JP4767977B2

JP4767977B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4767977B2
Application number: JP2008001128A
Authority: JP
Inventors: 広伊藤; 友宏米谷
Original assignee: Eizo Nanao Corp
Current assignee: Eizo Nanao Corp
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2028-01-08
Also published as: JP2009163033A

Description

本発明は、立体画像や二種類の画像を表示するための画像表示装置に関する。

従来、この種の装置として、次のようなものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
この装置は、視差がある右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネルに時分割で交互に切り換え表示するとともに、画像の切り換え表示に同期して右眼用と左眼用の一対の光源を交互に点滅動作させている。具体的には、液晶表示パネルに右眼用画像が表示されている場合には、右眼用の光源が点灯し、左眼用の光源が消灯する。右眼用の光源から照射された光は、フレネルレンズで集光されて平行光となり、観察者の右眼に向けられる。一方、液晶表示パネルに左眼用画像が表示されている場合には、右眼用の光源が消灯し、左眼用の光源が点灯する。左眼用の光源から照射された光は、フレネルレンズで集光されて平行光となり、観察者の左眼に向けられる。このようにして、右眼用画像と左眼用画像とが分離して観察者の右眼と左眼とに入射することにより、観察者はいわゆる両眼視差に基づく３次元知覚により立体画像を見ることができる。

上記の従来例では、液晶表示パネルと光源との間に長い距離が必要となるので、装置の奥行きが長くなるという問題がある。そこで、液晶表示パネル側に光源を配置し、液晶表示パネルの奥側にフレネルミラーを配置し、このフレネルミラーを用いて液晶表示パネル側へ光源の光を反射させる構成（第１の装置）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この構成によると、光源からの光を液晶表示パネル側から照射して、フレネルミラーで液晶表示パネル側へ反射させることにより、装置の奥行きを短くすることができる。

また、この種の装置として、次のものが挙げられる（例えば、特許文献３参照）。
この装置（第２の装置）は、液晶表示パネルの背面側に二枚の導光板（第１導光板、第２導光板）を積層して備え、それぞれの反対側にあたる導光板の端面に左眼用と右眼用の光源（第１光源、第２光源）を備えている。第１光源から照射された光は第１導光板で面方向に導かれて液晶表示パネルの背面に照射され、第２光源から照射された光は第２導光板で面方向に導かれ、第１導光板を透過して液晶表示パネルの背面に照射される。

特開平８−２６２３７０号公報（段落番号「００２５」〜「００２６」、図３）特開２０００−１４７６６９号公報（図１〜図３）特許３９０８２４１号公報（図３、図１５、図１６）

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、第１の装置は、右眼用の光源と左眼用の光源からの光をそれぞれ右眼及び左目方向に反射させるために、フレネルミラーが、右眼用の光源と左眼用の光源側に縦長状の反射面が形成された帯状のミラーを交互に組み合わせて構成されている。そのため、液晶表示パネルにはフレネルミラーの構造に起因して縦縞状に明暗が発生し、画像の左右方向における明暗均一性が悪いという問題がある。

上記の問題を解決するために、光を左右方向に拡散する拡散部材を配置することが考えられる。しかしながら、この場合には、クロストーク（右眼用画像が左眼に入射し、左眼用画像が右眼に入射するという現象）が悪化して、立体画像の立体感が著しく悪化するという別異の問題が生じる。

また、第２の装置は、クロストークを少なくすることができるものの、第１光源と第２光源が同じ光度である場合、第２光源が第１導光板を通過する関係上、第２光源により照射される画像が暗くなる。このため、第２光源の光度を第１光源より強くする必要があるが、第２光源の光の利用効率が悪いことに変わりはない。また、第１導光板は、第２導光板から照射される第２光源の光を透過する必要があるので、背面側には光漏れ防止の措置をとることができない。そのため、第１導光板からの光は液晶表示パネル側だけでなく、第２導光板側にも漏れてしまうので、第１光源の光の利用効率も悪いという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、一対の光源が配置されている方向とは直交する方向に反射部材を積層配置することにより、画像の左右方向における明暗均一性を向上させつつも、クロストークを低下させることがなく、しかも光の利用効率が良好な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、前記透過型の液晶表示パネルを背面側から照射するための第１の光源及び第２の光源を備えた一対の光源と、前記第１の光源及び前記第２の光源からの光をそれぞれ異なる第１の方向及び第２の方向に出光させる機能を有し、第１の方向に光を出光する第１の導光体と、第２の方向に光を出光させる第２の導光体とを備え、前記第１の導光体と前記第２の導光体の出光面が前記透過型の液晶表示パネル側に向けられ、前記第１の導光体と前記第２の導光体とを交互に、前記一対の光源を結ぶラインとは直交する方向に積層して構成された反射ユニットと、前記第１の光源及び第２の光源を構成し、前記第１の導光体及び第２の導光体が積層されている方向に配設された複数個の発光源と、前記透過型の液晶表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に出力する画像出力手段と、前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、それぞれの画像に応じて前記一対の光源の点灯を制御する光源制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、一対の光源のうち第１の光源から放射された光は、第１の導光体で第1の方向に出射され、透過型の液晶表示パネルを透過して第1の画像が第1の方向に集光される。また、一対の光源のうち第２の光源から放射された光は、第２の導光体で第２の方向に出射され、透過型の液晶表示パネルを透過して第２の画像が第２の方向に集光される。反射ユニットは、第１の導光体と第２の導光体を交互に、一対の光源を結ぶラインに直交する方向に積層して構成されているので、画像の左右方向における明暗均一性を向上させることができる。したがって、左右方向に光を拡散させる必要がないので、第１の画像と第２の画像とが混在するクロストークを悪化させることがない。また、反射ユニットは、光源からの光を第１及び第２の導光体で液晶表示パネルの背面に導くので、光を減衰させる部材がほとんどなく、光の利用効率を良好にすることができる。

なお、透過型の液晶表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に表示させる際に、液晶素子のメモリ効果により、前後するフィールドの両方の画像が表示されている状態が存在する。その場合には、両方の画像が観察者に同時に入射するので正常に画像を観察することができない。そこで、光源制御手段が、画像出力手段から出力されている画像に対応した側の発光源を画像の表示位置に応じて点灯させる（スキャンさせる）。これにより両画像（第１の画像及び第２の画像）が液晶表示パネルに同時に表示されている状態であっても正常に画像を観察することができる。また、両画像が表示されて正常に画像を観察できない期間に全ての発光源を消灯させる必要もないので、画像の輝度が低下することもない。

また、請求項２に記載の発明は、画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、前記透過型の液晶表示パネルを背面側から照射するための第１の光源及び第２の光源を備えた一対の光源と、前記第１の光源及び前記第２の光源からの光をそれぞれ位置が異なる第１の焦点及び第２の焦点に集光させる機能を有し、前記第１の光源付近と前記第１の焦点近辺とを焦点とする楕円の円弧の一部として形成された帯状の第１の楕円ミラーと、前記第２の光源付近と前記第２の焦点近辺とを焦点とする楕円の円弧の一部として形成された帯状の第２の楕円ミラーとを備え、前記第１の楕円ミラーの反射面と前記第２の楕円ミラーの反射面とが前記透過型の液晶表示パネル側に向けられ、第１の楕円ミラーと第２の楕円ミラーを互い違いの状態にして、前記一対の光源を結ぶラインとは直交する方向に積層して構成された反射ユニットと、前記第１の光源及び第２の光源を構成し、前記第１の楕円ミラー及び第２の楕円ミラーが積層されている方向に配設された複数個の発光源と、前記透過型の液晶表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に出力する画像出力手段と、前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、それぞれの画像に応じて前記一対の光源の点灯を制御する光源制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、一対の光源のうち第１の光源から放射された光は、第１の楕円ミラーの楕円の反射面で反射し、透過型の液晶表示パネルを透過して第1の焦点に第1の画像を集光される。また、一対の光源のうち第２の光源から放射された光は、第２の楕円ミラーの反射面で反射し、透過型の液晶表示パネルを透過して第２の焦点に第２の画像を集光される。反射ユニットは、第１の楕円ミラーと第２の楕円ミラーとを互い違いの状態で、一対の光源を結ぶラインに直交する方向に積層して構成されているので、画像の左右方向における明暗均一性を向上させることができる。したがって、左右方向に光を拡散させる必要がないので、第１の画像と第２の画像とが混在するクロストークを悪化させることがない。また、反射ユニットは、光源からの光を第１及び第２の楕円ミラーの反射面で反射させて液晶表示パネルの背面に導くので、光を減衰させる部材がほとんどなく、光の利用効率を良好にすることができる。

また、本発明において、前記反射ユニットと前記透過型の液晶表示パネル側との間には、前記反射ユニットからの光を前記積層方向へ拡散させる拡散部材を備えていることが好ましい（請求項３）。拡散部材によって光を拡散させるものの、拡散させる方向が楕円ミラーまたは導光体の積層方向であるので、クロストークを低下させることなく、楕円ミラーまたは導光体による画像の上下方向の明暗均一性を向上させることができる。

また、本発明において、前記複数個の発光源は、隣接する少なくとも２個の発光源を含む単位をブロックとして、前記ブロックを複数個備えており、前記光源制御手段は、前記ブロックごとに点灯を制御することが好ましい（請求項４）。ブロックを単位として点灯制御すればよいので、光源制御手段の負荷を軽減することができる。

また、本発明において、前記画像出力手段は、第１の画像と第２の画像との境界に黒帯を挿入することが好ましい（請求項５）。第１の画像と第２の画像との境界は、液晶素子のメモリ効果により、画像が確定していない状態、例えば前の画像から次の画像への遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。したがって、この境界に黒帯を表示することにより、不確定画像の影響を抑制して立体画像を鮮明に表示させることができる。

また、本発明において、前記光源制御手段は、前記画像出力制御手段が画像を出力した時点から、実際に前記透過型の液晶表示パネルにその画像が表示されるまでの応答時間だけ遅れて前記各ブロックの発光源を点灯させることが好ましい（請求項６）。応答時間の前に発光源を点灯させても、液晶表示パネルには不確定な画像、例えば前の画像からの遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。そこで、画像の出力時点から液晶表示パネルの応答時間だけ遅れて発光源を点灯させることで、不確定な状態となっている第１の画像と第２の画像との境界では画像が確定するまで光源を消灯していることになり、鮮明な画像を表示させることができる。

また、本発明において、前記光源制御手段は、第１の画像と第２の画像との境界にあたる光源を消灯させることが好ましい（請求項７）。第１の画像と第２の画像との境界は、液晶素子のメモリ効果により、画像が確定していない状態、例えば前の画像から次の画像への遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。したがって、この境界にあたる光源を消灯させることにより、不確定画像の影響を抑制して立体画像を鮮明に表示させることができる。

本発明に係る画像表示装置によれば、反射ユニットは、第１の導光体と第２の導光体を交互に、一対の光源を結ぶラインに直交する方向に積層して構成されているので、画像の左右方向における明暗均一性を向上させることができる。したがって、左右方向に光を拡散させる必要がないので、第１の画像と第２の画像とが混在するクロストークを悪化させることがない。また、反射ユニットは、光源からの光を第１及び第２の導光体で液晶表示パネルの背面に導くので、光を減衰させる部材がほとんどなく、光の利用効率を良好にすることができる。さらに、光源制御手段が、画像出力手段から出力されている画像に対応した側の発光源を画像の表示位置に応じて点灯させるので、両画像（第１の画像及び第２の画像）が液晶表示パネルに同時に表示されている状態であっても正常に画像を観察することができる。また、両画像が表示されて正常に画像が観察できない期間に全ての発光源を消灯させる必要もないので、画像の輝度が低下することもない。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、実施例に係る立体表示装置の概略構成を示す横断面図であり、図２は、楕円ミラーを構成する楕円を説明する模式図である。図３は、楕円ミラーの一部断面を示す図であり、（ａ）は楕円ミラーの正面図、（ｂ）は側面図であり、図４は、楕円ミラーの外観斜視図である。図５は、反射ユニットの外観斜視図であり、（ａ）は出射面側から見た図であり、（ｂ）はその反対側から見た図であり、図６は、反射ユニットの正面図である。

本実施例に係る立体画像表示装置（本発明における画像表示装置）は、横断面がコの字状を呈する筐体３を備えている。この筐体３の前面４には、透過型の液晶表示パネル５がフロントベゼルを含む支持部７を介して取り付けられている。液晶表示パネル５の両端側にあたる支持部７の奥側には、支持枠９を介して拡散部材１１が取り付けられている。この拡散部材１１は、光を縦方向（紙面方向）に拡散させる機能を備えている。支持枠９の一方の奥側（前面４から見て左側奥）には、放熱機構１３を介して右眼用の光源１５が取り付けられ、支持枠９の他方の奥側（前面４から見て右側奥）には、放熱機構１４を介して左眼用の光源１６が取り付けられている。光源１５，１６は外観が棒状を呈し、図１において、紙面方向に長手方向が位置するように配置されている。

一対の光源１５，１６の奥側には、同形状の楕円ミラー１７を互い違いに積層して構成された反射ユニット１９が配設されている（図１及び図５参照）。楕円ミラー１７は、薄板状の外観を呈しており、面方向（紙面方向）からみて一端面が楕円の円弧の一部を構成している。楕円ミラー１７は、左眼用も右眼用も向きが異なるだけで同じ構成であるので、ここでは右眼用を例に採って図２を参照しながら説明する。

なお、上述した楕円ミラー１７が本発明における第１の楕円ミラーと第２の楕円ミラーに相当する。また、光源１５が本発明における第１の光源に相当し、光源１６が本発明における第２の光源に相当する。

楕円ミラー１７は、外観形状が刃状を呈するブレード１８を備えている。このブレード１８は、楕円２１の円弧の一部から構成されている。一方の焦点ｆ１の位置には、楕円ミラー１７の長軸ａに沿う面２３と、短軸ｂに沿う入射面２５とが形成する角が位置する。つまり、一方の焦点ｆ１側に面２３と入射面２５とからなる入射部２６を備えている。換言すると、楕円ミラー１７のブレード１８は、一方の焦点ｆ１側の円弧の内周側で構成されている。また、面方向（紙面方向）からみて直線状を呈する他端面には、出射面２７を備えている。楕円ミラー１７の端面側から見て帯状を呈する円弧部２８は、出射面２７から出射した光が他方の焦点ｆ２側に集光するように形成されている。但し、後述する楕円ミラー１７の構成により、出射面２７から出射した光は、他方の焦点ｆ２よりも楕円２１の中心ｃ側に寄った焦点ｆに集光する。この焦点ｆの位置は、観察者の右眼ＥＲの位置にあたる。なお、楕円ミラー１７を左右反転させると、焦点ｆの位置は観察者の左眼ＥＬの位置にあたる。右眼ＥＲと左眼ＥＬとの間隔、つまり焦点ｆと焦点（ｆ）との間隔は、平均的に６４ｍｍ程度、最大でも８０ｍｍ程度である。

上述したように楕円ミラー１７のブレード１８が一方の焦点ｆ１側の円弧の内周側で構成されているので、ブレード１８の面同士を重ね合わせるだけで実用的な強度を備えた反射ユニット１９を構成することができる。なお、ブレード１８間での光の漏れを抑制できるように以下のように構成することが好ましい。

楕円ミラー１７のブレード１８は、光源１５，１６の光を透過する光透過性の樹脂、例えば、アクリル樹脂で構成され、厚さが数ミリ程度（例えば、２ｍｍ）である。楕円ミラー１７の円弧部２８は、アクリル樹脂２９の外面に光反射材料、例えば、アルミニウム膜３１が蒸着されている。その上には、白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５が施されている。換言すると、円弧部２８の端面は、アルミニウム膜３１と、白色塗装３３と、黒色塗装３５とにより覆われ、最内側面が反射面３６を構成している。また、楕円２１の長軸ｂに沿う、楕円ミラー１７の入射面２５側に近い側の一端面が副反射部３７として形成されている。この副反射部３７は、円弧部２８と同様に、アルミニウム膜３１と、白色塗装３３と、黒色塗装３５とからなる三重塗装を施されている。副反射部３７のアルミニウム膜３１は、副反射面３９を構成している。入射部２６の反対側にあたる先端部４１及び面２３は、アルミニウム膜３１及び白色塗装３３が被着されておらず、反射面３６を構成していない。入射部２６のうち入射面２５と、出射面２７とは一切塗装が施されていないが、アクリル樹脂２９の両面は白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５が施されているだけである。

なお、円弧部２８には、上述したアルミニウム膜を蒸着する他に、光反射材料を塗布することによって被膜を形成するようにしてもよく、さらに金属箔を貼り付けることによって被膜を形成するようにしてもよい。また、光反射材料として、上述したアルミニウムの他に、例えば、銀合金からなる被膜を形成するようにしてもよい。さらに、アクリル樹脂２９の両面には、白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５だけでなく、最内面に、上述した光反射材料からなる被膜を形成するようにしてもよい。

楕円ミラー１７は、上述したように構成されており、光透過性のアクリル樹脂により光源１５，１６の光を効率的に透過させることができ、入射した光を反射面３６の光反射材料で反射させることができるとともに、白色塗装３３及び黒色塗装３５により入射した光を効率的に出射面２７に導くことができる。また、反射面３６のアルミニウム膜３１がアクリル樹脂２９で保護されることになるので、アルミニウム膜３１が曇ったり腐食したりすることで反射率が低下するような経時劣化を抑制できる。

なお、上述したように、楕円２１の一方の焦点ｆ１側から放射された光が、楕円２１の他方の焦点ｆ２ではなく焦点ｆに集光するのは、楕円ミラー１７がアクリル樹脂２９で構成されているので、その出射面２７で屈折することによる。

また、立体画像表示装置では、通常、観察者の眼が集光位置からずれると画像が見えなくなるが、副反射面３９及び反射面３６により焦点位置ｆよりも外側に向かって出射するようにしているので、立体画像は見ることができないものの、右眼用画像または左眼用画像だけによる二次元画像として見ることができる。したがって、立体視している観察者の周囲であっても観察者が立体視している画像の概略を知ることができるようになっている。

反射ユニット１９は、図１及び図５に示すように、楕円ミラー１７の出射面２７を透過型の液晶表示パネル５側に向けるとともに、入射部２６を互いに反対側へ向けた互い違いの状態で、一対の光源１５，１６を結ぶラインに直交する方向（図１の紙面方向、図５の上下方向）に、かつ、一対の光源１５，１６の長手方向に面同士を積層して構成されている。その際、出射面２７が一つの平面を構成するようにして積層してあるので、拡散板１１を容易に配設することができるようになっている。このように構成された反射ユニット１９は、図２に示すように、光源１５及び光源１６からの光をそれぞれ位置が異なる第１の焦点ｆ２及び第２の焦点（ｆ２）に集光させる機能を有する。

このように構成されている立体画像表示装置は、一方の焦点側ｆ１にあたる右眼用の光源１５から放射された光は、反射ユニット１９の楕円ミラー１７の入射部２６から入射し、反射面３６で反射し、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点位置ｆ２にあたる焦点ｆに右眼用画像を集光する。また、左眼用の光源１６から放射された光は、右眼用のものとは左右対称の関係で入射部２６が反対側に向けられた同形状の楕円ミラー１７により、他方の焦点側ｆ２にあたる位置に左眼用画像を集光する。反射ユニット１９は、立体画像表示装置の正面からみて上下方向に面同士を積層して構成されているので、画像の左右方向における明暗均一性を向上させることができる。したがって、左右方向に光を拡散させる必要がないので、クロストークを悪化させることがない。

また、拡散部材１１によって光を上下方向に拡散させるものの、拡散させる方向が楕円ミラー１７の積層方向であるので、クロストークを悪化させることなく、楕円ミラー１７による画像の上下方向の明暗均一性を向上させることができる。

さらに、反射ユニット１９は、光源１５，１６からの光を楕円ミラー１７の反射面３６で反射させて液晶表示パネル５の背面に導くので、光を減衰させる部材がほとんどなく、光の利用効率を良好にすることができる。

なお、上述した入射部２６は、次のように構成することが好ましい。ここで図７を参照する。図７（ａ）〜（ｅ）は、入射部の各種構成を示す概略構成図である。ここでの前提として、光源１５（１６）が複数個の発光ダイオード４３で構成されているものとする。なお、以下の構成によると、発光ダイオード４３の光の利用効率を高めることができる。

（１）図７（ａ）楕円ミラー１７の入射面２５と光源１５（１６）との間には、楕円ミラー１７の積層方向に光を拡散する拡散部材４５を備えている。これにより発光ダイオード４３の位置ずれ等があっても、確実に光を入射面２５に入射させることができる。

（２）図７（ｂ）入射面２５の厚みを、楕円ミラー１７における反射面３６の厚みの２倍程度にする。例えば、図７（ｂ）のように、入射面２５側に向かって厚みが増すように傾斜面４６を形成しておく。傾斜面４６の角度を、入射した光が全反射するように形成しておくと、傾斜面４６への反射材は不要にできる。

（３）図７（ｃ）楕円ミラー１７の間であって、入射面２５に一致する位置に、反射板４７を配置する。これにより、楕円ミラー１７間に照射された光が発光ダイオード４３側へ反射されるとともに、拡散部材４５によって反射されて入射面２５に光を向かわせることができる。

（４）図７（ｄ）楕円ミラー１７と発光ダイオード４３とを一対一に対応させて配置する。この場合には、拡散部材４５を省略することができ、構成を簡易化することができる。

（５）図７（ｅ）上述した（３）の変形例であり、反射板４７を入射面２５よりも円弧部２８側へ配置したものである。この場合、楕円ミラー１７の入射面２５側における外周面の塗装を行わず、アクリル樹脂２９を露出させたままとする。これにより、反射板４７により楕円ミラー１７の間に出射された光を、反射板４７によって反射させてアクリル樹脂２９に入射させることができる。また、点線で示すように反射板４７を傾斜姿勢としてもよい。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、楕円ミラー１７の出射面２７と入射部２６を除いた面に、白色塗装３３と黒色塗装３５を施しているが、積層面に微小突起を設けて、積層した状態で楕円ミラー１７の面同士が密着しないように構成してもよい。このように構成すると、白色塗装３３と黒色塗装３５を省略することができ、楕円ミラー１７のコストを低減することができる。なお、アクリル樹脂２９と微小空間（空気）とでは、アクリル樹脂２９の方が屈折率が高いので、隣接する楕円ミラー１７へ光が漏れることが抑制できる。

また、微小突起に代えて、楕円ミラー１７の間に光漏れを防止するシートを挟んで積層するようにしてもよい。

（２）上述した実施例では、拡散部材１１を設けて楕円ミラー１７の積層方向へ光を拡散させるように構成しているが、楕円ミラー１７の出射面２７に工夫を施すことにより、拡散部材１１を省略して、構造の簡易化及びコスト低減を図ることができる。

例えば、出射面２７で光が拡散するように、表面を荒らすエッチング処理を行ったり、表面が内側にへこんだ凹レンズを形成したりすればよい。

（３）なお、上述した楕円ミラー１７に代えて、図８に示す楕円ミラー１７Ａを採用してもよい。なお、図８は、楕円ミラーの変形例を示す概略構成図である。

この楕円ミラー１７Ａは、反射面３６が上述した楕円ミラー１７と同様の楕円の円弧の一部で構成されているが、一方の焦点ｆ１より円弧の外周側に楕円ミラー１７Ａのブレード５０が存在する。つまり、光は空気中を進み、反射面３６で反射されるように構成されている。このような構造の楕円ミラー１７Ａを積層して反射ユニット１９Ａを構成しても、上述した反射ユニット１９による構成と同様の効果を奏することができる。但し、隣接する楕円ミラー１７Ａの間における光漏れを防止するための遮断部材５１を各楕円ミラー１７Ａ間に配置する必要がある。

＜点灯制御例＞
次に、図９を参照して、上述した構成の立体画像表示装置において、光源１５Ａ，１６Ａを採用した場合について説明する。なお、図９は、立体表示装置の概略構成を示すブロック図である。

この構成では、光源１５Ａ，１６Ａがそれぞれ複数個の発光ダイオード６１で構成されている。反射ユニット１９Ａを構成する楕円ミラー１７は、厚さが液晶表示パネル５の表示ラインのピッチに一致していることが好ましい。また、各発光ダイオード６１は、楕円ミラー１７ごとに配設され、各々が独立して点灯制御される。

なお、上記発光ダイオード６１が本発明における発光源に相当する。

制御部６３は、映像信号ＶＤを受け取るとともに液晶表示パネル５に右眼用画像と左眼用画像とに応じた映像信号を交互に出力する画像信号出力部６５と、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像との映像信号を順次に切り換える際に、垂直同期信号ＶＳに応じて、画像（右眼用画像または左眼用画像）に対応した側の光源１５Ａ，１６Ａの発光ダイオード６１を画像の表示位置に応じて点灯させてゆく光源制御部６７とを備えている。

なお、画像信号出力部６５が本発明における画像出力手段に相当し、光源制御部６７が本発明における光源制御手段に相当する。また、右眼用画像が本発明における第１の画像に相当し、左眼用画像が本発明における第２の画像に相当する。

光源制御部６７は、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像に相当する画像信号を液晶表示パネル５に出力する際に、右眼用の光源１５Ａと左眼用の光源１６Ａの各発光ダイオード６１を点灯させてゆく。具体的には、図１０のように制御してゆく。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）は光源の制御例を示す模式図である。

図１０（ａ）に示すように、まず左眼用画像だけが液晶表示パネル５に表示されている状態では、左眼用の光源１６Ａの全発光ダイオード６１を点灯させる。次に、右眼用画像に切り替わるが、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、その最初の段階では、液晶表示パネル５のうちの上部が右眼用画像に書き換えられるだけである。その状態では、左眼用画像に対応する側の左眼用の光源１６Ａのうち左眼用画像の表示位置に応じた発光ダイオード６１だけを発光させるとともに、右眼用画像に対応する側の右眼用の光源１５Ａのうち右眼用画像の表示位置に応じた発光ダイオード６１だけを発光させる。このようにして、図１０（ｄ）のように液晶表示パネル５の画像が右眼用画像だけとなるまで右眼用の光源１５Ａと、左眼用の光源１６Ａとを構成している複数個の発光ダイオード６１の点灯を独立して制御する。

液晶表示パネル５に左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示させる際に、液晶素子のメモリ効果により、前後するフィールドの両方の画像が表示されている状態が存在する（図１０（ｂ），（ｃ））。その場合には、両方の画像が観察者に同時に入射するので正常に立体視することができない。そこで、光源制御部６７が、一対の光源１５Ａ，１６Ａを構成している複数個の発光ダイオード６１のうち、画像に対応している側の発光ダイオード６１だけを画像の表示位置に応じて点灯させてゆく（スキャンさせる）。これにより、左眼用画像は左眼に、右眼用画像は右眼に入射するので、液晶表示パネル５に両画像が同時に表示されていても正常に立体視することができる。また、両画像が表示されて正常に立体視できない期間に一方の光源を消灯させる必要もないので、画像の輝度が低下することもない。

なお、上記の説明では、各発光ダイオード６１が楕円ミラー１７ごとに配設されているとしているが、数枚の楕円ミラー１７ごとに一つの発光ダイオード６１を備える構成としてもよい。この場合には、発光ダイオード６１の個数を少なくできるので、コストを抑制することができる。

上記の構成とした場合には、図１０中に示すように、例えば、隣接する２個以上の発光ダイオード６１を含む単位をブロックとして、ブロックＢＬ１〜４からなる４つのブロックに分けて点灯制御を行うようにすればよい。これにより正常に立体視を行うことができつつも光源制御部６７の負荷を軽減して点灯制御を比較的容易に行うことができる。

上記の構成の場合の他の制御例について図１１を参照して説明する。なお、図１１（ａ）〜（ｄ）は、光源の他の制御例を示す模式図である。

この例では、左眼用画像と右眼用画像との境界（隣接する領域）に、黒帯ＢＳを表示させるようになっている。具体的には、上述した画像信号出力部６５が、右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネル５に出力する際に、画像間に黒帯ＢＳに係る映像信号を挿入して出力する。この場合には、黒帯ＢＳの部分においては右眼用及び左眼用の光源１５Ａ，１６Ａの両方が点灯していてもよいので、点灯制御を容易にすることができる。したがって、上述した発光ダイオード６１のブロックＢＬ１〜４ごとの制御に好適である。

また、左眼用画像と右眼用画像との境界は、液晶素子のメモリ効果により、画像が確定していない状態、例えば前の画像から次の画像への遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。したがって、この境界に黒帯ＢＳを表示することにより、不確定画像の影響を抑制して立体画像を鮮明に表示させることができる。

なお、上記の例では、画像に黒帯ＢＳを挿入するようにしているが、これを省略して黒帯ＢＳに対応する位置にあたる光源だけを消灯するように制御するようにしてもよい。このようにしても上述した黒帯ＢＳ挿入と同様の効果を奏する。

ここで、発光ダイオード６１をブロック化してブロックＢＬ１〜４とした場合の好適な点灯制御例について図１２を参照して説明する。なお、図１２（ａ）は、液晶表示パネルの領域とブロックの対応を示す模式図であり、図１２（ｂ）は、画像信号と発光ダイオードの点灯タイミングを表すタイムチャートである。

なお、この例では、液晶表示パネル５の表示領域を４つに分割し、上から順に領域ｒ１〜ｒ４としている。これらの領域ｒ１〜ｒ４は、液晶表示パネル５における複数の画素ラインを含む。そして、各領域ｒ１〜ｒ４に各ブロックＢＬ１〜ＢＬ４が対応しているものとする。また、この図１２（ｂ）中における符号ｒｔは、応答時間を表している。この応答時間ｒｔは、液晶表示パネル５に対して映像信号が与えられた時点から、実際にその映像信号に基づく画像が表示されるまでに要する時間である。なお、この応答時間ｒｔは、液晶表示パネル５によって固有のものであるので、予め測定しておき、これを光源制御部６７が参照できるように記憶させておけばよい。また、符号ｈｔは、表示されている画像から、次の画像の映像信号を出力するまでの期間にあたる画面ホールド期間であり、画面書換期間は、映像信号が与えられている時間である。

画像信号出力部６５は、ｔ２時点からｔ６時点までの間に右眼用画像の映像信号を出力する。そのうち、ｔ２〜ｔ３時点が領域ｒ１の映像信号、ｔ３〜ｔ４時点が領域ｒ２の映像信号、ｔ４〜ｔ５時点が領域ｒ３の映像信号、ｔ５〜ｔ６時点が領域ｒ４の映像信号に対応するする。これに対して、光源制御部６７は、領域ｒ１を照明するブロックＢＬ１を、領域ｒ１に対する映像信号が出力され終わるｔ３時点から応答時間ｒｔだけ遅れて点灯させる。この点灯状態は、左眼用画像の領域ｒ１の映像信号が与えられる時点ｒ７までに消灯される。領域ｒ２を照明するブロックＢＬ２は、領域ｒ２に対する映像信号が出力され終わるｔ４時点から応答時間ｒｔだけ遅れて点灯され、領域ｒ３を照明するブロックＢＬ３は、領域ｒ３に対する映像信号が出力され終わるｔ５時点から応答時間ｒｔだけ遅れて点灯され、領域ｒ４を照明するブロックＢＬ４は、領域ｒ４Ｎ対する映像信号が出力され終わるｔ６から応答時間ｒｔだけ遅れて点灯される。

液晶表示パネル５の液晶素子には、一般的に上記のように応答時間ｒｔが存在するので、応答時間ｒｔよりも前に点灯させても、液晶表示パネル５には不確定な画像、例えば前の画像からの遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。そこで、上記のように応答時間ｒｔを考慮した点灯制御を行うことにより、鮮明な立体画像を表示させることができる。換言すると、不確定な状態となっている左眼用画像と右眼用画像との境界では画像が確定するまで光源を消灯していることになるので、鮮明な立体画像を表示させることができる。

以上、立体画像表示装置を例に採って説明したが、本発明は、以下のような画像表示装置についても適用することができる。

（デュアルビュー表示）
ここで図１３を参照する。なお、図１３は、デュアルビューの表示装置の概念を説明する模式図である。

焦点ｆと焦点（ｆ）との間隔が、平均的な人の両眼間隔よりも広くなるような楕円ミラー１７及び反射ユニット１９を採用することにより、観察方向により異なる画像を見ることができる装置とすることができる。このようなものをデュアルビューと称する。例えば、自動車のセンターコンソールに配備することにより、運転席側にはナビゲーション画像を表示させ、助手席側にはテレビ画像を表示させることができる。具体的には、楕円ミラー１７の副反射部３９によって得られる二次元画像を観察可能な領域を利用すればよい。つまり、図１３における不可視領域ＩＶＲ１を除いた可視領域ＶＲ１，ＶＲ２（図１３中のハッチングされた領域）を利用する。なお、焦点ｆ，（ｆ）を上記の間隔に設定することにより、両画像が重複して観察されてしまう領域を極力少なくすることができる。また、図１３における点線ＤＬよりも外側に焦点ｆが位置するように楕円ミラー１７を構成することにより、装置正面から見て両画像が重複して観察可能な領域をなくすことができる。図１３においては、図示省略してあるが、他方の焦点ｆ２，（ｆ２）は、楕円２１よりも外側に位置する。

制御的には、上述した立体画像表示装置における右眼用画像と左眼用画像に代えて、第１の画像（例えば、ナビゲーション画像）と第２の画像（例えば、テレビ画像）とを画像信号出力部６５（図９）から交互に出力させるとともに、それぞれに応じた光源１５，１６を交互に点灯させればよい。

また、可視領域ＶＲ１，ＶＲ２における光量を増加させるために、光源１５，１６だけでなく、副反射面３９を入射可能な面とし、ここに光源１５，１６と同様の光源を追加することが好ましい。

また、このデュアルビューの表示装置であっても、上述した＜点灯制御例＞のように光源１５，１６を制御することにより、同様の効果を奏することは言うまでもない。

なお、上述した実施例では、反射ユニット１９を楕円ミラー１７で構成しているが、楕円ミラー１７に代えて以下のような導光体を採用してもよい。

（導光体その１）
ここで図１４を参照する。なお、図１４は、反射ユニットの変形例を示す図である。

この反射ユニット１９Ｂは、複数枚の導光体７１を備えている。導光体７１は、薄板状の外観を呈し、光源１５側から順に、上向き傾斜面を備えた反射面７３〜７５を備えている。各反射面７３〜７５は、光源１５側からみて段違いに構成され、光源１５からの光を出光面７７側に導く。

このような導光体７１を互いに反対側に向けた状態で面同士を積層して構成したのが反射ユニット１９Ｂである。したがって、光源１５側の光を第１の方向（二点鎖線で示す）に出光する導光体７１が本発明における第１の導光体に相当し、光源１６側の光を第２の方向（点線で示す）に出光する導光体７１が本発明における第２の導光体に相当する。

（導光体その２）
ここで図１５を参照する。なお、図１５は、反射ユニットの変形例を示す図である。

この反射ユニット１９Ｃは、複数枚の導光体８１を備えている。導光体８１は、薄板状の外観を呈し、光源１５側から順に、凹部８３〜８５を備えている。各凹部８３〜８５は、光源１５側から離れるにしたがって深さが深くなるように構成されている。各凹部８３〜８５は、光源１５側の面がそれぞれ反射面８６〜８８として機能する。各反射面８６〜８８は、光源１５からの光を出光面８９側に導く。

このような導光体８１を互いに反対側に向けた状態で面同士を積層して構成したのが反射ユニット１９Ｃである。したがって、光源１５側の光を第１の方向（二点鎖線で示す）に出光する導光体８１が本発明における第１の導光体に相当し、光源１６側の光を第２の方向（点線で示す）に出光する導光体８１が本発明における第２の導光体に相当する。

上述したような反射ユニット１９Ｂ，１９Ｃであっても、楕円ミラー１７を用いた反射ユニット１９，１９Ａと同様の効果を奏することができる。また、楕円ミラー１７に比較して、導光体７１，８１は奥行きを狭く、かつ軽くすることができるので、画像表示装置として小型軽量化を図ることができる。なお、これらの反射ユニット１９Ｂ，１９Ｃを備えた画像表示装置であっても、上述した＜点灯制御例＞のようにして光源１５，１６を制御することにより、同様の効果を奏することは言うまでもない。

実施例に係る立体表示装置の概略構成を示す横断面図である。楕円ミラーを構成する楕円を説明する模式図である。楕円ミラーの一部断面を示す図であり、（ａ）は楕円ミラーの正面図、（ｂ）は側面図である。楕円ミラーの外観斜視図である。反射ユニットの外観斜視図であり、（ａ）は出射面側から見た図であり、（ｂ）はその反対側から見た図である。反射ユニットの正面図である。（ａ）〜（ｅ）は入射部の各種構成を示す概略構成図である。楕円ミラーの変形例を示す概略構成図である。立体表示装置の概略構成を示すブロック図である。（ａ）〜（ｄ）は光源の制御例を示す模式図である。（ａ）〜（ｄ）は光源の他の制御例を示す模式図である。（ａ）は、液晶表示パネルの領域とブロックの対応を示す模式図であり、（ｂ）は画像信号と発光ダイオードの点灯タイミングを表すタイムチャートである。デュアルビューの表示装置の概念を説明する模式図である。反射ユニットの変形例を示す図である。反射ユニットの変形例を示す図である。

符号の説明

３ … 筐体
５ … 液晶表示パネル
１１ … 拡散部材
１５ … 右眼用の光源
１６ … 左眼用の光源
１７ … 楕円ミラー
１９ … 反射ユニット
２１ … 楕円
２６ … 入射部
２７ … 出射面
２９ … アクリル樹脂
３１ … アルミニウム膜
３６ … 反射面
６３ … 制御部
６５ … 画像信号出力部
６７ … 光源制御部

Claims

画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、
前記透過型の液晶表示パネルを背面側から照射するための第１の光源及び第２の光源を備えた一対の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源からの光をそれぞれ異なる第１の方向及び第２の方向に出光させる機能を有し、第１の方向に光を出光する第１の導光体と、第２の方向に光を出光させる第２の導光体とを備え、前記第１の導光体と前記第２の導光体の出光面が前記透過型の液晶表示パネル側に向けられ、前記第１の導光体と前記第２の導光体とを交互に、前記一対の光源を結ぶラインとは直交する方向に積層して構成された反射ユニットと、
前記第１の光源及び第２の光源を構成し、前記第１の導光体及び第２の導光体が積層されている方向に配設された複数個の発光源と、
前記透過型の液晶表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、それぞれの画像に応じて前記一対の光源の点灯を制御する光源制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。
画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、
前記透過型の液晶表示パネルを背面側から照射するための第１の光源及び第２の光源を備えた一対の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源からの光をそれぞれ位置が異なる第１の焦点及び第２の焦点に集光させる機能を有し、前記第１の光源付近と前記第１の焦点近辺とを焦点とする楕円の円弧の一部として形成された帯状の第１の楕円ミラーと、前記第２の光源付近と前記第２の焦点近辺とを焦点とする楕円の円弧の一部として形成された帯状の第２の楕円ミラーとを備え、前記第１の楕円ミラーの反射面と前記第２の楕円ミラーの反射面とが前記透過型の液晶表示パネル側に向けられ、第１の楕円ミラーと第２の楕円ミラーを互い違いの状態にして、前記一対の光源を結ぶラインとは直交する方向に積層して構成された反射ユニットと、
前記第１の光源及び第２の光源を構成し、前記第１の楕円ミラー及び第２の楕円ミラーが積層されている方向に配設された複数個の発光源と、
前記透過型の液晶表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、それぞれの画像に応じて前記一対の光源の点灯を制御する光源制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。
請求項１または２に記載の画像表示装置において、
前記反射ユニットと前記透過型の液晶表示パネル側との間には、前記反射ユニットからの光を前記積層方向へ拡散させる拡散部材を備えていることを特徴とする画像表示装置。
請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記複数個の発光源は、隣接する少なくとも２個の発光源を含む単位をブロックとして、前記ブロックを複数個備えており、
前記光源制御手段は、前記ブロックごとに点灯を制御することを特徴とする画像表示装置。
請求項１から４のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記画像出力手段は、第１の画像と第２の画像との境界に黒帯を挿入することを特徴とする画像表示装置。
請求項４に記載の画像表示装置において、
前記光源制御手段は、前記画像出力制御手段が画像を出力した時点から、実際に前記透過型の液晶表示パネルにその画像が表示されるまでの応答時間だけ遅れて前記各ブロックの発光源を点灯させることを特徴とする画像表示装置。
請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記光源制御手段は、第１の画像と第２の画像との境界にあたる光源を消灯させることを特徴とする画像表示装置。