立体映像表示装置
【課題】観察者が裸眼で観察可能な良好な３次元映像を表示でき、かつ、２次元映像表示時にも良好な２次元映像を表示でき、薄型化及び軽量化された透過型表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１０は、ＬＣＤパネル１３と、光源部１１と、ＬＣＤパネル１３と光源部１１との間に配置され、リニアフレネルレンズ１２１が複数配列されているレンズシート１２とを備えるものとした。表示装置１０は、３次元映像を表示する場合、ＬＣＤパネル１３が４つの視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、光源部１１が各リニアフレネルレンズ１２１に対応する領域内に、リニアフレネルレンズ１２１の配列方向に４つの点光源１１２を有し、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の切り替えに同期して、各視差映像に対応する点光源１１２を点灯し、リニアフレネルレンズ１２１により視差映像に対応した所定の方向へ光を出射する。
【解決手段】表示装置１０は、ＬＣＤパネル１３と、光源部１１と、ＬＣＤパネル１３と光源部１１との間に配置され、リニアフレネルレンズ１２１が複数配列されているレンズシート１２とを備えるものとした。表示装置１０は、３次元映像を表示する場合、ＬＣＤパネル１３が４つの視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、光源部１１が各リニアフレネルレンズ１２１に対応する領域内に、リニアフレネルレンズ１２１の配列方向に４つの点光源１１２を有し、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の切り替えに同期して、各視差映像に対応する点光源１１２を点灯し、リニアフレネルレンズ１２１により視差映像に対応した所定の方向へ光を出射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者が裸眼で３次元映像を観察可能な透過型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体映像を表示可能な、様々な表示装置が開発されている。
立体映像を表示する方法としては、例えば、視差を有する左眼用映像光及び右眼用映像光を、偏光面の異なる直線偏光とし、偏光眼鏡を用いてそれぞれの眼に映像が届くようにするものや、時分割で表示される視差を有する左眼用映像、右眼用映像を観察者の左右の眼にそれぞれ届くように、観察用眼鏡によって左右の目が視認できる映像を切り替えるもの等がある。しかし、このような眼鏡を使用する表示装置では、眼鏡の装着を観察者が煩わしく思う場合があった。
そこで、例えば、特許文献１〜４に示す表示装置のように、裸眼で立体映像を観察可能な表示装置の開発が、進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４０４５６号公報
【特許文献２】特許第３０５１６０４号公報
【特許文献３】特表２００９−５２８５６５号公報
【特許文献４】特許第４３６７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１や特許文献２に示すような表示装置では、視差を有する複数の映像を同時に表示しているため、表示される立体映像の解像度が低下するという問題があった。特許文献１の表示装置では、レンチキュラーレンズをＬＣＤパネルの画素の配列方向に対して斜めに配列することによって、水平方向における解像度の低下の軽減を図っているが、このような表示装置であっても、ＬＣＤパネル本来の解像度で映像を表示することはできない。
また、特許文献１，２の表示装置では、２次元映像を表示すると、レンチキュラーレンズによって映像光が断続的に出射するスプリットが生じ、映像が見える位置と見えない位置が生じる等の画質の低下が生じるため、良好な２次元映像の表示が困難であるという問題があった。
【０００５】
特許文献３の表示装置では、２次元映像と３次元映像との切り替えを容易とし、かつ、良好な２次元映像を表示するために屈折率変調可能な層を設けている。しかし、この特許文献３の表示装置においても、３次元映像表示における映像の解像度の低下に関して改善はなされていない。
また、特許文献４の表示装置では、視差バリアＬＣＤパネルと表示用のＬＣＤパネルとを用いており、２次元映像表示時には、上述のようなスプリットもなく良好な映像を表示できるが、３次元映像表示時の解像度の低下は改善されていない。
さらに、このような表示装置において、軽量化、薄型化を図ることは常々求められることである。
【０００６】
本発明の課題は、観察者が裸眼で観察可能な良好な３次元映像を表示でき、かつ、２次元映像表示時にも良好な２次元映像を表示でき、薄型化及び軽量化された透過型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、２次元映像又は３次元映像を選択して表示可能であり、映像を表示可能な透過型表示部（１１３）と、前記透過型表示部を背面側から照明する光源部（１１，２１）と、前記透過型表示部と前記光源部との間に配置され、一方の面にシート面に沿ってリニアフレネルレンズ（１２１）が複数配列されているレンズシート（１２）と、を備え、３次元映像を表示する場合には、前記透過型表示部は、３次元映像の表示に用いられる２つ以上の視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、前記光源部は、前記リニアフレネルレンズの配列方向において、各前記リニアフレネルレンズに対応する領域内に、前記視差映像の数に等しい数の光を出射する出射部（１１２，２１２）を有し、前記透過型表示部が表示する映像の切り替えに同期して、前記視差映像に対応する所定の前記出射部から光を出射し、前記リニアフレネルレンズは、前記光源部が出射した光を前記視差映像に対応した所定の方向へ出射し、２次元映像を表示する場合には、前記透過型表示部は、２次元映像を表示し、前記光源部は、全ての前記出射部から光を出射すること、を特徴とする透過型表示装置（１０，２０，３０）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型表示装置において、前記光源部は、前記出射部として点光源（１１２，２１２）を備え、前記点光源は、マトリクス状に配置されており、前記透過型表示部の表示する前記視差映像に対応する前記点光源が点灯すること、を特徴とする透過型表示装置（１０，２０，３０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型表示装置において、前記光源部（２１）は、前記透過型表示部が表示する前記視差映像の数に応じた複数の点光源が、前記リニアフレネルレンズ（１２１）の焦点位置近傍に配置されること、を特徴とする透過型表示装置（２０）である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記レンズシート（１２）よりも前記光源部（１１）側に、光制御シート（３５）が配置されており、前記光制御シートは、シート面に直交して前記リニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が略四角形形状であり、シート面に沿って複数配列された光透過部（３５１）と、該断面においてシート面に沿って前記光透過部と交互に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部（３５２）と、を備えること、を特徴とする透過型表示装置（３０）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の透過型表示装置において、前記光透過部（３５１）は、シート面に直交して前記リニアフレネルレンズ（１２１）の配列方向に平行な断面における断面形状が、前記光源部（１１）側における幅よりも前記レンズシート（１２）側における幅のほうが広い略台形形状であること、を特徴とする透過型表示装置（３０）である。
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の透過型表示装置において、前記光吸収部（３５２）の屈折率と前記光透過部（３５１）の屈折率差とは、等しい又は略等しいこと、を特徴とする透過型表示装置である。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記レンズシート（１２）よりも前記透過型表示部側に、光を拡散する作用を有し、そのヘイズ値が５〜７０％の範囲内である光拡散シートが配置されていること、を特徴とする透過型表示装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明の透過型表示装置は、透過型表示部と、光源部と、透過型表示部と光源部との間に配置され、一方の面にシート面に沿ってリニアフレネルレンズが複数配列されているレンズシートとを備えているこの透過型表示装置は、３次元映像を表示する場合には、透過型表示部は、３次元映像の表示に用いられる２つ以上の視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、光源部は、リニアフレネルレンズの配列方向において、各リニアフレネルレンズに対応する領域内に視差映像の数に等しい数の光を出射する出射部を有し、透過型表示部が表示する映像の切り替えに同期して、視差映像に対応する所定の出射部から光を出射し、リニアフレネルレンズは、光源部が出射した光を視差映像に対応した所定の方向へ出射する。また、この透過型表示装置は、２次元映像を表示する場合には、透過型表示部は、２次元映像を表示し、光源部は、全ての出射部から光を出射する。
【００１２】
従って、光源部から出射する光がリニアフレネルレンズによって所定の出射角度方向へ出射されるので、透過型表示装置は、例えば、左眼に届くはずの左眼用映像が右眼にも届いてしまうといったクロストーク等の発生を大幅に低減し、立体視用の眼鏡等を用いることなく、明瞭な３次元映像を表示できる。また、この透過型表示装置は、３次元映像及の表示時に、１フレームにつき１つの視差映像しか表示しないので、３次元映像の解像度の低下が生じない。
さらに、透過型表示装置は、２次元映像の表示時には、光源部は全ての出射部から光を出射し、その光がレンズシートによって略正面方向への略平行光となって透過型表示部に入射するので、スプリット等の生じない明瞭な２次元映像を表示できる。また、透過型表示装置は、２次元映像表示に、透過型表示部の画素を略全て使用できるので、２次元映像の解像度の低下が生じない。従って、２次元映像も３次元映像も、解像度が高く明瞭な映像を表示できる。
加えて、リニアフレネルレンズが配列されたレンズシートを用いるので、汎用のレンチキュラーレンズシートを用いた場合に比べて、レンズシートが薄く軽量であるので、透過型表示装置の薄型化・軽量化を実現できる。
また、リニアフレネルレンズが配列されたレンズシートを用いるので、ピッチが大きくなった場合にもレンズ厚が汎用のレンチキュラーレンズシートに比べて大幅に小さく、成形型の加工性が容易であり、また、成形も容易に行える。
【００１３】
（２）光源部は、出射部として点光源を備え、点光源は、マトリクス状に配置されており、透過型表示部の表示する視差映像に対応する点光源が点灯するので、明瞭な３次元映像を表示することができる。また、自発光する光源を用いることにより、明るい映像を表示することができる。
【００１４】
（３）光源部は、透過型表示部が表示する視差映像の数に応じた複数の点光源が、リニアフレネルレンズの焦点位置近傍に配置されるので、隣接するリニアフレネルレンズ等に入射し、所定の方向に対して大きくそれた方向へ出射してゴーストとなる光を大幅に低減できる。従って、ゴーストの低減された明瞭な３次元映像を表示できる。
【００１５】
（４）レンズシートよりも光源部側に、光制御シートが配置されており、光制御シートは、シート面に直交してリニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が略四角形形状であり、シート面に沿って複数配列された光透過部と、その断面においてシート面に沿って光透過部と交互に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部とを備える。従って、隣接するリニアフレネルレンズ等に入射し、所定の方向に対して大きくそれた方向へ出射してゴーストとなる光を低減でき、ゴーストの低減された明瞭な３次元映像を表示できる。
【００１６】
（５）光透過部は、シート面に直交してリニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が、光源部側における幅よりもレンズシート側における幅のほうが広い略台形形状であるので、隣接するリニアフレネルレンズ等に入射し、所定の方向に対して大きくそれた方向へ出射してゴーストとなる光を大幅に低減できる。
【００１７】
（６）光吸収部の屈折率と光透過部の屈折率差とは、等しい又は略等しいので、光透過部と光吸収部との界面で光を全反射させることなく、吸収することができる。従って、ゴースト低減効果を高めることができる。
【００１８】
（７）レンズシートよりも透過型表示部側に、光を拡散する作用を有し、そのヘイズ値が５〜７０％の範囲内である光拡散シートが配置されているので、リニアフレネルレンズの配列ピッチと透過型表示部の画素の配列ピッチとに起因して生じるモアレを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の表示装置１０を示す図である。
【図２】リニアフレネルレンズ１２１の形状を説明する図である。
【図３】第１実施形態の表示装置１０において、レンズシート１２及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大して示した図である。
【図４】第２実施形態の表示装置２０を示す図である。
【図５】第２実施形態の表示装置２０における光源部２１の他の例を示す図である。
【図６】第２実施形態の表示装置２０において、レンズシート１２及び光源部２１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。
【図７】第３実施形態の表示装置３０を示す図である。
【図８】第３実施形態の表示装置３０において、レンズシート１２、光制御シート３５及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。
【図９】実施例１の面光源装置（光源部１１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。
【図１０】実施例２の面光源装置（光源部２１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。
【図１１】実施例３の面光源装置（光源部１１，光制御シート３５，レンズシート１２からなる部分）及び比較例の面光源装置（光源部１１，レンズシート１２からなる部分）の点光源１１２ａ，１１２ｂを点灯した場合における光の出射強度分布を比較する図である。
【図１２】表示装置の変形形態の一例を示す図である。
【図１３】変形形態の表示装置において、レンズシート及び光源部の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。
【図１４】レンズシート１２の変形形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲や本願明細書の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置１０を示す図である。図１（ａ）は、表示装置１０の構成を説明する図であり、図１（ｂ）は、光源部１１の一部を正面方向から見た様子を示す図である。
表示装置１０は、光源部１１と、レンズシート１２と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１３と、制御部１４とを備える液晶透過型表示装置である。表示装置１０は、ＬＣＤパネル１３に表示された映像を、光源部１１から発せられ、レンズシート１２を透過した光によって背面側から照明することにより、映像を表示可能である。
この表示装置１０は、制御部１４の指示により、２次元映像の表示と３次元映像の表示とを切り替えて行うことができる。
【００２２】
ＬＣＤパネル１３は、映像を表示する液晶透過型表示部である。ＬＣＤパネル１３は、略矩形状の略平板状の部材であり、例えば、観察画面の画面サイズが対角４２インチ（９２９．８ｍｍ×５２３．０ｍｍ）、解像度１９２０×１０８０ピクセルのものを用いることができる。なお、この画面サイズや解像度は、一例であり、これに限られるものではない。
以下の明細書において、表示装置１０の使用状態における観察画面（ＬＣＤパネル１３）の短辺に平行な方向を使用状態における画面上下方向（画面鉛直方向）とし、長辺に平行な方向を使用状態における画面左右方向（画面水平方向）とする。また、以下の説明中において、特に断りが無い場合、画面左右方向、画面上下方向とは、表示装置１０の使用状態における画面左右方向、画面上下方向であるとする。
このＬＣＤパネル１３は、制御部１４の指示により、２次元映像の表示と３次元映像の表示とを切り替える。なお、ＬＣＤパネル１３の観察画面には、不図示の画素がマトリクス状に配列されており、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）をそれぞれ表示する３つの不図示の副画素（ドット）が１組で１画素（ピクセル）を形成している。
【００２３】
ＬＣＤパネル１３は、３次元映像表示時には、制御部１４の指示により、３次元映像用の視差を有する複数の映像（視差映像）を、所定の周波数で順次切り替えて表示する。本実施形態のＬＣＤパネル１３は、右眼用の２つの映像（第１右眼用映像、第２右眼用映像）と左眼用の２つの映像（第１左眼用映像、第２左眼用映像）の合計４つの視差映像を表示する。なお、ＬＣＤパネル３が表示する視差映像の数は、４つに限らず、適宜設定してよい。
【００２４】
光源部１１は、板状の支持部材１１１上に、マトリクス状に点光源１１２が配列されており、ＬＣＤパネル１３を背面から照明する。点光源１１２は、ＬＥＤ光源等が用いられる。
この光源部１１の点光源１１２は、図１（ｂ）に示すように、画面左右方向及び画面上下方向に所定のピッチで複数配列されている。本実施形態の点光源１１２は、画面左右方向及び画面上下方向にピッチＰ１で配列されているものとする。本実施形態のＬＣＤパネル１３は、４つの視差映像を表示するので、これに対応し、画面左右方向において、１つのリニアフレネルレンズ１２１の幅に対応する寸法Ｐ間には、点光源１１２が、４つ（点光源１１２ａ〜１１２ｄ）配置されている。
光源部１１は、２次元映像表示時には、制御部１４の指示により、全ての点光源１１２を点灯する。また、光源部１１は、３次元映像表示には、制御部１４の指示により、ＬＣＤパネル１３の表示する視差映像の切り替えに合わせて、対応する点光源１１２の発光と消灯とを繰り返す。本実施形態では、各視差映像に対応して、画面左右方向において画面上下方向に延在する列ごとに順次点灯又は消灯する。
【００２５】
レンズシート１２は、光源部１１より観察面側（ＬＣＤパネル１３より背面側）に配置されている。レンズシート１２は、基材層１２２の観察面側の面に、リニアフレネルレンズ（シリンダーフレネルレンズ）１２１がシート面に沿って一方向に複数配列されて形成されている。
基材層１２２は、光透過性を有するシート状の部材であり、リニアフレネルレンズ１２１を形成するベースとなる層である。この基材層１２２は、熱可塑性樹脂製等のシート状の部材を用いることができる。リニアフレネルレンズ１２１は、基材層１２２の出射側の面に形成されている。
【００２６】
図２は、リニアフレネルレンズ１２１の形状を説明する図である。図２では、リニアフレネルレンズ１２１の配列方向に平行であってシート面に直交する断面の拡大図を示している。
ここで、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。例えば、レンズシート１２のシート面は、レンズシート１２全体として見たときにおける、レンズシート１２の平面方向となる面であり、レンズシート１２の入射面（光源部１１側の面）と平行な面である。
【００２７】
リニアフレネルレンズ１２１は、図２（ｃ）にその断面形状を示す略円柱形状の一部形状であるシリンドリカルレンズ９２１と、光学的に等価であるレンズ構造である。リニアフレネルレンズ１２１は、シリンドリカルレンズ９２１と配列ピッチＰ（配列方向の幅）が等しく、このシリンドリカルレンズ９２１のレンズ面の輪郭をシリンドリカルレンズ９２１の配列方向に複数に分割し、その分割された輪郭をレンズ面１２１ｂとして有する複数の単位レンズ１２１ａが配列方向に配列されることにより形成される。
リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａは、図２（ａ）に示すようにそのレンズ高さｈａが等しい形態（リニアフレネルレンズ１２１−１）としてもよいし、図２（ｂ）に示すようにその配列方向におけるピッチＰａが等しい形態（リニアフレネルレンズ１２１−２）としてもよい。本実施形態のレンズシート１２は、一例として、図２（ａ）に示すように、レンズ高さｈａが等しい形態として説明するが、これに限定されるものではない。また、リニアフレネルレンズ１２１を形成する単位レンズ１２１ａの数は適宜選択してよい。
【００２８】
このリニアフレネルレンズ１２１は、画面上下方向を長手方向とし、画面左右方向に配列されており、配列ピッチ（配列方向における幅）は、Ｐである。
また、リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂製である。リニアフレネルレンズ１２１は、基材層１２２とリニアフレネルレンズ１２１を成型する成形型との間に紫外線硬化型樹脂を滴下して、基材層１２２を金型に押圧し、紫外線を照射して硬化させた後、成形型から離型することにより形成される。なお、リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂を用いて成形してもよい。
【００２９】
上述のようにリニアフレネルレンズ１２１は、図２（ａ）に示すシリンドリカルレンズと光学的に等価であり、その配列ピッチが等しいが、図２（ａ）に示すシリンドリカルレンズに比べてレンズ部分の厚さが薄い。
従って、成形に用いる成形型の切削作業が容易であり、また、リニアフレネルレンズ１２１を成形する際の紫外線硬化型樹脂等の硬化性も良好であり、使用する樹脂量も低減できる。また、ロール状の基材層１２２にリニアフレネルレンズ１２１を成形した後、巻き取り等も容易に行える。従って、レンズシート１２を安価でかつ容易に製造できる。
また、リニアフレネルレンズ１２１は、シリンドリカルレンズ９２１よりもレンズの厚さが薄いので、レンズシート１２の薄型化・軽量化を図ることができ、表示装置の薄型化・軽量化を図ることができる。
なお、このレンズシート１２は、基材層１２２の光源部１１側に接合層を介してガラス基板を接合した形態としてもよい。
また、レンズシート１２は、上述のような紫外線成形法に限らず、インジェクション法やキャスト法等によって形成してもよい。
【００３０】
制御部１４は、不図示の入力部からの入力等に応じて、ＬＣＤパネル１３に２次元映像の表示と３次元映像の表示との切り替えを指示し、また、３次元映像表示時には、ＬＣＤパネル１３の複数の視差映像の表示の切り替えと光源部１１の点光源１１２ａ〜１１２ｄの点灯及び消灯の切り替えとを同期させながら指示する。
【００３１】
図３は、第１実施形態の表示装置１０において、レンズシート１２及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ点光源１１２ａ〜１１２ｄが点灯する場合を示している。なお、図３では、理解を容易にするために、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１及び基材層１２２は、同じ屈折率であるとして示している。
本実施形態のＬＣＤパネル１３及び光源部１１は、制御部１４の指示により、点光源１１２ａが点灯するときに第１左眼用映像を表示し、点光源１１２ｂが点灯するときに第２左眼用映像を表示し、点光源１１２ｃが点灯するときに第２右眼用映像を表示し、点光源１１２ｄが点灯するときに第１右眼用映像を表示する。
【００３２】
即ち、制御部１４の指示により、ＬＣＤパネル１３が第１左眼用映像を表示するとき、図３（ａ）に示すように、光源部１１は、その視差映像に合わせた点光源１１２ａを点灯させ、他の点光源１１２ｂ〜１１２ｄを消灯する。従って、レンズシート１２には、点光源１１２ａから出射した光が入射する。
レンズシート１２に入射した光は、図３（ａ）中に矢印で示すように、点光源１１２ａが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。このとき、ＬＣＤパネル１３が第１左眼用映像を表示しているので、第１左眼用映像の光は、観察者Ｏから見て左側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。
【００３３】
同様に、制御部１４の指示より、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図３（ｂ）に示すように、光源部１１は、第２左眼用映像に対応する点光源１１２ｂを点灯させ、他の点光源１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄを消灯させる。点光源１１２ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、点光源１１２ｂが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。これにより、第２左眼用映像の光は、観察者Ｏから見て左側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。
【００３４】
また、制御部１４の指示より、ＬＣＤパネル１３が第２右眼用映像を表示するとき、図３（ｃ）に示すように、光源部１１は、第２右眼用映像に対応する点光源１１２ｃを点灯させ、他の点光源１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｄを消灯させる。点光源１１２ｃから出射した光は、レンズシート１２に入射し、点光源１１２ｃが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの右側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。これにより、第２右眼用映像の光は、観察者Ｏから見て右側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。
【００３５】
さらに、ＬＣＤパネル１３が第１右眼用映像を表示するとき、制御部１４の指示より、図３（ｄ）に示すように、第１右眼用映像に対応する点光源１１２ｄが点灯し、他の点光源１１２ａ〜１１２ｃは消灯する。そして、点光源１１２ｄから出射した光は、レンズシート１２に入射し、点光源１１２ｄが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの右側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。これにより、第１右眼用映像の光は、観察者Ｏから見て右側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。
【００３６】
なお、上記の説明において、本実施形態の表示装置１０は、画面左右方向における画面正面方向に対する各映像光の主たる出射方向を、第１左眼用映像光は、観察者Ｏの左側に約１０°の方向、第２左眼用映像光は、観察者Ｏの左側に約５°の方向、第２右眼用映像光は、観察者Ｏの右側に約５°の方向、第１右眼用映像光は、観察者Ｏの右側に約１０°の方向である例を挙げて説明したが、各視差映像の光の主たる出射方向の角度は、表示装置１０の使用環境等に応じて適宜設定可能である。
【００３７】
ＬＣＤパネル１３の表示する４つの視差映像は、高速で順次切り替わり（例えば、２４０Ｈｚ）、ＬＣＤパネル１３の表示する４つの視差映像の切り替えと、光源部１１の点光源１１２ａ〜１１２ｄの点灯とは、制御部１４の指示により、同期して行われる。これにより、観察者Ｏは、ＬＣＤパネル１３の観察面に表示される映像を、立体視用の眼鏡を使わなくても３次元映像として観察可能である。
しかも、各視差映像は、１フレームにおいてＬＣＤパネル１３の有効範囲内の画素を略全て使用して表示され、ＬＣＤパネル１３の画面の解像度を落とすことなく３次元映像を表示できるので、高解像度である良好な３次元映像を表示できる。
【００３８】
また、ＬＣＤパネル１３が２次元映像を表示する場合には、制御部１４の指示により、光源部１１は、全ての点光源１１２を点灯させる。そして、点光源１１２から出射した光は、レンズシート１２を透過してＬＣＤパネル１３に入射し、ＬＣＤパネル１３に表示される映像を背面から照明し、良好な２次元映像を表示できる。従って、本実施形態の表示装置１０は、２次元映像に関しても、１フレームをＬＣＤパネル１３の有効画面内の全ての画素を使用して表示できるので、２次元映像の解像度も落とすことなく、良好な映像を表示できる。
加えて、本実施形態によれば、点光源１１２としてＬＥＤ光源を用いている。このＬＥＤ光源は、自発光するので、各視差映像に対応する点光源のみを点灯する３次元映像表示時であっても、十分に明るい映像を表示できる。
【００３９】
さらに、表示用のＬＣＤパネルの観察面上に汎用のレンチキュラーレンズシートを配置した従来の３次元映像表示可能な表示装置では、２次元映像を表示する場合に、単位レンズ（レンチキュラーレンズ）によって映像光が断続的に出射するために生じるスプリット等の表示不良が問題であった。しかし、本実施形態の表示装置１０は、レンズシート１２がＬＣＤパネル１３より背面側（光源部１１側）に配置されるので、そのようなスプリットが生じることがない。
以上のことから、本実施形態によれば、観察者が裸眼で観察可能な３次元映像を高い解像度で良好に表示でき、かつ、２次元映像表示時にもスプリット等が低減され、解像度の高い良好な２次元映像を表示できる。
【００４０】
一般的に、ＬＥＤ光源は、小サイズであってもその発光部分に比べてその外形が大きい（後述の図５等参照）。その外形寸法のために、ＬＥＤ光源を４つの点光源１１２として画面左右方向に図１（ａ）のように配置した場合、その４つ分の点光源に対応する画面左右方向の幅が比較的大きくなる。また、視差映像がの数が６つや８つとなった場合には、点光源の数も６つや８つとなり、さらに画面左右方向における幅が大きくなる。そのため、これらの点光源に対応するシリンドリカルレンズは、その配列ピッチ（画面左右方向の幅）が、汎用のレンズシート等に比べて大幅に大きくなる。
このような大きな配列ピッチのシリンドリカルレンズを成形する成形型を作製する場合、成形型（金型）の切削深さが増すために切削の難易度が上がり、成形型の作製が困難である。また、そのような成形型を用いて紫外線成形法等によってレンズ形状を賦形する際には、レンズの厚み（レンズ高さ）が大きく、１つのレンズ自体の体積も大きいため、紫外線硬化型樹脂等の硬化性が悪化しやすく、ロール状の基材層にシリンドリカルレンズを成形した場合には、成形後に巻き取りが困難になる場合があり、レンズシートの作製が困難である。さらに、レンズ厚が大きいため、レンズシート自体の厚みが増え、表示装置の薄型化・軽量化の妨げになる。
【００４１】
しかし、本実施形態では、レンズシート１２として、シリンドリカルレンズ９２１と光学的に等価であるリニアフレネルレンズ（シリンダーフレネルレンズ）１２１が複数配列されたレンズシート１２を用いているので、一般的なレンチキュラーレンズシートに比べてそのレンズ厚（レンズ高さ）が低く、成形型の加工も容易であり、成形も容易に行える。また、レンズシート１２は、リニアフレネルレンズ１２１と同ピッチのシリンドリカルレンズを備える一般的なレンチキュラーレンズシートに比べて、薄型かつ軽量である。
従って、本実施形態によれば、上述のようなレンズシート１２の成形型の加工困難性や樹脂の硬化性等の問題を解消でき、かつ、レンズシート１２を低コストで容易に作製でき、表示装置１０の薄型化・軽量化も実現することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の表示装置２０を示す図である。図４（ａ）は、表示装置２０の構成を説明する図であり、図４（ｂ）は、光源部２１の一部を正面方向から見た図である。
第２実施形態の表示装置２０は、点光源２１２が、シート面の法線方向及び画面左右方向（リニアフレネルレンズ１２１の配列方向）において、リニアフレネルレンズ１２１の焦点近傍に配列されている点が、前述の第１実施形態の表示装置１０とは異なる以外は、第１実施形態の表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
表示装置２０は、光源部２１と、レンズシート１２と、ＬＣＤパネル１３と、制御部１４とを備える液晶透過型表示装置である。この表示装置２０は、ＬＣＤパネル１３に表示された映像を、光源部２１から出射してレンズシート１２を透過した光によって、背面側から照明することにより、２次元映像の表示及び３次元映像の表示が可能である。
【００４３】
光源部２１は、支持部材１１１と点光源２１２とを備えており、板状の支持部材１１１の観察面側（ＬＣＤパネル１３側）の面上に、点光源２１２が、シート面の法線方向及び画面左右方向においてリニアフレネルレンズ１２１の焦点近傍となる位置に画面左右方向に配列されている。光源部２１は、ＬＣＤパネル１３を背面から照明する光源装置である。点光源２１２は、ＬＥＤ光源等が用いられる。
本実施形態では、点光源２１２が、画面左右方向に隣接して４つ配列されて１組の点光源部２１３となっている。この１組の点光源部２１３を形成する点光源２１２の数は、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の数（本実施形態であれば４つ）に等しい。この点光源部２１３は、支持部材１１１上であってシート面の法線方向及び画面左右方向においてリニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍となる位置に、画面上下方向及び画面左右方向に複数配列されている。
【００４４】
図５は、第２実施形態の表示装置２０における光源部２１の他の例を示す図である。図５（ａ）は、レンズシート１２及び光源部２１の一部を画面正面方向から観察した様子を示し、図５（ｂ）は、画面左右方向に平行であって観察面（レンズシート１２のシート面）に直交する断面の一部を拡大して示している。
本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、点光源部２１３を構成する点光源２１２ａ〜２１２ｄは、画面左右方向に隣接して一列に配列されている例を示しているが、これに限らず、例えば、図５に示すように、画面左右方向において、リニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍となる位置に各点光源２１２が画面上下方向に１つずつ段違いに配列され、点光源部２１３の各点光源２１２のなす列が画面左右方向に対して角度をなす形態としてもよい。
点光源２１２にＬＥＤ等を用いる場合、図５（ａ）に示すように、その外形が発光部分ｅに比べて大きく、発光部分ｅをリニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍に図４（ｂ）のように画面左右方向に密接して配置することが困難な場合がある。このような場合には、図５に示すような配置方法を用いることにより、点光源部２１３の各点光源２１２の発光部分ｅをリニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍に配置することができる。
【００４５】
図６は、第２実施形態の表示装置２０において、レンズシート１２及び光源部２１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図６では、一例として、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示し、点光源２１２ｂが点灯している状態を示している。なお、図６では、理解を容易にするために、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１と基材層１２２とは、同じ屈折率であるとして示している。
ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図６に示すように、制御部１４の指示により、光源部２１は、点光源２１２ｂを点灯し、他の点光源２１２ａ，２１２ｃ，２１２ｄは消灯する。点光源２１２ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約２°をピークとして約０〜７°の範囲内へ出射する。また、他の点光源２１ａ，２１２ｃ，２１２ｄもそれぞれ所定の方向へ出射する。
【００４６】
３次元映像表示には、光源部２１は、制御部１４の指示により、前述の第１実施形態のように、ＬＣＤパネル１３が表示する４つの視差映像の切り替えに同期して、順次、各点光源２１２ａ〜２１２ｄの発光と消灯とを繰り返す。従って、表示装置２０は、解像度を落とすことなく、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、良好な３次元映像を表示できる。
一方、２次元映像表示時には、光源部２１は、制御部１４の指示により、全ての点光源２１２を点灯する。光源部２１から発せられた光は、レンズシート１２を透過し、ＬＣＤパネル１３に表示される２次元映像を背面から照明する。従って、表示装置２０は、スプリット等の表示不良が生じることがなく、また、解像度も落とすことなく、良好な２次元映像を表示できる。
【００４７】
以上のことから、本実施形態によれば、解像度を落とすことなく、裸眼で観察可能な良好な３次元映像や、スプリット等の表示不良のない良好な２次元映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、点光源部２１３は、リニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍に位置するので、３次元映像表示時に、点光源２１２ａ〜２１２ｄから出射した光が、対応するリニアフレネルレンズ１２１ではない別のリニアフレネルレンズ（例えば、対応するリニアフレネルレンズ１２１に隣接する別のリニアフレネルレンズ１２１）に入射し、所望する方向から大きくはずれた方向へ出射する光量を大幅に低減できる。従って、ゴーストを極力低減し、より明るい３次元映像を表示することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の表示装置３０を示す図である。図７（ａ）には、表示装置３０の構成を説明する図であり、図７（ｂ）は、光制御シート３５の画面左右方向の断面の一部を拡大した図を示している。
図７に示す第３実施形態の表示装置３０は、光源部１１とレンズシート１２との間に、光制御シート３５を備えている点が、前述の第１実施形態の表示装置１０とは異なる以外は、第１実施形態の表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
表示装置３０は、光源部１１と、レンズシート１２と、光制御シート３５と、ＬＣＤパネル１３と、制御部１４とを備える液晶透過型表示装置である。この表示装置３０は、ＬＣＤパネル１３に表示された映像を、光源部１１から発せられ、光制御シート３５及びレンズシート１２を透過した光によって背面側から照明することにより、２次元映像や３次元映像の表示を表示する。
【００４９】
光制御シート３５は、図７（ｂ）に示すように、光制御シート基材層３５３と、光透過部３５１と光吸収部３５２とを有しており、そのシート面に直交し、画面左右方向（リニアフレネルレンズ１２１の配列方向）に平行な断面において、光透過部３５１と光吸収部３５２とがシート面に沿って交互に配列されている。
光制御シート基材層３５３は、光透過性を有するシート状の部材であり、この光制御シート３５のベースとなる層である。本実施形態の光制御シート基材層３５３は、熱可塑性樹脂製のシート状の部材を用いている。
【００５０】
光透過部３５１は、光制御シート基材層３５３の光源部１１側（背面側）に設けられ、光制御シート３５のシート面に直交し、画面左右方向（リニアフレネルレンズ１２１の配列方向）に平行な断面における断面形状が、光源部１１側における幅よりも観察面側における幅の方が広い略台形形状である。光吸収部３５２は、光制御シート３５のシート面に直交し、画面左右方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状であり、スクリーン面に沿って光透過部３５１と交互に形成されている。なお、本実施形態の光吸収部３５２は、図７（ｂ）に示すように、上述の断面における断面形状が光源部１１側を底面側とする略二等辺三角形形状である。この光吸収部が配列されるピッチは、リニアフレネルレンズ１２１の配列ピッチＰ以下である。
【００５１】
光透過部３５１は、光透過性を有する紫外線硬化型樹脂製であり、光吸収部３５２は、光を吸収する作用を有し、例えば、黒色顔料等を含有した紫外線硬化型樹脂製である。この光透過部３５１と光吸収部３５２とは、その屈折率が等しい。
光制御シート３５は、その厚さがＴ３であり、光透過部３５１の高さがｈ３１であり、光吸収部３５２の配列ピッチがＰ３（ただし、Ｐ３≦Ｐ）、光制御シート３５の厚み方向における光吸収部３５２の高さはｈ３２、底辺の幅はＷである。
【００５２】
図８は、第３実施形態の表示装置３０において、レンズシート１２、光制御シート３５及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図８では、一例として、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示し、点光源１１２ｂが点灯している状態を示している。図８では、理解を容易にするために、レンズシート１２の各部（リニアフレネルレンズ１２１、基材層１２２）及び光制御シート３５の各部（光制御シート基材層３５３、光透過部３５１、光吸収部３５２）は、全て同じ屈折率であるとして示している。
【００５３】
３次元映像表示には、光源部１１は、制御部１４の指示により、前述の第１実施形態のように、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の切り替えに同期して、順次、各点光源１１２ａ〜１１２ｄの発光と消灯とを繰り返す。
ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図８に示すように、制御部１４の指示により、光源部１１は、点光源１１２ｂを点灯し、他の点光源１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄは消灯する。点光源１１２ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約５°方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射する。また、他の点光源１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄからの光も、それぞれ所定の方向へ出射する。
このとき、一般的に点光源１１２が発する光は拡散光であるため、対応するリニアフレネルレンズ１２１だけではなく、隣接するリニアフレネルレンズ１２１から所望する方向とは大きくはずれた方向へ光が出射する場合がある。
しかし、光制御シート３５を用いることにより、そのような光（例えば、図８中の光Ｌｄ）を吸収することができ、そのような光が迷光となって生じるゴースト等を低減できる。
【００５４】
一方、２次元映像表示時には、光源部１１は、制御部１４の指示により、全ての点光源１１２を点灯する。光源部１１から発せられた光は、レンズシート１２によって略正面方向への略平行光となってＬＣＤパネル１３に入射し、表示される２次元映像を背面から照明する。従って、表示装置３０は、スプリット等の表示不良が生じることがなく、また、解像度も落とすことなく、良好な２次元映像を表示できる。
【００５５】
よって、本実施形態によれば、解像度を落とすことなくゴーストを低減し、観察者Ｏが裸眼で観察可能な良好な３次元映像を表示することができ、スプリット等の表示不良のない良好な２次元映像を表示できる。
【００５６】
以下、各実施形態の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１の表示装置１０は、図１に示す第１実施形態の表示装置１０の実施例に相当する。
実施例１のＬＣＤパネル１３は、有効画面サイズが４２インチワイドサイズ、ＦＨＤ（ｆｕｌｌ ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：フルハイビジョン）であり、１ピクセル（ＲＧＢ１セット）のピッチは４８４．５μｍであり、その解像度は、１９２０×１０８０ピクセルである。また、画面左右方向及び画面上下方向におけるピクセルの配列ピッチは、０．４８４５ｍｍである。
実施例１の光源部１１は、点光源１１２として、白色光を発光するＬＥＤ光源（日亜化学社製 ＮＳＳＷ２０６ＡＴ、ケース外形：３．８ｍｍ×０．６ｍｍ×１．０ｍｍ、発光部分の外形φ＝３５０μｍ）を用いている。
【００５７】
実施例１のレンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１は、曲率半径が１５．０９ｍｍ、配列ピッチ（配列方向のレンズ幅）Ｐが２．４ｍｍであるシリンドリカルレンズと光学的に等価である。リニアフレネルレンズ１２１は、リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａの高さｈａが略等しい形態である。リニアフレネルレンズ１２１は紫外線硬化型樹脂製であり、その屈折率が１．５５である。
レンズシート１２の基材層１２２は、アクリル樹脂製であり、その屈折率が１．４９であり、その厚みが７．５ｍｍである。
このリニアフレネルレンズ１２１は、基材層１２２とリニアフレネルレンズ１２１を成型する金型との間に紫外線硬化型樹脂を滴下して、基材層１２２を金型に押圧し、紫外線を照射して（１０００ｍＪ／ｃｍ２、λ＝３６５ｎｍ）硬化させた後、金型から離型することにより形成されている。
【００５８】
制御部１４からの指示により、ＬＣＤパネル１３には、４視差分の映像が逐次表示され、各視差映像は、２４０Ｈｚで切り替えられる。また、制御部１４は、このＬＣＤパネル１３の映像表示の切り替えに同期して、光源部１１の各点光源１１２の点灯及び消灯を制御する。
【００５９】
図９は、実施例１の面光源装置（光源部１１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。図９の縦軸は、相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度（レンズシート１２のシート面に対する出射角度）である。なお、横軸のマイナス方向は、観察者Ｏから見て画面左方向であり、横軸のプラス方向は、観察者Ｏから見て画面右方向である。この図９に示す光の出射強度分布は、実施例１の面光源装置（光源部１１及びレンズシート１２からなる部分）を用いて、シミュレーションにより求めた。
なお、この実施例１の面光源装置のシミュレーションでは、光源部１１とレンズシート１２との間に、所定の厚さ（３ｍｍ）の透明の不図示のガラス板を配置し、そのガラス板の一方の面（観察者Ｏ側の面）にレンズシート１２が配置され、そのガラス基板の他方の面（背面側の面）に光源部１１（点光源１１２）が接するように配置されている場合を想定している。
【００６０】
図９に示すように、点光源１１２ａ〜１１２ｄから出射した光は、それぞれ、出射角度約−１０°、出射角度約−３°、出射角度＋３°、出射角度＋１０°をピークとする方向へ出射している。なお、出射角度のピーク方向は、単なる相対強度のピークではなく、出射光の帯域を考慮し、その帯域の中心をピークとしている。
これにより、実施例１の表示装置１０により表示される３次元映像は、各出射角度方向へ主として各視差映像が出射し、これらの視差映像が拘束で切り替わるので、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、裸眼で明瞭に観察可能であり、かつ、解像度の高い明瞭な３次元映像を表示することができる。
【００６１】
実施例１の表示装置１０に実際に３次元映像を表示して観察したところ、立体視用の眼鏡等を用いることなく、かつ、映像の解像度を落とすことなく、良好な３次元映像が観察された。また、実施例１の表示装置１０は、２次元映像表示時に関しても、解像度を落とすことなく、かつスプリット等の表示不良もなく、良好な映像が観察された。
【００６２】
（実施例２）
実施例２の表示装置２０は、図４に示す第２実施形態の表示装置２０の実施例である。
実施例２の表示装置２０は、点光源として、実施例１と同様のＬＥＤを用いており、図５に示すように、点光源部２１３の各点光源２１２ａ〜２１２ｄは、各点光源（ＬＥＤ光源）を１つずつ画面上下方向にずらし、画面左右方向には発光部分ｅの形状（外形φ＝３５０μｍ）分ずつずらして配列された配置とし、リニアフレネルレンズ１２１の焦点近傍に配置する形態とした。
【００６３】
また、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１は、曲率半径が１．６３ｍｍ、配列ピッチ（配列方向におけるレンズ幅）Ｐが２．６８ｍｍであるシリンドリカルレンズと光学的に等価である。リニアフレネルレンズ１２１は、リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａの高さｈａが略等しい形態である。リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂製であり、その屈折率が１．５５である。
基材層１２２は、ＰＥＴ樹脂製（コスモシャイン、Ａ４３００）であり、その厚さが０．２５ｍｍである。
実施例２のＬＣＤパネル１３は、前述の実施例１のＬＣＤパネル１３と同一仕様のものを用いている。
【００６４】
図１０は、実施例２の面光源装置（光源部２１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。図１０の縦軸は、相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度（レンズシート１２のシート面に対する出射角度）である。なお、横軸のマイナス方向は、観察者Ｏから見て画面左方向であり、横軸のプラス方向は、観察者Ｏから見て画面右方向である。この図１０に示す光の出射強度分布は、前述の実施例１の面光源装置の光の出射強度分布と同様に、実施例２の面光源装置において、シミュレーションにより求めた。
【００６５】
図１０に示すように、点光源２１２ａ〜２１２ｄから出射した光は、それぞれ、出射角度約−５°、出射角度約−２°、出射角度約＋２°、出射角度約＋５°をピークとする方向へ出射している。なお、出射角度のピーク方向は、単なる相対強度のピークではなく、出射光の帯域を考慮し、その帯域の中心をピークとしている。
これにより、実施例２の表示装置２０により表示される３次元映像は、各出射角度方向へ各視差映像が出射し、これらの視差映像が拘束で切り替わるので、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、裸眼で明瞭に観察可能であり、かつ、解像度の高い明瞭な３次元映像を表示することができる。
【００６６】
実際に、実施例２の表示装置２０により３次元映像を表示したところ、解像度が高い良好な３次元映像が裸眼で観察された。また、実際に、実施例２の表示装置２０により２次元映像を表示したところ、スプリット等がなく、解像度の高い良好な２次元映像が観察された。
【００６７】
さらに、図１０に示す実施例２の光の出射強度分布では、前述の図９に示す実施例１の光の出射強度分布に比べて、所定のピーク強度以外の方向に生じる光の強度のピークが大幅に低減されている。このような所望の方向からはずれた方向に生じる強度のピークを形成する光は、その強度が大きいと、表示装置をある角度から観察した場合、ゴーストとなって観察され、３次元映像が不明瞭となり、画質の低下を招く。
しかし、実施例２の面光源装置では、そのようなゴーストを生じさせる迷光が大幅に低減されており、実施例２の表示装置２０は、ゴーストが大幅に改善された、より良好な３次元映像を表示することができる。
【００６８】
（実施例３）
実施例３の表示装置３０は、図７に示す第３実施形態の表示装置３０の実施例である。なお、実施例３の表示装置３０は、光源部１１、ＬＣＤパネル１３、レンズシート１２は、いずれも実施例１の表示装置１０と同一仕様のものを用いた。
光制御シート３５は、その厚さＴ３＝３５８μｍであり、光透過部３５１の高さｈ３１＝１７０μｍ、光吸収部３５２の配列ピッチＰ３＝６０μｍ、光吸収部３５２の底辺の幅Ｗ＝２８μｍ、光吸収部３５２の高さｈ３２＝１５０μｍである。
【００６９】
ここで、実施例３の面光源装置（光源部１１，光制御シート３５，レンズシート１２からなる部分）と、光制御シート３５を備えていない比較例の面光源装置（光源部１１，レンズシート１２からなる部分）との光の出射強度分布をシミュレーションにより比較した。
実施例３の面光源装置は、実施例１の面光源装置の光源部１１とレンズシート１２との間に光制御シート３５をさらに備えた形態に相当する。ここでは、実施例３の面光源装置が、レンズシート１２の光源部１１側の面に不図示の透明なガラス板を備え、このガラス板と光制御シート３５との間には空隙が存在する形態であることを想定して、シミュレーションを行っている。実施例３の面光源装置において、点光源１１２からレンズシート１２までの距離は、実施例１の面光源装置と同じである。なお、実施例３の面光源装置においてレンズシート１２と光制御シート３５との間に配置される不図示のガラス板の厚みは、実施例１において光源部１１とレンズシート１２との間に配置されるガラス板よりも薄いものとした。また、比較例の面光源装置は、この実施例３の面光源装置と同様の形態であって光制御シート３５を備えていない形態（ガラス板と光源部１１の間は空隙）を想定してシミュレーションを行った。
【００７０】
図１１は、実施例３の面光源装置（光源部１１，光制御シート３５，レンズシート１２からなる部分）及び比較例１の面光源装置（光源部１１，レンズシート１２からなる部分）の点光源１１２ａ，１１２ｂ（図８参照）を点灯した場合における光の出射強度分布を比較する図である。図１１の縦軸は、相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度（レンズシート１２のシート面に対する出射角度）であり、横軸のマイナス方向は、観察者Ｏから見て画面左方向であり、横軸のプラス方向は、観察者Ｏから見て画面右方向である。
実施例３の面光源装置において、点光源１１２ａ，１１２ｂから出射した光は、それぞれ、出射角度約−９°、出射角度約−３°をピーク方向として出射している。
また、図１１に示すように、光制御シート３５を備えている実施例３の面光源装置では、光制御シート３５を備えていない比較例の面光源装置よりも、設定された出射強度のピークとなる方向から大きくそれた方向に生じる強度ピークが大幅に低減している。従って、実施例３の表示装置３０は、実施例１の表示装置１０の奏する効果に加え、さらに、迷光が大幅に低減され、ゴーストの低減効果が高い良好な３次元映像を表示できる。
【００７１】
以上のことから、各実施形態の表示装置によれば、３次元映像も２次元映像も、ＬＣＤパネル１３の有効画面内の画素を略全て使用して１フレームの画像を表示できるので、解像度を落とすことなく、良好な映像を表示できる。
また、各実施形態の表示装置によれば、立体視用の眼鏡等が不要であり、３次元映像を観察者Ｏが裸眼で観察できるので、観察者Ｏは、眼鏡をかける煩雑さや不快感もなく、快適に良好な３次元映像を観察できる。
さらに、第２実施形態及び第３実施形態によれば、迷光によるゴーストを大幅に低減でき、より明瞭な３次元映像を提供できる。
加えて、各実施形態の表示装置によれば、ＬＣＤパネル１３より観察者側にレンズシート１２を配置する従来の表示装置において２次元映像表示時に発生していたスプリット等の表示不良が発生しないので、２次元映像表示時の表示不良が大幅に改善され、良好な２次元映像が表示できる。
【００７２】
そのうえ、各実施形態では、レンズシート１２として、リニアフレネルレンズ（シリンダーフレネルレンズ）１２１が複数配列されたレンズシート１２を用いているので、レンズシート１２の成形型の加工困難性や成形時の樹脂の硬化性等の問題を解消でき、かつ、レンズシート１２を低コストで容易に作製でき、表示装置１０の薄型化・軽量化も実現することができる。
【００７３】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００７４】
（１）第１，第３実施形態において、光源部１１として点光源１１２が配列された光源部１１を用いる例を示したが、これに限らず、視差用ＬＣＤパネル４１２と面光源部４１１とを備える光源部４１を用いてもよい。
図１２は、表示装置の変形形態の一例を示す図である。図１２（ａ）は、変形形態の表示装置４０の構成を説明する図であり、図１２（ｂ）は、光源部４１の視差用ＬＣＤパネル４１２のドットの一部を正面方向から見た図である。図１２（ａ）では、レンズシート４２及び視差用ＬＣＤパネル４１２は、その厚み方向に所定の距離を離して配置されている様子を示しているが、視差用ＬＣＤパネル４１２の出射側のガラス基板４１４に接して配置される形態としてもよい。
この変形形態の表示装置４０は、光源部４１を備える点やレンズシート４２がガラス基板４２４を備える点が異なる以外は、前述の第１実施形態の表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態の同様の機能の果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００７５】
レンズシート４２は、基材層１２２の出射側の面にリニアフレネルレンズ１２１が複数配列され、基材層１２２の入射側には、接合層４２３を介してガラス基板４２４が接合されている。
接合層４２３は、基材層１２２の光源部４１側（背面側）の面とガラス基板４２４の観察面側の面とを接合する層である。接合層４２３としては、例えば、感圧接着剤や紫外線硬化型の粘着剤や接着剤等が用いられる。
ガラス基板４２４は、レンズシート４２の最も光源部４１側に配置される。このガラス基板４２４は、レンズシート１２と視差用ＬＣＤパネル４１２とが積層される場合等に、シート面の法線方向におけるリニアフレネルレンズ１２１の焦点の位置が、視差用ＬＣＤの画素の位置（液晶層１１５の位置）と略一致するように、その厚みが設計される。
なお、レンズシート４２は、前述の実施形態１のレンズシート１２のように、ガラス基板４２４を備えない形態としてもよい。
【００７６】
光源部４１は、ＬＣＤパネル１３を背面から照明する光を発光する装置である。本実施形態の光源部４１は、面光源部４１１と、視差用ＬＣＤパネル４１２とを備えている。
面光源部４１１は、面状に光を発する部分であり、視差用ＬＣＤパネル４１２を背面から照明する。面光源部４１１は、例えば、直下型の面光源装置や、エッジライト型の面光源装置等を用いることができる。面光源部４１１は、光を発する発光源として、冷陰極管等の線光源や、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の点光源を用いてもよいし、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や無機ＥＬのような面光源を用いてもよい。
【００７７】
視差用ＬＣＤパネル４１２は、２枚のガラス基板４１３，４１４と、２枚のガラス基板４１３，４１４の間に封止された液晶層４１５とを備える略平板状の部材であり、ＬＣＤパネル１３と同様の画面サイズを有している。視差用ＬＣＤパネル４１２は、観察面側から見ると、その表示面には、ドット（副画素）４１６が複数配列されており、５７６０×１０８０ドット（１９２０×１０８０ピクセル相当）である。この視差用ＬＣＤパネル４１２は、カラーフィルター等を備えておらず、面光源部４１１からの光（白色光）を、制御部１４の指示により所定のドットから透過させる。
【００７８】
本実施形態の視差用ＬＣＤパネル４１２は、図１２（ｂ）に示すように、ドット４１６が、画面上下方向及び画面左右方向に配列されており、画面上下方向よりも画面左右方向の方が密に配列されている。本実施形態において、画面左右方向のドット４１６の配列ピッチはＰ４１であり、画面上下方向のドット４１６の配列ピッチはＰ４２である。
また、ドット４１６は、画面左右方向に４列で１組となっており、この１組におけるドット１１６の画面左右方向の列の数は、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の数（本実施形態では、４つ）に対応している。
視差用ＬＣＤパネル４１２は、制御部１４の指示により、３次元映像表示時には、ＬＣＤパネル１３の視差映像の表示の切り替えと同期して、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像に対応するドット４１６から光を透過し、それ以外のドットは光を遮蔽する。本実施形態のドット４１６は、画面左右方向において画面上下方向に延在する列ごとに順次光を透過又は遮蔽する。また、２次元映像表示時には、全てのドット４１６が光を透過する。
【００７９】
図１３は、変形形態の表示装置４０において、レンズシート４２及び光源部４１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図１３では、一例として、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示し、ドット４１６ｂが光を透過している状態を示している。なお、図１４では、理解を容易にするために、レンズシート４２の各部や視差用ＬＣＤパネル４１２のガラス基板１１４等は、同じ屈折率であるとして示している。
ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図１３に示すように、制御部１４の指示により、光源部４１は、面光源部４１１からの光をドット４１６ｂから透過させ、他のドット４１６ａ，４１６ｃ，４１６ｄは遮蔽する。ドット４１６ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約５°をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射する。
３次元映像表示には、光源部４１は、制御部１４の指示により、前述の第１実施形態のように、ＬＣＤパネル１３が表示する４つの視差映像の切り替えに同期して、順次、ドット４１６ａ〜４１６ｄからの光の透過と遮蔽とを繰り返す。従って、表示装置４０は、解像度を落とすことなく、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、良好な３次元映像を表示できる。
一方、２次元映像表示時には、光源部４１は、制御部１４の指示により、面光源部４１１からの光を全てのドット４１６から透過させる。光源部４１から発せられた光は、レンズシート４２により略正面方向への略平行光となり、ＬＣＤパネル１３に表示される２次元映像を背面から照明する。従って、表示装置４０は、スプリット等の表示不良が生じることがなく、また、解像度も落とすことなく、良好な２次元映像を表示できる。
【００８０】
この変形形態の表示装置４０のレンズシート４２等の一例として、以下の例を挙げる。
レンズシート４２のリニアフレネルレンズ１２１は、ピッチＰ＝が０．６４６ｍｍであり、曲率半径が０．７５０ｍｍであるシリンドリカルレンズと光学的に等価である。リニアフレネルレンズ１２１は、リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａの高さｈａが略等しい形態である。リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート系樹脂）製であり、その屈折率は１．５５である。基材層１２２は、ＰＥＴ樹脂製であり、その厚さが０．１ｍｍである。リニアフレネルレンズ１２１が形成された基材層１２２とガラス基板１２４とは、紫外線硬化型の接着剤の層である接合層４２３により貼り合せられ、レンズシート４２が形成されている。ガラス基板４２４は、屈折率１．５６（λ＝５７８．３ｎｍ）のガラス製（ＢＫ−７）であり、その厚さが２．０ｍｍである。
視差用ＬＣＤパネル４１２は、有効画面サイズが４２インチワイドサイズ（５７６０×１０８０ドット）であり、開口率が９０％であり、画面左右方向における画素（ドット）の配列ピッチＰ４１＝０．１６１５ｍｍ、画面上下方向における画素（ドット）の配列ピッチＰ４２＝０．４８４５ｍｍである。
面光源部４１１は、直下型の面光源装置である。この面光源部４１１は、±４５°のランバート分布を有する。
【００８１】
なお、視差用ＬＣＤパネル４１２として、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）パネルを用いてもよい。高分子分散型液晶パネルは、偏光板、配向板を使用せず、制御部１４の指示により、透過と拡散反射とを切り替える形態である。そのため、通常のＴＮ液晶を用いる視差用ＬＣＤパネルよりも、光量の減衰が大幅に低減される。従って、高分子分散型液晶パネルを視差用ＬＣＤパネル４１２として用いることにより、より明るい画面を、より少ない電力で表示することができる。また、高分子分散型液晶パネルは、応答速度も速く、より多くの視差映像を表示する場合にも有効である。
また、面光源部４１１にエッジライト型の面光源装置を用いる場合、導光板側の面に単位プリズムが複数配列されたプリズムシートを導光板より出射側に配置してもよい。このようなプリズムシートを配置することにより、導光板から出射する光を観察者Ｏの方向へ効率よく立ち上げることができる。
【００８２】
（２）各実施形態において、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１は、画面左右方向に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、画面左右方向に対してシート面内でバイアス角度α（０°＜α＜１０°）をなす方向に配列してもよい。このように配列することにより、リニアフレネルレンズ１２１とＬＣＤパネル１３の画素等との間で生じるモアレを低減することができる。
【００８３】
（３）各実施形態において、レンズシート１２を、ＬＣＤパネル１３と光源部１１，２１の間に配置する例を示したが、これに限らず、例えば、レンズシート１２をＬＣＤパネル１３の下側偏光板に配置する等してもよい。
図１４は、レンズシートの変形形態の一例を示す図である。
図１４（ａ）に示すように、ＬＣＤパネル１３の光源部１１側の不図示の偏光板表面にレンズシート５２を積層し、リニアフレネルレンズ１２１が光源部１１側に凸となる形状として配置してもよい。このレンズシート５２は、例えば、前述の第１実施形態と同様な基材層２２２の入射側の面にリニアフレネルレンズ１２１が複数配列されて形成されている。
また、図１４（ｂ）に示すように、リニアフレネルレンズ１２１の逆型となるようなレンズ形状６２１を有するレンズシート６２を、ＬＣＤパネル１３の光源側の偏光板表面に積層してもよい。
【００８４】
（４）各実施形態において、光源部１１，２１は点光源１１２，２１２としてＬＥＤ光源が複数配列される例を示したが、これに限らず、例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等を光源部として用いてもよい。
【００８５】
（５）各実施形態において、レンズシート１２の表面に、ハードコート処理や、反射防止処理等を適宜施してもよい。反射防止処理は、ＷＥＴ方式やＤＲＹ方式等の処理によるものや、モスアイ型の微小形状を形成する方式等、適宜選択して用いることができる。反射防止処理をレンズシートの表面に施す事により、光の透過率を高め、より明るい映像の表示を行うことができる。
【００８６】
（６）各実施形態において、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像は、４つ（第１左眼用映像、第２左眼用映像、第２右眼用映像、第１右眼用映像）である例を示したが、これに限らず、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の数は２つでもよいし、６つ等でもよいし、適宜自由に設定してよい。
【００８７】
（７）各実施形態において、点光源１１２，２１２が配置される支持部材１１１の点光源側の表面は、黒色等の光を吸収する色に形成してもよい。このような構成とすることにより、支持部材１１１表面で反射した光が迷光となることを大幅に低減できる。
【００８８】
（８）第３実施形態において、光透過部３５１は、画面左右方向における断面形状が、その光源部１１側の幅がレンズシート側の幅よりも小さい略台形形状である例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部３５１のその断面形状は、その光源部１１側の幅がレンズシート１２側の幅よりも大きい略台形形状としてもよいし、略正方形形状や、略矩形形状等としてもよいし、曲線や直線を組み合わせた形状や、直線を組み合わせ斜面が折れ線状となっている多角形状としてもよい。
また、光透過部３５１及び光吸収部３５２の屈折率は等しい例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部３５１と光吸収部３５２とは、僅かに屈折率を有していてもよい。また、光吸収部３５２の屈折率が光透過部３５１の屈折率より大きい形態とした場合には、迷光吸収効果により、迷光を低減できる。
【００８９】
（９）各実施形態において、レンズシート１２とＬＣＤパネル１３との間に、光を拡散する作用を有する光拡散シートを設けてもよい。この光拡散シートは、そのヘイズ値が、５〜７０％であり、レンズシート１２を出射した光の出射角度を大幅に変化させない程度の拡散性を有することが好ましい。
【００９０】
（１０）第３実施形態の光源部１１は、支持部材１１１と点光源１１２とを備える例を示したが、これに限らず、例えば、光源部１１として、前述の変形形態（１）に示したような面光源部４１１及び視差用ＬＣＤパネル４１２等を備える光源部４１を用いてもよい。
【００９１】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００９２】
１０，２０，３０ 表示装置
１１，２１ 光源部
１１１ 支持部材
１１２，２１２ 点光源
１２ レンズシート
１２１ リニアフレネルレンズ
１２２ 基材層
１３ ＬＣＤパネル
１４ 制御部
３５ 光制御シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者が裸眼で３次元映像を観察可能な透過型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体映像を表示可能な、様々な表示装置が開発されている。
立体映像を表示する方法としては、例えば、視差を有する左眼用映像光及び右眼用映像光を、偏光面の異なる直線偏光とし、偏光眼鏡を用いてそれぞれの眼に映像が届くようにするものや、時分割で表示される視差を有する左眼用映像、右眼用映像を観察者の左右の眼にそれぞれ届くように、観察用眼鏡によって左右の目が視認できる映像を切り替えるもの等がある。しかし、このような眼鏡を使用する表示装置では、眼鏡の装着を観察者が煩わしく思う場合があった。
そこで、例えば、特許文献１〜４に示す表示装置のように、裸眼で立体映像を観察可能な表示装置の開発が、進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４０４５６号公報
【特許文献２】特許第３０５１６０４号公報
【特許文献３】特表２００９−５２８５６５号公報
【特許文献４】特許第４３６７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１や特許文献２に示すような表示装置では、視差を有する複数の映像を同時に表示しているため、表示される立体映像の解像度が低下するという問題があった。特許文献１の表示装置では、レンチキュラーレンズをＬＣＤパネルの画素の配列方向に対して斜めに配列することによって、水平方向における解像度の低下の軽減を図っているが、このような表示装置であっても、ＬＣＤパネル本来の解像度で映像を表示することはできない。
また、特許文献１，２の表示装置では、２次元映像を表示すると、レンチキュラーレンズによって映像光が断続的に出射するスプリットが生じ、映像が見える位置と見えない位置が生じる等の画質の低下が生じるため、良好な２次元映像の表示が困難であるという問題があった。
【０００５】
特許文献３の表示装置では、２次元映像と３次元映像との切り替えを容易とし、かつ、良好な２次元映像を表示するために屈折率変調可能な層を設けている。しかし、この特許文献３の表示装置においても、３次元映像表示における映像の解像度の低下に関して改善はなされていない。
また、特許文献４の表示装置では、視差バリアＬＣＤパネルと表示用のＬＣＤパネルとを用いており、２次元映像表示時には、上述のようなスプリットもなく良好な映像を表示できるが、３次元映像表示時の解像度の低下は改善されていない。
さらに、このような表示装置において、軽量化、薄型化を図ることは常々求められることである。
【０００６】
本発明の課題は、観察者が裸眼で観察可能な良好な３次元映像を表示でき、かつ、２次元映像表示時にも良好な２次元映像を表示でき、薄型化及び軽量化された透過型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、２次元映像又は３次元映像を選択して表示可能であり、映像を表示可能な透過型表示部（１１３）と、前記透過型表示部を背面側から照明する光源部（１１，２１）と、前記透過型表示部と前記光源部との間に配置され、一方の面にシート面に沿ってリニアフレネルレンズ（１２１）が複数配列されているレンズシート（１２）と、を備え、３次元映像を表示する場合には、前記透過型表示部は、３次元映像の表示に用いられる２つ以上の視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、前記光源部は、前記リニアフレネルレンズの配列方向において、各前記リニアフレネルレンズに対応する領域内に、前記視差映像の数に等しい数の光を出射する出射部（１１２，２１２）を有し、前記透過型表示部が表示する映像の切り替えに同期して、前記視差映像に対応する所定の前記出射部から光を出射し、前記リニアフレネルレンズは、前記光源部が出射した光を前記視差映像に対応した所定の方向へ出射し、２次元映像を表示する場合には、前記透過型表示部は、２次元映像を表示し、前記光源部は、全ての前記出射部から光を出射すること、を特徴とする透過型表示装置（１０，２０，３０）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型表示装置において、前記光源部は、前記出射部として点光源（１１２，２１２）を備え、前記点光源は、マトリクス状に配置されており、前記透過型表示部の表示する前記視差映像に対応する前記点光源が点灯すること、を特徴とする透過型表示装置（１０，２０，３０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型表示装置において、前記光源部（２１）は、前記透過型表示部が表示する前記視差映像の数に応じた複数の点光源が、前記リニアフレネルレンズ（１２１）の焦点位置近傍に配置されること、を特徴とする透過型表示装置（２０）である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記レンズシート（１２）よりも前記光源部（１１）側に、光制御シート（３５）が配置されており、前記光制御シートは、シート面に直交して前記リニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が略四角形形状であり、シート面に沿って複数配列された光透過部（３５１）と、該断面においてシート面に沿って前記光透過部と交互に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部（３５２）と、を備えること、を特徴とする透過型表示装置（３０）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の透過型表示装置において、前記光透過部（３５１）は、シート面に直交して前記リニアフレネルレンズ（１２１）の配列方向に平行な断面における断面形状が、前記光源部（１１）側における幅よりも前記レンズシート（１２）側における幅のほうが広い略台形形状であること、を特徴とする透過型表示装置（３０）である。
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の透過型表示装置において、前記光吸収部（３５２）の屈折率と前記光透過部（３５１）の屈折率差とは、等しい又は略等しいこと、を特徴とする透過型表示装置である。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記レンズシート（１２）よりも前記透過型表示部側に、光を拡散する作用を有し、そのヘイズ値が５〜７０％の範囲内である光拡散シートが配置されていること、を特徴とする透過型表示装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明の透過型表示装置は、透過型表示部と、光源部と、透過型表示部と光源部との間に配置され、一方の面にシート面に沿ってリニアフレネルレンズが複数配列されているレンズシートとを備えているこの透過型表示装置は、３次元映像を表示する場合には、透過型表示部は、３次元映像の表示に用いられる２つ以上の視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、光源部は、リニアフレネルレンズの配列方向において、各リニアフレネルレンズに対応する領域内に視差映像の数に等しい数の光を出射する出射部を有し、透過型表示部が表示する映像の切り替えに同期して、視差映像に対応する所定の出射部から光を出射し、リニアフレネルレンズは、光源部が出射した光を視差映像に対応した所定の方向へ出射する。また、この透過型表示装置は、２次元映像を表示する場合には、透過型表示部は、２次元映像を表示し、光源部は、全ての出射部から光を出射する。
【００１２】
従って、光源部から出射する光がリニアフレネルレンズによって所定の出射角度方向へ出射されるので、透過型表示装置は、例えば、左眼に届くはずの左眼用映像が右眼にも届いてしまうといったクロストーク等の発生を大幅に低減し、立体視用の眼鏡等を用いることなく、明瞭な３次元映像を表示できる。また、この透過型表示装置は、３次元映像及の表示時に、１フレームにつき１つの視差映像しか表示しないので、３次元映像の解像度の低下が生じない。
さらに、透過型表示装置は、２次元映像の表示時には、光源部は全ての出射部から光を出射し、その光がレンズシートによって略正面方向への略平行光となって透過型表示部に入射するので、スプリット等の生じない明瞭な２次元映像を表示できる。また、透過型表示装置は、２次元映像表示に、透過型表示部の画素を略全て使用できるので、２次元映像の解像度の低下が生じない。従って、２次元映像も３次元映像も、解像度が高く明瞭な映像を表示できる。
加えて、リニアフレネルレンズが配列されたレンズシートを用いるので、汎用のレンチキュラーレンズシートを用いた場合に比べて、レンズシートが薄く軽量であるので、透過型表示装置の薄型化・軽量化を実現できる。
また、リニアフレネルレンズが配列されたレンズシートを用いるので、ピッチが大きくなった場合にもレンズ厚が汎用のレンチキュラーレンズシートに比べて大幅に小さく、成形型の加工性が容易であり、また、成形も容易に行える。
【００１３】
（２）光源部は、出射部として点光源を備え、点光源は、マトリクス状に配置されており、透過型表示部の表示する視差映像に対応する点光源が点灯するので、明瞭な３次元映像を表示することができる。また、自発光する光源を用いることにより、明るい映像を表示することができる。
【００１４】
（３）光源部は、透過型表示部が表示する視差映像の数に応じた複数の点光源が、リニアフレネルレンズの焦点位置近傍に配置されるので、隣接するリニアフレネルレンズ等に入射し、所定の方向に対して大きくそれた方向へ出射してゴーストとなる光を大幅に低減できる。従って、ゴーストの低減された明瞭な３次元映像を表示できる。
【００１５】
（４）レンズシートよりも光源部側に、光制御シートが配置されており、光制御シートは、シート面に直交してリニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が略四角形形状であり、シート面に沿って複数配列された光透過部と、その断面においてシート面に沿って光透過部と交互に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部とを備える。従って、隣接するリニアフレネルレンズ等に入射し、所定の方向に対して大きくそれた方向へ出射してゴーストとなる光を低減でき、ゴーストの低減された明瞭な３次元映像を表示できる。
【００１６】
（５）光透過部は、シート面に直交してリニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が、光源部側における幅よりもレンズシート側における幅のほうが広い略台形形状であるので、隣接するリニアフレネルレンズ等に入射し、所定の方向に対して大きくそれた方向へ出射してゴーストとなる光を大幅に低減できる。
【００１７】
（６）光吸収部の屈折率と光透過部の屈折率差とは、等しい又は略等しいので、光透過部と光吸収部との界面で光を全反射させることなく、吸収することができる。従って、ゴースト低減効果を高めることができる。
【００１８】
（７）レンズシートよりも透過型表示部側に、光を拡散する作用を有し、そのヘイズ値が５〜７０％の範囲内である光拡散シートが配置されているので、リニアフレネルレンズの配列ピッチと透過型表示部の画素の配列ピッチとに起因して生じるモアレを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の表示装置１０を示す図である。
【図２】リニアフレネルレンズ１２１の形状を説明する図である。
【図３】第１実施形態の表示装置１０において、レンズシート１２及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大して示した図である。
【図４】第２実施形態の表示装置２０を示す図である。
【図５】第２実施形態の表示装置２０における光源部２１の他の例を示す図である。
【図６】第２実施形態の表示装置２０において、レンズシート１２及び光源部２１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。
【図７】第３実施形態の表示装置３０を示す図である。
【図８】第３実施形態の表示装置３０において、レンズシート１２、光制御シート３５及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。
【図９】実施例１の面光源装置（光源部１１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。
【図１０】実施例２の面光源装置（光源部２１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。
【図１１】実施例３の面光源装置（光源部１１，光制御シート３５，レンズシート１２からなる部分）及び比較例の面光源装置（光源部１１，レンズシート１２からなる部分）の点光源１１２ａ，１１２ｂを点灯した場合における光の出射強度分布を比較する図である。
【図１２】表示装置の変形形態の一例を示す図である。
【図１３】変形形態の表示装置において、レンズシート及び光源部の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。
【図１４】レンズシート１２の変形形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲や本願明細書の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置１０を示す図である。図１（ａ）は、表示装置１０の構成を説明する図であり、図１（ｂ）は、光源部１１の一部を正面方向から見た様子を示す図である。
表示装置１０は、光源部１１と、レンズシート１２と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１３と、制御部１４とを備える液晶透過型表示装置である。表示装置１０は、ＬＣＤパネル１３に表示された映像を、光源部１１から発せられ、レンズシート１２を透過した光によって背面側から照明することにより、映像を表示可能である。
この表示装置１０は、制御部１４の指示により、２次元映像の表示と３次元映像の表示とを切り替えて行うことができる。
【００２２】
ＬＣＤパネル１３は、映像を表示する液晶透過型表示部である。ＬＣＤパネル１３は、略矩形状の略平板状の部材であり、例えば、観察画面の画面サイズが対角４２インチ（９２９．８ｍｍ×５２３．０ｍｍ）、解像度１９２０×１０８０ピクセルのものを用いることができる。なお、この画面サイズや解像度は、一例であり、これに限られるものではない。
以下の明細書において、表示装置１０の使用状態における観察画面（ＬＣＤパネル１３）の短辺に平行な方向を使用状態における画面上下方向（画面鉛直方向）とし、長辺に平行な方向を使用状態における画面左右方向（画面水平方向）とする。また、以下の説明中において、特に断りが無い場合、画面左右方向、画面上下方向とは、表示装置１０の使用状態における画面左右方向、画面上下方向であるとする。
このＬＣＤパネル１３は、制御部１４の指示により、２次元映像の表示と３次元映像の表示とを切り替える。なお、ＬＣＤパネル１３の観察画面には、不図示の画素がマトリクス状に配列されており、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）をそれぞれ表示する３つの不図示の副画素（ドット）が１組で１画素（ピクセル）を形成している。
【００２３】
ＬＣＤパネル１３は、３次元映像表示時には、制御部１４の指示により、３次元映像用の視差を有する複数の映像（視差映像）を、所定の周波数で順次切り替えて表示する。本実施形態のＬＣＤパネル１３は、右眼用の２つの映像（第１右眼用映像、第２右眼用映像）と左眼用の２つの映像（第１左眼用映像、第２左眼用映像）の合計４つの視差映像を表示する。なお、ＬＣＤパネル３が表示する視差映像の数は、４つに限らず、適宜設定してよい。
【００２４】
光源部１１は、板状の支持部材１１１上に、マトリクス状に点光源１１２が配列されており、ＬＣＤパネル１３を背面から照明する。点光源１１２は、ＬＥＤ光源等が用いられる。
この光源部１１の点光源１１２は、図１（ｂ）に示すように、画面左右方向及び画面上下方向に所定のピッチで複数配列されている。本実施形態の点光源１１２は、画面左右方向及び画面上下方向にピッチＰ１で配列されているものとする。本実施形態のＬＣＤパネル１３は、４つの視差映像を表示するので、これに対応し、画面左右方向において、１つのリニアフレネルレンズ１２１の幅に対応する寸法Ｐ間には、点光源１１２が、４つ（点光源１１２ａ〜１１２ｄ）配置されている。
光源部１１は、２次元映像表示時には、制御部１４の指示により、全ての点光源１１２を点灯する。また、光源部１１は、３次元映像表示には、制御部１４の指示により、ＬＣＤパネル１３の表示する視差映像の切り替えに合わせて、対応する点光源１１２の発光と消灯とを繰り返す。本実施形態では、各視差映像に対応して、画面左右方向において画面上下方向に延在する列ごとに順次点灯又は消灯する。
【００２５】
レンズシート１２は、光源部１１より観察面側（ＬＣＤパネル１３より背面側）に配置されている。レンズシート１２は、基材層１２２の観察面側の面に、リニアフレネルレンズ（シリンダーフレネルレンズ）１２１がシート面に沿って一方向に複数配列されて形成されている。
基材層１２２は、光透過性を有するシート状の部材であり、リニアフレネルレンズ１２１を形成するベースとなる層である。この基材層１２２は、熱可塑性樹脂製等のシート状の部材を用いることができる。リニアフレネルレンズ１２１は、基材層１２２の出射側の面に形成されている。
【００２６】
図２は、リニアフレネルレンズ１２１の形状を説明する図である。図２では、リニアフレネルレンズ１２１の配列方向に平行であってシート面に直交する断面の拡大図を示している。
ここで、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。例えば、レンズシート１２のシート面は、レンズシート１２全体として見たときにおける、レンズシート１２の平面方向となる面であり、レンズシート１２の入射面（光源部１１側の面）と平行な面である。
【００２７】
リニアフレネルレンズ１２１は、図２（ｃ）にその断面形状を示す略円柱形状の一部形状であるシリンドリカルレンズ９２１と、光学的に等価であるレンズ構造である。リニアフレネルレンズ１２１は、シリンドリカルレンズ９２１と配列ピッチＰ（配列方向の幅）が等しく、このシリンドリカルレンズ９２１のレンズ面の輪郭をシリンドリカルレンズ９２１の配列方向に複数に分割し、その分割された輪郭をレンズ面１２１ｂとして有する複数の単位レンズ１２１ａが配列方向に配列されることにより形成される。
リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａは、図２（ａ）に示すようにそのレンズ高さｈａが等しい形態（リニアフレネルレンズ１２１−１）としてもよいし、図２（ｂ）に示すようにその配列方向におけるピッチＰａが等しい形態（リニアフレネルレンズ１２１−２）としてもよい。本実施形態のレンズシート１２は、一例として、図２（ａ）に示すように、レンズ高さｈａが等しい形態として説明するが、これに限定されるものではない。また、リニアフレネルレンズ１２１を形成する単位レンズ１２１ａの数は適宜選択してよい。
【００２８】
このリニアフレネルレンズ１２１は、画面上下方向を長手方向とし、画面左右方向に配列されており、配列ピッチ（配列方向における幅）は、Ｐである。
また、リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂製である。リニアフレネルレンズ１２１は、基材層１２２とリニアフレネルレンズ１２１を成型する成形型との間に紫外線硬化型樹脂を滴下して、基材層１２２を金型に押圧し、紫外線を照射して硬化させた後、成形型から離型することにより形成される。なお、リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂を用いて成形してもよい。
【００２９】
上述のようにリニアフレネルレンズ１２１は、図２（ａ）に示すシリンドリカルレンズと光学的に等価であり、その配列ピッチが等しいが、図２（ａ）に示すシリンドリカルレンズに比べてレンズ部分の厚さが薄い。
従って、成形に用いる成形型の切削作業が容易であり、また、リニアフレネルレンズ１２１を成形する際の紫外線硬化型樹脂等の硬化性も良好であり、使用する樹脂量も低減できる。また、ロール状の基材層１２２にリニアフレネルレンズ１２１を成形した後、巻き取り等も容易に行える。従って、レンズシート１２を安価でかつ容易に製造できる。
また、リニアフレネルレンズ１２１は、シリンドリカルレンズ９２１よりもレンズの厚さが薄いので、レンズシート１２の薄型化・軽量化を図ることができ、表示装置の薄型化・軽量化を図ることができる。
なお、このレンズシート１２は、基材層１２２の光源部１１側に接合層を介してガラス基板を接合した形態としてもよい。
また、レンズシート１２は、上述のような紫外線成形法に限らず、インジェクション法やキャスト法等によって形成してもよい。
【００３０】
制御部１４は、不図示の入力部からの入力等に応じて、ＬＣＤパネル１３に２次元映像の表示と３次元映像の表示との切り替えを指示し、また、３次元映像表示時には、ＬＣＤパネル１３の複数の視差映像の表示の切り替えと光源部１１の点光源１１２ａ〜１１２ｄの点灯及び消灯の切り替えとを同期させながら指示する。
【００３１】
図３は、第１実施形態の表示装置１０において、レンズシート１２及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ点光源１１２ａ〜１１２ｄが点灯する場合を示している。なお、図３では、理解を容易にするために、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１及び基材層１２２は、同じ屈折率であるとして示している。
本実施形態のＬＣＤパネル１３及び光源部１１は、制御部１４の指示により、点光源１１２ａが点灯するときに第１左眼用映像を表示し、点光源１１２ｂが点灯するときに第２左眼用映像を表示し、点光源１１２ｃが点灯するときに第２右眼用映像を表示し、点光源１１２ｄが点灯するときに第１右眼用映像を表示する。
【００３２】
即ち、制御部１４の指示により、ＬＣＤパネル１３が第１左眼用映像を表示するとき、図３（ａ）に示すように、光源部１１は、その視差映像に合わせた点光源１１２ａを点灯させ、他の点光源１１２ｂ〜１１２ｄを消灯する。従って、レンズシート１２には、点光源１１２ａから出射した光が入射する。
レンズシート１２に入射した光は、図３（ａ）中に矢印で示すように、点光源１１２ａが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。このとき、ＬＣＤパネル１３が第１左眼用映像を表示しているので、第１左眼用映像の光は、観察者Ｏから見て左側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。
【００３３】
同様に、制御部１４の指示より、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図３（ｂ）に示すように、光源部１１は、第２左眼用映像に対応する点光源１１２ｂを点灯させ、他の点光源１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄを消灯させる。点光源１１２ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、点光源１１２ｂが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。これにより、第２左眼用映像の光は、観察者Ｏから見て左側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。
【００３４】
また、制御部１４の指示より、ＬＣＤパネル１３が第２右眼用映像を表示するとき、図３（ｃ）に示すように、光源部１１は、第２右眼用映像に対応する点光源１１２ｃを点灯させ、他の点光源１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｄを消灯させる。点光源１１２ｃから出射した光は、レンズシート１２に入射し、点光源１１２ｃが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの右側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。これにより、第２右眼用映像の光は、観察者Ｏから見て右側へ約５°の方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射される。
【００３５】
さらに、ＬＣＤパネル１３が第１右眼用映像を表示するとき、制御部１４の指示より、図３（ｄ）に示すように、第１右眼用映像に対応する点光源１１２ｄが点灯し、他の点光源１１２ａ〜１１２ｃは消灯する。そして、点光源１１２ｄから出射した光は、レンズシート１２に入射し、点光源１１２ｄが対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの右側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。これにより、第１右眼用映像の光は、観察者Ｏから見て右側へ約１０°の方向をピークとして約５〜１５°の範囲内へ出射される。
【００３６】
なお、上記の説明において、本実施形態の表示装置１０は、画面左右方向における画面正面方向に対する各映像光の主たる出射方向を、第１左眼用映像光は、観察者Ｏの左側に約１０°の方向、第２左眼用映像光は、観察者Ｏの左側に約５°の方向、第２右眼用映像光は、観察者Ｏの右側に約５°の方向、第１右眼用映像光は、観察者Ｏの右側に約１０°の方向である例を挙げて説明したが、各視差映像の光の主たる出射方向の角度は、表示装置１０の使用環境等に応じて適宜設定可能である。
【００３７】
ＬＣＤパネル１３の表示する４つの視差映像は、高速で順次切り替わり（例えば、２４０Ｈｚ）、ＬＣＤパネル１３の表示する４つの視差映像の切り替えと、光源部１１の点光源１１２ａ〜１１２ｄの点灯とは、制御部１４の指示により、同期して行われる。これにより、観察者Ｏは、ＬＣＤパネル１３の観察面に表示される映像を、立体視用の眼鏡を使わなくても３次元映像として観察可能である。
しかも、各視差映像は、１フレームにおいてＬＣＤパネル１３の有効範囲内の画素を略全て使用して表示され、ＬＣＤパネル１３の画面の解像度を落とすことなく３次元映像を表示できるので、高解像度である良好な３次元映像を表示できる。
【００３８】
また、ＬＣＤパネル１３が２次元映像を表示する場合には、制御部１４の指示により、光源部１１は、全ての点光源１１２を点灯させる。そして、点光源１１２から出射した光は、レンズシート１２を透過してＬＣＤパネル１３に入射し、ＬＣＤパネル１３に表示される映像を背面から照明し、良好な２次元映像を表示できる。従って、本実施形態の表示装置１０は、２次元映像に関しても、１フレームをＬＣＤパネル１３の有効画面内の全ての画素を使用して表示できるので、２次元映像の解像度も落とすことなく、良好な映像を表示できる。
加えて、本実施形態によれば、点光源１１２としてＬＥＤ光源を用いている。このＬＥＤ光源は、自発光するので、各視差映像に対応する点光源のみを点灯する３次元映像表示時であっても、十分に明るい映像を表示できる。
【００３９】
さらに、表示用のＬＣＤパネルの観察面上に汎用のレンチキュラーレンズシートを配置した従来の３次元映像表示可能な表示装置では、２次元映像を表示する場合に、単位レンズ（レンチキュラーレンズ）によって映像光が断続的に出射するために生じるスプリット等の表示不良が問題であった。しかし、本実施形態の表示装置１０は、レンズシート１２がＬＣＤパネル１３より背面側（光源部１１側）に配置されるので、そのようなスプリットが生じることがない。
以上のことから、本実施形態によれば、観察者が裸眼で観察可能な３次元映像を高い解像度で良好に表示でき、かつ、２次元映像表示時にもスプリット等が低減され、解像度の高い良好な２次元映像を表示できる。
【００４０】
一般的に、ＬＥＤ光源は、小サイズであってもその発光部分に比べてその外形が大きい（後述の図５等参照）。その外形寸法のために、ＬＥＤ光源を４つの点光源１１２として画面左右方向に図１（ａ）のように配置した場合、その４つ分の点光源に対応する画面左右方向の幅が比較的大きくなる。また、視差映像がの数が６つや８つとなった場合には、点光源の数も６つや８つとなり、さらに画面左右方向における幅が大きくなる。そのため、これらの点光源に対応するシリンドリカルレンズは、その配列ピッチ（画面左右方向の幅）が、汎用のレンズシート等に比べて大幅に大きくなる。
このような大きな配列ピッチのシリンドリカルレンズを成形する成形型を作製する場合、成形型（金型）の切削深さが増すために切削の難易度が上がり、成形型の作製が困難である。また、そのような成形型を用いて紫外線成形法等によってレンズ形状を賦形する際には、レンズの厚み（レンズ高さ）が大きく、１つのレンズ自体の体積も大きいため、紫外線硬化型樹脂等の硬化性が悪化しやすく、ロール状の基材層にシリンドリカルレンズを成形した場合には、成形後に巻き取りが困難になる場合があり、レンズシートの作製が困難である。さらに、レンズ厚が大きいため、レンズシート自体の厚みが増え、表示装置の薄型化・軽量化の妨げになる。
【００４１】
しかし、本実施形態では、レンズシート１２として、シリンドリカルレンズ９２１と光学的に等価であるリニアフレネルレンズ（シリンダーフレネルレンズ）１２１が複数配列されたレンズシート１２を用いているので、一般的なレンチキュラーレンズシートに比べてそのレンズ厚（レンズ高さ）が低く、成形型の加工も容易であり、成形も容易に行える。また、レンズシート１２は、リニアフレネルレンズ１２１と同ピッチのシリンドリカルレンズを備える一般的なレンチキュラーレンズシートに比べて、薄型かつ軽量である。
従って、本実施形態によれば、上述のようなレンズシート１２の成形型の加工困難性や樹脂の硬化性等の問題を解消でき、かつ、レンズシート１２を低コストで容易に作製でき、表示装置１０の薄型化・軽量化も実現することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の表示装置２０を示す図である。図４（ａ）は、表示装置２０の構成を説明する図であり、図４（ｂ）は、光源部２１の一部を正面方向から見た図である。
第２実施形態の表示装置２０は、点光源２１２が、シート面の法線方向及び画面左右方向（リニアフレネルレンズ１２１の配列方向）において、リニアフレネルレンズ１２１の焦点近傍に配列されている点が、前述の第１実施形態の表示装置１０とは異なる以外は、第１実施形態の表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
表示装置２０は、光源部２１と、レンズシート１２と、ＬＣＤパネル１３と、制御部１４とを備える液晶透過型表示装置である。この表示装置２０は、ＬＣＤパネル１３に表示された映像を、光源部２１から出射してレンズシート１２を透過した光によって、背面側から照明することにより、２次元映像の表示及び３次元映像の表示が可能である。
【００４３】
光源部２１は、支持部材１１１と点光源２１２とを備えており、板状の支持部材１１１の観察面側（ＬＣＤパネル１３側）の面上に、点光源２１２が、シート面の法線方向及び画面左右方向においてリニアフレネルレンズ１２１の焦点近傍となる位置に画面左右方向に配列されている。光源部２１は、ＬＣＤパネル１３を背面から照明する光源装置である。点光源２１２は、ＬＥＤ光源等が用いられる。
本実施形態では、点光源２１２が、画面左右方向に隣接して４つ配列されて１組の点光源部２１３となっている。この１組の点光源部２１３を形成する点光源２１２の数は、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の数（本実施形態であれば４つ）に等しい。この点光源部２１３は、支持部材１１１上であってシート面の法線方向及び画面左右方向においてリニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍となる位置に、画面上下方向及び画面左右方向に複数配列されている。
【００４４】
図５は、第２実施形態の表示装置２０における光源部２１の他の例を示す図である。図５（ａ）は、レンズシート１２及び光源部２１の一部を画面正面方向から観察した様子を示し、図５（ｂ）は、画面左右方向に平行であって観察面（レンズシート１２のシート面）に直交する断面の一部を拡大して示している。
本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、点光源部２１３を構成する点光源２１２ａ〜２１２ｄは、画面左右方向に隣接して一列に配列されている例を示しているが、これに限らず、例えば、図５に示すように、画面左右方向において、リニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍となる位置に各点光源２１２が画面上下方向に１つずつ段違いに配列され、点光源部２１３の各点光源２１２のなす列が画面左右方向に対して角度をなす形態としてもよい。
点光源２１２にＬＥＤ等を用いる場合、図５（ａ）に示すように、その外形が発光部分ｅに比べて大きく、発光部分ｅをリニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍に図４（ｂ）のように画面左右方向に密接して配置することが困難な場合がある。このような場合には、図５に示すような配置方法を用いることにより、点光源部２１３の各点光源２１２の発光部分ｅをリニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍に配置することができる。
【００４５】
図６は、第２実施形態の表示装置２０において、レンズシート１２及び光源部２１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図６では、一例として、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示し、点光源２１２ｂが点灯している状態を示している。なお、図６では、理解を容易にするために、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１と基材層１２２とは、同じ屈折率であるとして示している。
ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図６に示すように、制御部１４の指示により、光源部２１は、点光源２１２ｂを点灯し、他の点光源２１２ａ，２１２ｃ，２１２ｄは消灯する。点光源２１２ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約２°をピークとして約０〜７°の範囲内へ出射する。また、他の点光源２１ａ，２１２ｃ，２１２ｄもそれぞれ所定の方向へ出射する。
【００４６】
３次元映像表示には、光源部２１は、制御部１４の指示により、前述の第１実施形態のように、ＬＣＤパネル１３が表示する４つの視差映像の切り替えに同期して、順次、各点光源２１２ａ〜２１２ｄの発光と消灯とを繰り返す。従って、表示装置２０は、解像度を落とすことなく、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、良好な３次元映像を表示できる。
一方、２次元映像表示時には、光源部２１は、制御部１４の指示により、全ての点光源２１２を点灯する。光源部２１から発せられた光は、レンズシート１２を透過し、ＬＣＤパネル１３に表示される２次元映像を背面から照明する。従って、表示装置２０は、スプリット等の表示不良が生じることがなく、また、解像度も落とすことなく、良好な２次元映像を表示できる。
【００４７】
以上のことから、本実施形態によれば、解像度を落とすことなく、裸眼で観察可能な良好な３次元映像や、スプリット等の表示不良のない良好な２次元映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、点光源部２１３は、リニアフレネルレンズ１２１の焦点位置近傍に位置するので、３次元映像表示時に、点光源２１２ａ〜２１２ｄから出射した光が、対応するリニアフレネルレンズ１２１ではない別のリニアフレネルレンズ（例えば、対応するリニアフレネルレンズ１２１に隣接する別のリニアフレネルレンズ１２１）に入射し、所望する方向から大きくはずれた方向へ出射する光量を大幅に低減できる。従って、ゴーストを極力低減し、より明るい３次元映像を表示することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の表示装置３０を示す図である。図７（ａ）には、表示装置３０の構成を説明する図であり、図７（ｂ）は、光制御シート３５の画面左右方向の断面の一部を拡大した図を示している。
図７に示す第３実施形態の表示装置３０は、光源部１１とレンズシート１２との間に、光制御シート３５を備えている点が、前述の第１実施形態の表示装置１０とは異なる以外は、第１実施形態の表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
表示装置３０は、光源部１１と、レンズシート１２と、光制御シート３５と、ＬＣＤパネル１３と、制御部１４とを備える液晶透過型表示装置である。この表示装置３０は、ＬＣＤパネル１３に表示された映像を、光源部１１から発せられ、光制御シート３５及びレンズシート１２を透過した光によって背面側から照明することにより、２次元映像や３次元映像の表示を表示する。
【００４９】
光制御シート３５は、図７（ｂ）に示すように、光制御シート基材層３５３と、光透過部３５１と光吸収部３５２とを有しており、そのシート面に直交し、画面左右方向（リニアフレネルレンズ１２１の配列方向）に平行な断面において、光透過部３５１と光吸収部３５２とがシート面に沿って交互に配列されている。
光制御シート基材層３５３は、光透過性を有するシート状の部材であり、この光制御シート３５のベースとなる層である。本実施形態の光制御シート基材層３５３は、熱可塑性樹脂製のシート状の部材を用いている。
【００５０】
光透過部３５１は、光制御シート基材層３５３の光源部１１側（背面側）に設けられ、光制御シート３５のシート面に直交し、画面左右方向（リニアフレネルレンズ１２１の配列方向）に平行な断面における断面形状が、光源部１１側における幅よりも観察面側における幅の方が広い略台形形状である。光吸収部３５２は、光制御シート３５のシート面に直交し、画面左右方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状であり、スクリーン面に沿って光透過部３５１と交互に形成されている。なお、本実施形態の光吸収部３５２は、図７（ｂ）に示すように、上述の断面における断面形状が光源部１１側を底面側とする略二等辺三角形形状である。この光吸収部が配列されるピッチは、リニアフレネルレンズ１２１の配列ピッチＰ以下である。
【００５１】
光透過部３５１は、光透過性を有する紫外線硬化型樹脂製であり、光吸収部３５２は、光を吸収する作用を有し、例えば、黒色顔料等を含有した紫外線硬化型樹脂製である。この光透過部３５１と光吸収部３５２とは、その屈折率が等しい。
光制御シート３５は、その厚さがＴ３であり、光透過部３５１の高さがｈ３１であり、光吸収部３５２の配列ピッチがＰ３（ただし、Ｐ３≦Ｐ）、光制御シート３５の厚み方向における光吸収部３５２の高さはｈ３２、底辺の幅はＷである。
【００５２】
図８は、第３実施形態の表示装置３０において、レンズシート１２、光制御シート３５及び光源部１１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図８では、一例として、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示し、点光源１１２ｂが点灯している状態を示している。図８では、理解を容易にするために、レンズシート１２の各部（リニアフレネルレンズ１２１、基材層１２２）及び光制御シート３５の各部（光制御シート基材層３５３、光透過部３５１、光吸収部３５２）は、全て同じ屈折率であるとして示している。
【００５３】
３次元映像表示には、光源部１１は、制御部１４の指示により、前述の第１実施形態のように、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の切り替えに同期して、順次、各点光源１１２ａ〜１１２ｄの発光と消灯とを繰り返す。
ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図８に示すように、制御部１４の指示により、光源部１１は、点光源１１２ｂを点灯し、他の点光源１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄは消灯する。点光源１１２ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約５°方向をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射する。また、他の点光源１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄからの光も、それぞれ所定の方向へ出射する。
このとき、一般的に点光源１１２が発する光は拡散光であるため、対応するリニアフレネルレンズ１２１だけではなく、隣接するリニアフレネルレンズ１２１から所望する方向とは大きくはずれた方向へ光が出射する場合がある。
しかし、光制御シート３５を用いることにより、そのような光（例えば、図８中の光Ｌｄ）を吸収することができ、そのような光が迷光となって生じるゴースト等を低減できる。
【００５４】
一方、２次元映像表示時には、光源部１１は、制御部１４の指示により、全ての点光源１１２を点灯する。光源部１１から発せられた光は、レンズシート１２によって略正面方向への略平行光となってＬＣＤパネル１３に入射し、表示される２次元映像を背面から照明する。従って、表示装置３０は、スプリット等の表示不良が生じることがなく、また、解像度も落とすことなく、良好な２次元映像を表示できる。
【００５５】
よって、本実施形態によれば、解像度を落とすことなくゴーストを低減し、観察者Ｏが裸眼で観察可能な良好な３次元映像を表示することができ、スプリット等の表示不良のない良好な２次元映像を表示できる。
【００５６】
以下、各実施形態の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１の表示装置１０は、図１に示す第１実施形態の表示装置１０の実施例に相当する。
実施例１のＬＣＤパネル１３は、有効画面サイズが４２インチワイドサイズ、ＦＨＤ（ｆｕｌｌ ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：フルハイビジョン）であり、１ピクセル（ＲＧＢ１セット）のピッチは４８４．５μｍであり、その解像度は、１９２０×１０８０ピクセルである。また、画面左右方向及び画面上下方向におけるピクセルの配列ピッチは、０．４８４５ｍｍである。
実施例１の光源部１１は、点光源１１２として、白色光を発光するＬＥＤ光源（日亜化学社製 ＮＳＳＷ２０６ＡＴ、ケース外形：３．８ｍｍ×０．６ｍｍ×１．０ｍｍ、発光部分の外形φ＝３５０μｍ）を用いている。
【００５７】
実施例１のレンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１は、曲率半径が１５．０９ｍｍ、配列ピッチ（配列方向のレンズ幅）Ｐが２．４ｍｍであるシリンドリカルレンズと光学的に等価である。リニアフレネルレンズ１２１は、リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａの高さｈａが略等しい形態である。リニアフレネルレンズ１２１は紫外線硬化型樹脂製であり、その屈折率が１．５５である。
レンズシート１２の基材層１２２は、アクリル樹脂製であり、その屈折率が１．４９であり、その厚みが７．５ｍｍである。
このリニアフレネルレンズ１２１は、基材層１２２とリニアフレネルレンズ１２１を成型する金型との間に紫外線硬化型樹脂を滴下して、基材層１２２を金型に押圧し、紫外線を照射して（１０００ｍＪ／ｃｍ２、λ＝３６５ｎｍ）硬化させた後、金型から離型することにより形成されている。
【００５８】
制御部１４からの指示により、ＬＣＤパネル１３には、４視差分の映像が逐次表示され、各視差映像は、２４０Ｈｚで切り替えられる。また、制御部１４は、このＬＣＤパネル１３の映像表示の切り替えに同期して、光源部１１の各点光源１１２の点灯及び消灯を制御する。
【００５９】
図９は、実施例１の面光源装置（光源部１１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。図９の縦軸は、相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度（レンズシート１２のシート面に対する出射角度）である。なお、横軸のマイナス方向は、観察者Ｏから見て画面左方向であり、横軸のプラス方向は、観察者Ｏから見て画面右方向である。この図９に示す光の出射強度分布は、実施例１の面光源装置（光源部１１及びレンズシート１２からなる部分）を用いて、シミュレーションにより求めた。
なお、この実施例１の面光源装置のシミュレーションでは、光源部１１とレンズシート１２との間に、所定の厚さ（３ｍｍ）の透明の不図示のガラス板を配置し、そのガラス板の一方の面（観察者Ｏ側の面）にレンズシート１２が配置され、そのガラス基板の他方の面（背面側の面）に光源部１１（点光源１１２）が接するように配置されている場合を想定している。
【００６０】
図９に示すように、点光源１１２ａ〜１１２ｄから出射した光は、それぞれ、出射角度約−１０°、出射角度約−３°、出射角度＋３°、出射角度＋１０°をピークとする方向へ出射している。なお、出射角度のピーク方向は、単なる相対強度のピークではなく、出射光の帯域を考慮し、その帯域の中心をピークとしている。
これにより、実施例１の表示装置１０により表示される３次元映像は、各出射角度方向へ主として各視差映像が出射し、これらの視差映像が拘束で切り替わるので、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、裸眼で明瞭に観察可能であり、かつ、解像度の高い明瞭な３次元映像を表示することができる。
【００６１】
実施例１の表示装置１０に実際に３次元映像を表示して観察したところ、立体視用の眼鏡等を用いることなく、かつ、映像の解像度を落とすことなく、良好な３次元映像が観察された。また、実施例１の表示装置１０は、２次元映像表示時に関しても、解像度を落とすことなく、かつスプリット等の表示不良もなく、良好な映像が観察された。
【００６２】
（実施例２）
実施例２の表示装置２０は、図４に示す第２実施形態の表示装置２０の実施例である。
実施例２の表示装置２０は、点光源として、実施例１と同様のＬＥＤを用いており、図５に示すように、点光源部２１３の各点光源２１２ａ〜２１２ｄは、各点光源（ＬＥＤ光源）を１つずつ画面上下方向にずらし、画面左右方向には発光部分ｅの形状（外形φ＝３５０μｍ）分ずつずらして配列された配置とし、リニアフレネルレンズ１２１の焦点近傍に配置する形態とした。
【００６３】
また、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１は、曲率半径が１．６３ｍｍ、配列ピッチ（配列方向におけるレンズ幅）Ｐが２．６８ｍｍであるシリンドリカルレンズと光学的に等価である。リニアフレネルレンズ１２１は、リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａの高さｈａが略等しい形態である。リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂製であり、その屈折率が１．５５である。
基材層１２２は、ＰＥＴ樹脂製（コスモシャイン、Ａ４３００）であり、その厚さが０．２５ｍｍである。
実施例２のＬＣＤパネル１３は、前述の実施例１のＬＣＤパネル１３と同一仕様のものを用いている。
【００６４】
図１０は、実施例２の面光源装置（光源部２１及びレンズシート１２からなる部分）の画面左右方向における光の出射強度分布を示す図である。図１０の縦軸は、相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度（レンズシート１２のシート面に対する出射角度）である。なお、横軸のマイナス方向は、観察者Ｏから見て画面左方向であり、横軸のプラス方向は、観察者Ｏから見て画面右方向である。この図１０に示す光の出射強度分布は、前述の実施例１の面光源装置の光の出射強度分布と同様に、実施例２の面光源装置において、シミュレーションにより求めた。
【００６５】
図１０に示すように、点光源２１２ａ〜２１２ｄから出射した光は、それぞれ、出射角度約−５°、出射角度約−２°、出射角度約＋２°、出射角度約＋５°をピークとする方向へ出射している。なお、出射角度のピーク方向は、単なる相対強度のピークではなく、出射光の帯域を考慮し、その帯域の中心をピークとしている。
これにより、実施例２の表示装置２０により表示される３次元映像は、各出射角度方向へ各視差映像が出射し、これらの視差映像が拘束で切り替わるので、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、裸眼で明瞭に観察可能であり、かつ、解像度の高い明瞭な３次元映像を表示することができる。
【００６６】
実際に、実施例２の表示装置２０により３次元映像を表示したところ、解像度が高い良好な３次元映像が裸眼で観察された。また、実際に、実施例２の表示装置２０により２次元映像を表示したところ、スプリット等がなく、解像度の高い良好な２次元映像が観察された。
【００６７】
さらに、図１０に示す実施例２の光の出射強度分布では、前述の図９に示す実施例１の光の出射強度分布に比べて、所定のピーク強度以外の方向に生じる光の強度のピークが大幅に低減されている。このような所望の方向からはずれた方向に生じる強度のピークを形成する光は、その強度が大きいと、表示装置をある角度から観察した場合、ゴーストとなって観察され、３次元映像が不明瞭となり、画質の低下を招く。
しかし、実施例２の面光源装置では、そのようなゴーストを生じさせる迷光が大幅に低減されており、実施例２の表示装置２０は、ゴーストが大幅に改善された、より良好な３次元映像を表示することができる。
【００６８】
（実施例３）
実施例３の表示装置３０は、図７に示す第３実施形態の表示装置３０の実施例である。なお、実施例３の表示装置３０は、光源部１１、ＬＣＤパネル１３、レンズシート１２は、いずれも実施例１の表示装置１０と同一仕様のものを用いた。
光制御シート３５は、その厚さＴ３＝３５８μｍであり、光透過部３５１の高さｈ３１＝１７０μｍ、光吸収部３５２の配列ピッチＰ３＝６０μｍ、光吸収部３５２の底辺の幅Ｗ＝２８μｍ、光吸収部３５２の高さｈ３２＝１５０μｍである。
【００６９】
ここで、実施例３の面光源装置（光源部１１，光制御シート３５，レンズシート１２からなる部分）と、光制御シート３５を備えていない比較例の面光源装置（光源部１１，レンズシート１２からなる部分）との光の出射強度分布をシミュレーションにより比較した。
実施例３の面光源装置は、実施例１の面光源装置の光源部１１とレンズシート１２との間に光制御シート３５をさらに備えた形態に相当する。ここでは、実施例３の面光源装置が、レンズシート１２の光源部１１側の面に不図示の透明なガラス板を備え、このガラス板と光制御シート３５との間には空隙が存在する形態であることを想定して、シミュレーションを行っている。実施例３の面光源装置において、点光源１１２からレンズシート１２までの距離は、実施例１の面光源装置と同じである。なお、実施例３の面光源装置においてレンズシート１２と光制御シート３５との間に配置される不図示のガラス板の厚みは、実施例１において光源部１１とレンズシート１２との間に配置されるガラス板よりも薄いものとした。また、比較例の面光源装置は、この実施例３の面光源装置と同様の形態であって光制御シート３５を備えていない形態（ガラス板と光源部１１の間は空隙）を想定してシミュレーションを行った。
【００７０】
図１１は、実施例３の面光源装置（光源部１１，光制御シート３５，レンズシート１２からなる部分）及び比較例１の面光源装置（光源部１１，レンズシート１２からなる部分）の点光源１１２ａ，１１２ｂ（図８参照）を点灯した場合における光の出射強度分布を比較する図である。図１１の縦軸は、相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度（レンズシート１２のシート面に対する出射角度）であり、横軸のマイナス方向は、観察者Ｏから見て画面左方向であり、横軸のプラス方向は、観察者Ｏから見て画面右方向である。
実施例３の面光源装置において、点光源１１２ａ，１１２ｂから出射した光は、それぞれ、出射角度約−９°、出射角度約−３°をピーク方向として出射している。
また、図１１に示すように、光制御シート３５を備えている実施例３の面光源装置では、光制御シート３５を備えていない比較例の面光源装置よりも、設定された出射強度のピークとなる方向から大きくそれた方向に生じる強度ピークが大幅に低減している。従って、実施例３の表示装置３０は、実施例１の表示装置１０の奏する効果に加え、さらに、迷光が大幅に低減され、ゴーストの低減効果が高い良好な３次元映像を表示できる。
【００７１】
以上のことから、各実施形態の表示装置によれば、３次元映像も２次元映像も、ＬＣＤパネル１３の有効画面内の画素を略全て使用して１フレームの画像を表示できるので、解像度を落とすことなく、良好な映像を表示できる。
また、各実施形態の表示装置によれば、立体視用の眼鏡等が不要であり、３次元映像を観察者Ｏが裸眼で観察できるので、観察者Ｏは、眼鏡をかける煩雑さや不快感もなく、快適に良好な３次元映像を観察できる。
さらに、第２実施形態及び第３実施形態によれば、迷光によるゴーストを大幅に低減でき、より明瞭な３次元映像を提供できる。
加えて、各実施形態の表示装置によれば、ＬＣＤパネル１３より観察者側にレンズシート１２を配置する従来の表示装置において２次元映像表示時に発生していたスプリット等の表示不良が発生しないので、２次元映像表示時の表示不良が大幅に改善され、良好な２次元映像が表示できる。
【００７２】
そのうえ、各実施形態では、レンズシート１２として、リニアフレネルレンズ（シリンダーフレネルレンズ）１２１が複数配列されたレンズシート１２を用いているので、レンズシート１２の成形型の加工困難性や成形時の樹脂の硬化性等の問題を解消でき、かつ、レンズシート１２を低コストで容易に作製でき、表示装置１０の薄型化・軽量化も実現することができる。
【００７３】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００７４】
（１）第１，第３実施形態において、光源部１１として点光源１１２が配列された光源部１１を用いる例を示したが、これに限らず、視差用ＬＣＤパネル４１２と面光源部４１１とを備える光源部４１を用いてもよい。
図１２は、表示装置の変形形態の一例を示す図である。図１２（ａ）は、変形形態の表示装置４０の構成を説明する図であり、図１２（ｂ）は、光源部４１の視差用ＬＣＤパネル４１２のドットの一部を正面方向から見た図である。図１２（ａ）では、レンズシート４２及び視差用ＬＣＤパネル４１２は、その厚み方向に所定の距離を離して配置されている様子を示しているが、視差用ＬＣＤパネル４１２の出射側のガラス基板４１４に接して配置される形態としてもよい。
この変形形態の表示装置４０は、光源部４１を備える点やレンズシート４２がガラス基板４２４を備える点が異なる以外は、前述の第１実施形態の表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態の同様の機能の果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００７５】
レンズシート４２は、基材層１２２の出射側の面にリニアフレネルレンズ１２１が複数配列され、基材層１２２の入射側には、接合層４２３を介してガラス基板４２４が接合されている。
接合層４２３は、基材層１２２の光源部４１側（背面側）の面とガラス基板４２４の観察面側の面とを接合する層である。接合層４２３としては、例えば、感圧接着剤や紫外線硬化型の粘着剤や接着剤等が用いられる。
ガラス基板４２４は、レンズシート４２の最も光源部４１側に配置される。このガラス基板４２４は、レンズシート１２と視差用ＬＣＤパネル４１２とが積層される場合等に、シート面の法線方向におけるリニアフレネルレンズ１２１の焦点の位置が、視差用ＬＣＤの画素の位置（液晶層１１５の位置）と略一致するように、その厚みが設計される。
なお、レンズシート４２は、前述の実施形態１のレンズシート１２のように、ガラス基板４２４を備えない形態としてもよい。
【００７６】
光源部４１は、ＬＣＤパネル１３を背面から照明する光を発光する装置である。本実施形態の光源部４１は、面光源部４１１と、視差用ＬＣＤパネル４１２とを備えている。
面光源部４１１は、面状に光を発する部分であり、視差用ＬＣＤパネル４１２を背面から照明する。面光源部４１１は、例えば、直下型の面光源装置や、エッジライト型の面光源装置等を用いることができる。面光源部４１１は、光を発する発光源として、冷陰極管等の線光源や、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の点光源を用いてもよいし、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や無機ＥＬのような面光源を用いてもよい。
【００７７】
視差用ＬＣＤパネル４１２は、２枚のガラス基板４１３，４１４と、２枚のガラス基板４１３，４１４の間に封止された液晶層４１５とを備える略平板状の部材であり、ＬＣＤパネル１３と同様の画面サイズを有している。視差用ＬＣＤパネル４１２は、観察面側から見ると、その表示面には、ドット（副画素）４１６が複数配列されており、５７６０×１０８０ドット（１９２０×１０８０ピクセル相当）である。この視差用ＬＣＤパネル４１２は、カラーフィルター等を備えておらず、面光源部４１１からの光（白色光）を、制御部１４の指示により所定のドットから透過させる。
【００７８】
本実施形態の視差用ＬＣＤパネル４１２は、図１２（ｂ）に示すように、ドット４１６が、画面上下方向及び画面左右方向に配列されており、画面上下方向よりも画面左右方向の方が密に配列されている。本実施形態において、画面左右方向のドット４１６の配列ピッチはＰ４１であり、画面上下方向のドット４１６の配列ピッチはＰ４２である。
また、ドット４１６は、画面左右方向に４列で１組となっており、この１組におけるドット１１６の画面左右方向の列の数は、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の数（本実施形態では、４つ）に対応している。
視差用ＬＣＤパネル４１２は、制御部１４の指示により、３次元映像表示時には、ＬＣＤパネル１３の視差映像の表示の切り替えと同期して、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像に対応するドット４１６から光を透過し、それ以外のドットは光を遮蔽する。本実施形態のドット４１６は、画面左右方向において画面上下方向に延在する列ごとに順次光を透過又は遮蔽する。また、２次元映像表示時には、全てのドット４１６が光を透過する。
【００７９】
図１３は、変形形態の表示装置４０において、レンズシート４２及び光源部４１の画面左右方向に平行な断面の一部を拡大した図である。図１３では、一例として、ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示し、ドット４１６ｂが光を透過している状態を示している。なお、図１４では、理解を容易にするために、レンズシート４２の各部や視差用ＬＣＤパネル４１２のガラス基板１１４等は、同じ屈折率であるとして示している。
ＬＣＤパネル１３が第２左眼用映像を表示するとき、図１３に示すように、制御部１４の指示により、光源部４１は、面光源部４１１からの光をドット４１６ｂから透過させ、他のドット４１６ａ，４１６ｃ，４１６ｄは遮蔽する。ドット４１６ｂから出射した光は、レンズシート１２に入射し、対応するリニアフレネルレンズ１２１から、例えば、画面左右方向において画面正面方向に対して観察者Ｏの左側へ約５°をピークとして約０〜１０°の範囲内へ出射する。
３次元映像表示には、光源部４１は、制御部１４の指示により、前述の第１実施形態のように、ＬＣＤパネル１３が表示する４つの視差映像の切り替えに同期して、順次、ドット４１６ａ〜４１６ｄからの光の透過と遮蔽とを繰り返す。従って、表示装置４０は、解像度を落とすことなく、観察者Ｏが立体視用の眼鏡等を用いることなく、良好な３次元映像を表示できる。
一方、２次元映像表示時には、光源部４１は、制御部１４の指示により、面光源部４１１からの光を全てのドット４１６から透過させる。光源部４１から発せられた光は、レンズシート４２により略正面方向への略平行光となり、ＬＣＤパネル１３に表示される２次元映像を背面から照明する。従って、表示装置４０は、スプリット等の表示不良が生じることがなく、また、解像度も落とすことなく、良好な２次元映像を表示できる。
【００８０】
この変形形態の表示装置４０のレンズシート４２等の一例として、以下の例を挙げる。
レンズシート４２のリニアフレネルレンズ１２１は、ピッチＰ＝が０．６４６ｍｍであり、曲率半径が０．７５０ｍｍであるシリンドリカルレンズと光学的に等価である。リニアフレネルレンズ１２１は、リニアフレネルレンズ１２１を構成する複数の単位レンズ１２１ａの高さｈａが略等しい形態である。リニアフレネルレンズ１２１は、紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート系樹脂）製であり、その屈折率は１．５５である。基材層１２２は、ＰＥＴ樹脂製であり、その厚さが０．１ｍｍである。リニアフレネルレンズ１２１が形成された基材層１２２とガラス基板１２４とは、紫外線硬化型の接着剤の層である接合層４２３により貼り合せられ、レンズシート４２が形成されている。ガラス基板４２４は、屈折率１．５６（λ＝５７８．３ｎｍ）のガラス製（ＢＫ−７）であり、その厚さが２．０ｍｍである。
視差用ＬＣＤパネル４１２は、有効画面サイズが４２インチワイドサイズ（５７６０×１０８０ドット）であり、開口率が９０％であり、画面左右方向における画素（ドット）の配列ピッチＰ４１＝０．１６１５ｍｍ、画面上下方向における画素（ドット）の配列ピッチＰ４２＝０．４８４５ｍｍである。
面光源部４１１は、直下型の面光源装置である。この面光源部４１１は、±４５°のランバート分布を有する。
【００８１】
なお、視差用ＬＣＤパネル４１２として、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）パネルを用いてもよい。高分子分散型液晶パネルは、偏光板、配向板を使用せず、制御部１４の指示により、透過と拡散反射とを切り替える形態である。そのため、通常のＴＮ液晶を用いる視差用ＬＣＤパネルよりも、光量の減衰が大幅に低減される。従って、高分子分散型液晶パネルを視差用ＬＣＤパネル４１２として用いることにより、より明るい画面を、より少ない電力で表示することができる。また、高分子分散型液晶パネルは、応答速度も速く、より多くの視差映像を表示する場合にも有効である。
また、面光源部４１１にエッジライト型の面光源装置を用いる場合、導光板側の面に単位プリズムが複数配列されたプリズムシートを導光板より出射側に配置してもよい。このようなプリズムシートを配置することにより、導光板から出射する光を観察者Ｏの方向へ効率よく立ち上げることができる。
【００８２】
（２）各実施形態において、レンズシート１２のリニアフレネルレンズ１２１は、画面左右方向に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、画面左右方向に対してシート面内でバイアス角度α（０°＜α＜１０°）をなす方向に配列してもよい。このように配列することにより、リニアフレネルレンズ１２１とＬＣＤパネル１３の画素等との間で生じるモアレを低減することができる。
【００８３】
（３）各実施形態において、レンズシート１２を、ＬＣＤパネル１３と光源部１１，２１の間に配置する例を示したが、これに限らず、例えば、レンズシート１２をＬＣＤパネル１３の下側偏光板に配置する等してもよい。
図１４は、レンズシートの変形形態の一例を示す図である。
図１４（ａ）に示すように、ＬＣＤパネル１３の光源部１１側の不図示の偏光板表面にレンズシート５２を積層し、リニアフレネルレンズ１２１が光源部１１側に凸となる形状として配置してもよい。このレンズシート５２は、例えば、前述の第１実施形態と同様な基材層２２２の入射側の面にリニアフレネルレンズ１２１が複数配列されて形成されている。
また、図１４（ｂ）に示すように、リニアフレネルレンズ１２１の逆型となるようなレンズ形状６２１を有するレンズシート６２を、ＬＣＤパネル１３の光源側の偏光板表面に積層してもよい。
【００８４】
（４）各実施形態において、光源部１１，２１は点光源１１２，２１２としてＬＥＤ光源が複数配列される例を示したが、これに限らず、例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等を光源部として用いてもよい。
【００８５】
（５）各実施形態において、レンズシート１２の表面に、ハードコート処理や、反射防止処理等を適宜施してもよい。反射防止処理は、ＷＥＴ方式やＤＲＹ方式等の処理によるものや、モスアイ型の微小形状を形成する方式等、適宜選択して用いることができる。反射防止処理をレンズシートの表面に施す事により、光の透過率を高め、より明るい映像の表示を行うことができる。
【００８６】
（６）各実施形態において、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像は、４つ（第１左眼用映像、第２左眼用映像、第２右眼用映像、第１右眼用映像）である例を示したが、これに限らず、ＬＣＤパネル１３が表示する視差映像の数は２つでもよいし、６つ等でもよいし、適宜自由に設定してよい。
【００８７】
（７）各実施形態において、点光源１１２，２１２が配置される支持部材１１１の点光源側の表面は、黒色等の光を吸収する色に形成してもよい。このような構成とすることにより、支持部材１１１表面で反射した光が迷光となることを大幅に低減できる。
【００８８】
（８）第３実施形態において、光透過部３５１は、画面左右方向における断面形状が、その光源部１１側の幅がレンズシート側の幅よりも小さい略台形形状である例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部３５１のその断面形状は、その光源部１１側の幅がレンズシート１２側の幅よりも大きい略台形形状としてもよいし、略正方形形状や、略矩形形状等としてもよいし、曲線や直線を組み合わせた形状や、直線を組み合わせ斜面が折れ線状となっている多角形状としてもよい。
また、光透過部３５１及び光吸収部３５２の屈折率は等しい例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部３５１と光吸収部３５２とは、僅かに屈折率を有していてもよい。また、光吸収部３５２の屈折率が光透過部３５１の屈折率より大きい形態とした場合には、迷光吸収効果により、迷光を低減できる。
【００８９】
（９）各実施形態において、レンズシート１２とＬＣＤパネル１３との間に、光を拡散する作用を有する光拡散シートを設けてもよい。この光拡散シートは、そのヘイズ値が、５〜７０％であり、レンズシート１２を出射した光の出射角度を大幅に変化させない程度の拡散性を有することが好ましい。
【００９０】
（１０）第３実施形態の光源部１１は、支持部材１１１と点光源１１２とを備える例を示したが、これに限らず、例えば、光源部１１として、前述の変形形態（１）に示したような面光源部４１１及び視差用ＬＣＤパネル４１２等を備える光源部４１を用いてもよい。
【００９１】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００９２】
１０，２０，３０ 表示装置
１１，２１ 光源部
１１１ 支持部材
１１２，２１２ 点光源
１２ レンズシート
１２１ リニアフレネルレンズ
１２２ 基材層
１３ ＬＣＤパネル
１４ 制御部
３５ 光制御シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元映像又は３次元映像を選択して表示可能であり、
映像を表示可能な透過型表示部と、
前記透過型表示部を背面側から照明する光源部と、
前記透過型表示部と前記光源部との間に配置され、一方の面にシート面に沿ってリニアフレネルレンズが複数配列されているレンズシートと、
を備え、
３次元映像を表示する場合には、
前記透過型表示部は、３次元映像の表示に用いられる２つ以上の視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、
前記光源部は、前記リニアフレネルレンズの配列方向において、各前記リニアフレネルレンズに対応する領域内に、前記視差映像の数に等しい数の光を出射する出射部を有し、前記透過型表示部が表示する映像の切り替えに同期して、前記視差映像に対応する所定の前記出射部から光を出射し、
前記リニアフレネルレンズは、前記光源部が出射した光を前記視差映像に対応した所定の方向へ出射し、
２次元映像を表示する場合には、
前記透過型表示部は、２次元映像を表示し、
前記光源部は、全ての前記出射部から光を出射すること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の透過型表示装置において、
前記光源部は、前記出射部として点光源を備え、
前記点光源は、マトリクス状に配置されており、前記透過型表示部の表示する前記視差映像に対応する前記点光源が点灯すること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の透過型表示装置において、
前記光源部は、前記透過型表示部が表示する前記視差映像の数に応じた複数の点光源が、前記リニアフレネルレンズの焦点位置近傍に配置されること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記レンズシートよりも前記光源部側に、光制御シートが配置されており、
前記光制御シートは、
シート面に直交して前記リニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が略四角形形状であり、シート面に沿って複数配列された光透過部と、
該断面においてシート面に沿って前記光透過部と交互に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部と、
を備えること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の透過型表示装置において、
前記光透過部は、シート面に直交して前記リニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が、前記光源部側における幅よりも前記レンズシート側における幅のほうが広い略台形形状であること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の透過型表示装置において、
前記光吸収部の屈折率と前記光透過部の屈折率差とは、等しい又は略等しいこと、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記レンズシートよりも前記透過型表示部側に、光を拡散する作用を有し、そのヘイズ値が５〜７０％の範囲内である光拡散シートが配置されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項１】
２次元映像又は３次元映像を選択して表示可能であり、
映像を表示可能な透過型表示部と、
前記透過型表示部を背面側から照明する光源部と、
前記透過型表示部と前記光源部との間に配置され、一方の面にシート面に沿ってリニアフレネルレンズが複数配列されているレンズシートと、
を備え、
３次元映像を表示する場合には、
前記透過型表示部は、３次元映像の表示に用いられる２つ以上の視差映像を所定の周期で切り替えながら表示し、
前記光源部は、前記リニアフレネルレンズの配列方向において、各前記リニアフレネルレンズに対応する領域内に、前記視差映像の数に等しい数の光を出射する出射部を有し、前記透過型表示部が表示する映像の切り替えに同期して、前記視差映像に対応する所定の前記出射部から光を出射し、
前記リニアフレネルレンズは、前記光源部が出射した光を前記視差映像に対応した所定の方向へ出射し、
２次元映像を表示する場合には、
前記透過型表示部は、２次元映像を表示し、
前記光源部は、全ての前記出射部から光を出射すること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の透過型表示装置において、
前記光源部は、前記出射部として点光源を備え、
前記点光源は、マトリクス状に配置されており、前記透過型表示部の表示する前記視差映像に対応する前記点光源が点灯すること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の透過型表示装置において、
前記光源部は、前記透過型表示部が表示する前記視差映像の数に応じた複数の点光源が、前記リニアフレネルレンズの焦点位置近傍に配置されること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記レンズシートよりも前記光源部側に、光制御シートが配置されており、
前記光制御シートは、
シート面に直交して前記リニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が略四角形形状であり、シート面に沿って複数配列された光透過部と、
該断面においてシート面に沿って前記光透過部と交互に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部と、
を備えること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の透過型表示装置において、
前記光透過部は、シート面に直交して前記リニアフレネルレンズの配列方向に平行な断面における断面形状が、前記光源部側における幅よりも前記レンズシート側における幅のほうが広い略台形形状であること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の透過型表示装置において、
前記光吸収部の屈折率と前記光透過部の屈折率差とは、等しい又は略等しいこと、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記レンズシートよりも前記透過型表示部側に、光を拡散する作用を有し、そのヘイズ値が５〜７０％の範囲内である光拡散シートが配置されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２３４０９３（Ｐ２０１２−２３４０９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３６２６（Ｐ２０１１−１０３６２６）
【出願日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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