專利名稱：圖像顯示設備、便攜終端設備以及顯示板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠朝向多個觀察點顯示不同圖像的圖像顯示設備，一種其中安裝了這樣的圖像顯示設備的便攜終端設備，以及一種安裝在這樣的圖像顯示設備中的顯示板，更具體地，本發(fā)明涉及一種圖像顯示設備、一種便攜終端設備以及液晶顯示板，它們都能夠減少電能耗。
背景技術：
現(xiàn)在，已經(jīng)對于能夠顯示三維圖像的顯示設備作了許多研究。關于雙目鏡觀察，希臘數(shù)學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-Dimensional Display”，Sangyo-Tosho，K.K.，下面將其引用為非專利文獻1)。即，需要三維圖像顯示設備，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。因為要避免由于使用眼鏡而帶來的麻煩相當困難，所以近年來主要研究無需使用眼鏡的方法。
雙面透鏡方法以及視差隔板方法等屬于無需使用眼鏡的方法。雙面透鏡方法于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實現(xiàn)。
正如在非專利文獻1中所述，視差隔板是具有許多細帶狀開口，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。在顯示板中，在與狹縫的長度方向相垂直的方向上重復排列用于人左眼的象素和用于人右眼的象素。結果，從每一象素發(fā)出的部分光當通過視差隔板時被截取。更特別的，象素被排列為，從用于左眼的象素發(fā)出的光到達觀看者的左眼，而向右眼傳播的光被截取，相反，從用于右眼的象素發(fā)出的光到達右眼，而向左眼傳播的光被截取。因此，從用于左眼的象素發(fā)出的光和從用于右眼的象素發(fā)出的光分別到達左眼和右眼，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備的透視圖，圖2是顯示三維圖像顯示設備的光學模型的圖。如圖1和2所示，現(xiàn)有的三維圖像顯示設備裝備了透射液晶顯示板21，并且顯示象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象素43和一個用于右眼的象素44。在這種情況中，用于左眼的象素43和用于右眼的象素44分別由相應的光屏障部分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象素。
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。在一個方向在延伸的狹縫7a形成于視差隔板7中。狹縫7a是為用于左眼的象素43和用于右眼的象素44組成的象素對放置的。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)過用于左眼的象素43和用于右眼的象素44，然后當光經(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，并且事實上，已經(jīng)實現(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2)，No.838，pp.26-27的表1)。非專利文獻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備。
另一方面，雙面透鏡方法是使用雙面透鏡的三維圖像顯示方法。這種雙面透鏡是在一側具有平面而在另一側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象素以及用于顯示用于左眼的圖像的象素交替排列在透鏡的焦平面上。每一象素部分都包含一個用于右眼的象素和一個用于左眼的象素，這些象素部分沿在一個方向上延伸的一條線排列，使得象素部分屬于凸起部分。結果，從每一象素發(fā)出的光由雙面透鏡偏轉，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三維圖像。
圖3是使用雙面透鏡的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設備的透視圖。圖4是顯示三維圖像顯示設備的光學模型的圖。如圖3和4所示，現(xiàn)有的三維圖像顯示設備裝備有透射液晶顯示板21，并且顯示象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象素43和一個用于右眼的象素44。在這種情況中，雙面透鏡3放置在液晶顯示板21的前部，即在觀看者一側。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面透鏡3中。柱面透鏡3a與透射液晶顯示板21中的兩個象素保持一致地放置，即與用于左眼的象素43和用于右眼的象素44組成的象素對保持一致。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中用于左眼的象素43和用于右眼的象素44，然后由柱面透鏡3a向區(qū)域EL或區(qū)域ER偏轉。于是，當觀看者令其左眼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，然而在雙面透鏡方法中，由于光的傳播方向被偏轉，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，現(xiàn)在關于便攜設備等的雙面透鏡方法的應用作出了大量研究，其中特別強調(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備，其中安裝了這樣的三維圖像顯示設備。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。在當這種三維圖像顯示設備安裝在這樣的便攜終端設備中的情況下，電池通常用作電源。然而，便攜終端設備的重量和尺寸被嚴格限制，因而電池的容量也被嚴格限制。因此，便攜終端設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，作為使用雙面透鏡的圖像顯示設備(參見日本未決申請第332354/1994號(圖9)，這里作為專利文獻1參考)。這種顯示器使用雙面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。這種單個的顯示設備可以向相對于顯示設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備的情況相比，這種顯示設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備中以反射和透射方式顯示的半透射液晶顯示設備(例如，見NikkeiMicrodevices Separate Sheets“flat panel display”，Nikkei BP Co.Ltd.，pp.108-113和圖13(下面稱為非專利文獻3))。圖5是在非專利文獻3中公開的現(xiàn)有半透射液晶顯示設備的平面圖。如圖5所示，在現(xiàn)有的半透射液晶顯示設備中，半透射液晶顯示板22中的每個象素40都包含三個顏色區(qū)R(紅)區(qū)、G(綠)區(qū)和B(藍)區(qū)。另外，每一顏色區(qū)可以分為投射區(qū)和反射區(qū)。換言之，象素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)41B；和反射區(qū)(藍)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)有技術中存在下列問題。圖6是在雙面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備的投射圖，圖7是顯示其光學模型的圖。
可以想象，為了減少三維圖像顯示設備中的電能耗，可以在圖3所示的雙面透鏡方法的三維圖像顯示設備中使用圖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，每一象素40都近似為方的，并且每一象素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，當每一顏色區(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。
在當圖5所示的半透射液晶顯示板22用作三維圖像顯示設備的顯示板的情況下，用于顯示用于左眼的圖像的象素(下面稱為用于左眼的象素43)和用于顯示用于右眼的圖像的象素(下面成為用于右眼的象素44)組成的象素對被用作基本象素部分。因此，成對象素和雙面透鏡3之間的關系可以由圖6表示。圖5所示的單個象素(即，用于左眼的象素43)的透射區(qū)(紅)41R、透射區(qū)(綠)41G和透射區(qū)(藍)41B被看作用于左眼的象素的透射區(qū)410，并且用于左眼的象素43的反射區(qū)(紅)42R、反射區(qū)(綠)42G和反射區(qū)(藍)42B被看作用于左眼的象素的反射區(qū)420，而用于右眼的象素44(與用于左眼的象素43成對的象素)的透射區(qū)(紅)41R、透射區(qū)(綠)41G和透射區(qū)(藍)41B被看作用于右眼的象素的透射區(qū)430，并且用于右眼的象素44的反射區(qū)(紅)42R、反射區(qū)(綠)42G和反射區(qū)(藍)42B被看作用于右眼的象素的反射區(qū)440。
在三維圖像顯示設備中，用于左眼的象素的透射區(qū)410、用于左眼的象素的反射區(qū)420、用于右眼的象素的透射區(qū)430和用于右眼的象素的反射區(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。在三維顯示設備中除上述之外的結構排列與圖3所示的現(xiàn)有設備中的相同。
結果，如圖7所示，在半透射液晶顯示板22中從光源10發(fā)出的光經(jīng)過用于左眼的象素中的透射區(qū)410和用于右眼的象素中的透射區(qū)430，然后由雙面透鏡3的柱面透鏡3a偏轉，并進一步傳播至區(qū)域ETL或ETR。另一方面，外部光在經(jīng)過雙面透鏡3之后，入射到半透射液晶板22上。外部光經(jīng)過用于左眼的象素中的反射區(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，并射向區(qū)域ERL或ERR。結果，當觀看者令其左眼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備與使用透射液晶顯示板的三維圖像顯示設備相比，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。
上述說明是關于使用雙面透鏡的三維圖像顯示設備。然而，對于使用視差隔板的三維圖像顯示設備也發(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備的透視圖，圖9是顯示其光學模型的圖。
如圖8所示，在三維圖像顯示設備中，在用于左眼的象素中的透射區(qū)410、用于左眼的象素中的反射區(qū)420、用于右眼的象素中的透射區(qū)430和用于右眼的象素中的反射區(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。三維圖像顯示設備除此之外的結構排列與圖1所示的現(xiàn)有設備的相同。
結果，如圖9所示，從官員10發(fā)出的光經(jīng)過用于左眼的象素中的透射區(qū)410和用于右眼的象素中的透射區(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，然后在用于左眼的象素的反射區(qū)420和用于右眼的象素的反射區(qū)440中反射。然后，外部光進入?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，與透射圖像顯示設備相比，半透射圖像顯示設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備，其中安裝了這樣的圖像顯示設備，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現(xiàn)在本發(fā)明的第一個方面中，圖像顯示設備包括光源；顯示板，其放置在光源的前面，并且具有矩陣形式的多個象素部分，每一象素部分包括用于為第一觀察點顯示圖像的第一象素和用于為第二觀察點顯示圖像的第二象素，第二象素以第一方向放置在與第一象素相分離的位置；和光學單元，其放置在顯示板的前面，用于偏轉從第一方向上的第一和第二象素發(fā)出的光。而且，每一第一和第二象素都包括一透射區(qū)和一反射區(qū)，透射區(qū)用于將從光源發(fā)出的光透射至光學單元，反射區(qū)用于反射從光學單元的前部入射的外部光。在每一象素中，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)外部光的強度調(diào)整來自光源的光的強度，從而能夠降低電能耗，保持圖像的高亮度。另外，在光學單元偏轉從第一方向上的每一象素發(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，光學單元可以是其中以第一方向排列了多個柱面透鏡的雙面透鏡，柱面透鏡放置在在每條線中，其中所述象素部分以對應于柱面透鏡的長度方向的第二方向延伸。
或者，光學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，其中象素部分在對應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象素部分，每一象素部分至少包括用于為第一觀察點顯示圖像的第一象素和用于為第二觀察點顯示圖像的第二象素，第二象素位于在第一方向上與第一象素相分離的位置；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，狹縫位于象素部分的每條線中，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，每一第一和第二象素都包括一透射區(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)在每一象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)外部光的強度調(diào)整來自光源的光的強度，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)過相應象素后，在第一方向上偏轉。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，對于第一觀察點的圖像可以是用于左眼的圖像且對于第二觀察點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。在這種結構下，光學單元將從用于第一觀察點的象素發(fā)出的光射向觀看者的左眼并將從用于第二觀察點的象素發(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，在圖像顯示設備安裝在便攜終端設備中的情況，這種結構使得觀看者僅僅改變便攜終端設備的角度便可以從互不相同的多個觀察點觀看圖像顯示設備，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行觀看，使得可用性大為提高。由于將用于第一觀察點的圖像和用于第二觀察點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的圖像和用于第二觀察點的圖像。這提高了單個圖像的可見度。
根據(jù)本發(fā)明的便攜終端設備包括根據(jù)第一和第二方面的圖像顯示設備。這種便攜終端設備可以是蜂窩電話、便攜終端、PDA(個人數(shù)字助理)、游戲機、數(shù)碼相機和數(shù)碼攝像機中的任何一種。
根據(jù)本發(fā)明的顯示板包括矩陣形式的多個象素。并且，每一象素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)和藍子區(qū)。并且在每一象素中，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備中，該圖像顯示設備裝備有光源和光學單元，光學單元位于光源前面，用于在一個方向上偏轉入射光。顯示板插在光源和光學單元之間，用于將從光源發(fā)出的光在透射后引導至光學單元，并將從前部入射的外部光反射向光學單元。通過將板中透射區(qū)和反射區(qū)的排列方向設置為與光學單元偏轉光線的方向相垂直，可以實現(xiàn)根據(jù)第一或第二方面的圖像顯示設備。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設備中，每一象素包括透射區(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，關學單元偏轉從第一方向上的各個象素發(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，從而能夠實現(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備的透視圖；圖2是顯示圖1中三維圖像顯示設備的光學模型的圖；圖3是使用雙面透鏡的現(xiàn)有雙眼型三維圖像顯示設備的透視圖；
圖4是顯示圖3中三維圖像顯示設備的光學模型的圖；圖5是現(xiàn)有半透射液晶顯示設備的平面圖；圖6是在雙面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備的透視圖；圖7是圖6的三維圖像顯示設備的光學模型的圖；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備的透視圖；圖9是顯示圖8的三維圖像顯示設備的光學模型的圖；圖10是本發(fā)明第一實施例中的三維圖像顯示設備的透視圖；圖11是該實施例的便攜終端設備的透視圖；圖12是顯示從圖10中A-A線看的截面中的光學模型的圖；圖13是顯示從圖10中B-B線看的截面中的光學模型的圖；圖14是在本發(fā)明第二實施例中的三維圖像顯示設備的透視圖；圖15是在本發(fā)明第三實施例中的三維圖像顯示設備的透視圖；圖16是在本發(fā)明第四實施例中的三維圖像顯示設備的透視圖；圖17是顯示從圖16中C-C線看的截面中的光學模型的圖；圖18是顯示從圖16中D-D線看的截面中的光學模型的圖；圖19是在本發(fā)明第五實施例中的三維圖像顯示設備的透視圖；圖20是顯示從圖19中E-E線看的截面中的光學模型的圖；圖21是顯示從圖19中F-F線看的截面中的光學模型的圖；圖22是本發(fā)明第六實施例中的便攜終端設備的透視圖；和圖23是顯示在實施例中圖像顯示設備的操作的光學模型的圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明中，例如，在半透射三維圖像顯示設備中，用于左眼的象素和用于右眼的象素被周期性地或者以雙面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。每一象素包括一透射區(qū)和一反射區(qū)。進一步，每一象素中的透射區(qū)和反射區(qū)被周期性地或者以雙面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)這種結構排列，得到從用于左眼的象素發(fā)出的光和從用于右眼的象素發(fā)出的光被朝向左眼或右眼的方向偏轉，然而在各個象素中從透射區(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，這使得它們沒有互相分離。結果，根據(jù)本發(fā)明的半透射三維圖像顯示設備與現(xiàn)有的透射三維圖像顯示設備相比，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)選實施例。首先，說明本發(fā)明的第一實施例。圖10是根據(jù)第一實施例的三維圖像顯示設備的透視圖，圖11是根據(jù)第一實施例的便攜終端設備的透視圖。圖10顯示了液晶顯示板中的一對象素以及對應于這對象素的單個柱面透鏡。
如圖10所示，根據(jù)第一實施例的三維圖像顯示設備1裝備有光源10(見圖12)，并且半透射液晶顯示設備2放置在光源10的前部，即觀看者一側。雙面透鏡3放置在液晶顯示板2的前表面上。例如，光源10包含導光板(未顯示)，其中半透射液晶顯示板2插在雙面透鏡3和導光板之間；和放置在導光板側部的側光(未顯示)。在這種情況中，從側光發(fā)出的光由導光板引導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，象素對以矩陣的形式沿方向11和12排列，其中每一個象素對是一個具有用于左眼的象素43和用于右眼的象素44的象素部分。圖10所示的方向11是雙面透鏡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。用于左眼的象素43和用于右眼的象素44沿方向12交替放置，即方向12與從用于左眼的象素43到用于右眼的象素44的方向相同。另外，用于左眼的象素43和用于右眼的象素44沿方向11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上的成對象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，成對象素以方向11排列所沿的直線與柱面透鏡3a相等。每一個用于左眼的象素43和用于右眼的象素44都由光屏障部分6劃界。
另外，用于左眼的象素43包括一透射區(qū)410和一反射區(qū)420，并且用于右眼的象素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。在用于左眼的象素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重復排列，并且在用于右眼的象素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11重復排列。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重復排列。另外，從光源10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11所示，根據(jù)第一實施例的便攜終端設備是例如其中安裝了三維圖像顯示設備1的蜂窩電話8。圖10所示的柱面透鏡3a的長度方向是三維圖像顯示設備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)第一實施例的具有上述結構排列的三維圖像顯示設備的功能。圖12顯示了圖10所示的三維圖像顯示設備中從A-A線觀看的截面的光學模型，圖13示了圖10中從B-B線觀看的截面的光學模型。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，使得用于左眼的象素43和用于右眼的象素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10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，進入透射區(qū)410和430的光線經(jīng)過液晶顯示板2，并進一步入射到雙面透鏡3上。外部光，諸如自然光、室內(nèi)照明光等，從前部經(jīng)過雙面透鏡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。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，并進一步入射到雙面透鏡3上。
進入雙面透鏡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。結果，從用于左眼的象素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，從用于右眼的象素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，雙面透鏡3是由一維排列的柱面透鏡構成的復合結構，因此雙面透鏡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。因此，從用于左眼的象素43和用于右眼的象素44發(fā)出的光線在柱面透鏡的排列方向12上分裂。然而，從用于左眼的象素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，并且從用于右眼的象素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。結果，對于柱面透鏡的長度方向11，可以得到與觀察位置無關的顯示。因此，當觀看者令其左眼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10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)外部光的光線強度調(diào)節(jié)光源10的光強，即或者通過在外部光強較弱時增加光源10的光強，或者通過在外部光強較強時減小光源10的光強，而在整個區(qū)域上調(diào)節(jié)圖像亮度之后，與環(huán)境亮度無關地維持更亮的圖像。另外，在三維圖像顯示設備位于足夠亮的環(huán)境中并且外部光的光強足以僅靠外部光就顯示三維圖像的情況下，在關閉光源10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2所述，在僅使用透射光的三維圖像顯示設備的情況中，圖像的亮度在外部光的光強極強時與環(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備的情況中，圖像的亮度在外部光的光強弱時也較小，從而導致可見度降低。
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)有三維圖像顯示設備中，反射光和透射光也朝向互不相同的方向偏轉，使得三維可視范圍變窄。相反，在本發(fā)明的第一實施例中，反射光和透射光不朝互不相同的方向偏轉，使得三維可視范圍不再變窄。
因此，在本發(fā)明的第一實施例中，三維圖像顯示設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。結果，包括本發(fā)明第一實施例的三維圖像顯示設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)第一實施例的三維圖像顯示設備最優(yōu)地應用于便攜終端設備，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)第一實施例的三維圖像顯示設備用在便攜設備中，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備中的情況不同。
只要每一象素包括一個反射區(qū)和透射區(qū)，并且適用性充分獨立于反射區(qū)與透射區(qū)的面積比，液晶顯示板就可以應用于這種便攜設備。換言之，盡管說明了反射區(qū)與透射區(qū)的面積比為1∶1的半透射液晶顯示板，但是在本發(fā)明第一實施例中，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)明第一實施例的結構安排都可類似適用。
另外，象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象素提供的一透射區(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備僅具有用于左眼的象素和用于右眼的象素，在第一實施例的上述說明中專門對其進行了解釋。然而，本發(fā)明還可應用于N眼型三維圖像顯示設備(N為大于2的整數(shù))。
另外，在本發(fā)明的第一實施例中，可以利用分時方法顯示彩色圖像。
另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的便攜終端設備不限于蜂窩電話，還可應用于諸如便攜終端、PDA、游戲機、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等終端設備。
下面，說明本發(fā)明的第二實施例。圖14是根據(jù)第二實施例的三維圖像顯示設備的透視圖。如圖14所示，與第一實施例相比，第二實施例的特征在于，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重復放置。
例如，在用于左眼的象素43中，用于左眼的象素中的透射區(qū)(紅)411、用于左眼的象素中的反射區(qū)(紅)421、用于左眼的象素中的透射區(qū)(綠)412、用于左眼的象素中的反射區(qū)(綠)422、用于左眼的象素中的透射區(qū)(藍)413以及用于左眼的象素中的反射區(qū)(藍)423以此順序沿柱面透鏡3a的長度方向11排列。
而且，在用于右眼的象素44中，用于右眼的象素中的透射區(qū)(紅)431、用于右眼的象素中的反射區(qū)(紅)441、用于右眼的象素中的透射區(qū)(綠)432、用于右眼的象素中的反射區(qū)(綠)442、用于右眼的象素中的透射區(qū)(藍)433以及用于右眼的象素中的反射區(qū)(藍)443以此順序沿長度方向11排列。
與此相結合，帶狀形式的紅色濾色鏡(未顯示)位于用于左眼的象素中的透射區(qū)(紅)411、用于左眼的象素中的反射區(qū)(紅)421、用于右眼的象素的透射區(qū)(紅)431和用于右眼的象素中的反射區(qū)(紅)441中。帶狀形式的綠色濾色鏡(未顯示)位于用于左眼的象素中的透射區(qū)(綠)412、用于左眼的象素中的反射區(qū)(綠)422、用于右眼的象素的透射區(qū)(綠)432和用于右眼的象素中的反射區(qū)(綠)442中。而且，帶狀形式的藍色濾色鏡(未顯示)位于用于左眼的象素中的透射區(qū)(藍)413、用于左眼的象素中的反射區(qū)(藍)423、用于右眼的象素的透射區(qū)(藍)433和用于右眼的象素中的反射區(qū)(藍)443中。這些濾色鏡的每一個都沿方向12延伸。根據(jù)第二實施例的三維圖像顯示設備的結構安排和功能與根據(jù)第一實施例的相同。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，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備，并且也能得到包括這種三維顯示設備的便攜信息終端。第二實施例除以上之外的優(yōu)點與第一實施例中的相同。
另外，第二實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。
在第二實施例中，解釋了雙眼型三維圖像顯示設備。然而，這里根據(jù)第二實施例實施的結構安排也可以應用于N眼型三維圖像顯示設備(N是大于2的整數(shù))。
下面，說明本發(fā)明的第三實施例。圖15是根據(jù)第三實施例的三維圖像顯示設備的透視圖。如圖15所示，與第二實施例相比，第三實施例的特征在于，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，在用于雙面透鏡3的柱面透鏡3a中，用于左眼的象素中的透射區(qū)(紅)411和用于左眼的象素中的反射區(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，用于右眼的象素中的透射區(qū)(綠)432和用于右眼的象素中的反射區(qū)(綠)442進一步沿長度方向11放置。換言之，四個區(qū)，即，用于左眼的象素中的透射區(qū)(紅)411、用于左眼的象素中的反射區(qū)(紅)421、用于右眼的象素中的透射區(qū)(綠)432和用于右眼的象素中的反射區(qū)(綠)442屬于柱面透鏡3a。
在另一相鄰的柱面透鏡3a中，用于左眼的象素中的透射區(qū)(藍)413、用于左眼的象素中的反射區(qū)(藍)423、用于右眼的象素中的透射區(qū)(紅)431以及用于右眼的象素中的反射區(qū)(紅)441被類似地排列。另外，在另一相鄰的柱面透鏡3a中，用于左眼的象素中的透射區(qū)(綠)412、用于左眼的象素中的反射區(qū)(綠)422、用于右眼的象素中的透射區(qū)(藍)433以及用于右眼的象素中的反射區(qū)(藍)443被類似地排列。一組上面的柱面透鏡3a構成一個象素部分。第三實施例中除以上之外的結構安排和功能與第二實施例中的相同。
在現(xiàn)有的二維板顯示設備中，濾色鏡以垂直方向排列，類似于根據(jù)第三實施例的顯示設備，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)第三實施例的彩色三維圖像顯示設備與包括垂直帶形式的現(xiàn)有濾色鏡的彩色顯示設備兼容，并使用透射光和反射光提供更寬的三維可視范圍。第三實施例除上述之外的其它結構安排、功能和優(yōu)點與第二實施例中的相同。
在第三實施例中，說明了雙眼型三維顯示設備。然而，第三實施例也可應用于N眼型三維顯示設備(N為大于2的整數(shù))。
下面，說明本發(fā)明的第四實施例。圖16是根據(jù)第四實施例的三維圖像顯示設備的透視圖。如圖16所示，第四實施例與第一實施例有以下不同點視差隔板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象素43的透射區(qū)410和反射區(qū)420，還交替放置用于右眼的象素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。第四實施例除上述之外的結構安排與第一實施例的相同。
接下來，說明根據(jù)第四實施例的三維圖像顯示設備。圖17顯示了從圖16中的線C-C觀測的三維圖像顯示設備的光學模型，圖18顯示了從圖16中的線D-D觀測三維圖像顯示設備的光學模型。在這種情況中，狹縫7a的減小的寬度提供了經(jīng)過狹縫7a的光的減小的強度，從而使得顯示變暗?？紤]這個事實，狹縫7a被設計為具有預定寬度。實際上，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10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，入射到用于左眼的象素中的透射區(qū)410的光和入射到用于右眼的象素中的透射區(qū)430的光分別經(jīng)過相應的區(qū)，然后進入視差隔板7。當光經(jīng)過視差隔板7中的狹縫7a時，一部分光被截取。然后，經(jīng)過用于左眼的象素中的透射區(qū)410的光傳播至區(qū)域EL，經(jīng)過用于右眼的象素中的透射區(qū)430的光傳播至區(qū)域ER。另外，在半透射液晶顯示板2中，入射到用于左眼的象素中的反射區(qū)420上的光以及入射到用于右眼的象素中的反射區(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，從前側進入半透射液晶顯示板2。在半透射液晶顯示板2中，入射到用于左眼的象素中的反射區(qū)420上的光和入射到用于右眼的象素中的反射區(qū)440上的光經(jīng)過這些區(qū)中相應的液晶層(未顯示)，然后由相應的金屬膜(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，并且從用于左眼的象素中的反射區(qū)420發(fā)出的光傳播至區(qū)域EL，并且從用于右眼的象素中的反射區(qū)440發(fā)出的光傳播至區(qū)域ER。入射到用于左眼的象素中的透射區(qū)410和用于右眼的象素中的透射區(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。
因此，當觀看者令其左眼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。結果，可以在方向11上得到與觀察位置無關的顯示。因此，從用于左眼的象素中的透射區(qū)410發(fā)出的光和從用于左眼的象素中的反射區(qū)420發(fā)出的光沒有在互不相同的方向上偏轉，并且從用于右眼的象素中的透射區(qū)430發(fā)出的光和從用于右眼的象素中的反射區(qū)440發(fā)出的光也沒有沿互不相同的方向偏轉。結果，即使每個象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，在第四實施例中，可以實現(xiàn)能夠提供更寬三維可視范圍的三維圖像顯示設備，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。
在第四實施例中，使用視差隔板7代替雙面透鏡，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量的降低。第四實施例除上述之外的優(yōu)點與第一實施例的相同。
在第四實施例中，與上述第二或第三實施例類似，可以使用濾色鏡將每個象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現(xiàn)。
在第四實施例中，說明了雙眼型三維圖像顯示設備。然而，與上述第一至第三實施例類似，第四實施例也可應用于N眼型三維圖像顯示設備(N是大于2的整數(shù))。
下面，說明本發(fā)明的第五實施例。圖19是根據(jù)第五實施例的三維圖像顯示設備的透視圖。如圖19所示，與第四實施例相比，第五實施例的特征在于，視差隔板7放置在半透射液晶顯示板2的后側，即，插在半透射液晶顯示板2和光源10之間(參見圖20)。除此之外的結構安排與第四實施例中相同。
下面，說明根據(jù)第五實施例的三維圖像顯示設備得到的功能和優(yōu)點。圖20顯示了從圖19中的線E-E剖面觀測的設備的光學模型，圖21顯示了沿圖19中的F-F線的剖面觀測到的設備的光學模型。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象素中的透射區(qū)410上的光和入射到用于右眼的象素中的透射區(qū)430上的光經(jīng)過相應區(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象素中的反射區(qū)420的光和入射到用于右眼的象素中的反射區(qū)440上的光被這些區(qū)中相應的金屬膜截取，從而對于顯示沒有貢獻。
另一方面，如圖21所示，外部光從前側進入半透射液晶顯示板2。入射到用于左眼的象素中的反射區(qū)420以及用于右眼的象素中的反射區(qū)440的外部光由這些區(qū)中的相應金屬膜(未顯示)反射，然后不被視差隔板7截取地到達前側，并且到達區(qū)域EL和ER。然而，入射到用于左眼的象素中的透射區(qū)410和用于右眼的象素中的透射區(qū)430的光經(jīng)過視差隔板7，從而對于顯示沒有貢獻。
因此，當觀看者令其左眼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，使得反射光得到的顯示成為二維顯示。然而，在第五實施例中，通過將視差隔板7放置在半透射液晶顯示板2的后側，可以抑制由于視差隔板引起的可視性降低。第五實施例除以上的其它優(yōu)點與第四實施例的相同。
第五實施例中說明了雙眼型三維圖像顯示設備。然而，第五實施例也可應用于N眼型三維圖像顯示設備(N是大于2的整數(shù))。
下面說明本發(fā)明的第六實施例。圖22是顯示第六實施例的便攜終端設備的透視圖，圖23是說明該實施例中圖像顯示設備的操作的光學模型的圖。如圖22所示，圖像顯示設備安裝在作為便攜終端設備的蜂窩電話9中。第六實施例與第一實施例的不同之處在于，構成雙面透鏡3的柱面透鏡3a的長度方向11是圖像顯示設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，實際上，存在的柱面透鏡3a的數(shù)目與沿方向11放置的象素的數(shù)目相同。
如圖23所示，多對象素以矩陣形式排列在顯示板2上，每一對象素都由用于第一觀察點的象素45(下面稱為“第一觀察點象素45”)和用于第二觀察點的象素46(下面稱為“第二觀察點象素46”)組成。單個象素對中第一觀察點象素45和第二觀察點象素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)。在每一個象素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。第六實施例除了上述討論之外的其它結構與第一實施例的相同。
下面說明根據(jù)本實施例的圖像顯示設備的操作。如圖23所示，光源發(fā)出進入顯示板2的光。此時，第一觀察點象素45顯示用于第一觀察點的圖像，第二觀察點象素46顯示用于第二觀察點的圖像。用于第一觀察點的圖像和用于第二觀察點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立圖像，但是它們可以是指示有關它們之間的相關性的信息的圖像。
已經(jīng)進入顯示板2的第一觀察點象素45和第二觀察點象素46的透射區(qū)的光透過這些區(qū)并射向雙面透鏡3。這些光由雙面透鏡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，從前部透過雙面透鏡3并進入液晶顯示板2。在輸入液晶顯示板2的光中，進入各個象素的透射區(qū)的光成分向液晶顯示板2的后部傳播，即，光源10對顯示沒有貢獻。
同時，進入各個象素的反射區(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入雙面透鏡3。此時，當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的圖像，而當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的圖像。
第六實施例具有這樣的優(yōu)點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E1或者區(qū)域E2，以選擇性地觀看用于第一觀察點的圖像或者用于第二觀察點的圖像。在用于第一觀察點的圖像和用于第二觀察點的圖像具有一定相關性的情況，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。
在用于第一觀察點的圖像和用于第二觀察點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的圖像。在如第六實施例中那樣用于多個觀察點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的圖像，并且因此能夠輕易地識別圖像。第六實施例的其它優(yōu)點與第一實施例的相同。第六實施例可以與第二至第五實施例中的任何一個相結合。
上面對于第一至第六實施例的說明是對于這樣的圖像顯示設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備。
權利要求
1.一種圖像顯示設備，包括光源；顯示板，其放置在所述光源的前面，并且具有矩陣形式的多個象素部分，每一所述象素部分包括用于顯示用于第一觀察點的圖像的第一象素和用于顯示用于第二觀察點的圖像的第二象素，所述第二象素以第一方向放置在與所述第一象素相分離的位置；和光學單元，其放置在所述顯示板的前面，用于偏轉從所述第一方向上的所述第一和第二象素發(fā)出的光，其中，每一所述第一和第二象素都包括一透射區(qū)和一反射區(qū)，所述透射區(qū)用于將從所述光源發(fā)出的光透射至所述光學單元，所述反射區(qū)用于反射從所述光學單元的前部入射的外部光，并且其中所述透射區(qū)和所述反射區(qū)沿垂直于第一方向的第二方向排列在各個象素中。
2.如權利要求1的圖像顯示設備，其中所述光學單元是雙面透鏡，其中多個柱面透鏡沿第一方向排列，所述柱面透鏡沿每條線放置，在所述線中所述象素部分沿對應于所述柱面透鏡的長度方向的第二方向延伸。
3.如權利要求1的圖像顯示設備，其中所述光學單元是視差隔板，其中多個狹縫沿第一方向排列，所述狹縫是對于每條線形成的，在所述線中所述象素部分沿對應于所述狹縫的長度方向的第二方向延伸。
4.一種圖像顯示設備，包括光源；顯示板，其位于所述光源的前面，并且具有矩陣形式的多個象素部分，每一所述象素部分至少包括用于顯示用于第一觀察點的圖像的第一象素和用于顯示用于第二觀察點的圖像的第二象素，所述第二象素位于沿第一方向上與所述第一象素相分離的位置；和視差隔板，其插在所述光源和所述顯示板之間，所述視差隔板是通過將用于偏轉從所述第一光源發(fā)出的光的多條狹縫沿第一方向排列而形成的，在這種情況中，所述狹縫位于所述象素部分的每條線中，沿垂直于第一方向的第二方向延伸，所述第二方向是所述狹縫的長度方向，其中，每一所述第一和第二象素都包括一透射區(qū)和一反射區(qū)，所述透射區(qū)用于透射從所述光源發(fā)出并經(jīng)過所述視差隔板的狹縫的光，所述反射區(qū)用于反射從前部入射的外部光，并且其中所述透射區(qū)和所述反射區(qū)沿第二方向排列在每一象素中。
5.如權利要求1的圖像顯示設備，其中每一所述透射區(qū)和所述反射區(qū)都被劃分為用于互不相同的顏色的多個子區(qū)，并且用于同一顏色的子區(qū)沿第一方向排列。
6.如權利要求4的圖像顯示設備，其中每一所述透射區(qū)和所述反射區(qū)都被劃分為用于互不相同的顏色的多個子區(qū)，并且用于同一顏色的子區(qū)沿第一方向排列。
7.如權利要求1的圖像顯示設備，其中每一所述透射區(qū)和所述反射區(qū)都被劃分為用于互不相同的顏色的多個子區(qū)，并且用于同一顏色的子區(qū)沿第二方向排列。
8.如權利要求4的圖像顯示設備，其中每一所述透射區(qū)和所述反射區(qū)都被劃分為用于互不相同的顏色的多個子區(qū)，并且用于同一顏色的子區(qū)沿第二方向排列。
9.如權利要求5的圖像顯示設備，其中所述至少一個透射區(qū)和所述至少一個反射區(qū)中的每一個都被劃分為紅子區(qū)、綠子區(qū)和藍子區(qū)。
10.如權利要求1的圖像顯示設備，其中所述顯示板是液晶顯示板。
11.如權利要求1的圖像顯示設備，其中所述第一方向是顯示平面的水平方向。
12.如權利要求11的圖像顯示設備，其中用于所述第一觀察點的所述圖像是用于左眼的圖像，并且用于所述第二觀察點的所述圖像是用于右眼的圖像，其相對于用于右眼的所述圖像具有視差，從而提供三維圖像。
13.如權利要求1的圖像顯示設備，其中所述第一方向是顯示平面的垂直方向。
14.一種便攜終端設備，其包括根據(jù)權利要求1至13的任一條的所述圖像顯示設備。
15.如權利要求14的便攜終端設備，其中所述便攜終端設備是蜂窩電話、便攜終端、PDA、游戲設備、數(shù)碼相機和數(shù)碼攝像機中的任一種。
16.一種顯示板，其包括矩陣形式的多個象素，其中每一象素包括用于透射光的透射區(qū)和用于反射光的反射區(qū)，每一所述透射區(qū)和所述反射區(qū)被劃分為紅子區(qū)、綠子區(qū)和藍子區(qū)，并且其中各個象素中所述透射區(qū)和反射區(qū)的排列方向與所述紅子區(qū)、所述綠子區(qū)和所述藍子區(qū)的相同。
全文摘要
半透射液晶顯示板中用于左眼的第一象素和用于右眼的第二象素沿雙面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象素中，第二透射區(qū)和第二反射區(qū)位于用于右眼的第二象素中。在這種情況下，第一象素中的第一透射區(qū)和第二反射區(qū)沿柱面透鏡的長度方向交替放置，并且第二象素中的第二透射區(qū)和反射區(qū)沿柱面透鏡的長度方向交替放置。
文檔編號G02B27/22GK1525213SQ20041000769
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權日2003年2月27日
發(fā)明者上原伸一, 高梨伸彰, 彰 申請人:日本電氣株式會社