專利名稱：圖像顯示設(shè)備、便攜終端設(shè)備以及顯示板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠朝向多個觀察點(diǎn)顯示不同圖像的圖像顯示設(shè) 備， 一種其中安裝了這樣的圖像顯示設(shè)備的便攜終端設(shè)備，以及一種 安裝在這樣的圖像顯示設(shè)備中的顯示板，更具體地，本發(fā)明涉及一種 圖像顯示設(shè)備、 一種便攜終端設(shè)備以及液晶顯示板，它們都能夠減少 電能耗。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，已經(jīng)對于能夠顯示三維圖像的顯示設(shè)備作了許多研究。關(guān) 于雙目鏡觀察，希臘數(shù)學(xué)家歐幾里德在公元前280年陳述"雙目鏡 觀察是人在用自己的左右眼同時注視兩個不同圖像時得到的視覺，其 中這兩個不同的圖像是通過從不同方向觀看一個物體而得到的。"(例 如見 Chihoro Masuda 的文章 "Three陽Dimensional Display ", Sangyo-Tosho， K.K.，下面將其引用為非專利文獻(xiàn)1) 。 S卩，需要三維 圖像顯示設(shè)備，其為左右眼提供視差互不相同的兩個圖像。
過去，為了真正實(shí)現(xiàn)這樣的功能，研究了大量三維圖像顯示方法。 這些方法可以大概分為需要眼鏡的和無需使用眼鏡的。利用色差的彩 色立體圖方法以及利用偏振的偏振眼鏡方法屬于需要使用眼鏡的方 法。因?yàn)橐苊庥捎谑褂醚坨R而帶來的麻煩相當(dāng)困難，所以近年來主 要研究無需使用眼鏡的方法。
雙凸透鏡方法以及視差隔板方法等屬于無需使用眼鏡的方法。雙 凸透鏡方法于1910年左右由Ives等人發(fā)明。視差隔板方法由Berthier 在1896年提出，在1903年由Ives實(shí)現(xiàn)。
正如在非專利文獻(xiàn)1中所述，視差隔板是具有許多細(xì)帶狀開口， 即以相互平行的方向延伸的狹縫，的光屏障(隔板)。顯示板放置在 視差隔板的后側(cè)。在顯示板中，在與狹縫的長度方向相垂直的方向上 重復(fù)排列用于人左眼的像素和用于人右眼的像素。結(jié)果，從每一像素 發(fā)出的部分光當(dāng)通過視差隔板時被截取。更特別的，像素被排列為， 從用于左眼的像素發(fā)出的光到達(dá)觀看者的左眼，而向右眼傳播的光被 截取，相反，從用于右眼的像素發(fā)出的光到達(dá)右眼，而向左眼傳播的 光被截取。因此，從用于左眼的像素發(fā)出的光和從用于右眼的像素發(fā) 出的光分別到達(dá)左眼和右眼，使得觀看者能夠識別三維圖像。
圖1是使用視差隔板的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設(shè)備的透視圖， 圖2是顯示三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖。如圖1和2所示，現(xiàn)
有的三維圖像顯示設(shè)備裝備了透射液晶顯示板21，并且顯示像素以矩 陣的形式排列在透射液晶顯示板21中。每一顯示板包括一個用于左眼 的像素43和一個用于右眼的像素44。在這種情況中，用于左眼的像素 43和用于右眼的像素44分別由相應(yīng)的光屏障部分6劃界。這些光屏障 部分6用于阻止顏色在圖像中混合，并將顯示信號傳輸至像素。
另外，視差隔板7被放置在液晶顯示板21的前部，即在觀看者一 側(cè)。在一個方向在延伸的狹縫7a形成于視差隔板7中。狹縫7a是為用 于左眼的像素43和用于右眼的像素44組成的像素對放置的。另外， 光源10放置在液晶顯示板21的后部。
如圖2所示，從光源10發(fā)出的光在透射液晶顯示板21中經(jīng)過用 于左眼的像素43和用于右眼的像素44，然后當(dāng)光經(jīng)過視差隔板7的狹 縫7a時，部分光被截取。然后，光來到區(qū)域EL或ER。相應(yīng)地，如果 觀看者令他的左眼52位于區(qū)域EL且右眼位于區(qū)域ER，則用于左眼的 圖像由他的左眼52接收并且用于右眼的圖像由他的右眼52接收，從 而三維圖像能夠由觀看者識別出來。
在展示視差隔板方法之初，在顯示板和觀看者的眼鏡之間放置一 視差隔板，從而由于它的妨礙而降低了可見度。然而，在最近的液晶 顯示設(shè)備中，視差隔板放置在顯示板后部中，從而提高了可見度。于
是，已經(jīng)作出了大量研究，并且事實(shí)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了新的產(chǎn)品(見2003 年1月6日出版的"Nikkei Electronics"(下面稱為非專利文獻(xiàn)2)， No. 838, pp. 26-27的表l)。非專利文獻(xiàn)2中描述的產(chǎn)品是使用透射液 晶顯示板的視差隔板方法型三維圖像顯示設(shè)備。
另一方面，雙凸透鏡方法是使用雙凸透鏡的三維圖像顯示方法。 這種雙凸透鏡是在一側(cè)具有平面而在另一側(cè)有一個方向上的多個拱凸 部分(柱面透鏡)的透鏡。用于顯示用于右眼的圖像的像素以及用于 顯示用于左眼的圖像的像素交替排列在透鏡的焦平面上。每一像素部 分都包含一個用于右眼的像素和一個用于左眼的像素，這些像素部分 沿在一個方向上延伸的一條線排列，使得像素部分屬于凸起部分。結(jié) 果，從每一像素發(fā)出的光由雙凸透鏡偏轉(zhuǎn)，使得它或者射向左眼或者 射向右眼，并從而可以由右眼和左眼分別感知互不相同的兩個圖像， 從而使得觀看者可以確認(rèn)三維圖像。
圖3是使用雙凸透鏡的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設(shè)備的透視圖。 圖4是顯示三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖。如圖3和4所示，現(xiàn) 有的三維圖像顯示設(shè)備裝備有透射液晶顯示板21，并且顯示像素以矩 陣的形式排列在透射液晶顯示板21中。每一顯示板包括一個用于左眼 的像素43和一個用于右眼的像素44。在這種情況中，雙凸透鏡3放置 在液晶顯示板21的前部，即在觀看者一側(cè)。在一個方向上延伸的拱凸 部分的柱面透鏡3a相互平行的形成在雙凸透鏡3中。柱面透鏡3a與透 射液晶顯示板21中的兩個像素保持一致地放置，即與用于左眼的像素 43和用于右眼的像素44組成的像素對保持一致。另外，光源10放置 在液晶顯示板21的后部。
如圖4所示，從光源10發(fā)出的光經(jīng)過透射液晶顯示板21中用于左眼的像素43和用于右眼的像素44，然后由柱面透鏡3a向區(qū)域EL 或區(qū)域ER偏轉(zhuǎn)。于是，當(dāng)觀看者令其左眼52位于區(qū)域EL且右眼51 位于區(qū)域ER時，用于左眼的圖像由左眼52感知且用于右眼的圖像由 右眼51感知，從而觀看者能夠確認(rèn)三維圖像。
在視差隔板方法中，隔板"隱藏"了不期望的光束，然而在雙凸 透鏡方法中，由于光的傳播方向被偏轉(zhuǎn)，所以與二維顯示相比，三維 顯示中顯示板上的亮度沒有被顯著減小?？紤]到這個事實(shí)，現(xiàn)在關(guān)于 便攜設(shè)備等的雙凸透鏡方法的應(yīng)用作出了大量研究，其中特別強(qiáng)調(diào)高 亮度顯示和減少的電能耗。
然而，在諸如戶外這樣的很亮的位置經(jīng)常使用諸如蜂窩電話等便 攜終端設(shè)備，其中安裝了這樣的三維圖像顯示設(shè)備。因此在這樣的位 置，需要顯示板亮度的充分提高，以保證足以令人滿意的可見度。在 當(dāng)這種三維圖像顯示設(shè)備安裝在這樣的便攜終端設(shè)備中的情況下，電 池通常用作電源。然而，便攜終端設(shè)備的重量和尺寸被嚴(yán)格限制，因 而電池的容量也被嚴(yán)格限制。因此，便攜終端設(shè)備的尺寸減小和重量 減輕以及顯示板亮度的增加，共同減少了充電后持續(xù)操作的可用周期。
除了三維圖像顯示設(shè)備之外，已經(jīng)開發(fā)了一種用于同時顯示多個 圖像的顯示器，作為使用雙凸透鏡的圖像顯示設(shè)備(參見日本未決申 請第332354/1994號(圖9)，這里作為專利文獻(xiàn)1參考)。這種顯示 器使用雙凸透鏡的圖像分布能力，在相同條件下在觀看方向上同時顯 示互不相同的圖像。這種單個的顯示設(shè)備可以向相對于顯示設(shè)備位于 不同方向的多個觀看者提供互不相同的圖像。專利文獻(xiàn)1說明，與使 用待顯示的圖像的數(shù)目的普通單個圖像顯示設(shè)備的情況相比，這種顯 示設(shè)備的使用可以減少所需的安裝空間以及能耗率。
另一方面，之前已經(jīng)研究了能夠在現(xiàn)有的二維圖像顯示設(shè)備中以 反射和透射方式顯示的半透射液晶顯示設(shè)備(例如，見2002年12月
27日出版的Nikkei Microdevices Separate Sheets "flat panel display", NikkeiBPCo. Ltd., pp. 108-113和圖13 (下面稱為非專利文獻(xiàn)3))。 圖5是在非專利文獻(xiàn)3中公開的現(xiàn)有半透射液晶顯示設(shè)備的平面圖。 如圖5所示，在現(xiàn)有的半透射液晶顯示設(shè)備中，半透射液晶顯示板22 中的每個像素40都包含三個顏色區(qū)R(紅)區(qū)、G(綠)區(qū)和B(藍(lán)) 區(qū)。另外，每一顏色區(qū)可以分為透射區(qū)和反射區(qū)。換言之，像素40可
以分為六個區(qū)透射區(qū)(紅)41R;反射區(qū)(紅)42R;透射區(qū)(綠)
41G;反射區(qū)(綠)42G;透射區(qū)(藍(lán))41B;和反射區(qū)(藍(lán))42B。
在每一反射區(qū)中，在半透射液晶顯示板22中的兩個玻璃襯底的后 玻璃襯底的表面上相差一金屬膜(未顯示)，在這種情況中，液晶接 觸上述表面。金屬膜反射外部光。因此，在透射區(qū)中，來自光源(未 顯示)的光經(jīng)過液晶板中的液晶層(未顯示)，以形成圖像。在反射 區(qū)中，外部光，諸如自然光、室內(nèi)照明光等，經(jīng)過液晶層，并且這樣 經(jīng)過的光線被金屬膜反射然后再經(jīng)過液晶層，以形成圖像。于是，外 部光在充滿外部光的明亮位置可以用作部分光源。因此，半透射液晶 顯示設(shè)備與透射液晶顯示裝置相比，在顯示平面上提供了更高的亮度 并減少了激活光源所需的電能耗。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中存在下列問題。圖6是在雙凸透鏡方法 中使用板透射液晶顯示板的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設(shè)備的投射圖， 圖7是顯示其光學(xué)模型的圖。
可以想象，為了減少三維圖像顯示設(shè)備中的電能耗，可以在圖3 所示的雙凸透鏡方法的三維圖像顯示設(shè)備中使用圖5所示的半透射液 晶顯示板22。然而，在這樣的半透射三維圖像顯示設(shè)備中有下列問題。
在圖5所示的半透射液晶顯示板22中，每一像素40都近似為方 的，并且每一像素40都被分為三個顏色區(qū)R、 G和B，使得每一顏色 區(qū)變?yōu)榫匦?。于是，?dāng)每一顏色區(qū)被分為透射區(qū)和反射區(qū)時，每一顏
色區(qū)是沿長度方向上延伸的線劃分的。
在當(dāng)圖5所示的半透射液晶顯示板22用作三維圖像顯示設(shè)備的顯 示板的情況下，用于顯示用于左眼的圖像的像素(下面稱為用于左眼
的像素43)和用于顯示用于右眼的圖像的像素(下面成為用于右眼的 像素44)組成的像素對被用作基本像素部分。因此，成對像素和雙凸 透鏡3之間的關(guān)系可以由圖6表示。圖5所示的單個像素(即，用于 左眼的像素43)的透射區(qū)(紅)41R、透射區(qū)(綠)41G和透射區(qū)(藍(lán)) 41B被看作用于左眼的像素的透射區(qū)410，并且用于左眼的像素43的 反射區(qū)(紅)42R、反射區(qū)(綠)42G和反射區(qū)(藍(lán))42B被看作用于 左眼的像素的反射區(qū)420，而用于右眼的像素44 (與用于左眼的像素 43成對的像素)的透射區(qū)(紅)41R、透射區(qū)(綠)41G和透射區(qū)(藍(lán)) 41B被看作用于右眼的像素的透射區(qū)430，并且用于右眼的像素44的 反射區(qū)(紅)42R、反射區(qū)(綠)42G和反射區(qū)(藍(lán))42B被看作用于 右眼的像素的反射區(qū)440。
在三維圖像顯示設(shè)備中，用于左眼的像素的透射區(qū)410、用于左眼 的像素的反射區(qū)420、用于右眼的像素的透射區(qū)430和用于右眼的像素 的反射區(qū)440以這個順序按照柱面透鏡3a的排列方向12排列，即，以 柱面透鏡3a的長度方向11垂直的方向排列，以提供對于每一柱面透鏡 3a的一致性。在三維顯示設(shè)備中除上述之外的結(jié)構(gòu)排列與圖3所示的 現(xiàn)有設(shè)備中的相同。
結(jié)果，如圖7所示，在半透射液晶顯示板22中從光源IO發(fā)出的 光經(jīng)過用于左眼的像素中的透射區(qū)410和用于右眼的像素中的透射區(qū) 430，然后由雙凸透鏡3的柱面透鏡3a偏轉(zhuǎn)，并進(jìn)一步傳播至區(qū)域ETL 或ETR。另一方面，外部光在經(jīng)過雙凸透鏡3之后，入射到半透射液 晶板22上。外部光經(jīng)過用于左眼的像素中的反射區(qū)420中的液晶層和 用于右眼的反射區(qū)440中的液晶層，然后由金屬膜反射，使它再次經(jīng) 過液晶層。然后，外部光由柱面透鏡3a偏轉(zhuǎn)，并射向區(qū)域ERL或ERR。
結(jié)果，當(dāng)觀看者令其左眼52位于區(qū)域ETL且右眼51位于區(qū)域ERL， 則觀察到由透射的光得到的三維圖像，并且當(dāng)觀看者令其左眼52位于 區(qū)域ERL且右眼51位于區(qū)域ERR時，觀察到由反射的光得到的三維 圖像。因此，如圖7所示，使用半透射液晶顯示板的三維圖像顯示設(shè) 備與使用透射液晶顯示板的三維圖像顯示設(shè)備相比，提供了大為減少 的由透射光和反射光分別得到的三維可視范圍。
上述說明是關(guān)于使用雙凸透鏡的三維圖像顯示設(shè)備。然而，對于 使用視差隔板的三維圖像顯示設(shè)備也發(fā)生類似的問題。下面，說明這 個問題。圖8是在使用半透射液晶顯示板的視差隔板方法中的現(xiàn)有雙 眼型三維圖像顯示設(shè)備的透視圖，圖9是顯示其光學(xué)模型的圖。
如圖8所示，在三維圖像顯示設(shè)備中，在用于左眼的像素中的透 射區(qū)410、用于左眼的像素中的反射區(qū)420、用于右眼的像素中的透射 區(qū)430和用于右眼的像素中的反射區(qū)440被以此順序且以狹縫7a的排 列方向12排列，即，以垂直于狹縫7a的長度方向11的方向排列，使 得它對于視差隔板7的每一狹縫7a都一致。三維圖像顯示設(shè)備除此之 外的結(jié)構(gòu)排列與圖1所示的現(xiàn)有設(shè)備的相同。
結(jié)果，如圖9所示，從光源IO發(fā)出的光經(jīng)過用于左眼的像素中的 透射區(qū)410和用于右眼的像素中的透射區(qū)430，然后在光經(jīng)過視差隔板 7的狹縫7a的情況時部分光被截取。然后經(jīng)過的光進(jìn)入?yún)^(qū)域ETL或 ETR。另一方面，外部光經(jīng)由狹縫7a入射到半透射液晶板22上，然后 在用于左眼的像素的反射區(qū)420和用于右眼的像素的反射區(qū)440中反 射。然后，外部光進(jìn)入?yún)^(qū)域ERL或ERR。于是，如果觀看者令其左眼 52位于區(qū)域ETL且右眼51位于區(qū)域ETR，則他可以觀察到由透射光 得到的三維圖像。當(dāng)觀看者令其左眼52位于區(qū)域ERL且右眼51位于 區(qū)域ERR的情況下，他能夠觀察到由反射光得到的三維圖像。如上所 示，即使在使用視差隔板方法的半透射三維圖像顯示設(shè)備中，也存在 透射顯示和反射顯示中的三維可視范圍與透射三維圖像顯示設(shè)備相比
顯著減少的問題。
類似的問題通常不僅發(fā)生在三維圖像顯示設(shè)備中，而且發(fā)生在前 面提到的同時顯示多個圖像的顯示器中。換言之，與透射圖像顯示設(shè) 備相比，半透射圖像顯示設(shè)備對于透射顯示和反射顯示的可視范圍都 明顯變窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種圖像顯示設(shè)備，其在保證更寬的可 視范圍的同時，保證顯示平面上的高亮度以及減少的電能耗。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種便攜終端設(shè)備，其中安裝了這樣 的圖像顯示設(shè)備，使得可以在保證更寬的可視范圍的同時，保證顯示 平面上的高亮度以及減少的電能耗。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種顯示板，其可以安裝在這樣的圖 像顯示設(shè)備中，使得可以在保證更寬的可視范圍的同時，保證顯示平 面上的高亮度以及減少的電能耗。
上述目的通過以下措施實(shí)現(xiàn)
在本發(fā)明的第一個方面中，圖像顯示設(shè)備包括光源；顯示板， 其放置在光源的前面，并且具有矩陣形式的多個像素部分，每一像素 部分包括用于為第一觀察點(diǎn)顯示圖像的第一像素和用于為第二觀察點(diǎn) 顯示圖像的第二像素，第二像素以第一方向放置在與第一像素相分離 的位置；和光學(xué)單元，其放置在顯示板的前面，用于偏轉(zhuǎn)從第一方向 上的第一和第二像素發(fā)出的光。而且，每一第一和第二像素都包括一 透射區(qū)和一反射區(qū)，透射區(qū)用于將從光源發(fā)出的光透射至光學(xué)單元， 反射區(qū)用于反射從光學(xué)單元的前部入射的外部光。在每一像素中，透 射區(qū)和反射區(qū)以垂直于第一方向的第二方向排列。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，透射區(qū)和反射區(qū)使得有可能根據(jù)外部 光的強(qiáng)度調(diào)整來自光源的光的強(qiáng)度，從而能夠降低電能耗，保持圖像 的高亮度。另外，在光學(xué)單元偏轉(zhuǎn)從第一方向上的每一像素發(fā)出的光 的情況，透射區(qū)和反射區(qū)的排列方向在垂直于第一方向的第二方向上 對齊，使得從透射區(qū)發(fā)出的光和從反射區(qū)發(fā)出的光不互相分離。因此， 觀看者能夠在任何觀看位置觀看從透射區(qū)和反射區(qū)發(fā)出的光。結(jié)果， 可視范圍不再由于透射區(qū)和反射區(qū)的分離而減少。
在這種情況中，光學(xué)單元可以是其中以第一方向排列了多個柱面 透鏡的雙凸透鏡，柱面透鏡放置在在每條線中，其中所述像素部分以 對應(yīng)于柱面透鏡的長度方向的第二方向延伸。
或者，光學(xué)單元可以是其中以第一方向排列了多條狹縫的視差隔 板，對于每一條線形成了狹縫，其中像素部分在對應(yīng)于狹縫的長度方 向的第二方向上延伸。
在本發(fā)明的第二個方面中，圖像顯示設(shè)備包括光源；顯示板， 其位于光源的前面，并且具有矩陣形式的多個像素部分，每一像素部 分至少包括用于為第一觀察點(diǎn)顯示圖像的第一像素和用于為第二觀察 點(diǎn)顯示圖像的第二像素，第二像素位于在第一方向上與第一像素相分 離的位置；和視差隔板，其插在光源和顯示板之間，視差隔板是通過 將用于偏轉(zhuǎn)從第一光源發(fā)出的光的多條狹縫以第一方向排列而形成 的，在這種情況中，狹縫位于像素部分的每條線中，以垂直于第一方 向的第二方向延伸，第二方向是狹縫的長度方向。并且，每一第一和 第二像素都包括一透射區(qū)和一反射區(qū)，透射區(qū)用于透射從光源發(fā)出并 經(jīng)過視差隔板的狹縫的光，反射區(qū)用于反射從前部入射的外部光。透 射區(qū)和反射區(qū)在每一像素中以第二方向排列。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，透射區(qū)和反射區(qū)使得有可能根據(jù)外部 光的強(qiáng)度調(diào)整來自光源的光的強(qiáng)度，從而能夠降低電能耗，保持圖像
的高亮度。另外，視差隔板使得從光源發(fā)出的光能夠在經(jīng)過相應(yīng)像素 后，在第一方向上偏轉(zhuǎn)。然而，透射區(qū)和反射區(qū)的排列方向在第二方 向上對齊，使得從透射區(qū)發(fā)出的光和從反射區(qū)發(fā)出的光互不分離。因 此，觀看者能夠在任何觀察位置觀看從透射區(qū)和反射區(qū)發(fā)出的光。結(jié) 果，可視范圍不再由于透射區(qū)和反射區(qū)的規(guī)定而減小。另外，由于視 差隔板放置在顯示板的后部，所以可以提高可見度。
在這些情況中，每一個透射區(qū)和反射區(qū)都可以對于互不相同的顏 色分為多個子區(qū)，并且對于相同顏色的子區(qū)沿第一方向排列。這樣可 以顯示彩色圖像。
或者，每一個透射區(qū)和反射區(qū)都可以劃分為對于互不相同的顏色 的多個子區(qū)，并且對于相同顏色的子區(qū)沿第二方向排列。這樣，可以 使用現(xiàn)有的垂直帶狀濾色鏡顯示彩色圖像。
另外，第一方向可以是顯示平面的水平方向，在這種情況中，對 于第一觀察點(diǎn)的圖像可以是用于左眼的圖像且對于第二觀察點(diǎn)的圖像 可以是用于右眼的圖像，用于左眼的圖像相對于用于右眼的圖像具有 視差，從而提供了三維圖像。在這種結(jié)構(gòu)下，光學(xué)單元將從用于第一 觀察點(diǎn)的像素發(fā)出的光射向觀看者的左眼并將從用于第二觀察點(diǎn)的像 素發(fā)出的光射向觀看者的右眼，于是觀看者能夠識別三維圖像。
或者，第一方向可以是顯示平面上的垂直方向。例如，在圖像顯 示設(shè)備安裝在便攜終端設(shè)備中的情況，這種結(jié)構(gòu)使得觀看者僅僅改變 便攜終端設(shè)備的角度便可以從互不相同的多個觀察點(diǎn)觀看圖像顯示設(shè) 備，并選擇性地觀看多個圖像之一。在多個圖像具有相同的相關(guān)性的 情況，特別地，可以在多個圖像之間切換以通過改變觀察角度的簡單 方案進(jìn)行觀看，使得可用性大為提高。由于將用于第一觀察點(diǎn)的圖像 和用于第二觀察點(diǎn)的圖像分離的第一方向是顯示平面的垂直方向，所 以觀看者總是能夠用雙眼觀看到用于第一觀察點(diǎn)的圖像和用于第二觀
察點(diǎn)的圖像。這提高了單個圖像的可見度。
根據(jù)本發(fā)明的便攜終端設(shè)備包括根據(jù)第一和第二方面的圖像顯示 設(shè)備。這種便攜終端設(shè)備可以是蜂窩電話、便攜終端、PDA (個人數(shù) 字助理)、游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)中的任何一種。
根據(jù)本發(fā)明的顯示板包括矩陣形式的多個像素部分，每一所述像 素部分包括用于顯示用于第一觀察點(diǎn)的圖像的第一像素和用于顯示用 于第二觀察點(diǎn)的圖像的第二像素。并且，每一第一像素和第二像素都
包括用于透射光的透射區(qū)和用于反射光的反射區(qū)。每一透射區(qū)和反射 區(qū)被劃分為紅子區(qū)、綠子區(qū)和藍(lán)子區(qū)。并且在每一像素中，透射區(qū)和 反射區(qū)的排列方向與紅子區(qū)、綠子區(qū)和藍(lán)子區(qū)的相同。
根據(jù)本發(fā)明的顯示板安裝在圖像顯示設(shè)備中，該圖像顯示設(shè)備裝 備有光源和光學(xué)單元，光學(xué)單元位于光源前面，用于在一個方向上偏 轉(zhuǎn)入射光。顯示板插在光源和光學(xué)單元之間，用于將從光源發(fā)出的光 在透射后引導(dǎo)至光學(xué)單元，并將從前部入射的外部光反射向光學(xué)單元。 通過將板中透射區(qū)和反射區(qū)的排列方向設(shè)置為與光學(xué)單元偏轉(zhuǎn)光線的 方向相垂直，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)第一或第二方面的圖像顯示設(shè)備。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備中，每一像素包括透射區(qū)和反射區(qū)， 并且因此，使用來自光源的透射光和外部光的反射光，可以減少電能 耗，保持圖像的高亮度。另外，關(guān)學(xué)單元偏轉(zhuǎn)從第一方向上的各個像 素發(fā)出的光，并且通過將透射區(qū)和反射區(qū)的排列方向設(shè)置為垂直于第 一方向的第二方向，從透射區(qū)發(fā)出的光和從反射區(qū)發(fā)出的光不能相互 分離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的可視范圍。


圖1是使用視差隔板的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設(shè)備的透視圖； 圖2是顯示圖1中三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖； 圖3是使用雙凸透鏡的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設(shè)備的透視圖； 圖4是顯示圖3中三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖； 圖5是現(xiàn)有半透射液晶顯示設(shè)備的平面圖6是在雙凸透鏡方法中使用半透射液晶顯示板的現(xiàn)有雙眼型三
維圖像顯示設(shè)備的透視圖7是圖6的三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖8是在視差隔板方法中使用半透射液晶顯示板的現(xiàn)有雙眼型三
維圖像顯示設(shè)備的透視圖9是顯示圖8的三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖IO是本發(fā)明第一實(shí)施例中的三維圖像顯示設(shè)備的透視圖11是該實(shí)施例的便攜終端設(shè)備的透視圖12是顯示從圖10中A-A線看的截面中的光學(xué)模型的圖13是顯示從圖10中B-B線看的截面中的光學(xué)模型的圖14是在本發(fā)明第二實(shí)施例中的三維圖像顯示設(shè)備的透視圖； 圖15是在本發(fā)明第三實(shí)施例中的三維圖像顯示設(shè)備的透視圖； 圖16是在本發(fā)明第四實(shí)施例中的三維圖像顯示設(shè)備的透視圖17是顯示從圖16中C-C線看的截面中的光學(xué)模型的圖； 圖18是顯示從圖16中D-D線看的截面中的光學(xué)模型的圖19是在本發(fā)明第五實(shí)施例中的三維圖像顯示設(shè)備的透視圖20是顯示從圖19中E-E線看的截面中的光學(xué)模型的圖； 圖21是顯示從圖19中F-F線看的截面中的光學(xué)模型的圖22是本發(fā)明第六實(shí)施例中的便攜終端設(shè)備的透視圖；和 圖23是顯示在實(shí)施例中圖像顯示設(shè)備的操作的光學(xué)模型的圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，例如，在半透射三維圖像顯示設(shè)備中，用于左眼的 像素和用于右眼的像素被周期性地或者以雙凸透鏡中柱面透鏡的排列 方向排列，或者以視差隔板中狹縫的排列方向排列。每一像素包括一 透射區(qū)和一反射區(qū)。進(jìn)一步，每一像素中的透射區(qū)和反射區(qū)被周期性 地或者以雙凸透鏡中柱面透鏡的長度方向排列，或者以視差隔板中狹
縫的長度方向排列。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)排列，得到從用于左眼的像素發(fā)出的光和從用于 右眼的像素發(fā)出的光被朝向左眼或右眼的方向偏轉(zhuǎn)，然而在各個像素 中從透射區(qū)發(fā)出的光和從反射區(qū)發(fā)出的光沒有朝互不相同的方向偏 轉(zhuǎn)，這使得它們沒有互相分離。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的半透射三維圖像 顯示設(shè)備與現(xiàn)有的透射三維圖像顯示設(shè)備相比，提供了更高的亮度和 減小的電能耗，而沒有減小三維可視范圍。
現(xiàn)在參考附圖，具體說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。首先，說明本發(fā)
明的第一實(shí)施例。圖io是根據(jù)第一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備的透視
圖，圖11是根據(jù)第一實(shí)施例的便攜終端設(shè)備的透視圖。圖IO顯示了 液晶顯示板中的一對像素以及對應(yīng)于這對像素的單個柱面透鏡。
如圖IO所示，根據(jù)第一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備1裝備有光源 10(見圖12)，并且半透射液晶顯示設(shè)備2放置在光源IO的前部，即
觀看者一側(cè)。雙凸透鏡3放置在液晶顯示板2的前表面上。例如，光
源10包含導(dǎo)光板(未顯示)，其中半透射液晶顯示板2插在雙凸透 鏡3和導(dǎo)光板之間；和放置在導(dǎo)光板側(cè)部的側(cè)光(未顯示)。在這種 情況中，從側(cè)光發(fā)出的光由導(dǎo)光板引導(dǎo)至半透射液晶顯示板2，將光線 朝半透射液晶顯示板2的方向反射。
在半透射液晶顯示板2中，像素對以矩陣的形式沿方向11和12 排列，其中每一個像素對是一個具有用于左眼的像素43和用于右眼的 像素44的像素部分。圖10所示的方向11是雙凸透鏡3中柱面透鏡3a 的長度方向，而方向12是柱面透鏡3a的排列方向。用于左眼的像素 43和用于右眼的像素44沿方向12交替放置，即方向12與從用于左眼 的像素43到用于右眼的像素44的方向相同。另外，用于左眼的像素 43和用于右眼的像素44沿方向ll分別排列成一條直線和另一條直線。 在這種情況下，在方向12上的成對像素的排列周期與柱面透鏡的排列
周期近似相同。在排列方向上，成對像素以方向ll排列所沿的直線與
柱面透鏡3a相等。每一個用于左眼的像素43和用于右眼的像素44都 由光屏障部分6劃界。
另外，用于左眼的像素43包括一透射區(qū)410和一反射區(qū)420，并 且用于右眼的像素44包括一透射區(qū)430和一反射區(qū)440。各個區(qū)域410、 420、 430或440的形狀都是矩形。在用于左眼的像素43中的透射區(qū) 410和反射區(qū)420交替地沿柱面透鏡的長度方向11重復(fù)排列，并且在 用于右眼的像素44中的透射區(qū)430和反射區(qū)440也交替地沿柱面透鏡 的長度方向ll重復(fù)排列。另一方面，透射區(qū)410和430交替地沿柱面 透鏡的排列方向12重復(fù)排列，并且反射區(qū)420和440交替地沿柱面透 鏡的排列方向12重復(fù)排列。另外，從光源IO發(fā)出的光以前向方向經(jīng) 過透射區(qū)410和430。在反射區(qū)420和440中，由例如鋁制成的金屬膜 (未顯示)形成在液晶顯示板2中的玻璃襯底(未顯示)的后部表面 上，液晶層(未顯示)接觸該表面。結(jié)果，來自前部并經(jīng)過液晶顯示 板2的液晶層的光線由金屬膜反射，然后再次經(jīng)過液晶層，使得它以 前向方向離開該層。在這種情況下，每一個區(qū)域410、 420、 430和440 都具有例如相同的面積。
如圖ll所示，根據(jù)第一實(shí)施例的便攜終端設(shè)備是例如其中安裝了 三維圖像顯示設(shè)備1的蜂窩電話S。圖10所示的柱面透鏡3a的長度方 向是三維圖像顯示設(shè)備1的顯示平面的長度方向或垂直方向，并且柱 面透鏡3a的排列方向12是三維圖像顯示設(shè)備1的顯示平面的橫向方向 或水平方向。在蜂窩電話8中，三維圖像顯示設(shè)備1由安裝在蜂窩電 話8內(nèi)的電池(未顯示)供能。
下面，說明根據(jù)第一實(shí)施例的具有上述結(jié)構(gòu)排列的三維圖像顯示 設(shè)備的功能。圖12顯示了圖IO所示的三維圖像顯示設(shè)備中從A-A線 觀看的截面的光學(xué)模型，圖13示了圖10中從B-B線觀看的截面的光 學(xué)模型。如圖10、 12和13所示，從外部控制單元(未顯示)向液晶
顯示板2輸入信號，使得用于左眼的像素43和用于右眼的像素44分 別生成用于左眼的圖像和用于右眼的圖像。
在這種情況下，打開光源10,從光源IO發(fā)出的光入射到半透射液 晶顯示板2上。在入射到半透射液晶顯示板2之后進(jìn)入反射區(qū)420和 440的光線由金屬膜截取，使得光線不能經(jīng)過液晶顯示板2。另一方面， 進(jìn)入透射區(qū)410和430的光線經(jīng)過液晶顯示板2,并進(jìn)一步入射到雙凸 透鏡3上。外部光，諸如自然光、室內(nèi)照明光等，從前部經(jīng)過雙凸透 鏡3，然后入射到液晶顯示板2上。在入射到液晶顯示板2之后進(jìn)入透 射區(qū)410和430的光線經(jīng)過液晶顯示板2并傳播到其后部，即朝向光 源傳播，于是對于成像沒有貢獻(xiàn)。另一方面，入射到反射區(qū)420和440 上的光線經(jīng)過液晶顯示板2中的液晶層。然后，經(jīng)過的光線由金屬膜 反射，然后再次經(jīng)過液晶層，并進(jìn)一步入射到雙凸透鏡3上。
進(jìn)入雙凸透鏡3的光線被每一柱面透鏡3a偏移，并被分離為沿垂 直于柱面透鏡3a的長度方向11的不同方向傳播的光線。各個光線的傳 播方向都相對于柱面透鏡3a的光軸平面3b朝向方向12傾斜。結(jié)果， 從用于左眼的像素43中的透射區(qū)410和反射區(qū)420發(fā)出的光線傳播至 區(qū)域EL，從用于右眼的像素44中的透射區(qū)430和反射區(qū)440發(fā)出的 光線傳播至區(qū)域ER。
在這種情況下，如上所述，雙凸透鏡3是由一維排列的柱面透鏡 構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，因此雙凸透鏡3在長度方向11上沒有提供透鏡作用， 即沒有將光線朝向長度方向11偏轉(zhuǎn)。因此，從用于左眼的像素43和 用于右眼的像素44發(fā)出的光線在柱面透鏡的排列方向12上分裂。然 而，從用于左眼的像素43中的透射區(qū)410和反射區(qū)420發(fā)出的光線沒 有分裂，并以混合的狀態(tài)傳播至同一區(qū)域EL，并且從用于右眼的像素 44中的透射區(qū)430和反射區(qū)440發(fā)出的光線沒有分裂，并以混合的狀 態(tài)傳播至同一區(qū)域ER。結(jié)果，對于柱面透鏡的長度方向11，可以得到 與觀察位置無關(guān)的顯示。因此，當(dāng)觀看者令其左眼52位于區(qū)域EL且
右眼51位于區(qū)域ER時，他能夠觀看到三維圖像。
在三維圖像顯示設(shè)備放置在黑暗環(huán)境中并因此無法僅靠外部光顯 示圖像的情況下，通過打開光源IO并通過使用由其發(fā)射的光線以及外 部光的反射光，能夠顯示三維圖像。在這種情況下，可以通過根據(jù)外
部光的光線強(qiáng)度調(diào)節(jié)光源10的光強(qiáng)，即或者通過在外部光強(qiáng)較弱時增 加光源10的光強(qiáng)，或者通過在外部光強(qiáng)較強(qiáng)時減小光源10的光強(qiáng)，
而在整個區(qū)域上調(diào)節(jié)圖像亮度之后，與環(huán)境亮度無關(guān)地維持更亮的圖 像。另外，在三維圖像顯示設(shè)備位于足夠亮的環(huán)境中并且外部光的光
強(qiáng)足以僅靠外部光就顯示三維圖像的情況下，在關(guān)閉光源IO之后可以
僅靠反射的光線顯示三維圖像，從而能夠減少電能耗。即使在希望以 犧牲一定程度的可見度而節(jié)能的情況下，例如，當(dāng)希望在充電后長時 間顯示操作時，通過使用透射光和反射光可以在最弱亮度的操作狀態(tài) 下減少電能耗。
相反，如非專利文獻(xiàn)2所述，在僅使用透射光的三維圖像顯示設(shè) 備的情況中，圖像的亮度在外部光的光強(qiáng)極強(qiáng)時與環(huán)境亮度相比較小， 從而使得可見度降低。類似地，在僅使用反射光的三維圖像顯示設(shè)備 的情況中，圖像的亮度在外部光的光強(qiáng)弱時也較小，從而導(dǎo)致可見度 降低。
如上所述，即使如圖5所示的現(xiàn)有半透射液晶顯示板安裝在如圖3 所示的現(xiàn)有三維圖像顯示設(shè)備中，反射光和透射光也朝向互不相同的 方向偏轉(zhuǎn)，使得三維可視范圍變窄。相反，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中， 反射光和透射光不朝互不相同的方向偏轉(zhuǎn)，使得三維可視范圍不再變 窄。
因此，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，三維圖像顯示設(shè)備使用來自光 源的透射光和外部光的反射光，提供了更寬的三維可視范圍，并且使 得能夠顯示更亮的三維圖像。因而，在具有高亮度光強(qiáng)的明亮環(huán)境中，
能夠節(jié)省提供給光源的能量，從而能夠減少電能耗。結(jié)果，包括本發(fā) 明第一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備的蜂窩電話保證了在電池充電后的 較長操作周期，而無需增加電池的尺寸或容量。
因此，根據(jù)第一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備最優(yōu)地應(yīng)用于便攜終 端設(shè)備，諸如蜂窩電話等，并保證提供令人滿意的三維圖像，同時減 少電能耗。如果根據(jù)第一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備用在便攜設(shè)備中， 則由于觀看者能夠任意調(diào)節(jié)其眼睛與顯示板之間的位置關(guān)系，所以可 以無延遲地找到最佳可視范圍，這與將其安裝在大尺寸的顯示設(shè)備中 的情況不同。
只要每一像素包括一個反射區(qū)和透射區(qū)，并且適用性充分獨(dú)立于 反射區(qū)與透射區(qū)的面積比，液晶顯示板就可以應(yīng)用于這種便攜設(shè)備。 換言之，盡管說明了反射區(qū)與透射區(qū)的面積比為1: l的半透射液晶顯 示板，但是在本發(fā)明第一實(shí)施例中，透射區(qū)與反射區(qū)的面積比可以被 指定為例如6: 4?；蛘邔τ谕干鋮^(qū)比反射區(qū)的面積大的輕反射液晶顯 示板，或者對于反射區(qū)比透射區(qū)的面積大的輕透射液晶顯示板，根據(jù) 本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)安排都可類似適用。
另外，像素的電極可以或者由有源矩陣方法(例如TFT (薄膜晶
體管)激活方法、TFD (薄膜二極管)激活方法)激活，或者由無源矩 陣方法(例如STN (超扭曲向列液晶)方法等)激活。顯示板可以是 具有為每一像素提供的一透射區(qū)和一反射區(qū)的任何類型，而不限于液 晶顯示板。
雙眼三維圖像顯示設(shè)備僅具有用于左眼的像素和用于右眼的像 素，在第一實(shí)施例的上述說明中專門對其進(jìn)行了解釋。然而，本發(fā)明 還可應(yīng)用于N眼型三維圖像顯示設(shè)備(N為大于2的整數(shù))。
另外，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，可以利用分時方法顯示彩色圖
像。
另外，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的便攜終端設(shè)備不限于蜂窩電話， 還可應(yīng)用于諸如便攜終端、PDA、游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等 終端設(shè)備。
下面，說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖14是根據(jù)第二實(shí)施例的三維 圖像顯示設(shè)備的透視圖。如圖14所示，與第一實(shí)施例相比，第二實(shí)施
例的特征在于，包括濾色鏡等的一顏色顯示裝置添加至半透射液晶顯
示板。這種濾色鏡的相同的顏色部分被排列為，沿柱面透鏡3a的排列 方向12重復(fù)放置。
例如，在用于左眼的像素43中，用于左眼的像素中的透射區(qū)(紅) 411、用于左眼的像素中的反射區(qū)(紅)421、用于左眼的像素中的透 射區(qū)(綠)412、用于左眼的像素中的反射區(qū)(綠)422、用于左眼的 像素中的透射區(qū)(藍(lán))413以及用于左眼的像素中的反射區(qū)(藍(lán))423 以此順序沿柱面透鏡3a的長度方向11排列。
而且，在用于右眼的像素44中，用于右眼的像素中的透射區(qū)(紅) 431、用于右眼的像素中的反射區(qū)(紅)441、用于右眼的像素中的透 射區(qū)(綠)432、用于右眼的像素中的反射區(qū)(綠)442、用于右眼的 像素中的透射區(qū)(藍(lán))433以及用于右眼的像素中的反射區(qū)(藍(lán))443 以此順序沿長度方向11排列。
與此相結(jié)合，帶狀形式的紅色濾色鏡(未顯示)位于用于左眼的 像素中的透射區(qū)(紅)411、用于左眼的像素中的反射區(qū)(紅)421、 用于右眼的像素的透射區(qū)(紅)431和用于右眼的像素中的反射區(qū)(紅) 441中。帶狀形式的綠色濾色鏡(未顯示)位于用于左眼的像素中的透 射區(qū)(綠)412、用于左眼的像素中的反射區(qū)(綠)422、用于右眼的 像素的透射區(qū)(綠)432和用于右眼的像素中的反射區(qū)(綠)442中。
而且，帶狀形式的藍(lán)色濾色鏡(未顯示)位于用于左眼的像素中的透
射區(qū)(藍(lán))413、用于左眼的像素中的反射區(qū)(藍(lán))423、用于右眼的 像素的透射區(qū)(藍(lán))433和用于右眼的像素中的反射區(qū)(藍(lán))443中。 這些濾色鏡的每一個都沿方向12延伸。根據(jù)第二實(shí)施例的三維圖像顯 示設(shè)備的結(jié)構(gòu)安排和功能與根據(jù)第一實(shí)施例的相同。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，可以得到能夠使用透射光和放射光， 以更寬的三維可視范圍和減少的電能耗執(zhí)行彩色顯示的三維圖像顯示 設(shè)備，并且也能得到包括這種三維顯示設(shè)備的便攜信息終端。第二實(shí) 施例除以上之外的優(yōu)點(diǎn)與第一實(shí)施例中的相同。
另外，第二實(shí)施例中的色彩安排僅在一個例子中指定，本發(fā)明并 不限定于這種安排順序。
在第二實(shí)施例中，解釋了雙眼型三維圖像顯示設(shè)備。然而，這里 根據(jù)第二實(shí)施例實(shí)施的結(jié)構(gòu)安排也可以應(yīng)用于N眼型三維圖像顯示設(shè) 備(N是大于2的整數(shù))。
下面，說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖15是根據(jù)第三實(shí)施例的三維 圖像顯示設(shè)備的透視圖。如圖15所示，與第二實(shí)施例相比，第三實(shí)施 例的特征在于，用于同一顏色的透射區(qū)和反射區(qū)沿圓柱透鏡的長度方 向11放置在半透射液晶顯示板2b中。例如，在用于雙凸透鏡3的柱 面透鏡3a中，用于左眼的像素中的透射區(qū)(紅)411和用于左眼的像 素中的反射區(qū)(紅)421沿柱面透鏡的長度方向11放置，并且鄰近這 樣排列成一條直線的區(qū)域，用于右眼的像素中的透射區(qū)(綠)432和用 于右眼的像素中的反射區(qū)(綠)442進(jìn)一步沿長度方向ll放置。換言 之，四個區(qū)，艮卩，用于左眼的像素中的透射區(qū)(紅)411、用于左眼的 像素中的反射區(qū)(紅)421、用于右眼的像素中的透射區(qū)(綠)432和 用于右眼的像素中的反射區(qū)(綠)442屬于柱面透鏡3a。
在另一相鄰的柱面透鏡3a中，用于左眼的像素中的透射區(qū)(藍(lán)) 413、用于左眼的像素中的反射區(qū)(藍(lán))423、用于右眼的像素中的透 射區(qū)(紅)431以及用于右眼的像素中的反射區(qū)(紅)441被類似地排 列。另外，在另一相鄰的柱面透鏡3a中，用于左眼的像素中的透射區(qū) (綠)412、用于左眼的像素中的反射區(qū)(綠)422、用于右眼的像素 中的透射區(qū)(藍(lán))433以及用于右眼的像素中的反射區(qū)(藍(lán))443被類 似地排列。 一組上面的柱面透鏡3a構(gòu)成一個像素部分。第三實(shí)施例中 除以上之外的結(jié)構(gòu)安排和功能與第二實(shí)施例中的相同。
在現(xiàn)有的二維板顯示設(shè)備中，濾色鏡以垂直方向排列，類似于根 據(jù)第三實(shí)施例的顯示設(shè)備，即，以帶狀的形式沿柱面透鏡的長度方向 11延聲。于是，根據(jù)第三實(shí)施例的彩色三維圖像顯示設(shè)備與包括垂直 帶形式的現(xiàn)有濾色鏡的彩色顯示設(shè)備兼容，并使用透射光和反射光提 供更寬的三維可視范圍。第三實(shí)施例除上述之外的其它結(jié)構(gòu)安排、功 能和優(yōu)點(diǎn)與第二實(shí)施例中的相同。
在第三實(shí)施例中，說明了雙眼型三維顯示設(shè)備。然而，第三實(shí)施 例也可應(yīng)用于N眼型三維顯示設(shè)備(N為大于2的整數(shù))。
下面，說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖16是根據(jù)第四實(shí)施例的三維 圖像顯示設(shè)備的透視圖。如圖16所示，第四實(shí)施例與第一實(shí)施例有以 下不同點(diǎn)視差隔板7代替柱面透鏡3 (參見圖10)放置在半透射液 晶顯示板2前面。在視差隔板7中，金屬膜沉積在例如玻璃襯底的表 面上，并且通過構(gòu)造金屬膜以從中移除部分區(qū)域而在金屬膜中形成狹 縫7a。沿視差隔板7的狹縫7a的長度方向11，交替放置用于左眼的像 素43的透射區(qū)410和反射區(qū)420，還交替放置用于右眼的像素44中的 透射區(qū)430和反射區(qū)440。另外，沿狹縫7a的排列方向12，交替放置 透射區(qū)410和430，還交替放置反射區(qū)420和440。第四實(shí)施例除上述 之外的結(jié)構(gòu)安排與第一實(shí)施例的相同。
接下來，說明根據(jù)第四實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備。圖17顯示了
從圖16中的線C-C觀測的三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型，圖18顯示 了從圖16中的線D-D觀測三維圖像顯示設(shè)備的光學(xué)模型。在這種情況 中，狹縫7a的減小的寬度提供了經(jīng)過狹縫7a的光的減小的強(qiáng)度，從而 使得顯示變暗?？紤]這個事實(shí)，狹縫7a被設(shè)計(jì)為具有預(yù)定寬度。實(shí)際 上，用于右眼的圖像和用于左眼的圖像在某種程度上互相重疊。然而， 在下面的說明中，為了簡化而忽略由于狹縫7a而造成的圖像重疊。
如圖17所示，從打開的光源IO發(fā)出的光入射到半透射液晶顯示 板2上。在半透射液晶顯示板2中，入射到用于左眼的像素中的透射 區(qū)410的光和入射到用于右眼的像素中的透射區(qū)430的光分別經(jīng)過相 應(yīng)的區(qū)，然后進(jìn)入視差隔板7。當(dāng)光經(jīng)過視差隔板7中的狹縫7a時， 一部分光被截取。然后，經(jīng)過用于左眼的像素中的透射區(qū)410的光傳 播至區(qū)域EL，經(jīng)過用于右眼的像素中的透射區(qū)430的光傳播至區(qū)域 ER。另外，在半透射液晶顯示板2中，入射到用于左眼的像素中的反 射區(qū)420上的光以及入射到用于右眼的像素中的反射區(qū)440上的光被 放置在這些區(qū)中的金屬膜(未顯示)截取。
另一方面，如圖18所示，外部光在經(jīng)過狹縫7a之后，從前側(cè)進(jìn) 入半透射液晶顯示板2。在半透射液晶顯示板2中，入射到用于左眼的 像素中的反射區(qū)420上的光和入射到用于右眼的像素中的反射區(qū)440 上的光經(jīng)過這些區(qū)中相應(yīng)的液晶層(未顯示)，然后由相應(yīng)的金屬膜 (未顯示)反射。然后，它們再次經(jīng)過液晶層，并傳播至視差隔板7。 一部分光在經(jīng)過視差隔板7中的狹縫7a時被截取，并且從用于左眼的 像素中的反射區(qū)420發(fā)出的光傳播至區(qū)域EL，并且從用于右眼的像素 中的反射區(qū)440發(fā)出的光傳播至區(qū)域ER。入射到用于左眼的像素中的 透射區(qū)410和用于右眼的像素中的透射區(qū)430的外部光經(jīng)過這些區(qū)域， 然后傳播至光源10，從而對于成像沒有貢獻(xiàn)。
因此，當(dāng)觀看者令其左眼52位于區(qū)域EL，右眼51位于區(qū)域ER
時，他能夠觀看由透射光和反射光得到的三維圖像。
在視差隔板7中形成的狹縫7a具有一維形狀，因此沒有提供在長
度方向11上的屏蔽光的效果。結(jié)果，可以在方向11上得到與觀察位
置無關(guān)的顯示。因此，從用于左眼的像素中的透射區(qū)410發(fā)出的光和 從用于左眼的像素中的反射區(qū)420發(fā)出的光沒有在互不相同的方向上 偏轉(zhuǎn)，并且從用于右眼的像素中的透射區(qū)430發(fā)出的光和從用于右眼 的像素中的反射區(qū)440發(fā)出的光也沒有沿互不相同的方向偏轉(zhuǎn)。結(jié)果， 即使每個像素都具有這樣的一個透射區(qū)和反射區(qū)，也沒有減小三維可 視范圍。
因此，在第四實(shí)施例中，如果觀看者令其左眼52位于區(qū)域EL， 右眼51位于區(qū)域ER，則可以觀察到三維顯示。在這種情況中，可以 觀看三維圖像的三維可視范圍比如圖9所示的每一個區(qū)域ETL、 ETR、 ERL和ERR大。因此，在第四實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)能夠提供更寬三維 可視范圍的三維圖像顯示設(shè)備，并且使用透射光和反射光保證了增加 的亮度，同時減少電能耗。
在第四實(shí)施例中，使用視差隔板7代替雙凸透鏡，從而抑制了由 于透鏡的表面反射而引起的條紋，并且因此可以避免顯示圖像質(zhì)量的 降低。第四實(shí)施例除上述之外的優(yōu)點(diǎn)與第一實(shí)施例的相同。
在第四實(shí)施例中，與上述第二或第三實(shí)施例類似，可以使用濾色 鏡將每個像素劃分為用于各個顏色的區(qū)。使用這種方法，可以顯示彩 色圖像。另外，彩色顯示也可以利用時分方法實(shí)現(xiàn)。
在第四實(shí)施例中，說明了雙眼型三維圖像顯示設(shè)備。然而，與上 述第一至第三實(shí)施例類似，第四實(shí)施例也可應(yīng)用于N眼型三維圖像顯 示設(shè)備(N是大于2的整數(shù))。
下面，說明本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖19是根據(jù)第五實(shí)施例的三維 圖像顯示設(shè)備的透視圖。如圖19所示，與第四實(shí)施例相比，第五實(shí)施 例的特征在于，視差隔板7放置在半透射液晶顯示板2的后側(cè)，艮卩，
插在半透射液晶顯示板2和光源10之間(參見圖20)。除此之外的結(jié)
構(gòu)安排與第四實(shí)施例中相同。
下面，說明根據(jù)第五實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備得到的功能和優(yōu)
點(diǎn)。圖20顯示了從圖19中的線E-E剖面觀測的設(shè)備的光學(xué)模型，圖 21顯示了沿圖19中的F-F線的剖面觀測到的設(shè)備的光學(xué)模型。如圖21 和21所示，從打開的光源10發(fā)出的光入射到視差隔板7上。 一部分 入射到視差隔板7上的光經(jīng)過狹縫7a，然后進(jìn)入半透射液晶顯示板2， 而光的剩余部分被截取。在這種情況中，半透射液晶顯示板2中入射 到用于左眼的像素中的透射區(qū)410上的光和入射到用于右眼的像素中 的透射區(qū)430上的光經(jīng)過相應(yīng)區(qū)，然后分別傳播至區(qū)域EL和ER,而 在半透射液晶顯示板2中入射到用于左眼的像素中的反射區(qū)420的光 和入射到用于右眼的像素中的反射區(qū)440上的光被這些區(qū)中相應(yīng)的金 屬膜截取，從而對于顯示沒有貢獻(xiàn)。
另一方面，如圖21所示，外部光從前側(cè)進(jìn)入半透射液晶顯示板2。 入射到用于左眼的像素中的反射區(qū)420以及用于右眼的像素中的反射 區(qū)440的外部光由這些區(qū)中的相應(yīng)金屬膜(未顯示)反射，然后不被 視差隔板7截取地到達(dá)前側(cè)，并且到達(dá)區(qū)域EL和ER。然而，入射到 用于左眼的像素中的透射區(qū)410和用于右眼的像素中的透射區(qū)430的 光經(jīng)過視差隔板7，從而對于顯示沒有貢獻(xiàn)。
因此，當(dāng)觀看者令其左眼52位于區(qū)域EL，右眼51位于區(qū)域ER 時，他可以觀看到由透射光得到的三維圖像。在這種情況中，反射光 既沒有朝區(qū)域EL由沒有朝區(qū)域ER偏轉(zhuǎn)，使得反射光得到的顯示成為 二維顯示。然而，在第五實(shí)施例中，通過將視差隔板7放置在半透射 液晶顯示板2的后側(cè)，可以抑制由于視差隔板引起的可視性降低。第五實(shí)施例除以上的其它優(yōu)點(diǎn)與第四實(shí)施例的相同。
第五實(shí)施例中說明了雙眼型三維圖像顯示設(shè)備。然而，第五實(shí)施 例也可應(yīng)用于N眼型三維圖像顯示設(shè)備(N是大于2的整數(shù))。
下面說明本發(fā)明的第六實(shí)施例。圖22是顯示第六實(shí)施例的便攜終 端設(shè)備的透視圖，圖23是說明該實(shí)施例中圖像顯示設(shè)備的操作的光學(xué) 模型的圖。如圖22所示，圖像顯示設(shè)備安裝在作為便攜終端設(shè)備的蜂 窩電話9中。第六實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于，構(gòu)成雙凸透 鏡3的柱面透鏡3a的長度方向ll是圖像顯示設(shè)備的橫向方向或者圖像 的水平方向，并且柱面透鏡3a的排列方向12是圖像的長度方向或垂直 方向。盡管圖22為了簡化說明僅顯示了四個柱面透鏡3a，實(shí)際上，存 在的柱面透鏡3a的數(shù)目與沿方向ll放置的像素的數(shù)目相同。
如圖23所示，多對像素以矩陣形式排列在顯示板2上，每一對像 素都由用于第一觀察點(diǎn)的像素45 (下面稱為"第一觀察點(diǎn)像素45") 和用于第二觀察點(diǎn)的像素46 (下面稱為"第二觀察點(diǎn)像素46")組成。 單個像素對中第一觀察點(diǎn)像素45和第二觀察點(diǎn)像素46的排列方向是 柱面透鏡3a的排列方向12或者長度方向(垂直方向)。在每一個像素 45和46中都提供一透射區(qū)和一反射區(qū)，并且該透射區(qū)和反射區(qū)沿柱面 透鏡3a的長度方向11或者顯示平面的橫向方向(水平方向)排列。第 六實(shí)施例除了上述討論之外的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同。
下面說明根據(jù)本實(shí)施例的圖像顯示設(shè)備的操作。如圖23所示，光 源發(fā)出進(jìn)入顯示板2的光。此時，第一觀察點(diǎn)像素45顯示用于第一觀 察點(diǎn)的圖像，第二觀察點(diǎn)像素46顯示用于第二觀察點(diǎn)的圖像。用于第 一觀察點(diǎn)的圖像和用于第二觀察點(diǎn)的圖像不是具有視差的三維圖像， 而是二維圖像。盡管兩個圖像都是獨(dú)立圖像，但是它們可以是指示有 關(guān)它們之間的相關(guān)性的信息的圖像。
已經(jīng)進(jìn)入顯示板2的第一觀察點(diǎn)像素45和第二觀察點(diǎn)像素46的 透射區(qū)的光透過這些區(qū)并射向雙凸透鏡3。這些光由雙凸透鏡3的柱面 透鏡3a折射，并分別向區(qū)域E1和E2輸出。區(qū)域E1和E2沿長度方向 排列。外部光，諸如自然光或照明光，從前部透過雙凸透鏡3并進(jìn)入 液晶顯示板2。在輸入液晶顯示板2的光中，進(jìn)入各個像素的透射區(qū)的 光成分向液晶顯示板2的后部傳播，g卩，光源10對顯示沒有貢獻(xiàn)。
同時，進(jìn)入各個像素的反射區(qū)的光成分透過液晶顯示板2的液晶 層，由金屬膜反射，然后再次透射液晶層以進(jìn)入雙凸透鏡3。此時，當(dāng) 觀看者令雙眼都位于區(qū)域E1時，觀看者可以觀看到用于第一觀察點(diǎn)的 圖像，而當(dāng)觀看者令雙眼都位于區(qū)域E2時，觀看者可以觀看到用于第 二觀察點(diǎn)的圖像。
第六實(shí)施例具有這樣的優(yōu)點(diǎn)通過僅僅改變蜂窩電話9的角度， 觀看者可以令其雙眼都位于區(qū)域El或者區(qū)域E2，以選擇性地觀看用 于第一觀察點(diǎn)的圖像或者用于第二觀察點(diǎn)的圖像。在用于第一觀察點(diǎn) 的圖像和用于第二觀察點(diǎn)的圖像具有一定相關(guān)性的情況，特別地，通 過改變觀看角度的簡單方案可以在圖像間切換以供觀看，從而顯著提 高了可用性。
在用于第一觀察點(diǎn)的圖像和用于第二觀察點(diǎn)的圖像沿橫向方向排 列的情況，右眼和左眼可以看到取決于觀看位置的不同圖像。在這種 情況中，觀看者可能發(fā)生誤解，無法識別用于單一觀察點(diǎn)的圖像。在 如第六實(shí)施例中那樣用于多個觀察點(diǎn)的圖像沿長度方向排列的情況， 通過比較，觀看者總是能夠用雙眼觀看用于單一觀察點(diǎn)的圖像，并且 因此能夠輕易地識別圖像。第六實(shí)施例的其它優(yōu)點(diǎn)與第一實(shí)施例的相 同。第六實(shí)施例可以與第二至第五實(shí)施例中的任何一個相結(jié)合。
上面對于第一至第六實(shí)施例的說明是對于這樣的圖像顯示設(shè)備給 出的其安裝在便攜電話等內(nèi)部，并提供對于一個觀看者的右眼和左
眼具有視差的圖像以提供三維圖像，或者同時向一個觀看者提供多種 類型的圖像。然而，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備不限于這種類型，而 可以是具有大型顯示板并向多個觀看者提供多個不同圖像的圖像顯示 設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示設(shè)備，包括光源；顯示板，其放置在所述光源的前面，其中沿第一方向排列有多個像素；以及光學(xué)單元，其放置在所述顯示板的前面，用于偏轉(zhuǎn)從所述第一方向上的像素發(fā)出的光，其中，所述多個像素中的每一個都包括將從所述光源發(fā)出的光透射至所述光學(xué)單元的透射區(qū)和將從前部入射的外部光反射至所述光學(xué)單元的反射區(qū)，使得在所述多個像素的每一個像素中，所述透射區(qū)和所述反射區(qū)沿垂直于所述第一方向的第二方向排列。
2. 如權(quán)利要求1的圖像顯示設(shè)備，其中每一所述像素不是用于顯 示第一觀察點(diǎn)的圖像的第一觀察點(diǎn)像素，就是用于顯示第二觀察點(diǎn)的 圖像的第二觀察點(diǎn)像素。
3. 如權(quán)利要求2的圖像顯示設(shè)備，其中所述第一和第二觀察點(diǎn)像 素沿所述第一方向交替地放置。
4. 如權(quán)利要求3的圖像顯示設(shè)備，其中所述光學(xué)單元是沿所述第 一方向排列了多個柱面透鏡的雙凸透鏡；并且為所述這些像素中的每一對相鄰像素提供所述這些柱面透鏡。
5. 如權(quán)利要求4的圖像顯示設(shè)備，其中所述多個像素還沿所述第二方向排列；并且沿所述第二方向排列在同一條線上的所有像素不是所述第一觀察點(diǎn)像素，就是所述第二觀察點(diǎn)像素。
6. 如權(quán)利要求5的圖像顯示設(shè)備，其中被包括在所述光學(xué)單元中 與所述第二方向?qū)R。
7. 如權(quán)利要求3的圖像顯示設(shè)備，其中所述光學(xué)單元是沿所述第 一方向排列了多個狹縫的視差隔板，所述這些狹縫沿所述第二方向延 伸；并且為所述這些像素中的每一對相鄰像素提供所述這些狹縫。
8. 如權(quán)利要求7的圖像顯示設(shè)備，其中所述多個像素還沿所述第 二方向排列；并且沿所述第二方向排列在同一條線上的所有像素不是所述第一觀察點(diǎn)像素，就是所述第二觀察點(diǎn)像素。
9. 一種圖像顯示設(shè)備，包括 光源；顯示板，其放置在所述光源的前面，其中沿第一方向排列有多個 像素；以及光學(xué)單元，其放置在所述光源和所述顯示板之間，用于沿第一方 向偏轉(zhuǎn)從所述光源發(fā)出的光，其中，所述多個像素中的每一個都包括用于透射被所述光學(xué)單元 偏轉(zhuǎn)的光的透射區(qū)和將從前部入射的外部光反射至前部的反射區(qū)，使 得在所述多個像素的每一個像素中，所述透射區(qū)和所述反射區(qū)沿垂直 于所述第一方向的第二方向排列。
10. 如權(quán)利要求9的圖像顯示設(shè)備，其中每一所述像素不是用于 顯示第一觀察點(diǎn)的圖像的第一觀察點(diǎn)像素，就是用于顯示第二觀察點(diǎn) 的圖像的第二觀察點(diǎn)像素。
11. 如權(quán)利要求IO的圖像顯示設(shè)備，其中所述第一和第二觀察點(diǎn) 像素沿所述第一方向交替地放置。
12. 如權(quán)利要求11的圖像顯示設(shè)備，其中所述光學(xué)單元是沿所述第一方向排列了多個狹縫的視差隔板，所述這些狹縫沿所述第二方向延伸；并且為所述這些像素中的每一對相鄰像素提供所述這些狹縫。
13. 如權(quán)利要求12的圖像顯示設(shè)備，其中所述多個像素還沿所述 第二方向排列；并且沿所述第二方向排列在同一條線上的所有像素不是所述第一觀察點(diǎn)像素，就是所述第二觀察點(diǎn)像素。
14. 如權(quán)利要求1的圖像顯示設(shè)備，其中每一所述透射區(qū)和所述 反射區(qū)都被劃分為多個彼此不同的顏色子區(qū)，并且同一顏色的子區(qū)沿 所述第一方向排列。
15. 如權(quán)利要求9的圖像顯示設(shè)備，其中每一所述透射區(qū)和所述 反射區(qū)都被劃分為多個彼此不同的顏色子區(qū)，并且同一顏色的子區(qū)沿 所述第一方向排列。
16. 如權(quán)利要求1的圖像顯示設(shè)備，其中每一所述透射區(qū)和所述 反射區(qū)都被劃分為多個彼此不同的顏色子區(qū)，并且同一顏色的子區(qū)沿 所述第二方向排列。
17. 如權(quán)利要求9的圖像顯示設(shè)備，其中每一所述透射區(qū)和所述 反射區(qū)都被劃分為多個彼此不同的顏色子區(qū)，并且同一顏色的子區(qū)沿 所述第二方向排列。
18. 如權(quán)利要求14的圖像顯示設(shè)備，其中所述透射區(qū)和所述反射 區(qū)被劃分為紅、綠和藍(lán)子區(qū)。
19. 如權(quán)利要求1的圖像顯示設(shè)備，其中所述顯示板是液晶顯示 板。
20. 如權(quán)利要求1的圖像顯示設(shè)備，其中所述第一方向是顯示平 面的水平方向。
21. 如權(quán)利要求3的圖像顯示設(shè)備，其中所述第一觀察點(diǎn)的所述 圖像是左眼圖像，而所述第二觀察點(diǎn)的所述圖像是右眼圖像，所述右 眼圖像相對于所述左眼圖像具有視差，從而提供三維圖像。
22. 如權(quán)利要求1的圖像顯示設(shè)備，其中所述第一方向是顯示平 面的垂直方向。
23. —種便攜終端設(shè)備，包括如權(quán)利要求22的所述圖像顯示設(shè)備。
24. 如權(quán)利要求23的便攜終端設(shè)備，其中所述便攜終端設(shè)備是蜂 窩電話、便攜終端、PDA、游戲設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像顯示設(shè)備、便攜終端設(shè)備以及顯示板。半透射液晶顯示板中用于左眼的第一像素和用于右眼的第二像素沿雙凸透鏡中柱面透鏡的排列方向交替放置。第一透射區(qū)和第一反射區(qū)位于用于左眼的第一像素中，第二透射區(qū)和第二反射區(qū)位于用于右眼的第二像素中。在這種情況下，第一像素中的第一透射區(qū)和第二反射區(qū)沿柱面透鏡的長度方向交替放置，并且第二像素中的第二透射區(qū)和反射區(qū)沿柱面透鏡的長度方向交替放置。
文檔編號G09G5/02GK101363963SQ200810133819
公開日2009年2月11日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者上原伸一, 高梨伸彰 申請人:日本電氣株式會社