立体表示装置
【課題】左右照明クロストークが生じていた。
【解決手段】立体表示装置は、透過型液晶導光板１と、導光板１の２つの入射面Sina、Sinbに設けられた２つの光源２ａ、２ｂと、導光板１の出射面Sout1側に設けられた片面異形三角プリズムシート３と、透過型液晶表示パネル４に２つの光源２ａ、２ｂを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路５を含む３Ｄバックライトと、表示パネル４とによって構成されている。３Ｄバックライトの主偏光方向を透過型液晶表示パネル４の片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3側の偏光板４ａの偏光軸に一致させている。また、片面異形三角プリズムシート３と透過型液晶表示パネル４との間に、密着層７を設けてある。
【解決手段】立体表示装置は、透過型液晶導光板１と、導光板１の２つの入射面Sina、Sinbに設けられた２つの光源２ａ、２ｂと、導光板１の出射面Sout1側に設けられた片面異形三角プリズムシート３と、透過型液晶表示パネル４に２つの光源２ａ、２ｂを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路５を含む３Ｄバックライトと、表示パネル４とによって構成されている。３Ｄバックライトの主偏光方向を透過型液晶表示パネル４の片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3側の偏光板４ａの偏光軸に一致させている。また、片面異形三角プリズムシート３と透過型液晶表示パネル４との間に、密着層７を設けてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、立体表示装置は、観察者の左右眼に各々の視点からの視差像を提供するものであり、特殊な眼鏡を利用する方式と眼鏡を利用しない方式とがある。
【０００３】
図２５は眼鏡を利用しない方式としての従来の立体表示装置を示す（参照：特許文献１）。
【０００４】
図２５の立体表示装置は、導光板１と、導光板１の２つの入射面Sina、Sinbに設けられた２つの光源２ａ、２ｂと、導光板１の出射面Sout1側に設けられた片面異形三角プリズムシート３と、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル４と、透過型液晶表示パネル４に２つの光源２ａ、２ｂを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路５とによって構成されている。片面異形三角プリズム３は、光源２ａ、２ｂの一方を点灯させると片側の眼に出射されかつ反対の眼に出射されないように、構成されている。また、透過型液晶表示パネル４内の入射側、出射側には、偏光板４ａ、４ｂが設けられている。これにより、透過型液晶表示パネル４の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
【０００５】
図２５において、導光板１の代りに、２つの導光板、つまり、下側導光板及び下側導光板の出射面に重ね合わせられた上側導光板を設けることもできる（参照：特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６２１９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８６８１３号公報
【特許文献３】特開２００２−９０７１７号公報
【特許文献４】特開２０１０−２８６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図２５の従来の立体表示装置においては、光源と同期駆動回路と導光板１と片面異形三角プリズム３からなる３Ｄバックライトの出射面Sout3からの出射光の偏光異方性は明らかでなく、このため透過型液晶表示パネル４の偏光板（偏光フィルタ）の偏光軸と必ずしも整合してなく、この結果、立体表示装置の光学特性が低下していたという課題があった。
【０００８】
また、図２５の立体表示装置においては、光源と同期駆動回路と導光板１と片面異形三角プリズム３からなる３Ｄバックライトと透過型液晶表示パネル４との間に空気層６が存在するので、図２６に示すごとく、たとえば＋４度以内の立体視可能光Ｌ１として出射できるが、光Ｌ２のように、空気層６へ出光する際に、片面異形三角プリズム３（ｎ＝１．５７）と空気層６（ｎ＝１．０）との屈折率差（△ｎ＝０．５７）により全反射して迷光となり、その一部はたとえば−４度クロストーク成分となり、立体視に不適切となるという課題があった。
【０００９】
尚、液晶表示装置において光源を発した光を多数のプリズムを条線が互いに平行となるよう並べてなるプリズムアレイを有する導光板の透過軸とプリズムの条線とが略平行にされ、具体的には４５°以下とすることにより、液晶表示装置の輝度を向上させることは知られている（参照：特許文献３）。また、プリズムシートと偏光板（偏光フィルム）との間を接着剤層を介して貼合して空気層をなくして液晶表示装置の輝度を向上させることも知られている（参照：特許文献４）。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る立体表示装置は、導光板と、導光板の対向する第１、第２の入射面に設けられた第１、第２の光源と、導光板の出射面上に設けられた片面プリズムシートと、片面プリズムシートの出射面上に設けられた透過型表示パネルと、透過型表示パネルに第１、第２の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動回路とを具備し、導光板と、第１、第２の光源と、同期駆動回路と、片面プリズムシートとからなる３Ｄバックライトの出射面からの出射光の主偏光方向を透過型表示パネルの片面プリズムシート側の偏光板の偏光軸に一致せしめると同時に、片面プリズムシートと透過型表示パネルとの間が空気層を介さずに接続されたものである。
【００１１】
また、３Ｄバックライトと透過型表示パネルとの間に密着層を設ける。この密着層は、ベース層と、ベース層の両面に塗布された接着層とを具備する。もしくは、密着層は、３Ｄバックライトの出射面に塗布された接着層のみよりなる。
【００１２】
さらに、導光板の代りに、第１、第２の導光板を具備することもできる。この場合、第１の導光板が第２の導光板の出射面に重ね合わされ、各第１、第２の光源が第１、第２の導光板の入射面に設けられ、片面プリズムシートが第１の導光板の出射面上に設けられた。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、３Ｄバックライトと透過型表示パネルとの間に空気層を存在させないので迷光の発生が顕著に抑制される。さらに３Ｄバックライトの出射光の主偏光方向を透過型表示パネルの偏光板の偏光軸に一致せしめることで迷光成分の出射を抑制し、その重複効果によりクロストークを著しく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る立体表示装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１の片面異形三角プリズムシートの出射面の偏光異方性の偏光角度と透過型液晶表示パネルの偏光板の偏光軸との関係を示す図である。
【図３】３Ｄバックライトの主偏光方向と偏光板偏光軸のなす角と光出力の関係を表す図である。
【図４】図１の導光板の第１の例を示す平面図である。
【図５】図１の導光板の第２の例を示す平面図である。
【図６】図４、図５のVI-VI線断面図である。
【図７】図１の導光板からの光の左目用配光分布を示すグラフである。
【図８】図１の片面異形三角プリズムシートの１つのプリズムを示す図である。
【図９】図１の片面異形三角プリズムシート内の光路を説明する図である。
【図１０】図１の導光板からの光が50°、60°、70°、80°の場合の片面異形三角プリズムシート内の光路を示す図である。
【図１１】図１の片面異形三角プリズムシートからの光の左目用配光分布を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る立体表示装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図１３】図１２の導光板の平面図である。
【図１４】図１３のXIV-XIV線断面図である。
【図１５】図１３のXV-XV線断面図である。
【図１６】図１２の導光板からの光の配光分布を示すグラフである。
【図１７】図１２の導光板の変更例を用いた場合の導光板からの光の配光分布を示すグラフである。
【図１８】図１２の片面三角プリズムシートの例を示す図及びその光の配光分布を示すグラフである。
【図１９】本発明に係る立体表示装置の第３の実施の形態を示す図である。
【図２０】図１９の導光板の第１の例を示す平面図である。
【図２１】図１９の導光板の第２の例を示す平面図である。
【図２２】図２０（図２１）のXXII-XXII線断面図である。
【図２３】図２０（図２１）のXXIII-XXIII線断面図である。
【図２４】図１９の導光板からの光の配光分布を示すグラフである。
【図２５】従来の立体表示装置を示す図である。
【図２６】図２５の立体表示装置の課題を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る立体表示装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００１６】
図１の立体表示装置においては、図２５の立体表示装置と異なり、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3の偏光異方性の偏光方向を透過型液晶表示パネル４の片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3側の偏光板４ａの偏光軸に一致させている。尚、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3の偏光異方性は導光板１によって予め定まっている。つまり、図２に示すように、片面異形三角プリズムシート３の偏光方向P1を偏光板４ａの偏光軸P2に平行になるようにしてある。
【００１７】
図３は３Ｄバックライトに対し偏光軸を変化させて偏光板を対向させた際の透過光強度変化を示した図である。
図３から判るように、３Ｄバックライトの出力光には偏光異方性が生じている。等方性であれば偏光板の角度によらず出力強度に変動は生じないが、偏光軸が特定方向であるとき出力強度が最大になることから異方性は明らかである。偏光板偏光軸が０°であるとき光強度が最大であることから、本実施例の３Ｄバックライトの光出力の主たる偏光軸は０°方向であると考えられる。
つまり、図３に示すように、偏光板４ａの偏光軸に対する３Ｄバックライトの主偏光方向が０度のときに、透過型液晶表示パネル４の相対輝度は最大となる。
異方性が生じる主因は、導光板１内より外部に光が出射する際の鏡面反射と考えられる。光源側端面方向からの光を反射した光成分は特定方向に偏光異方性をもった光成分となる。他方、導光板１で内部反射を繰り返した光成分は多方向からの光の進行が反射されたものの集合であるため、単一面での反射では偏光異方性を生じても集合としては異方性の少ない光成分となる。
このため、光源側端面方向からの光成分を透過しやすいよう適切に偏光板を配置することで、内部反射を繰り返した光成分を相対的に抑制し、光源側端面方向からの光成分比率を向上することが可能となる。
【００１８】
また、図１においては、図２５の空気層６の代りに、密着層７を設けてある。たとえば、密着層７は、たとえば、ポリエチレン・テレフタレート（PET）よりなるベース層の両面に塗布されたシリコン系樹脂、ウレタン系樹脂あるいはアクリル系樹脂よりなる接着層で構成される。密着層７の材料は密着層７の屈折率が片面異形三角プリズムシート３の屈折率と近ければよく、これにより、片面異形三角プリズムシート３と密着層７との屈折率差は小さくなり、全反射による迷光を抑制できる。たとえば、片面異形三角プリズムシート３をPETで形成し、密着層７のベース層もPETで形成すれば、片面異形三角プリズムシート３と密着層７との屈折率差はほぼ0となり、全反射による迷光を抑制できる。
全反射による迷光は片面異形プリズムシート３から導光板１内に進行し、前記した内部反射成分となりクロストークの原因となる。
【００１９】
尚、密着層７はベース層を省略して接着剤のみで構成してもよい。つまり、接着層をたとえばPETよりなる片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3上に直接塗布してもよい。
【００２０】
図４は図１の導光板１の第１の例を示す平面図である。尚、導光板１はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
【００２１】
図４に示すように、導光板１は、入射面Sina、Sinbに関して対称となっている。また、導光板１の出射面Sout1と反対の配光制御面に入射面Sina、Sinb間方向に延在する複数の平坦鏡面部１１を形成する。平坦鏡面部１１は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部１１が形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２を形成する。さらに、入射面Sina、Sinb特に平坦鏡面部１１の入射面Sina、Sinbには、戻り光抑止のために、三角形状、円弧形状及びマイクロレンズアレイ等のシボ面１３を加工してある。尚、図４に示すごとく、光源２ａ、２ｂは、それぞれ、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。
【００２２】
図４においては、光源２ａ、２ｂの幅は三角形状プリズム列１２の幅と同一である。この場合、光源２ａ、２ｂ付近から三角形状プリズム列１２のプリズム面にて全反射した多くの光が出光され、均一性が減少する。一般に、光源２ａ、２ｂの幅に対する三角形状プリズム列１２の数は製品の大きさ、面輝度の求められる均一性に依存して異なる。そこで、図１の導光板１の第２の例を示す図５に示すごとく、光源２ａ、２ｂの幅に対して平坦鏡面部１１及び三角形状プリズム列１２を複数個（図５においては3個づつ）配置し、光源２ａ、２ｂを左右交互に配置すると、均一性は増加する。
【００２３】
また、図４においては、光源２ａ、２ｂを三角形状プリズム列１２に対して対称に配置している。この場合、互いの導光板の反対側側面つまり入射面Sina、Sinbが平坦面となり、この平坦面から戻り光が発生するという問題がある。これに対し、図５においては、光源２ａ、２ｂの反対側側面はシボ面となっているので、戻り光は抑止される。
【００２４】
図６は図４及び図５のVI-VI線断面図である。図６の（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１より三角形状プリズム列１２を下側に突出させてもよく、他方、図６の（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２より平坦鏡面部１１を下側に突出させてもよい。図６の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示しており、光源２ａ、２ｂは対称に設けられているので、光源２ｂの動作も同様である。
【００２５】
図６の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光R1は入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光R2は入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１において全反射された後に三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。他方、シボ面１３が存在しない場合には、点線で示す光源２ａからの光R3は入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１において全反射され、入射面Sin2にて戻り光となり、最後に、三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光R1、R2は左目用視差像に役立つが、角度−方向の戻り光R3は不要な出射光であって、右目用視差像に悪影響するものである。この戻り光R3がシボ面１３によって乱反射されて抑止されるので、出射光とならないようにしている。
【００２６】
三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムは光源２ａ、２ｂから左右対称な出射光を必要とするので、二等辺三角形でありかつ等間隔に配列されている。また、その頂角は大きくたとえば164°であり、戻り光を抑制している分、光の立ち上がり量を少なくしてある。
【００２７】
図７は左目用の光源２ａを点灯した場合の図１の導光板１からの光の左目用配光分布を示す。図７において、点線はシボ面１３が存在せず図６の戻り光R3が抑制されない場合の導光板１からの光の配光分布である。
【００２８】
図７に示すように、図６の戻り光R3が抑制された分、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図７においては、出光強度は+50°〜+80°方向で大きく、-64°で最大となる。
【００２９】
尚、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、図７の場合と0°を軸とした対称の配光分布となり、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００３０】
図８は図１の片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムを示す図である。
【００３１】
図８に示すように、片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムは異形三角プリズムたとえば３段三角プリズムであり、つまり、辺部E1、F1（稜部からの距離0μm〜9μmの範囲）は頂角81°であり、辺部E2、F2（稜部からの距離9μm〜39μmの範囲）は頂角71°であり、辺部E3、F3（稜部からの距離39μm〜63μmの範囲）は頂角65°である。尚、このような片面異形三角プリズムシート３は成形用スタンパにより精度よく所望の傾斜角度で形成できる。
【００３２】
図９は図１の片面異形三角プリズムシート３内の光路を説明する図である。
【００３３】
図９に示すように、導光板１の出射面Sout1から出光した光は、辺部E1、E2、E3において屈折し、辺部F1、F2、F3において全反射して上面へ出光する。図７に示す導光板１からの左目用配光分布は50°〜80°で強いので、図１の片面異形三角プリズムシート３は50°〜80°のいずれの出射角の光でも+方向へ出射させるように作用している。以下、導光板１からの光が配光角50°、60°、70°、80°の場合について片面異形三角プリズムシート３の光路について詳述する。
【００３４】
図１０の（Ａ）は導光板１からの光の出射角が+50°の場合の光路を示す。図１０の（Ａ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1、E2、E3を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+22°〜+50°方向に出光する。
【００３５】
図１０の（Ｂ）は導光板１からの光の出射角が+60°の場合の光路を示す。図１０の（Ｂ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1、E2を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+10°〜+39°方向に出光する。
【００３６】
図１０の（Ｃ）は導光板１からの光の出射角が+70°の場合の光路を示す。図１０の（Ｃ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1、E2を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+1°〜+28°方向に出光する。
【００３７】
図１０の（Ｄ）は導光板１からの光の出射角が+80°の場合の光路を示す。図１０の（Ｄ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1を透過し、辺部F1で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+1°〜+17.5°方向に出光する。
【００３８】
尚、導光板１からの光の出射角が0°（垂直）〜50°の場合には、片面異形三角プリズムシート３のプリズムへの入射角及びプリズムの上面において臨界角を超える角度でプリズムに入射する成分が増加し、この結果、プリズムの上面からは出光しづらくなる。
【００３９】
図１１は左目用の光源２ａを点灯した場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布を示す。図１１において、点線はシボ面１３が存在せず図６の戻り光R3が抑制されない場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の配光分布である。
【００４０】
図１１に示すように、図６の戻り光R3が抑制された分、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図８においては、出光強度は0°〜+30°方向で大きく、0°〜-30°方向でほとんど出光しない。
【００４１】
尚、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、図１１の場合と0°を軸とした対称の配光分布となり、角度0〜+30°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００４２】
尚、上述の第１の実施の形態においては、平坦鏡面部の幅は一定であったが、平坦鏡面部の幅を変化させることもできる。この場合にあっても、入射面Sina、Sinbに関して対称である。
【００４３】
さらに、片面異形三角プリズムシート３は1部材に限らず、少なくとも2種類以上の屈折率が異なる部材を張り合わせてもよい。また、片面異形三角プリズムシート３のプリズムは３段三角プリズムであったが、配光分布に合わせて２段もしくは４段の多段三角プリズムにしてもよい。
【００４４】
図１２は本発明に係る立体表示装置の第２の実施の形態を示す図である。
【００４５】
図１２の立体表示装置は、導光板１の代りに、２つの導光板１ａ、１ｂを設けてある。すなわち、上側の導光板１ａが下側の導光板１ｂの出射面Soutb側に設けられる。また、導光板１ａ、１ｂの入射面Sina、Sinbに光源２ａ、２ｂを設ける。さらに、片面三角プリズムシートが導光板１ａの出射面Souta側に設けられる。これにより、図１の立体表示装置と同様に、透過型液晶表示パネル４の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
【００４６】
図１３は図１２の導光板１ａ、１ｂの平面図である。尚、導光板１ａ、１ｂもアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
【００４７】
図１３の（Ａ）に示すように、導光板１ａは、導光板１ａの出射面Soutaと反対の配光制御面に入射面Sinaの長手方向に延在する複数の平坦鏡面加工部１１ａを形成する。平坦鏡面加工部１１ａは光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面加工部１１ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面加工部１１ａが形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２ａを形成する。三角形状プリズム列１２ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この三角形状は非対称であり、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ａと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。尚、図１３の（Ａ）に示すごとく、光源２ａは、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、三角形状プリズム列１２ａではなく、平坦鏡面加工部１１ａに対向せしめて光をより奥まで到達するようにする。
【００４８】
他方、図１３の（Ｂ）に示すように、導光板１ｂは、導光板１ｂの出射面Soutbと反対の配光制御面に入射面Sinbの長手方向に延在する複数の平坦鏡面加工部１１ｂを形成する。平坦鏡面加工部１１ｂは光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面加工部１１ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面加工部１１ｂが形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２ｂを形成する。三角形状プリズム列１２ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この三角形状は非対称であり、たとえば、光源２ｂ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。尚、図１３の（Ｂ）に示すごとく、光源２ｂは、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、三角形状プリズム列１２ｂではなく、平坦鏡面加工部１１ｂに対向せしめて光をより奥まで到達するようにする。
【００４９】
図１３の（Ａ）に示す導光板１ａを図１３の（Ｂ）に示す導光板１ｂ上に重ね合わせると、導光板１ａの三角形状プリズム列１２ａは導光板１ｂの平坦鏡面加工部１１ｂの全体に対向し、他方、導光板１ｂの三角形状プリズム列１２ｂは導光板１ａの平坦鏡面加工部１１ａの全体に対向する。この結果、導光板１ｂの三角形状プリズム列１２ｂから出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａのパターンに影響されることなく、導光板１ａを透過する。尚、導光板１ａの三角形状プリズム列１２ａから出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂのパターンに影響されないのは当然である。
【００５０】
図１４は図１３の（Ａ）の導光板１ａのXIV-XIV線断面図である。図１４の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ａより三角形状プリズム列１２ａを下側に突出させてもよく、他方、図１４の（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２ａより平坦鏡面加工部１１ａを下側に突出させてもよい。図１４の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００５１】
図１４の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光R1aは入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列１２ａの三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光R2aは入射面Sinaから入射して平坦鏡面加工部１１ａにおいて全反射された後に三角形状プリズム列１２ａの三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光R1a、R2aは左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５２】
図１５は図１３の（Ａ）、（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのXV-XV線断面図である。図１５の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ｂより三角形状プリズム列１２ｂを下側に突出させてもよく、他方、図１５の（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２ｂより平坦鏡面加工部１１ｂを下側に突出させてもよい。図１５の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００５３】
図１５の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光R1bは入射面Sinbから入射して三角形状プリズム列１２ｂの三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面加工部１１ａを透過する。また、光源２ｂからの光R2bは入射面Sinbから入射して平坦鏡面加工部１１ｂにおいて全反射された後に三角形状プリズム列１２ｂの三角形状プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ｂの平坦鏡面加工部１１ｂを透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光R1b、R2bは右目用視差像に役立ち、角度＋方向の不要な出射光はほとんどなく、左目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５４】
図１６は左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の図１２の導光板１ａ、１ｂからの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す。
【００５５】
図１６に示すように、光源２ａを点灯した場合には、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５６】
図１７は図１の導光板の変更例を用いた場合の導光板からの配光分布を示す図である。図１７においては、上側導光板１ａに設けられるプリズム断面形状が、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）である。また、下側導光板１ｂに設けられるプリズム断面形状が、たとえば光源２ｂ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）である。
【００５７】
図１７の配光分布においては、導光板１ａからの出射光である左目用配光分布の最大強度の角度（以下、ピーク角度とする）は+76°であり、他方、導光板１ｂからの出射光である右目用配光分布のピーク角度は-73°であり、従って、左右非対称の配光分布となる。これは導光板１ａと片面三角プリズムシート３との距離が導光板１ｂと片面三角プリズムシート３との距離より大きいこと、導光板１ｂからの出射光が空気の屈折率と異なる導光板１ａ内を通過すること等によるものと考えられる。また、ピーク角度の差は149°と大きい。
【００５８】
図１７に示すピーク角度の差が大きい左右非対称の配光分布は図１２の片面三角プリズムシート３によって観察者の裸眼の視差像のピーク角度の差が小さい左右対称の配光分布に変換される。この場合、観察者の左目用配光分布のピーク角度は+5°であり、右目用配光分布のピーク角度は-5°であり、ピーク角度の差は10°であることが好ましいものとする。
【００５９】
次に、図１２の片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布とを考察する。尚、配光分布の測定は、図１７において適用した導光板を用いて行った。
【００６０】
図１８の（Ａ）に示すごとく、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差ありの非対称な角度たとえば36.5°,37°；34°,34°；33°,34°とし、三角形状の各段差の高さを4μm、4μm、4μm（合計12μm）とする。この場合、図１８の（Ｂ）に示すごとく、左目用配光分布のピーク角度が+5°であり、右目用配光分布のピーク角度が-5°であり、従って、対称となる。しかも、ピーク角度の差が10°で、かつ、各配光分布は急峻に変化している。この結果、配光分布の非対称が解消されていると共に、左右のクロストークが小さくなる。
【００６１】
このように、片面三角プリズムシート３に段差を設けると共に非対称な角度を与えると、左目用配光分布のピーク角度及び右目用配光分布のピーク角度が対称となると共に、各配光分布も急峻に変化しているので、左右のクロストークも小さくなる。尚、この場合でも、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が狭角となり過ぎると、ピーク角度が0°に近く、立体表示に不適切となり、他方、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が広角となり過ぎると、ピーク角度の差が大きくなり過ぎ、やはり、立体表示に不適切となる。尚、片面三角プリズムシート３の段差の数及び非対称の角度は適宜変更し得る。
【００６２】
図１９は本発明に係る立体表示装置の第３の実施の形態を示す図である。
【００６３】
図１９の立体表示装置においては、図１２の導光板１ａ、１ｂの代りに、導光板１ａ’、１ｂ’を設けてある。
【００６４】
図２０は図１９の導光板１ａ’、１ｂ’の第１の例を示す平面図である。尚、導光板１ａ’、１ｂ’もアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
【００６５】
図２０の（Ａ）に示すように、導光板１ａ’は、導光板１ａ’の出射面Soutaと反対の配光制御面に平坦鏡面加工部１１ａ’を形成する。平坦鏡面加工部１１ａ’は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面加工部１１ａ’が形成されていない領域に三角形状もしくは円弧形状の複数のドット形状プリズムよりなる光を立ち上げるためのドット形状プリズム配列１２ａ’を形成する。このドット形状は非対称であり、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ａと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。
【００６６】
他方、図２０の（Ｂ）に示すように、導光板１ｂ’は、導光板１ｂ’の出射面Soutbと反対の配光制御面に平坦鏡面加工部１１ｂ’を形成する。平坦鏡面加工部１１ｂ’は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面加工部１１ｂ’が形成されていない領域に三角形状もしくは円弧形状の複数のドットプリズムよりなる光を立ち上げるためのドット形状プリズム配列１２ｂ’を形成する。このドット形状は非対称であり、たとえば、光源２ｂ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。
【００６７】
図２１は図１９の導光板１ａ’、１ｂ’の第２の例を示す平面図である。
【００６８】
図２１の（Ａ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ａ’の幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。また、図２１の（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ｂ’の幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。
【００６９】
図２０（図２１）の（Ａ）に示す導光板１ａ’を図２０（図２１）の（Ｂ）に示す導光板１ｂ’上に重ね合わせると、導光板１ａ’のドット形状プリズム配列１２ａ’は導光板１ｂ’の平坦鏡面加工部１１ｂ’の一部に対向し、他方、導光板１ｂ’のドット形状プリズム配列１２ｂ’は導光板１ａ’の平坦鏡面加工部１１ａ’の一部に対向する。つまり、ドット形状プリズム配列１２ａ’とドット形状プリズム配列１２ｂ’とが同一でない。この結果、導光板１ｂ’のドット形状プリズム配列１２ｂ’から出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａ’のパターンに影響されることなく、導光板１ａ’を透過する。尚、導光板１ａ’のドット形状プリズム配列１２ａ’から出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂ’のパターンに影響されないのは当然である。
【００７０】
図２２は図２０（図２１）の（Ａ）の導光板１ａ’のXXII-XXII線断面図である。図２２の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ａ’よりドット形状プリズム配列１２ａ’を下側に突出させてもよく、他方、図２２の（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ａ’より平坦鏡面加工部１１ａ’を下側に突出させてもよい。図２２の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００７１】
図２２の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光R1a’は入射面Sinaから入射してドット形状プリズム配列１２ａ’のドット形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光R2a’は入射面Sinaから入射して平坦鏡面加工部１１ａ’において全反射された後にドット形状プリズム配列１２ａ’のドット形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光R1a’、R2a’は左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７２】
図２３は図２０（図２１）の（Ａ）、（Ｂ）の導光板１ａ’、１ｂ’を重ね合わせたときのXXIII-XXIII線断面図である。図２３の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ｂ’よりドット形状プリズム配列１２ｂ’を下側に突出させてもよく、他方、図２３の（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ｂ’より平坦鏡面加工部１１ｂ’を下側に突出させてもよい。図２３の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００７３】
図２３の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光R1b’は入射面Sinbから入射してドット形状プリズム配列１２ｂ’のドット形状プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面加工部１１ａ’を透過する。また、光源２ｂからの光R2b’は入射面Sinbから入射して平坦鏡面加工部１１ｂ’において全反射された後にドット形状プリズム配列１２ｂ’のドット形状プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面加工部１１ａ’を透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光R1b’、R2b’は右目用視差像に役立ち、角度＋方向の不要な出射光はほとんどなく、左目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７４】
図２４は左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の図１９の導光板１ａ’からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す。
【００７５】
図２４に示すように、光源２ａを点灯した場合には、第３の実施の形態に比較して、光の強さは小さいが、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、やはり、第３の実施の形態に比較して、光の強さは小さいが、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７６】
尚、上述の第３の実施の形態のプリズムのドット形状は台形もしくは円弧台形とすることもできる。また、上述の実施の形態における導光板は楔型にしてもよい。
【００７７】
また、上述の第３の実施の形態の導光板のドット形状のプリズムを、第３の実施の形態の図１７の変更例で示したプリズム形状、すなわち、上側導光板１ａに設けられるプリズム断面形状が、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）であり、下側導光板１ｂに設けられるプリズム断面形状が、たとえば光源２ｂ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）であってもよい。
【００７８】
さらに、図１８に示す各種片面三角プリズムシートと組み合わせることも有効である。この場合、前述の通り第２の実施の形態に比較して光の強さは小さいが、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
また、上述の第１、第２、第３の実施の形態は光源、導光板、及び片面三角プリズムシートなどの機能性部材のみでの検討を行ったものであるが、製品としての実装を行う場合、上記の構成全体を所定の筐体内に納めた構成とされる。
【００８０】
この場合、上記検討では無視していた導光板裏面から出射する光が、筐体内面での反射を生じさらに複雑な経路を経て配光に影響を及ぼす。
【００８１】
筐体内面での反射が導光板内面の全反射角度に近い角度の反射であった場合は、反射光が再度導光板に戻ることで、一反導光板裏側から漏れた光の再利用を可能とし、また、導光板内面の全反射光と近い成分であるため配光を乱さず、全体の輝度上昇につながり好ましい結果をもたらす。
【００８２】
しかし、プリズム形成部周辺など全反射角度と大きく異なる角度で裏面に光が出射される場合や、筐体内面で反射光が不規則に拡散される場合、筐体内部での反射光は、導光板を通過し、または不規則な内部反射の後正面方向に出射する。このことにより、導光板とプリズムで光学設計を行った光の経路と異なる経路による迷光を生じ、配光分布に乱れを生じる。これは、導光板裏面に、拡散や全反射を行う反射シートを単に配置する構成を採用することは、配光分布の乱れを生じ、立体表示装置の性能低下をもたらすことを示している。
【００８３】
このような現象が生じるため、導光板裏面側には、導光板裏面より生ずる漏光を戻さないよう無反射または低反射となるような構成を採ることが好ましい。なお、導光板内面の全反射角度に近い角度においてのみ反射によって導光板へ光束の戻りを生ずる構成は有効に機能する。
【００８４】
このような目的のため、立体表示装置を所定の筐体に納める場合、導光板に裏打ち部材を備えることが有効である。裏打ち部材として好ましい材質は黒色に着色されたフィルムなどが挙げられる。導光板に対向する面は光沢を備えた面であると、全反射角度に近い光束を反射するためより好ましい。
【００８５】
発明者らは上記の考察をふまえ、導光板に裏打ち部材を加えた立体表示装置と加えない立体表示装置をそれぞれ筐体に納めて官能評価を行い比較した。裏打ち部材には、ＰＥＴ基材にカーボンブラックを練り込み成形した、東レ株式会社製ルミラーＸ３０ ＃１２５を使用した。比較を行うと、裏打ち部材のない立体表示装置は、迷光の発生に起因するものと思われる画像のボケが生じ、対して裏打ち部材のある立体表示装置は筐体の無い時と同様に明りょうな画像が得られた。
【００８６】
画像のボケは、配光分布が緩やかであるときに、右目用画像と左目用画像の分離が明りょうに行われずに生じるものと同様のものと考えられる。
【００８７】
裏打ち部材に必要とされる要件は裏面への漏光を吸収する低反射性と考えられる。具体的な数値による適正値は不明であるが、実施例のルミラーＸ３０ ＃１２５はデータシートによると光学濃度５．０、つまり透過率０．００１％程度の特性を備えていた。この特性で有効性が認められたことから、同程度の光学特性を備えた部材であればＰＥＴ基材のフィルム以外の部材であっても有効に機能すると考えられる。
【００８８】
光学特性以外に、耐熱性が備わっていることが好ましい。耐熱性は光源や、電源装置などから発する熱が筐体内にこもることにより生ずる高温環境を想定し、＋８５℃程度の耐熱性が備わっていることが好ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１、１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’：導光板
２ａ、２ｂ、２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３、２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３：光源
３：片面三角プリズムシート
４：透過型液晶表示パネル
５、５’：同期駆動回路
６：空気層
７：密着層
１１：平坦鏡面加工部
１２：三角形状プリズム列
１３：シボ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、立体表示装置は、観察者の左右眼に各々の視点からの視差像を提供するものであり、特殊な眼鏡を利用する方式と眼鏡を利用しない方式とがある。
【０００３】
図２５は眼鏡を利用しない方式としての従来の立体表示装置を示す（参照：特許文献１）。
【０００４】
図２５の立体表示装置は、導光板１と、導光板１の２つの入射面Sina、Sinbに設けられた２つの光源２ａ、２ｂと、導光板１の出射面Sout1側に設けられた片面異形三角プリズムシート３と、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル４と、透過型液晶表示パネル４に２つの光源２ａ、２ｂを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路５とによって構成されている。片面異形三角プリズム３は、光源２ａ、２ｂの一方を点灯させると片側の眼に出射されかつ反対の眼に出射されないように、構成されている。また、透過型液晶表示パネル４内の入射側、出射側には、偏光板４ａ、４ｂが設けられている。これにより、透過型液晶表示パネル４の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
【０００５】
図２５において、導光板１の代りに、２つの導光板、つまり、下側導光板及び下側導光板の出射面に重ね合わせられた上側導光板を設けることもできる（参照：特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６２１９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８６８１３号公報
【特許文献３】特開２００２−９０７１７号公報
【特許文献４】特開２０１０−２８６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図２５の従来の立体表示装置においては、光源と同期駆動回路と導光板１と片面異形三角プリズム３からなる３Ｄバックライトの出射面Sout3からの出射光の偏光異方性は明らかでなく、このため透過型液晶表示パネル４の偏光板（偏光フィルタ）の偏光軸と必ずしも整合してなく、この結果、立体表示装置の光学特性が低下していたという課題があった。
【０００８】
また、図２５の立体表示装置においては、光源と同期駆動回路と導光板１と片面異形三角プリズム３からなる３Ｄバックライトと透過型液晶表示パネル４との間に空気層６が存在するので、図２６に示すごとく、たとえば＋４度以内の立体視可能光Ｌ１として出射できるが、光Ｌ２のように、空気層６へ出光する際に、片面異形三角プリズム３（ｎ＝１．５７）と空気層６（ｎ＝１．０）との屈折率差（△ｎ＝０．５７）により全反射して迷光となり、その一部はたとえば−４度クロストーク成分となり、立体視に不適切となるという課題があった。
【０００９】
尚、液晶表示装置において光源を発した光を多数のプリズムを条線が互いに平行となるよう並べてなるプリズムアレイを有する導光板の透過軸とプリズムの条線とが略平行にされ、具体的には４５°以下とすることにより、液晶表示装置の輝度を向上させることは知られている（参照：特許文献３）。また、プリズムシートと偏光板（偏光フィルム）との間を接着剤層を介して貼合して空気層をなくして液晶表示装置の輝度を向上させることも知られている（参照：特許文献４）。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る立体表示装置は、導光板と、導光板の対向する第１、第２の入射面に設けられた第１、第２の光源と、導光板の出射面上に設けられた片面プリズムシートと、片面プリズムシートの出射面上に設けられた透過型表示パネルと、透過型表示パネルに第１、第２の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動回路とを具備し、導光板と、第１、第２の光源と、同期駆動回路と、片面プリズムシートとからなる３Ｄバックライトの出射面からの出射光の主偏光方向を透過型表示パネルの片面プリズムシート側の偏光板の偏光軸に一致せしめると同時に、片面プリズムシートと透過型表示パネルとの間が空気層を介さずに接続されたものである。
【００１１】
また、３Ｄバックライトと透過型表示パネルとの間に密着層を設ける。この密着層は、ベース層と、ベース層の両面に塗布された接着層とを具備する。もしくは、密着層は、３Ｄバックライトの出射面に塗布された接着層のみよりなる。
【００１２】
さらに、導光板の代りに、第１、第２の導光板を具備することもできる。この場合、第１の導光板が第２の導光板の出射面に重ね合わされ、各第１、第２の光源が第１、第２の導光板の入射面に設けられ、片面プリズムシートが第１の導光板の出射面上に設けられた。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、３Ｄバックライトと透過型表示パネルとの間に空気層を存在させないので迷光の発生が顕著に抑制される。さらに３Ｄバックライトの出射光の主偏光方向を透過型表示パネルの偏光板の偏光軸に一致せしめることで迷光成分の出射を抑制し、その重複効果によりクロストークを著しく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る立体表示装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１の片面異形三角プリズムシートの出射面の偏光異方性の偏光角度と透過型液晶表示パネルの偏光板の偏光軸との関係を示す図である。
【図３】３Ｄバックライトの主偏光方向と偏光板偏光軸のなす角と光出力の関係を表す図である。
【図４】図１の導光板の第１の例を示す平面図である。
【図５】図１の導光板の第２の例を示す平面図である。
【図６】図４、図５のVI-VI線断面図である。
【図７】図１の導光板からの光の左目用配光分布を示すグラフである。
【図８】図１の片面異形三角プリズムシートの１つのプリズムを示す図である。
【図９】図１の片面異形三角プリズムシート内の光路を説明する図である。
【図１０】図１の導光板からの光が50°、60°、70°、80°の場合の片面異形三角プリズムシート内の光路を示す図である。
【図１１】図１の片面異形三角プリズムシートからの光の左目用配光分布を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る立体表示装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図１３】図１２の導光板の平面図である。
【図１４】図１３のXIV-XIV線断面図である。
【図１５】図１３のXV-XV線断面図である。
【図１６】図１２の導光板からの光の配光分布を示すグラフである。
【図１７】図１２の導光板の変更例を用いた場合の導光板からの光の配光分布を示すグラフである。
【図１８】図１２の片面三角プリズムシートの例を示す図及びその光の配光分布を示すグラフである。
【図１９】本発明に係る立体表示装置の第３の実施の形態を示す図である。
【図２０】図１９の導光板の第１の例を示す平面図である。
【図２１】図１９の導光板の第２の例を示す平面図である。
【図２２】図２０（図２１）のXXII-XXII線断面図である。
【図２３】図２０（図２１）のXXIII-XXIII線断面図である。
【図２４】図１９の導光板からの光の配光分布を示すグラフである。
【図２５】従来の立体表示装置を示す図である。
【図２６】図２５の立体表示装置の課題を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る立体表示装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００１６】
図１の立体表示装置においては、図２５の立体表示装置と異なり、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3の偏光異方性の偏光方向を透過型液晶表示パネル４の片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3側の偏光板４ａの偏光軸に一致させている。尚、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3の偏光異方性は導光板１によって予め定まっている。つまり、図２に示すように、片面異形三角プリズムシート３の偏光方向P1を偏光板４ａの偏光軸P2に平行になるようにしてある。
【００１７】
図３は３Ｄバックライトに対し偏光軸を変化させて偏光板を対向させた際の透過光強度変化を示した図である。
図３から判るように、３Ｄバックライトの出力光には偏光異方性が生じている。等方性であれば偏光板の角度によらず出力強度に変動は生じないが、偏光軸が特定方向であるとき出力強度が最大になることから異方性は明らかである。偏光板偏光軸が０°であるとき光強度が最大であることから、本実施例の３Ｄバックライトの光出力の主たる偏光軸は０°方向であると考えられる。
つまり、図３に示すように、偏光板４ａの偏光軸に対する３Ｄバックライトの主偏光方向が０度のときに、透過型液晶表示パネル４の相対輝度は最大となる。
異方性が生じる主因は、導光板１内より外部に光が出射する際の鏡面反射と考えられる。光源側端面方向からの光を反射した光成分は特定方向に偏光異方性をもった光成分となる。他方、導光板１で内部反射を繰り返した光成分は多方向からの光の進行が反射されたものの集合であるため、単一面での反射では偏光異方性を生じても集合としては異方性の少ない光成分となる。
このため、光源側端面方向からの光成分を透過しやすいよう適切に偏光板を配置することで、内部反射を繰り返した光成分を相対的に抑制し、光源側端面方向からの光成分比率を向上することが可能となる。
【００１８】
また、図１においては、図２５の空気層６の代りに、密着層７を設けてある。たとえば、密着層７は、たとえば、ポリエチレン・テレフタレート（PET）よりなるベース層の両面に塗布されたシリコン系樹脂、ウレタン系樹脂あるいはアクリル系樹脂よりなる接着層で構成される。密着層７の材料は密着層７の屈折率が片面異形三角プリズムシート３の屈折率と近ければよく、これにより、片面異形三角プリズムシート３と密着層７との屈折率差は小さくなり、全反射による迷光を抑制できる。たとえば、片面異形三角プリズムシート３をPETで形成し、密着層７のベース層もPETで形成すれば、片面異形三角プリズムシート３と密着層７との屈折率差はほぼ0となり、全反射による迷光を抑制できる。
全反射による迷光は片面異形プリズムシート３から導光板１内に進行し、前記した内部反射成分となりクロストークの原因となる。
【００１９】
尚、密着層７はベース層を省略して接着剤のみで構成してもよい。つまり、接着層をたとえばPETよりなる片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3上に直接塗布してもよい。
【００２０】
図４は図１の導光板１の第１の例を示す平面図である。尚、導光板１はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
【００２１】
図４に示すように、導光板１は、入射面Sina、Sinbに関して対称となっている。また、導光板１の出射面Sout1と反対の配光制御面に入射面Sina、Sinb間方向に延在する複数の平坦鏡面部１１を形成する。平坦鏡面部１１は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部１１が形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２を形成する。さらに、入射面Sina、Sinb特に平坦鏡面部１１の入射面Sina、Sinbには、戻り光抑止のために、三角形状、円弧形状及びマイクロレンズアレイ等のシボ面１３を加工してある。尚、図４に示すごとく、光源２ａ、２ｂは、それぞれ、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。
【００２２】
図４においては、光源２ａ、２ｂの幅は三角形状プリズム列１２の幅と同一である。この場合、光源２ａ、２ｂ付近から三角形状プリズム列１２のプリズム面にて全反射した多くの光が出光され、均一性が減少する。一般に、光源２ａ、２ｂの幅に対する三角形状プリズム列１２の数は製品の大きさ、面輝度の求められる均一性に依存して異なる。そこで、図１の導光板１の第２の例を示す図５に示すごとく、光源２ａ、２ｂの幅に対して平坦鏡面部１１及び三角形状プリズム列１２を複数個（図５においては3個づつ）配置し、光源２ａ、２ｂを左右交互に配置すると、均一性は増加する。
【００２３】
また、図４においては、光源２ａ、２ｂを三角形状プリズム列１２に対して対称に配置している。この場合、互いの導光板の反対側側面つまり入射面Sina、Sinbが平坦面となり、この平坦面から戻り光が発生するという問題がある。これに対し、図５においては、光源２ａ、２ｂの反対側側面はシボ面となっているので、戻り光は抑止される。
【００２４】
図６は図４及び図５のVI-VI線断面図である。図６の（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１より三角形状プリズム列１２を下側に突出させてもよく、他方、図６の（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２より平坦鏡面部１１を下側に突出させてもよい。図６の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示しており、光源２ａ、２ｂは対称に設けられているので、光源２ｂの動作も同様である。
【００２５】
図６の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光R1は入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光R2は入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１において全反射された後に三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。他方、シボ面１３が存在しない場合には、点線で示す光源２ａからの光R3は入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１において全反射され、入射面Sin2にて戻り光となり、最後に、三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光R1、R2は左目用視差像に役立つが、角度−方向の戻り光R3は不要な出射光であって、右目用視差像に悪影響するものである。この戻り光R3がシボ面１３によって乱反射されて抑止されるので、出射光とならないようにしている。
【００２６】
三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムは光源２ａ、２ｂから左右対称な出射光を必要とするので、二等辺三角形でありかつ等間隔に配列されている。また、その頂角は大きくたとえば164°であり、戻り光を抑制している分、光の立ち上がり量を少なくしてある。
【００２７】
図７は左目用の光源２ａを点灯した場合の図１の導光板１からの光の左目用配光分布を示す。図７において、点線はシボ面１３が存在せず図６の戻り光R3が抑制されない場合の導光板１からの光の配光分布である。
【００２８】
図７に示すように、図６の戻り光R3が抑制された分、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図７においては、出光強度は+50°〜+80°方向で大きく、-64°で最大となる。
【００２９】
尚、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、図７の場合と0°を軸とした対称の配光分布となり、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００３０】
図８は図１の片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムを示す図である。
【００３１】
図８に示すように、片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムは異形三角プリズムたとえば３段三角プリズムであり、つまり、辺部E1、F1（稜部からの距離0μm〜9μmの範囲）は頂角81°であり、辺部E2、F2（稜部からの距離9μm〜39μmの範囲）は頂角71°であり、辺部E3、F3（稜部からの距離39μm〜63μmの範囲）は頂角65°である。尚、このような片面異形三角プリズムシート３は成形用スタンパにより精度よく所望の傾斜角度で形成できる。
【００３２】
図９は図１の片面異形三角プリズムシート３内の光路を説明する図である。
【００３３】
図９に示すように、導光板１の出射面Sout1から出光した光は、辺部E1、E2、E3において屈折し、辺部F1、F2、F3において全反射して上面へ出光する。図７に示す導光板１からの左目用配光分布は50°〜80°で強いので、図１の片面異形三角プリズムシート３は50°〜80°のいずれの出射角の光でも+方向へ出射させるように作用している。以下、導光板１からの光が配光角50°、60°、70°、80°の場合について片面異形三角プリズムシート３の光路について詳述する。
【００３４】
図１０の（Ａ）は導光板１からの光の出射角が+50°の場合の光路を示す。図１０の（Ａ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1、E2、E3を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+22°〜+50°方向に出光する。
【００３５】
図１０の（Ｂ）は導光板１からの光の出射角が+60°の場合の光路を示す。図１０の（Ｂ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1、E2を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+10°〜+39°方向に出光する。
【００３６】
図１０の（Ｃ）は導光板１からの光の出射角が+70°の場合の光路を示す。図１０の（Ｃ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1、E2を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+1°〜+28°方向に出光する。
【００３７】
図１０の（Ｄ）は導光板１からの光の出射角が+80°の場合の光路を示す。図１０の（Ｄ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部E1を透過し、辺部F1で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が+1°〜+17.5°方向に出光する。
【００３８】
尚、導光板１からの光の出射角が0°（垂直）〜50°の場合には、片面異形三角プリズムシート３のプリズムへの入射角及びプリズムの上面において臨界角を超える角度でプリズムに入射する成分が増加し、この結果、プリズムの上面からは出光しづらくなる。
【００３９】
図１１は左目用の光源２ａを点灯した場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布を示す。図１１において、点線はシボ面１３が存在せず図６の戻り光R3が抑制されない場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の配光分布である。
【００４０】
図１１に示すように、図６の戻り光R3が抑制された分、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図８においては、出光強度は0°〜+30°方向で大きく、0°〜-30°方向でほとんど出光しない。
【００４１】
尚、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、図１１の場合と0°を軸とした対称の配光分布となり、角度0〜+30°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００４２】
尚、上述の第１の実施の形態においては、平坦鏡面部の幅は一定であったが、平坦鏡面部の幅を変化させることもできる。この場合にあっても、入射面Sina、Sinbに関して対称である。
【００４３】
さらに、片面異形三角プリズムシート３は1部材に限らず、少なくとも2種類以上の屈折率が異なる部材を張り合わせてもよい。また、片面異形三角プリズムシート３のプリズムは３段三角プリズムであったが、配光分布に合わせて２段もしくは４段の多段三角プリズムにしてもよい。
【００４４】
図１２は本発明に係る立体表示装置の第２の実施の形態を示す図である。
【００４５】
図１２の立体表示装置は、導光板１の代りに、２つの導光板１ａ、１ｂを設けてある。すなわち、上側の導光板１ａが下側の導光板１ｂの出射面Soutb側に設けられる。また、導光板１ａ、１ｂの入射面Sina、Sinbに光源２ａ、２ｂを設ける。さらに、片面三角プリズムシートが導光板１ａの出射面Souta側に設けられる。これにより、図１の立体表示装置と同様に、透過型液晶表示パネル４の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
【００４６】
図１３は図１２の導光板１ａ、１ｂの平面図である。尚、導光板１ａ、１ｂもアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
【００４７】
図１３の（Ａ）に示すように、導光板１ａは、導光板１ａの出射面Soutaと反対の配光制御面に入射面Sinaの長手方向に延在する複数の平坦鏡面加工部１１ａを形成する。平坦鏡面加工部１１ａは光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面加工部１１ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面加工部１１ａが形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２ａを形成する。三角形状プリズム列１２ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この三角形状は非対称であり、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ａと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。尚、図１３の（Ａ）に示すごとく、光源２ａは、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、三角形状プリズム列１２ａではなく、平坦鏡面加工部１１ａに対向せしめて光をより奥まで到達するようにする。
【００４８】
他方、図１３の（Ｂ）に示すように、導光板１ｂは、導光板１ｂの出射面Soutbと反対の配光制御面に入射面Sinbの長手方向に延在する複数の平坦鏡面加工部１１ｂを形成する。平坦鏡面加工部１１ｂは光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面加工部１１ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面加工部１１ｂが形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２ｂを形成する。三角形状プリズム列１２ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この三角形状は非対称であり、たとえば、光源２ｂ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。尚、図１３の（Ｂ）に示すごとく、光源２ｂは、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、三角形状プリズム列１２ｂではなく、平坦鏡面加工部１１ｂに対向せしめて光をより奥まで到達するようにする。
【００４９】
図１３の（Ａ）に示す導光板１ａを図１３の（Ｂ）に示す導光板１ｂ上に重ね合わせると、導光板１ａの三角形状プリズム列１２ａは導光板１ｂの平坦鏡面加工部１１ｂの全体に対向し、他方、導光板１ｂの三角形状プリズム列１２ｂは導光板１ａの平坦鏡面加工部１１ａの全体に対向する。この結果、導光板１ｂの三角形状プリズム列１２ｂから出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａのパターンに影響されることなく、導光板１ａを透過する。尚、導光板１ａの三角形状プリズム列１２ａから出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂのパターンに影響されないのは当然である。
【００５０】
図１４は図１３の（Ａ）の導光板１ａのXIV-XIV線断面図である。図１４の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ａより三角形状プリズム列１２ａを下側に突出させてもよく、他方、図１４の（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２ａより平坦鏡面加工部１１ａを下側に突出させてもよい。図１４の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００５１】
図１４の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光R1aは入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列１２ａの三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光R2aは入射面Sinaから入射して平坦鏡面加工部１１ａにおいて全反射された後に三角形状プリズム列１２ａの三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光R1a、R2aは左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５２】
図１５は図１３の（Ａ）、（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのXV-XV線断面図である。図１５の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ｂより三角形状プリズム列１２ｂを下側に突出させてもよく、他方、図１５の（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２ｂより平坦鏡面加工部１１ｂを下側に突出させてもよい。図１５の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００５３】
図１５の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光R1bは入射面Sinbから入射して三角形状プリズム列１２ｂの三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面加工部１１ａを透過する。また、光源２ｂからの光R2bは入射面Sinbから入射して平坦鏡面加工部１１ｂにおいて全反射された後に三角形状プリズム列１２ｂの三角形状プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ｂの平坦鏡面加工部１１ｂを透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光R1b、R2bは右目用視差像に役立ち、角度＋方向の不要な出射光はほとんどなく、左目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５４】
図１６は左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の図１２の導光板１ａ、１ｂからの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す。
【００５５】
図１６に示すように、光源２ａを点灯した場合には、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５６】
図１７は図１の導光板の変更例を用いた場合の導光板からの配光分布を示す図である。図１７においては、上側導光板１ａに設けられるプリズム断面形状が、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）である。また、下側導光板１ｂに設けられるプリズム断面形状が、たとえば光源２ｂ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）である。
【００５７】
図１７の配光分布においては、導光板１ａからの出射光である左目用配光分布の最大強度の角度（以下、ピーク角度とする）は+76°であり、他方、導光板１ｂからの出射光である右目用配光分布のピーク角度は-73°であり、従って、左右非対称の配光分布となる。これは導光板１ａと片面三角プリズムシート３との距離が導光板１ｂと片面三角プリズムシート３との距離より大きいこと、導光板１ｂからの出射光が空気の屈折率と異なる導光板１ａ内を通過すること等によるものと考えられる。また、ピーク角度の差は149°と大きい。
【００５８】
図１７に示すピーク角度の差が大きい左右非対称の配光分布は図１２の片面三角プリズムシート３によって観察者の裸眼の視差像のピーク角度の差が小さい左右対称の配光分布に変換される。この場合、観察者の左目用配光分布のピーク角度は+5°であり、右目用配光分布のピーク角度は-5°であり、ピーク角度の差は10°であることが好ましいものとする。
【００５９】
次に、図１２の片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布とを考察する。尚、配光分布の測定は、図１７において適用した導光板を用いて行った。
【００６０】
図１８の（Ａ）に示すごとく、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差ありの非対称な角度たとえば36.5°,37°；34°,34°；33°,34°とし、三角形状の各段差の高さを4μm、4μm、4μm（合計12μm）とする。この場合、図１８の（Ｂ）に示すごとく、左目用配光分布のピーク角度が+5°であり、右目用配光分布のピーク角度が-5°であり、従って、対称となる。しかも、ピーク角度の差が10°で、かつ、各配光分布は急峻に変化している。この結果、配光分布の非対称が解消されていると共に、左右のクロストークが小さくなる。
【００６１】
このように、片面三角プリズムシート３に段差を設けると共に非対称な角度を与えると、左目用配光分布のピーク角度及び右目用配光分布のピーク角度が対称となると共に、各配光分布も急峻に変化しているので、左右のクロストークも小さくなる。尚、この場合でも、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が狭角となり過ぎると、ピーク角度が0°に近く、立体表示に不適切となり、他方、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が広角となり過ぎると、ピーク角度の差が大きくなり過ぎ、やはり、立体表示に不適切となる。尚、片面三角プリズムシート３の段差の数及び非対称の角度は適宜変更し得る。
【００６２】
図１９は本発明に係る立体表示装置の第３の実施の形態を示す図である。
【００６３】
図１９の立体表示装置においては、図１２の導光板１ａ、１ｂの代りに、導光板１ａ’、１ｂ’を設けてある。
【００６４】
図２０は図１９の導光板１ａ’、１ｂ’の第１の例を示す平面図である。尚、導光板１ａ’、１ｂ’もアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
【００６５】
図２０の（Ａ）に示すように、導光板１ａ’は、導光板１ａ’の出射面Soutaと反対の配光制御面に平坦鏡面加工部１１ａ’を形成する。平坦鏡面加工部１１ａ’は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面加工部１１ａ’が形成されていない領域に三角形状もしくは円弧形状の複数のドット形状プリズムよりなる光を立ち上げるためのドット形状プリズム配列１２ａ’を形成する。このドット形状は非対称であり、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ａと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。
【００６６】
他方、図２０の（Ｂ）に示すように、導光板１ｂ’は、導光板１ｂ’の出射面Soutbと反対の配光制御面に平坦鏡面加工部１１ｂ’を形成する。平坦鏡面加工部１１ｂ’は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面加工部１１ｂ’が形成されていない領域に三角形状もしくは円弧形状の複数のドットプリズムよりなる光を立ち上げるためのドット形状プリズム配列１２ｂ’を形成する。このドット形状は非対称であり、たとえば、光源２ｂ側の傾斜角が48°（45°〜50°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が45°（42°〜48°）である。
【００６７】
図２１は図１９の導光板１ａ’、１ｂ’の第２の例を示す平面図である。
【００６８】
図２１の（Ａ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ａ’の幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。また、図２１の（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ｂ’の幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。
【００６９】
図２０（図２１）の（Ａ）に示す導光板１ａ’を図２０（図２１）の（Ｂ）に示す導光板１ｂ’上に重ね合わせると、導光板１ａ’のドット形状プリズム配列１２ａ’は導光板１ｂ’の平坦鏡面加工部１１ｂ’の一部に対向し、他方、導光板１ｂ’のドット形状プリズム配列１２ｂ’は導光板１ａ’の平坦鏡面加工部１１ａ’の一部に対向する。つまり、ドット形状プリズム配列１２ａ’とドット形状プリズム配列１２ｂ’とが同一でない。この結果、導光板１ｂ’のドット形状プリズム配列１２ｂ’から出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａ’のパターンに影響されることなく、導光板１ａ’を透過する。尚、導光板１ａ’のドット形状プリズム配列１２ａ’から出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂ’のパターンに影響されないのは当然である。
【００７０】
図２２は図２０（図２１）の（Ａ）の導光板１ａ’のXXII-XXII線断面図である。図２２の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ａ’よりドット形状プリズム配列１２ａ’を下側に突出させてもよく、他方、図２２の（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ａ’より平坦鏡面加工部１１ａ’を下側に突出させてもよい。図２２の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００７１】
図２２の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光R1a’は入射面Sinaから入射してドット形状プリズム配列１２ａ’のドット形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光R2a’は入射面Sinaから入射して平坦鏡面加工部１１ａ’において全反射された後にドット形状プリズム配列１２ａ’のドット形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光R1a’、R2a’は左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７２】
図２３は図２０（図２１）の（Ａ）、（Ｂ）の導光板１ａ’、１ｂ’を重ね合わせたときのXXIII-XXIII線断面図である。図２３の（Ａ）に示すように、平坦鏡面加工部１１ｂ’よりドット形状プリズム配列１２ｂ’を下側に突出させてもよく、他方、図２３の（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム配列１２ｂ’より平坦鏡面加工部１１ｂ’を下側に突出させてもよい。図２３の（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００７３】
図２３の（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光R1b’は入射面Sinbから入射してドット形状プリズム配列１２ｂ’のドット形状プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面加工部１１ａ’を透過する。また、光源２ｂからの光R2b’は入射面Sinbから入射して平坦鏡面加工部１１ｂ’において全反射された後にドット形状プリズム配列１２ｂ’のドット形状プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面加工部１１ａ’を透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光R1b’、R2b’は右目用視差像に役立ち、角度＋方向の不要な出射光はほとんどなく、左目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７４】
図２４は左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の図１９の導光板１ａ’からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す。
【００７５】
図２４に示すように、光源２ａを点灯した場合には、第３の実施の形態に比較して、光の強さは小さいが、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、やはり、第３の実施の形態に比較して、光の強さは小さいが、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７６】
尚、上述の第３の実施の形態のプリズムのドット形状は台形もしくは円弧台形とすることもできる。また、上述の実施の形態における導光板は楔型にしてもよい。
【００７７】
また、上述の第３の実施の形態の導光板のドット形状のプリズムを、第３の実施の形態の図１７の変更例で示したプリズム形状、すなわち、上側導光板１ａに設けられるプリズム断面形状が、たとえば、光源２ａ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）であり、下側導光板１ｂに設けられるプリズム断面形状が、たとえば光源２ｂ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）であってもよい。
【００７８】
さらに、図１８に示す各種片面三角プリズムシートと組み合わせることも有効である。この場合、前述の通り第２の実施の形態に比較して光の強さは小さいが、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
また、上述の第１、第２、第３の実施の形態は光源、導光板、及び片面三角プリズムシートなどの機能性部材のみでの検討を行ったものであるが、製品としての実装を行う場合、上記の構成全体を所定の筐体内に納めた構成とされる。
【００８０】
この場合、上記検討では無視していた導光板裏面から出射する光が、筐体内面での反射を生じさらに複雑な経路を経て配光に影響を及ぼす。
【００８１】
筐体内面での反射が導光板内面の全反射角度に近い角度の反射であった場合は、反射光が再度導光板に戻ることで、一反導光板裏側から漏れた光の再利用を可能とし、また、導光板内面の全反射光と近い成分であるため配光を乱さず、全体の輝度上昇につながり好ましい結果をもたらす。
【００８２】
しかし、プリズム形成部周辺など全反射角度と大きく異なる角度で裏面に光が出射される場合や、筐体内面で反射光が不規則に拡散される場合、筐体内部での反射光は、導光板を通過し、または不規則な内部反射の後正面方向に出射する。このことにより、導光板とプリズムで光学設計を行った光の経路と異なる経路による迷光を生じ、配光分布に乱れを生じる。これは、導光板裏面に、拡散や全反射を行う反射シートを単に配置する構成を採用することは、配光分布の乱れを生じ、立体表示装置の性能低下をもたらすことを示している。
【００８３】
このような現象が生じるため、導光板裏面側には、導光板裏面より生ずる漏光を戻さないよう無反射または低反射となるような構成を採ることが好ましい。なお、導光板内面の全反射角度に近い角度においてのみ反射によって導光板へ光束の戻りを生ずる構成は有効に機能する。
【００８４】
このような目的のため、立体表示装置を所定の筐体に納める場合、導光板に裏打ち部材を備えることが有効である。裏打ち部材として好ましい材質は黒色に着色されたフィルムなどが挙げられる。導光板に対向する面は光沢を備えた面であると、全反射角度に近い光束を反射するためより好ましい。
【００８５】
発明者らは上記の考察をふまえ、導光板に裏打ち部材を加えた立体表示装置と加えない立体表示装置をそれぞれ筐体に納めて官能評価を行い比較した。裏打ち部材には、ＰＥＴ基材にカーボンブラックを練り込み成形した、東レ株式会社製ルミラーＸ３０ ＃１２５を使用した。比較を行うと、裏打ち部材のない立体表示装置は、迷光の発生に起因するものと思われる画像のボケが生じ、対して裏打ち部材のある立体表示装置は筐体の無い時と同様に明りょうな画像が得られた。
【００８６】
画像のボケは、配光分布が緩やかであるときに、右目用画像と左目用画像の分離が明りょうに行われずに生じるものと同様のものと考えられる。
【００８７】
裏打ち部材に必要とされる要件は裏面への漏光を吸収する低反射性と考えられる。具体的な数値による適正値は不明であるが、実施例のルミラーＸ３０ ＃１２５はデータシートによると光学濃度５．０、つまり透過率０．００１％程度の特性を備えていた。この特性で有効性が認められたことから、同程度の光学特性を備えた部材であればＰＥＴ基材のフィルム以外の部材であっても有効に機能すると考えられる。
【００８８】
光学特性以外に、耐熱性が備わっていることが好ましい。耐熱性は光源や、電源装置などから発する熱が筐体内にこもることにより生ずる高温環境を想定し、＋８５℃程度の耐熱性が備わっていることが好ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１、１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’：導光板
２ａ、２ｂ、２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３、２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３：光源
３：片面三角プリズムシート
４：透過型液晶表示パネル
５、５’：同期駆動回路
６：空気層
７：密着層
１１：平坦鏡面加工部
１２：三角形状プリズム列
１３：シボ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、
該導光板の対向する第１、第２の入射面に設けられた第１、第２の光源と、
前記導光板の出射面上に設けられた片面プリズムシートと、
該片面プリズムシートの出射面上に設けられ、前記片面プリズムシート側に偏光板を有する透過型表示パネルと、
該透過型表示パネルに前記第１、第２の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動回路と
を具備し、
前記導光板と、前記第１、第２の光源と、前記片面プリズムシートと、前記駆動回路とからなる３Ｄバックライトの出射光の主偏光方向を前記透過型表示パネルの前記片面プリズムシート側の偏光板の偏光軸に一致せしめると同時に、前記片面プリズムシートと前記透過型表示パネルとの間が空気層を介さずに接続された立体表示装置。
【請求項２】
前記片面プリズムシートと前記透過型表示パネルとの間に密着層を設けた請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記密着層は、ベース層と、該ベース層の両面に塗布された接着層とを具備する請求項２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記密着層は、前記片面プリズムシートの出射面に塗布された接着層のみよりなる請求項２に記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記導光板の代りに、第１、第２の導光板を具備し、
前記第１の導光板が前記第２の導光板の出射面に重ね合わされ、
前記各第１、第２の光源が前記第１、第２の導光板の入射面に設けられ、
前記片面プリズムシートが前記第１の導光板の出射面上に設けられた請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項１】
導光板と、
該導光板の対向する第１、第２の入射面に設けられた第１、第２の光源と、
前記導光板の出射面上に設けられた片面プリズムシートと、
該片面プリズムシートの出射面上に設けられ、前記片面プリズムシート側に偏光板を有する透過型表示パネルと、
該透過型表示パネルに前記第１、第２の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動回路と
を具備し、
前記導光板と、前記第１、第２の光源と、前記片面プリズムシートと、前記駆動回路とからなる３Ｄバックライトの出射光の主偏光方向を前記透過型表示パネルの前記片面プリズムシート側の偏光板の偏光軸に一致せしめると同時に、前記片面プリズムシートと前記透過型表示パネルとの間が空気層を介さずに接続された立体表示装置。
【請求項２】
前記片面プリズムシートと前記透過型表示パネルとの間に密着層を設けた請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記密着層は、ベース層と、該ベース層の両面に塗布された接着層とを具備する請求項２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記密着層は、前記片面プリズムシートの出射面に塗布された接着層のみよりなる請求項２に記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記導光板の代りに、第１、第２の導光板を具備し、
前記第１の導光板が前記第２の導光板の出射面に重ね合わされ、
前記各第１、第２の光源が前記第１、第２の導光板の入射面に設けられ、
前記片面プリズムシートが前記第１の導光板の出射面上に設けられた請求項１に記載の立体表示装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−２５２２８（Ｐ２０１３−２５２２８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１９６１（Ｐ２０１１−１６１９６１）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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