。液晶パネル３０は、例えば単純マトリクス方式のパネルである。画素部３３は、液晶層をストライプ状の画素電極によって上下から挟んだ構造とされている。ストライプ状の画素電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電膜からなり、上側と下側とで互いに交差するような電極構造として、マトリクス状のスイッチング制御が可能とされている。画素部３３はマイクロレンズ５の焦点面近傍に位置している。

光線方向制御素子１は、表示部４の配置状態が第１の配置状態および第２の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、バックライト２からの光の進行方向を表示部４の配置状態に応じた方向に偏向させるようなっている。光線方向制御素子１はまた、複数のマイクロレンズ５のそれぞれに対応する領域内で各マイクロレンズ５の焦点位置を中心として分割された２つの分割領域ごとに光の制御が可能となっている。そして、２つの分割領域を表示部４における時分割表示に同期して交互に遮光状態と透過状態とに制御するようになっている。かつ、２つの分割領域の分割パターンを表示部４の配置状態に応じて変化させるようになっている。

図４（Ａ），（Ｂ）は、表示部４の配置状態を第１の配置状態にする場合に適用される分割パターンとスイッチング制御の状態を示している。特に図４（Ａ）は、光線方向制御素子１においてバックライト２の光線方向を左側に偏向制御している状態を模式的に示し、図４（Ｂ）は、光線方向を右側に偏向制御している状態を模式的に示している。第１の配置状態にする場合には、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、左右方向（図のＸ１方向）に分割された分割領域３３Ｒ，３３Ｌが設定される。また、分割領域３３Ｒ，３３Ｌの境界の中心位置にマイクロレンズ５の焦点位置が来るような配置とする。なお、図４（Ａ），（Ｂ）では１つのマイクロレンズ５に対応する部分のみを示している。画面全体としては、分割領域３３Ｒ，３３Ｌは図のＹ１方向にストライプ状に延在している。

図４（Ａ）のスイッチング状態では、左側の分割領域３３Ｒが遮光状態とされると共に、右側の分割領域３３Ｌが透過状態とされている。この場合、右側の分割領域３３Ｌを透過した光がマイクロレンズ５を介して左方向に偏向される。図４（Ｂ）のスイッチング状態では、右側の分割領域３３Ｌが遮光状態とされると共に、左側の分割領域３３Ｒが透過状態とされている。この場合、左側の分割領域３３Ｒを透過した光がマイクロレンズ５を介して右方向に偏向される。従って、表示部４において左眼用画像を表示しているタイミングに同期して図４（Ａ）のスイッチング状態とすると共に、右眼用画像を表示しているタイミングに同期して図４（Ｂ）のスイッチング状態とすることで第１の配置状態での立体視が可能となる。

図５（Ａ），（Ｂ）は、表示部４の配置状態を第２の配置状態にする場合に適用される分割パターンとスイッチング制御の状態を示している。特に図５（Ａ）は、光線方向制御素子１においてバックライト２の光線方向を下側に偏向制御している状態を模式的に示し、図５（Ｂ）は、光線方向を上側に偏向制御している状態を模式的に示している。第２の配置状態にする場合には、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、上下方向（図のＹ１方向）に分割された分割領域３３Ｕ，３３Ｄが設定される。また、分割領域３３Ｕ，３３Ｄの境界の中心位置にマイクロレンズ５の焦点位置が来るような配置とする。なお、図５（Ａ），（Ｂ）では１つのマイクロレンズ５に対応する部分のみを示している。画面全体としては、分割領域３３Ｕ，３３Ｄは図のＸ１方向にストライプ状に延在している。

図５（Ａ）のスイッチング状態では、下側の分割領域３３Ｕが遮光状態とされると共に、上側の分割領域３３Ｄが透過状態とされている。この場合、上側の分割領域３３Ｄを透過した光がマイクロレンズ５を介して「下方向」（図の−Ｙ１方向）に偏向される。図５（Ｂ）のスイッチング状態では、上側の分割領域３３Ｄが遮光状態とされると共に、下側の分割領域３３Ｕが透過状態とされている。この場合、下側の分割領域３３Ｕを透過した光がマイクロレンズ５を介して「上方向」（図のＹ１方向）に偏向される。
ここで、第２の配置状態にする場合には、光線方向制御素子１の配置状態は実際には図５（Ａ），（Ｂ）の配置状態から、全体が所定角度、例えば時計回りに９０°回転した状態となる。この場合、観察者から見ると上述した「下方向」は「左方向」に相当し、「上方向」は「右方向」に相当する。従って、表示部４において左眼用画像を表示しているタイミングに同期して図５（Ａ）のスイッチング状態とすると共に、右眼用画像を表示しているタイミングに同期して図５（Ｂ）のスイッチング状態とすることで第２の配置状態での立体視が可能となる。

［光線方向制御素子１の具体的な構成例］
図３は、光線方向制御素子１の具体的な寸法の一例を示している。図３において、ｎ０は空気層の屈折率（１．０）、ｎ１は第１の透明基板３０Ａおよび第２の透明基板３０Ｂの屈折率（１．４９）、ｎ２はマイクロレンズ５の屈折率（１．５９）を示している。マイクロレンズ５は、例えばＵＶ硬化アクリル樹脂によって形成されている。第２の透明基板３０Ｂはガラス材料よりなり、その厚みは、おおよそ２００μｍとなっている。マイクロレンズ５は、半球体状の球面レンズであり、そのレンズ半径Ｒは１０８．１９μｍ、レンズの大きさは１５３μｍとなっている。図３の構成例では、マイクロレンズ５は、接着層３５を介して液晶パネル３０の第２の透明基板３０Ｂの上に複数、マトリクス状に形成され、積層配置されている。第１の偏光板３１は、接着層３４を介して液晶パネル３０の第１の透明基板３０Ａの下側に積層配置されている。

このような構成により、マイクロレンズ５の焦点面はおおよそ、画素部３３に一致する。画素部３３を構成するストライプ状の画素電極は、例えば幅が７２μｍとする。そして、画素部３３において、上側にはストライプ状の画素電極を例えばＸ方向に９ｕｍ間隔で複数並列配置する。画素部３３において液晶層を挟んで下側には同様のストライプ状の画素電極を例えばＹ方向に９ｕｍ間隔で複数並列配置する。複数のマイクロレンズ５のそれぞれに対応する領域内で、各マイクロレンズ５の焦点位置（焦点中心）が隣接するストライプ状の画素電極の間に位置するようにする。

［立体表示装置の制御回路および制御動作］
図６は、図１に示した立体表示装置の制御回路の構成例を示している。この立体表示装置は、制御回路として、画像処理部６１と、駆動制御部６２とを備えている。画像処理部６１は、立体視用の左眼用画像と右眼用画像とを含む時分割３Ｄ画像データを生成して出力するものである。駆動制御部６２は、入力された時分割３Ｄ画像データに基づいて、表示部４、光線方向制御素子１、およびバックライト２の同期制御を行うものである。

図８（Ａ）〜（Ｄ）は、駆動制御部６２による同期制御の一例を示している。図８（Ａ）〜（Ｄ）では、図７に示したように左眼用画像と右眼用画像とを１２０Ｈｚの周期で交互に時分割表示する例を示している。図８（Ａ）は、表示部４へのデータ書き込みタイミングの一例を示している。なお、図８（Ａ）では画面の上ラインから下ラインへと順次データ書き込みが行われることを示している。図８（Ｂ）は、表示部４側の液晶応答タイミング（図１の液晶パネル４０の応答タイミング）の一例を示している。図８（Ｃ）は、バックライト２側（光線方向制御素子１）の液晶応答タイミング（図１の液晶パネル３０の応答タイミング）の一例を示している。なお、図８（Ｂ），（Ｃ）では任意のラインでの液晶応答タイミングを示している。図８（Ｄ）は、バックライト２における光源２１の点灯タイミングの一例を示している。

一般に液晶表示装置ではデータの書き込みから実際に液晶の応答がなされるまでにタイムラグが存在する。このため、図８（Ｂ）に示したように、表示部４側の液晶応答タイミングには遅延が生じている。同様に、図８（Ｃ）に示したように、光線方向制御素子１での液晶応答タイミングにも遅延が生じている。駆動制御部６２は、表示部４と光線方向制御素子１とにおける液晶応答が十分になされたタイミングでバックライト２の光源２１の点灯状態をオン状態にする。これにより、左眼用画像と右眼用画像とが混ざって認識される、いわゆるクロストークが発生することを防止することができる。

なお、光線方向制御素子１側の液晶パネル３０と表示部４側の液晶パネル４０との液晶応答速度が、クロストークの問題が生じない程度に非常に高速である場合には、バックライト２側で点灯状態のオン・オフ制御を行わずに常時、点灯状態にしておいても良い。

［立体表示装置の効果］
以上のように本実施の形態に係る立体表示装置によれば、光線方向制御素子１によって、バックライト２からの光の進行方向を表示部４の配置状態に応じた方向に偏向させるようにしたので、解像度を低下させることなく複数の配置状態で良好に立体表示を行うことができる。

従来でも、例えばパララックスバリア方式において液晶スイッチング素子による可変バリア方式にすることで、複数の配置状態での立体視が可能である。しかしながら、その場合、可変バリアと２次元表示パネルとの間で精密な位置あわせが必要であるため、製造コストが高くなってしまう。これに対して、本実施の形態に係る立体表示装置によれば、そのようなパララックスバリア方式に較べて、光線方向制御素子１のマイクロレンズ５と液晶パネル３０との位置合わせの高い精度は要求されない。また、マイクロレンズ５をフィルム状のシートとして液晶パネル３０に貼り付けるような簡単な方法で製造できる。このため、製造コストを抑えることができる。

また、従来のスキャンバックライト方式では、通常のバックライトに較べて、効率の比率が１／３〜１／４程度低下する。これに対し、本実施の形態に係る立体表示装置によれば、従来のスキャンバックライト方式よりも光利用効率を高くすることができる。本実施の形態に係る立体表示装置では、光線方向制御素子１の液晶パネル３０での開口率によって効率が決まるため、通常のバックライトに較べて、効率の比率は１／２程度の低下で済む。

＜他の実施の形態＞
本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、マイクロレンズ５の形状は半球体状（断面形状が円弧状）に限らず、スイッチング素子である液晶パネル３０の画素部３３の画素形状（分割領域の形状）に応じて種々のものが考えられる。例えば、１つのマイクロレンズ５に対応する画素形状が長方形状であれば、マイクロレンズ５の断面形状は楕円形状であっても良い。また、レンズ底面の形状は円形に限らず、画素形状に応じた形であっても良い、例えば図９に示したように、底面が四角形状であるマイクロレンズ５Ａとしても良い。図９では、画素形状が正方形状である場合の例である。

また例えば、上記実施の形態では、第１の配置状態に対して配置方向を９０°回転させた状態を第２の配置状態とし、縦方向と横方向とに表示状態を切り替える例を説明したが、第２の配置状態はこれに限らない。例えば、第２の配置状態が、第１の配置状態に対して斜め方向に傾斜した状態であっても良い。すなわち、例えば、第１の配置状態に対して配置方向を所定角度として４５°だけ回転させた状態を第２の配置状態としても良い。この場合、光線方向制御素子１における液晶シャッタの遮光／透過のパターンもそれに応じたものとすれば良い。これにより、縦方向と斜め方向に傾斜した状態での立体表示可能となる。

また、上記実施の形態では、立体表示のみを行う場合について説明したが、本発明による立体表示装置は、通常の２次元表示を行うことも可能である。この場合、表示部４で通常の２次元画像データに基づく表示を行うと共に、光線方向制御素子１において、液晶パネル３０の画素部３３を全面に亘って透過状態にすれば良い。本発明による立体表示装置によれば、２次元表示を行う場合には、光線方向制御素子１において、バックライト２からの光を全透過させるので、原理的に、立体表示を行う場合のような効率の低下はない。

Ｘ，Ｙ，Ｚ…配置空間上の絶対座標軸、Ｘ１，Ｙ１…表示面に平行な面内での座標軸、１…光線方向制御素子、２…バックライト、４…表示部、５，５Ａ…マイクロレンズ、２１…光源、２２…反射フィルム、２３…導光板、２４…光学フィルム、３０…液晶パネル（スイッチング素子）、３０Ａ…第１の透明基板、３０Ｂ…第２の透明基板、３１…第１の偏光板、３２…第２の偏光板、３３…画素部、３４，３５…接着層、３３Ｒ，３３Ｌ，３３Ｕ，３３Ｄ…分割領域、４０…液晶パネル、４０Ａ…第１の透明基板、４０Ｂ…第２の透明基板、４１…第１の偏光板、４２…第２の偏光板、４３…画素部、４３Ｒ…赤色画素、４３Ｇ…緑色画素、４３Ｂ…青色画素、６１…画像処理部、６２…駆動制御部。

Claims (8)

1. 立体視用の左眼用画像と右眼用画像とを時分割表示する表示部と、
   前記表示部に向けて画像表示用の光を発するバックライトと、
   前記バックライトと前記表示部との間に配置され、前記表示部における時分割表示に同期して、前記バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる２方向に交互に偏向させる光線方向制御素子と
   を備え、
   前記表示部は、第１の配置状態と前記第１の配置状態に対して配置方向を表示面に平行な面内で所定角度だけ回転させた第２の配置状態との２つの配置状態に選択的に切り替えての画像表示が可能とされ、
   前記光線方向制御素子は、前記表示部の配置状態が前記第１の配置状態および前記第２の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、前記バックライトからの光の進行方向を前記表示部の配置状態に応じた方向に偏向させる
   立体表示装置。
2. 前記光線方向制御素子は、
   マトリクス状に平面配置された複数のマイクロレンズと、
   前記マイクロレンズの焦点面において、前記バックライトからの光を遮光状態と透過状態とにスイッチング制御するスイッチング素子とを有し、
   前記スイッチング素子は、
   前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応する領域内で前記各マイクロレンズの焦点位置を中心として分割された２つの分割領域ごとに光の制御が可能であり、前記２つの分割領域を前記表示部における時分割表示に同期して交互に遮光状態と透過状態とに制御するようになされ、かつ、前記２つの分割領域の分割パターンを前記表示部の配置状態に応じて変化させる
   請求項１に記載の立体表示装置。
3. 前記スイッチング素子は、
   前記第１の配置状態のときと前記第２の配置状態のときとで、前記分割パターンを前記所定角度だけ異ならせる
   請求項２に記載の立体表示装置。
4. 前記バックライトは、前記表示部における時分割表示に同期して点灯状態のオン・オフ制御を行うようになされ、かつ、オン状態にするタイミングを前記スイッチング素子において遮光状態から透過状態へとスイッチング制御するタイミングから所定期間遅延させる制御を行う
   請求項２に記載の立体表示装置。
5. 前記スイッチング素子は、前記バックライト側から順に、第１の偏光板と、液晶パネルと、第２の偏光板とを有する液晶スイッチング素子である
   請求項２に記載の立体表示装置。
6. 前記バックライトと前記液晶スイッチング素子との間に輝度上昇フィルムをさらに備え、
   前記輝度上昇フィルムは、前記バックライトから発せられた光の偏光成分のうち、前記液晶スイッチング素子の前記第１の偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光を増加させるものである
   請求項５に記載の立体表示装置。
7. 前記マイクロレンズは半球体状であり、かつ、レンズ底面が四角形状である
   請求項２に記載の立体表示装置。
8. 前記第２の配置状態は、前記第１の配置状態に対して配置方向を前記表示部の表示面に平行な面内で前記所定角度として９０°回転させた状態である
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の立体表示装置。

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