專利名稱：顯示三維圖像的三維圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示三維圖像的三維圖像顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知各種能夠顯示動(dòng)畫的三維圖像顯示設(shè)備，即，所謂的三維顯 示器。近年來(lái)，強(qiáng)烈需求一種不需要任何專用眼鏡或類似物的平板型 系統(tǒng)。作為不需要任何專用眼鏡的三維圖像顯示設(shè)備，存在一種利用 全息原理的系統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備。在這種利用全息原理的系統(tǒng)中，顯 示三維全色運(yùn)動(dòng)圖像被認(rèn)為是困難的。與利用全息原理的系統(tǒng)相反， 存在一種其中恰在顯示面板(顯示設(shè)備)之前設(shè)置光線控制元件，并控 制來(lái)自顯示面板的光線導(dǎo)向觀看者的系統(tǒng)，在所述顯示面板(顯示設(shè)備) 中，類似于直視型或投影型液晶顯示設(shè)備，或者等離子體顯示設(shè)備， 像素位置是固定的。按照該系統(tǒng)，能夠相對(duì)容易地顯示三維全色運(yùn)動(dòng) 圖像或者視頻。
光線控制元件也被稱為視差柵欄，其中按照即使當(dāng)觀察光線控制 元件上的相同位置區(qū)域時(shí)，根據(jù)觀察所述位置的角度能夠看到不同圖 像的方式來(lái)控制光線。更具體地說(shuō)，當(dāng)只給出左右視差(水平視差)時(shí)， 狹縫或透鏡光柵(柱面透鏡陣列)被用作光線控制元件，當(dāng)除了水平 視差之外還要施加垂直視差時(shí)，針孔陣列或透鏡陣列被用作光線控制 元件。
使用視差柵欄的系統(tǒng)被進(jìn)一步分成幾種，即，雙眼式、多眼式、 超多眼式(極多眼式)和集成成像(下面稱為II)式。在雙眼式中，根據(jù)雙 眼視差來(lái)實(shí)現(xiàn)全息景象，多眼式及其后的各種形式的三維圖像或多或 少伴隨有運(yùn)動(dòng)視差，從而和雙眼式全息圖像不同，它們被稱為三維圖
像。顯示這些三維圖像的基本原理和約IOO年前發(fā)明并應(yīng)用于三維攝影的集成攝影(IP, integral photography )的原理基本相同。
在這些系統(tǒng)中，II系統(tǒng)具有視點(diǎn)位置自由度高，易于實(shí)現(xiàn)全息景象的特征。在其中只實(shí)現(xiàn)水平視差并消除垂直視差的一維II系統(tǒng)中，如在SID04 Digest 1438(2004)中所述，能夠相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)具有高分辨率的顯示設(shè)備。相反，在雙眼系統(tǒng)或多眼系統(tǒng)中，通過(guò)限制實(shí)現(xiàn)全息景象的視點(diǎn)位置，能夠比一維II系統(tǒng)更容易地增強(qiáng)分辨率，僅僅借助從視點(diǎn)位置獲得的圖像就能夠創(chuàng)建三維圖像，從而能夠降低準(zhǔn)備圖像的負(fù)載。相反，由于視場(chǎng)有限，存在可視性差的問(wèn)題。
在這種利用狹縫或透鏡光柵的直視型棵眼三維顯示設(shè)備中，存在水平方向(第一方向)上的光線控制元件的開(kāi)口的周期性結(jié)構(gòu)和呈矩陣形式設(shè)置在平面顯示裝置上以便相互隔離像素的非顯示部分的周期性結(jié)構(gòu)，或者水平方向(第一方向)上的像素的顏色排列的周期性結(jié)構(gòu)在光學(xué)上相互干涉，從而易于產(chǎn)生云紋條紋或顏色云紋的問(wèn)題。作為該問(wèn)題的對(duì)策，已知一種使光線控制元件的周期性傾斜，即，使透鏡傾斜的方法。然而，在該方法中，沿垂直方向和水平方向延伸的直線被顯示成鋸齒狀，從而尤其是存在文本顯示質(zhì)量較差的問(wèn)題。在其中沿垂直方向(第二方向)不提供透鏡特性并且周期性限于水平方向的垂直透鏡中，盡管文本顯示質(zhì)量不成問(wèn)題，但是為了解決顏色云紋，平面顯示裝置的顏色排列必須是馬賽克排列或橫條排列。此外，為了解決由水平方向上的光線控制元件的開(kāi)口區(qū)1的周期性結(jié)構(gòu)與呈矩陣形式設(shè)置在平面顯示裝置上以便相互隔離像素的非顯示部分的周期性結(jié)構(gòu)的千涉引起的云紋問(wèn)題，如在JPA No.2005-86414(KOKAI)中公開(kāi)的一樣，通過(guò)在平面顯示裝置和透鏡光柵之間插入擴(kuò)散膜或相似物，來(lái)自在水平方向上彼此相鄰的子像素的光線被相互融合，從而消除了水平方向上的周期性并解決了云紋問(wèn)題。然而，當(dāng)增加擴(kuò)散膜時(shí)，出現(xiàn)了外部光被分散并且變亮環(huán)境中的對(duì)比度被降低的問(wèn)題。
作為除了使用擴(kuò)散膜來(lái)適當(dāng)?shù)叵嗷ト诤蟻?lái)自彼此相鄰的子像素的光線的方法之外的方法，已知的有在JP3027506中公開(kāi)的子像素的排列為delta排列的方法，在WO97/02709中7>開(kāi)的把子<象素的開(kāi)口部分形成為平行四邊形，以便允許在水平方向上彼此相鄰的像素在水
平方向上的坐標(biāo)上相互重疊的方法，以及在JP3525995中公開(kāi)的在水平方向上不改變垂直方向(第二方向)上的子像素的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的總值的方法。然而，在符合JP3027506的設(shè)計(jì)中，必須提供在垂直方向上連續(xù)的柵極線，從而存在數(shù)值孔徑等于或小于50%的問(wèn)題。此外，如在WO97/02709中所述，如果在開(kāi)口區(qū)形狀^皮形成為平行四邊形的同時(shí)，子像素被排列成使得每個(gè)子像素的重心在垂直方向和水平方向上不被移動(dòng)，那么存在難以布置通常在垂直方向上連續(xù)設(shè)置的信號(hào)線的問(wèn)題。
此外，為了實(shí)現(xiàn)JP3525995中所示的簡(jiǎn)單的開(kāi)口區(qū)形狀，除了在LCD的每個(gè)子像素10中本地設(shè)置的諸如薄膜晶體管(TFT)和Cs線的遮光元件之外，需要另外提供遮光部分3。
如上所述，在其中相互結(jié)合周期性在水平方向(第一方向)上受限
統(tǒng):i圖像顯示設(shè)4"、中，光線控制元;牛在第一方向上的周期性和平面
顯示裝置在水平方向上的周期性相互干擾，造成亮度(云紋)不均勻。解決云紋問(wèn)題的一種方法是使第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度恒定，并使第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第一方向上不變化，即，消除開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第二方向上的周期性。如果試圖在提供其中本地存在具有
TFT、 Cs線和液晶的不良取向的屏蔽的第一方向上的坐標(biāo)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的同時(shí)滿足該條件，那么除了初始必需的遮光部分之外，還必須提供通常不必要的虛擬遮光部分，使得第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第一方向上變成恒定，從而造成數(shù)值孔徑被降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三維圖像顯示設(shè)備，其中，相互組合使周期性在第一方向上受限的光線控制元件和平面顯示裝置，從而構(gòu)成三維圖像顯示設(shè)備，通過(guò)使平面顯示裝置的子像素在第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第一方向上不變化，消除第一方向上的周期性，通過(guò)消除與光線控制元件的干涉來(lái)消解云紋，并且能夠避免數(shù)值孔徑被降低。
按照顯示三維圖像的設(shè)備，包括
配置成顯示平面圖像的顯示部分，它包括子像素的排列，子像素的每個(gè)排列是沿第一方向排列的，并且子像素的排列是沿第二方向排列的，從而形成矩陣，其中每個(gè)子像素具有開(kāi)口區(qū)和遮光區(qū)，開(kāi)口區(qū)的面積是通過(guò)從子像素的面積中減去遮光區(qū)的面積而獲得的，并由通過(guò)沿第一方向積分第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度而獲得的值定義，子像素的一個(gè)排列中的第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度沿第一方向變化，并且使子像素的另一個(gè)排列中一個(gè)開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度和另一開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第二方向上的和沿第一方向基本恒定；和
配置成控制來(lái)自顯示部分的子像素的光線的光線控制元件，所述光線控制元件面對(duì)顯示部分，并且具備沿第二方向基本線性延伸，并且沿第一方向排列的許多光學(xué)開(kāi)口 。


圖1是以放大的方式示出顯示平面圖像的顯示部分的一部分的放大圖，所述顯示部分構(gòu)成按照本發(fā)明實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備。
圖2A是示出圖1中所示的平面圖像顯示部分中沿第二方向(垂直方向)的子像素的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度依存于第一方向(水平方向)上的坐標(biāo)的示圖。
圖2B是示出圖1中所示的平面圖像顯示部分中沿第二方向(垂直方向)的子像素的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度依存于第一方向(水平方向)上的坐標(biāo)的示圖。
圖2C是示出對(duì)于每個(gè)第一排列，圖1中所示的平面圖像顯示部分中的子像素10的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖3是構(gòu)成按照比較例的三維圖像顯示設(shè)備的平面圖像顯示部分的一部分的放大圖。
圖4A是示出圖3中所示的平面圖像顯示部分的第二方向(垂直方向)上的子像素的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度和第一坐標(biāo)的相關(guān)性的示圖。圖4B是示出對(duì)于每個(gè)第一排列，圖3中所示的平面圖像顯示部分中的子像素的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖4C是示出對(duì)于每個(gè)第一排列，圖3中所示的平面圖像顯示部分中的子像素的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖5是放大地示出顯示平面圖像的顯示部分的一部分的放大圖，所述顯示部分構(gòu)成按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備。
圖6A是示出對(duì)于每個(gè)第一排列(第N行和第(N+1)行)，圖5中所示的顯示部分中的子像素的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖6B是示出對(duì)于每個(gè)第一排列(第N行和笫(N+1)行)，圖5中所示的顯示部分中的子像素的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖7是放大地示出平面圖像顯示部分的一部分的放大圖，所述顯示部分構(gòu)成按照本發(fā)明的另 一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備。
圖8是示出圖7中所示的顯示部分中的開(kāi)口區(qū)形狀和焦點(diǎn)位置之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖9是解釋源自顯示在圖7中所示的顯示部分上的圖像和開(kāi)口區(qū)形狀的亮度差的說(shuō)明圖。
圖10是示出通過(guò)把三維顯示設(shè)備中的視點(diǎn)作為基準(zhǔn)確定的視角和透鏡-像素距離之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖ll是示出在圖IO中所示的顯示設(shè)備中呈散焦關(guān)系的透鏡和子像素形狀之間的定性關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖12是示出通過(guò)經(jīng)其中視差數(shù)為9并且散焦水平寬度為子像素寬度的40-60%的透鏡觀察子像素寬度的1/2波長(zhǎng)的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化而獲得的高次諧波衰減曲線(MTF)的示圖。
圖13是放大地示出顯示平面圖像的顯示部分的一部分的放大圖，所述顯示部分構(gòu)成按照本發(fā)明的又一 實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備。
圖14是示出對(duì)于每個(gè)第一排列，圖5中所示的顯示部分中的子像素的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖15A是解釋防止數(shù)值孔徑被降低的效果的示圖，并示出在第二方向(垂直方向)上，圖1中所示的第N^f亍的第一排列的開(kāi)口區(qū)形狀的遮光長(zhǎng)度的變化。
圖15B是解釋防止數(shù)值孔徑被降低的效果的示圖，并示出在第二方向(垂直方向)上，圖1中所示的第(N+1)行的第一排列的開(kāi)口區(qū)形狀的遮光長(zhǎng)度的變化。
圖15C是解釋防止數(shù)值孔徑被降低的效果的示圖，并示出作為防止因在圖15A中設(shè)置虛擬遮光部分3而造成遮光長(zhǎng)度在第二方向(垂直方向)上變化的結(jié)果，數(shù)值孔徑被降低。
圖15D是解釋防止數(shù)值孔徑被降低的效果的示圖，并示出作為防止因在圖15B中設(shè)置虛擬遮光部分3而造成遮光長(zhǎng)度在第二方向(垂直方向)上變化的結(jié)果，數(shù)值孔徑被降低。
圖16是放大地示出其中作為比較例，使垂直布線與第二方向(垂直方向)重合的平面圖像顯示部分的一部分的放大圖。
圖17是示出對(duì)于每個(gè)第一排列，圖16中所示的顯示部分中的子像素的遮光長(zhǎng)度的變化狀態(tài)的示圖。
圖18是示意示出本發(fā)明的三維圖像顯示設(shè)備的整個(gè)配置的透視圖。
圖19A是示意示出用在圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)備中的光線控制元件的透^L圖。
圖19B是示意示出用在圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)備中的光線控制元件的透視圖。
圖20A是示意示出圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)備的整個(gè)配置的展開(kāi)圖。
圖20B是示意示出圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)備的整個(gè)配置的展開(kāi)圖。
圖20C是示意示出圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)備的整個(gè)配置的展開(kāi)圖。
圖21是示意示出圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)備的一部分的配置的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖，詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備。
圖1是放大地示意示出在按照本發(fā)明實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè) 備中，用于顯示平面圖像的顯示部分的一部分的放大圖。
該顯示部分由沿水平方向和垂直方向排列成矩陣形式的子像素
構(gòu)成，濾色器部分12被設(shè)置在子像素10之前。此外，子像素10由 遮光部分或者說(shuō)遮光區(qū)3和6以及被遮光部分3和6隔開(kāi)的像元構(gòu)成， 開(kāi)口區(qū)或開(kāi)口部分1由隔開(kāi)的像元和對(duì)應(yīng)于子像素10的濾色器部分 12確定。從背光(未示出)發(fā)出的白光從開(kāi)口區(qū)l透過(guò)濾色器部分12， 從而顯示部分之前的部分被RGB顏色之一的光線照射，并且按照通 過(guò)子像素10的開(kāi)口區(qū)1的光線的光強(qiáng)和顏色，在顯示部分上顯示圖 像。
如圖1中舉例所示，子像素10的開(kāi)口區(qū)1被形成為部分被遮光 部分或遮光區(qū)5和3B切除的基本平行四邊形的形狀。排列顏色的濾 色器部分12被布置在子像素10上，如圖1中所示。圖l中的水平方 向?qū)?yīng)于第一方向，垂直方向?qū)?yīng)于第二方向。在圖1中，由3行/4 列子像素10構(gòu)成的區(qū)域示于圖1中，為了便于說(shuō)明，輔助線2被繪 制成正方形。此外，在圖l中，陰影部分對(duì)應(yīng)于開(kāi)口區(qū)l，空隙部分 對(duì)應(yīng)于黑矩陣。這里，相同的陰影圖案對(duì)應(yīng)于由具有相同顏色和長(zhǎng)度 的濾色器部分構(gòu)成的開(kāi)口區(qū)1。
在一般的像素排列中，在第二(垂直)方向上連續(xù)且線性地提供垂 直布線(信號(hào)線布線)。在圖1中所示的像素排列中，對(duì)應(yīng)于垂直布線 的遮光部分3被傾斜。通過(guò)如上所述傾斜遮光部分3，可使開(kāi)口區(qū)l 在第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第一方向(水平方向)上基本
恒定，如圖2A和2B中所示。此外，每隔一定的間距沿第一方向(水 平方向)排列具有相同形狀和相同尺寸的開(kāi)口區(qū)1，同時(shí)在它們之間插 入遮光部分3。這里，數(shù)值孔徑被定義成開(kāi)口區(qū)1的面積S2與通過(guò)將限定一個(gè)子像素10的遮光部分的面積3、 3B、 5和6加在一起而獲得 的面積Sl和開(kāi)口區(qū)1的面積S2之和(S1+S2)的比值。遮光部分3和6 還成為相鄰子像素10的開(kāi)口區(qū)1的一部分，從而，圍繞某一開(kāi)口區(qū)1 的遮光部分3和6的一定比例的面積對(duì)應(yīng)于遮光部分的面積Sl，遮光 部分3和6的剩余部分對(duì)應(yīng)于左右、上下與開(kāi)口區(qū)l相鄰的其它子像 素的遮光部分的面積S1。此外，通過(guò)在子像素10的寬度內(nèi)，沿第一 方向(水平方向)相加開(kāi)口區(qū)i在第二方向(垂直方向)上的長(zhǎng)度而獲得
的值對(duì)應(yīng)于開(kāi)口區(qū)1的面積S2，通過(guò)在子像素10的寬度內(nèi)，沿第一 方向(水平方向)相加遮光部分3、 3B、 5和6在第二方向(垂直方向)上 的長(zhǎng)度而獲得的值對(duì)應(yīng)于遮光部分3的面積Sl。
在圖1中所示的排列中，在偶數(shù)行和奇數(shù)行中，遮光部分3的傾 斜方向相同。然而，偶數(shù)行和奇數(shù)行是按照彼此相反的方式確定的。 因此，如圖1中所示，遮光部分3被用于把開(kāi)口區(qū)l分成相應(yīng)行并且 對(duì)應(yīng)于遮光部分3的4黃向布線6彎曲，以及對(duì)應(yīng)于遮光部分3的垂直 布線11大體上沿第二方向(垂直方向)連續(xù)延伸，以便整體蜿蜒而行。 在圖1中，為了便于解釋，示出了對(duì)于每一行，垂直布線11的傾斜 方向被倒轉(zhuǎn)的例子。然而，如果子像素10的開(kāi)口區(qū)中心在第一和第 二方向上都被對(duì)準(zhǔn)，那么在相同行中，垂直布線11可被彎曲奇數(shù)次。 例如，當(dāng)垂直布線11被彎曲1次時(shí)，子像素10的一種形狀可被形成 為"折線形狀(L形)"。
在圖1中所示的顯示部分中，如圖2A-2C中所示，在第二方向(垂 直方向)上與第N行的第一排列的子像素10相鄰的第(N+1)行的子像 素IO的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度抵消了第N行的第一排列的子像素IO的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng) 度的變化，使得在第二方向上彼此相鄰的兩行的第一排列的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng) 度之和恒定。
為了解釋使在圖1中所示的顯示部分和在圖2A-2C中所示的第 一方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化能夠被抵消的效果，下面參考圖3和 4A-4C進(jìn)行說(shuō)明。圖3示出作為比較例的顯示部分的開(kāi)口區(qū)形狀，圖 4A-4C示出圖3中所示的顯示部分的開(kāi)口區(qū)形狀中的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度和遮光長(zhǎng)度的分布。
如圖1中所示，子像素IO具有基本為平行四邊形的形狀。同樣 地，在按照比較例的圖3中所示的顯示部分中，子像素IO也具有基 本為平行四邊形的形狀。為了在具有基本為平行四邊形形狀的子像素 10中，使第一排列的第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度完全恒定， 必須在沿第一方向(水平方向)延伸的橫向布線6和沿第二方向(垂直方 向)延伸的垂直布線11的相交部分4A設(shè)置遮光部分3A。這里，遮光 部分3A的面積被確定為等于相交部分4A的面積。通過(guò)提供這種遮 光部分3A，屬于第一排列的子像素10在第二方向(垂直方向)上的開(kāi) 口區(qū)長(zhǎng)度之和僅僅在第一排列中變得恒定。
在圖4A中，示出了其中子像素IO在第二方向(垂直方向)上的開(kāi) 口區(qū)長(zhǎng)度的變化被示出在縱坐標(biāo)上，而第一方向(水平方向)上的坐標(biāo) 被示出在橫坐標(biāo)上的示圖。此外，在圖4B和4C中，分別示出了每一 行的遮光長(zhǎng)度的總和。顯然在第N個(gè)子像素10和笫(N+1)個(gè)子像素中， 遮光長(zhǎng)度都不變。這里，遮光長(zhǎng)度被定義成通過(guò)從子像素10在第二 方向(垂直方向)上的高度(長(zhǎng)度)中減去開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度而獲得的值(即，遮 光長(zhǎng)度- (子像素10在第二方向(垂直方向)上的高度))-子像素10 在第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度))。
即，第N行中的子^f象素IO具有一定的開(kāi)口區(qū)形狀，以及開(kāi)口區(qū) 形狀在第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于子像素10的開(kāi)口 區(qū)1在第二方向(垂直方向)上的高度。換句話說(shuō)，開(kāi)口區(qū)l基本上為 平行四邊形，從而，高度隨著與平行四邊形的一邊對(duì)應(yīng)的第一方向(水 平方向)上的坐標(biāo)的增大而增大。在圖3中所示的顯示部分中，設(shè)有遮 光部分3A，從而，在遮光部分3A和平行四邊形的斜邊之間，在第二 方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度變成基本恒定的高度。從而，在遮光 部分的頂端和平行四邊形的頂邊之間，開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度變成基本恒定的高 度，之后，該高度隨著第一方向(水平方向)上的坐標(biāo)的增大而減小。 在相鄰的子像素10中，第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度同樣被改 變，如圖4A中所示。換句話說(shuō)，按照如圖4B中所示，屬于第N行的第一排列的子像素在第二方向(垂直方向)上的遮光長(zhǎng)度的總值基本
恒定的方式來(lái)設(shè)置遮光部分3A。同樣地，按照如圖4C中所示，屬于 第(N+1)行的第一排列的子像素在第二方向(垂直方向)上的遮光長(zhǎng)度 的總值基本恒定的方式來(lái)設(shè)置遮光部分3A。
順便提及，其中在第一方向(水平方向)上本地存在TFT元件、 通孔、用于隱藏由保持單元間隙的隔離物造成的液晶取向異常性的結(jié) 構(gòu)等等的遮光部分3的面積并不總是等于布線的相交部分4A的面積。 如前所述，當(dāng)遮光部分3A的面積大于或小于相交部分4A的面積時(shí)， 在沿第一方向(水平方向)排列的行中，子像素10在第二方向(垂直方 向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度并不變得恒定。與該比較例相反，在圖1中所示的 顯示部分中，在第二方向(垂直方向)上與第N行相鄰的第(N+1)行的子 像素10的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度抵消第N行的子像素IO在第二方向(垂直方向) 上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化，使得在第二方向上兩行的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和恒 定。例如，根據(jù)與作為比較例的圖3的比較，顯然遮光部分5被設(shè)置 在第N行的第一排列中，如圖1中所示，隨同遮光部分5的提供一起， 以橫向布線(許多情況下，柵極線)6為對(duì)稱軸與第N行的第一排列對(duì) 稱的第(N+l)行的第 一排列中的區(qū)域7從遮光部分3B的區(qū)域變成開(kāi)口 區(qū)1的區(qū)域。開(kāi)口的區(qū)域7的面積基本上和遮光部分5的面積相同。 另一方面，隨同第(N+1)行的第一排列中的遮光部分8的提供一起， 第N行的第一排列中的區(qū)域9從遮光部分3B的區(qū)域變成開(kāi)口區(qū)1的 區(qū)域。同樣使遮光部分8的面積與區(qū)域9的面積相同。
在圖2A和2B中，分別示出了其中每個(gè)子像素在第二方向(垂直 方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度被示出在縱坐標(biāo)上，而第一方向(水平方向)的坐 標(biāo)被示出在橫坐標(biāo)上的示圖。圖2A和2B均示出在平面顯示部分中， 在垂直方向上彼此相鄰的兩行(第N行和第(N+1)行)中的每一行的第 一排列中的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度。圖2A和2B的陰影圖案均意味如圖1中的 開(kāi)口區(qū)l的顏色分量。圖2C示出每個(gè)第一排列的遮光長(zhǎng)度的總和。 為了便于了解遮光長(zhǎng)度(=開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度)的總和是否變得恒定，在該圖解 說(shuō)明中，第N行和第(N+1)行的第一排列中的遮光長(zhǎng)度的軸被反轉(zhuǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)如圖1中所示的開(kāi)口區(qū)1，能夠改變第(N+1)行的第一排列中 的遮光長(zhǎng)度，以便抵消第N行的第一排列中的遮光長(zhǎng)度(-(子像素10 在第二方向(垂直方向)上的高度)-開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度)的變化。更具體地說(shuō)， 盡管第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度只在第一排列中變化，但是 在第二方向(垂直方向)上，多行的第一排列中的子像素10的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng) 度之和變得恒定。此外，如圖2A中所示，每個(gè)子像素10的開(kāi)口區(qū)1 的面積是恒定的。
更具體地說(shuō)，第N行的第一排列中的某一子像素IO具有一定的 開(kāi)口區(qū)形狀，以及開(kāi)口區(qū)形狀在第二方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度 對(duì)應(yīng)于子像素10的開(kāi)口區(qū)1在第二方向(垂直方向)上的高度，如圖 2A中所示。即，第N行的開(kāi)口區(qū)l基本上是平行四邊形，從而，所 述高度(開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度)隨著與平行四邊形的一邊對(duì)應(yīng)的第一方向(水平 方向)上的坐標(biāo)的增大而增大，所述高度在平行四邊形的底邊和設(shè)置在 平行四邊形的一個(gè)斜邊上的遮光部分之間達(dá)到第一峰值，隨后被降
低。隨著第一方向(水平方向)的坐標(biāo)的增大，該高度再次被增大，達(dá) 到第二峰值，隨后被降低。
相反，在第(N+1)行的第一排列的開(kāi)口區(qū)1中，所述高度(開(kāi)口區(qū) 長(zhǎng)度)隨著與平行四邊形的一邊對(duì)應(yīng)的第一方向(水平方向)上的坐標(biāo) 的增大而增大，所述高度在平行四邊形的底邊和遮光部分3B之間達(dá) 到第二峰值，隨后被降低。隨著第一方向(水平方向)上的坐標(biāo)的增大， 所述高度再次被增大，達(dá)到低于第二峰值的第一峰值，隨后被降低。
這種情況下，在第N行的第一排列中，第二方向(垂直方向)上的 遮光長(zhǎng)度并不變得恒定，如圖2C中所示，出現(xiàn)由第一和第二峰值產(chǎn) 生的峰值。同樣地，在第二方向(垂直方向)上，第(N+1)行的第一排列 中的遮光長(zhǎng)度也不變得恒定，如圖4B中所示，出現(xiàn)由第一和第二峰 值產(chǎn)生的峰值。
從圖2A和2B之間的比較明顯可看出，第N行的第一個(gè)峰值和 第(N+1)行的第一個(gè)峰值按照下列方式彼此互補(bǔ)第N行的第一個(gè)峰 值補(bǔ)償在第(N+1)行的第一和笫二個(gè)峰值之間造成的下降，以及第(N+l)行的第一個(gè)峰值補(bǔ)償在笫N行的第一和第二個(gè)峰值之間造成的 下降。此外，圖2C中所示的第N行的第一排列中的第二方向(垂直方 向)上的遮光長(zhǎng)度和第(N+1)行的第一排列中的第二方向(垂直方向)上 的遮光長(zhǎng)度彼此互補(bǔ)，并且在第二方向(垂直方向)上第N行和第(N+1) 行的第一排列中的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的總值變得恒定。
按照?qǐng)D1中所示的顯示部分，可使第N行和第(N+1)行的開(kāi)口區(qū) 長(zhǎng)度彼此互補(bǔ)，如圖2A和2B中所示，同樣地，也可使第N行和第 (N+l)行的第一排列中的遮光長(zhǎng)度彼此互補(bǔ)，如圖2C中所示。
盡管參考圖l說(shuō)明的提供遮光部分5和8的方式不同于實(shí)際像素 設(shè)計(jì)的方式，然而應(yīng)注意，繪制圖l是為了解釋實(shí)際開(kāi)口區(qū)的形狀的 設(shè)計(jì)原理。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)是按照起因于不均勻地分布在子像素 IO中的TFT元件等，遮光部分3在第一方向上的坐標(biāo)凈皮移動(dòng)，在相 鄰兩行或更多行中所述移動(dòng)被抵消的方式進(jìn)行的。此外，在圖l中所 示的顯示部分中，馬賽克排列被用作濾色器排列，從而抑制顏色云紋 的出現(xiàn)。
圖7放大地示出按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè)備 的平面圖像顯示部分的一部分。如圖7中所示，按照本實(shí)施例的開(kāi)口 區(qū)的形狀與圖1中所示的子像素的開(kāi)口區(qū)的形狀相同，和圖1中所示 結(jié)構(gòu)的不同之處在于，顏色排列是橫條顏色排列。即使使用橫條顏色 排列，在三維顯示時(shí)也能夠防止出現(xiàn)顏色云紋。
在圖5中，示出了和實(shí)際結(jié)構(gòu)相似的圖。降低數(shù)值孔徑的主要結(jié) 構(gòu)有布線101-103以及結(jié)構(gòu)111。除了上述之外，降低數(shù)值孔徑的結(jié) 構(gòu)還有一些微細(xì)結(jié)構(gòu)，然而在圖5中它們被簡(jiǎn)化。在每一行，布線101 被彎曲成Z字形，參考基準(zhǔn)線2顯然可看出，布線101和布線102的 相交部分的第一方向坐標(biāo)以及結(jié)構(gòu)111沿第一方向被移動(dòng)，從而被設(shè) 置。借助這種排列，如圖6B中所示，在相鄰兩行中，能夠抵消圖6A 中所示的第N行的第一排列和第(N+1)行的第一排列中的遮光長(zhǎng)度的 變化。這里，在圖5中所示的排列中，結(jié)構(gòu)111和布線103被相互隔 離以便絕緣。在與結(jié)構(gòu)111和布線103之間的開(kāi)口區(qū)相鄰的一行中，不存在實(shí)現(xiàn)抵消開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的遮光長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)殚_(kāi)口區(qū)微
小，在第二方向上其開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度Tb與開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度Ta相比很小。下面 會(huì)說(shuō)明開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度Tb應(yīng)被限制到什么程度。把結(jié)構(gòu)111和布線103 之間的開(kāi)口區(qū)的尺寸限制為較小的值不會(huì)妨礙使在彼此相鄰的兩行 中開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度恒定的設(shè)計(jì)。
下面舉例說(shuō)明其中透鏡光柵被用作光線控制元件的情況。當(dāng)使用 透鏡光柵20時(shí)，設(shè)計(jì)是按照考慮到下述事實(shí)在整個(gè)表面上能夠獲得 基本均勻的散焦的方式來(lái)進(jìn)行的，所述事實(shí)即透鏡的頂點(diǎn)和顯示器10
的像素部分之間的距離按照基于視點(diǎn)44在顯示器10的整個(gè)表面上的 水平觀察角的變化而變化，如圖10中所示。更具體地說(shuō)，通過(guò)把透 鏡頂點(diǎn)和顯示像素部分之間的間距設(shè)置成稍微小于焦距(f)，即，通過(guò) 使散焦水平寬度約為子像素寬度的50%，如圖11中所示，由于所述 間距小于焦距的事實(shí)，在顯示器前部發(fā)生散焦(g〈f)，由于所述間距大 于焦距(f〈g')的事實(shí)，或者由于場(chǎng)的各種像差和曲率，在顯示器的邊緣 部分發(fā)生散焦，能夠使散焦量基本恒定，而不受觀察角度的變化的不 利影響。換句話說(shuō)，當(dāng)目的在于考慮到各種散焦因素，在顯示器的整 個(gè)表面上使散焦量恒定時(shí)，獲得的散焦寬度至少約為子像素的水平寬 度的50%。另一方面，如果兩行的子像素的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和的變化周 期等于子像素寬度，如圖6B中所示，那么通過(guò)經(jīng)其中水平散焦寬度 與像素寬度(Xo)—致的透鏡光柵觀察，垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化所附帶 的亮度變化的對(duì)比度理論上變成0。
下面利用MTF存儲(chǔ)器說(shuō)明其原因。當(dāng)用散焦透鏡釆樣垂直開(kāi)口 區(qū)長(zhǎng)度的變化的短周期(波長(zhǎng)(X))的波時(shí)，亮度變化不被正確再現(xiàn)。亮 度變化的對(duì)比度惡化取決于散焦的寬度。例如，當(dāng)最小水平散焦寬度 剛剛等于子像素的水平寬度(Xo)時(shí)，如果通過(guò)透鏡看到圖6B中的垂 直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化(人)，那么無(wú)論在什么地方看，它都變成僅僅一個(gè) 周期，通過(guò)透鏡觀察到的對(duì)比度變成O。這將在后面利用圖12中所示 的MTF曲線來(lái)說(shuō)明。當(dāng)通過(guò)使用9-視差透鏡(Pe(水平寬度"9Xo)對(duì) 子像素寬度(Xo)的波長(zhǎng)(^-Xo)的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化波采樣時(shí)，它對(duì)應(yīng)于Pe/k(圖12中的橫坐標(biāo))-9Xo/Xo-9。當(dāng)透鏡的水平散焦寬度為 Xo時(shí)，由于Pe/3^9， MTF曲線為0。即，它表示對(duì)比度變成0。即 使由于制造誤差，散焦量從0.8Xo變化為1.2Xo，當(dāng)基本波長(zhǎng)(k)等于 或小于透鏡的水平寬度(Pe)的1/9時(shí)，垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化的亮度 差估計(jì)被抑制為初始對(duì)比度的約20%。這里，上面舉例介紹了通過(guò)利 用9-視差透鏡(Pe(水平寬度)-9Xo)進(jìn)行采樣的情況。當(dāng)散焦寬度被設(shè) 成等于垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化的基本波長(zhǎng)(X)的值，或其整數(shù)倍的值， 并且考慮散焦寬度的制造誤差時(shí)，通過(guò)透鏡觀察的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的 變化的對(duì)比度變成初始對(duì)比度的20%。因此，當(dāng)假定人類的視認(rèn)極限 為0.5%的對(duì)比率，以及容忍極限為2%，那么允許達(dá)到上述值5倍的 2.5-10%的亮度變化。換句話說(shuō)，如果通過(guò)相加多個(gè)開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度而獲 得的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化被抑制為10%或更小，那么就足夠了。
此外，在其中使在第二方向上彼此相鄰的兩行的第一排列中的遮 光長(zhǎng)度的變化恒定的上述結(jié)構(gòu)中，存在抑制模式(killer pattern)。在 諸如單色顯示或者每隔一行上的白色顯示之類的抑制模式中，失去了 垂直方向上彼此相鄰的兩行(第N行和第(N+1)行)的第一排列中的抵 消效果。首先，就單色顯示來(lái)說(shuō)，在第一排列中每三行進(jìn)行照明，如 圖9中所示，從而在6行中開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的總和變得恒定，如圖9中所 示。例如，當(dāng)假定子像素的高度(第一排列的高度)為150微米時(shí)，意 味著亮度在約達(dá)到該值6倍的1毫米時(shí)變得恒定，表觀分辨率被降低。 此外，如圖9中所示，當(dāng)按照照明第一排列中的三行，接下來(lái)的三行 不被照明的方式進(jìn)行顯示時(shí)，同樣失去了在垂直方向上4皮此相鄰的兩 行的第一排列中開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度變得恒定的效果。在第二方向上彼此相鄰 的三行通常負(fù)擔(dān)RGB，從而除了每隔一行上的白色照明之外，圖9 的顯示什么也不是。每隔一行上的這種白色照明造成可能導(dǎo)致云紋的 抑制模式。具體地說(shuō)，當(dāng)焦點(diǎn)位于點(diǎn)FP1時(shí)，以及當(dāng)焦點(diǎn)位于點(diǎn)FP2 時(shí)，開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和分別變成285和270，如果開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之間的差 值被假定為100%的15%， 100%是最大開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度，那么開(kāi)口區(qū)長(zhǎng) 度之和變成彼此不同的285和270。至于單色顯示時(shí)的分辨率降低(圖9)，它是分辨率的一個(gè)問(wèn)題，從而取決于觀察距離等，并不始終是問(wèn) 題。就后者的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，通過(guò)按照開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和在三行的第一排列 中變得恒定的方式來(lái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，能夠避免該問(wèn)題。然而，當(dāng)通過(guò)使第 二方向上的多個(gè)第一排列的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和恒定來(lái)消除云紋時(shí)，如果 考慮到如圖9中所示的抑制模式的存在，那么有效的是在一定程度上 抑制在單一排列中開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化。根據(jù)一定條件獲得許可的變化 量，在所述條件下，由開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化引起的亮度的變化按照下述 方式變得等于或小于視認(rèn)極限。抑制模式中的亮度差的對(duì)比度為，當(dāng)假定最大開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度為 100，并且最小開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度為x(圖9對(duì)應(yīng)于x-85)時(shí)，如果考慮到能夠 使散焦的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化的對(duì)比度等于或小于已出現(xiàn)的視認(rèn) 極限的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的10。/?；蚋〉娜菰S量，那么如果滿足 (2xl00+x):(2xx+100)=100:90就足夠了 ，必須使x=72，即，在差異被 多個(gè)第一排列中的開(kāi)口區(qū)的總和抵消的假定下，單個(gè)第一排列中的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之間的差為28%(=100-72)或更小?？偨Y(jié)上面的描述，通過(guò)按照單個(gè)第一排列中的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的 變化為28%或更小，并且多個(gè)第一排列中的垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化為 10%或更小的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)結(jié)合所述設(shè)計(jì)與透鏡的散焦效應(yīng)， 能夠使云紋的對(duì)比度等于或小于視認(rèn)極限。順便提及，當(dāng)在三行中使 第二方向上的第一排列中的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和恒定時(shí)，每隔一行上的白 色照明不會(huì)引起抑制模式。即，在其中沿第二方向反復(fù)排列RGB的 濾色器排列的情況下，如果在在第二方向上彼此相鄰的6行的第一排 列中，通過(guò)第一方向上的坐標(biāo)來(lái)切割垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度就足夠了，按照 能夠獲得(x+a)、 (x)、 (x-a)、 (x+a)、 (x)和(x-a)(x:基本垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度， a:變化量)的比率來(lái)切割所述垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度。此外，如果切割結(jié)果是 按照(x+a)、 (x)、 (x誦a)、 (x-a)、 (x)和(x+a)(x:基本垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度，a: 變化量)的順序排列的，那么單色顯示不會(huì)引起抑制模式。如果試圖在 比此更長(zhǎng)的周期中使垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和恒定，那么在多個(gè)第一排列 中使垂直開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度恒定的效果被稀釋(使得更易于直觀確認(rèn)亮度逐行而異，取決于歸因于分隔距離的分辨率)。
圖13是放大地示出按照本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的三維圖像顯示設(shè) 備的平面圖像顯示部分的一部分的放大圖。如圖13中所示，在該顯 示部分中，采用形狀基本上呈平行四邊形的開(kāi)口區(qū)1。此外，顏色排 列采用馬賽克。在這種安排中，盡管第一排列中的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度在第二 方向(垂直方向)上不恒定，然而提供了開(kāi)口區(qū)7和遮光區(qū)5，從而使 在垂直方向上彼此相鄰的兩行中的第一排列的總和恒定。此外，盡管 第N行和第(N+1)行中的第一排列的開(kāi)口區(qū)形狀彼此不同，然而它們 的開(kāi)口面積彼此相等。圖14示出其中第二方向上的遮光長(zhǎng)度變化， 以便在第N行和第(N+1)行的第一排列中相互抵消的狀態(tài)。圖13示出 馬賽克排列，也可采用橫條顏色排列，與圖l和圖4之間的關(guān)系中一 樣。
下面參考圖15A-15C說(shuō)明使用本發(fā)明增大數(shù)值孔徑的效果。在 圖15A和15B中，圖2C中所示的遮光長(zhǎng)度的圖被重新繪制，使得能 夠領(lǐng)會(huì)占用率。在圖15A中所示的第N行的第一排列以及第(N+1)行 的第一排列中，平均開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度都為67.5%。另一方面，如果按照遮 光部分3在一行的第一排列中變得恒定從而抑制亮度變化的方式來(lái)控 制開(kāi)口區(qū)形狀，那么如圖15C和15D中所示，在第N行的第一排列 和第(N+1)行的第一排列中，開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度都變成57.7%， 3D顯示的亮 度被降到88%，低于在作為本提案的例子的圖1中所示的亮度。
圖16和17示出在使垂直布線垂直的情況下的亮度變化。如果提 供垂直布線，以便允許它與第二方向(垂直方向)重合，所述第二方向 (垂直方向)是作為光線控制元件的透鏡的脊線，那么不可能抑制第二 方向(垂直方向)上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化，如圖17中所示。
圖18示意示出整個(gè)三維圖像顯示設(shè)備。圖18中所示的平面圖像 顯示部分10是馬賽克濾色器排列的高清晰液晶面板模塊，其中，以 矩陣形式排列具有開(kāi)口區(qū)l的子像素IO，所述開(kāi)口區(qū)l具有前述形狀。 平面圖像顯示部分10可以是等離子體顯示面板、有機(jī)EL顯示面板、 場(chǎng)致發(fā)光顯示面板等等，種類無(wú)關(guān)緊要，只要子像素10的開(kāi)口區(qū)1的形狀和顏色排列滿足前述條件即可。與平面圖像顯示部分相對(duì)地設(shè)
置光線控制元件20。假定的觀察者位置在點(diǎn)44附近，在水平視角41 和垂直視角42的范圍內(nèi)，能夠在光線控制元件20的正面和背面附近 觀察到三維圖像。
圖19A是充當(dāng)圖18中所示的光線控制元件的透鏡光柵334的透 視圖，圖19B是充當(dāng)圖18中所示的光線控制元件的狹縫陣列333的 透視圖。水平間距Pe是與平面圖像顯示部分的像素行方向重合的方 向上的間距。
圖20A-20C是示意示出通過(guò)利用圖18中所示的三維圖像顯示設(shè)
圍的展開(kāi)圖。在圖20A中，示出了平面圖像顯示部分10和光線控制 元件20的前視圖。在圖20B中，示出了顯示三維圖像顯示設(shè)備的圖 像排列的平面圖。在圖20C中，示出了三維圖像顯示設(shè)備的側(cè)視圖。
如圖18和19中所示，三維圖像顯示設(shè)備配有諸如液晶面板之類 的平面圖像顯示部分10和包括光學(xué)開(kāi)口的光線控制元件20。
在圖20中，如果光線控制元件20和視距平面43之間的可視距 離L、光線控制元件的水平間距Pe、以及光線控制元件與像素表面之 間的間隙g被確定，那么要素圖像水平間距P由通過(guò)把孔徑(或者透 鏡主點(diǎn))中心從視距平面43上的視點(diǎn)投影到顯示元件上而獲得的間隔 確定。附圖標(biāo)記46表示連接視點(diǎn)和每個(gè)孔徑中心的線，以及根據(jù)要 素圖像在顯示設(shè)備的顯示表面上彼此不重疊的條件來(lái)確定視場(chǎng)寬度 W。在把多組平行光線作為條件的一維II系統(tǒng)的情況下，要素圖像的 水平間距的平均值稍大于像素水平間距的整數(shù)倍，以及光線控制元件 的水平間距等于像素水平間距的整數(shù)倍。在多眼系統(tǒng)的情況下，要素 圖像的水平間距等于像素水平間距的整數(shù)倍，以及光線控制元件的水 平間距稍'J 、于像素水平間距的整數(shù)倍。
圖21是示意示出按照本發(fā)明的三維圖像顯示設(shè)備的一部分的配 置的透視圖。圖21示出柱面透鏡陣列(透鏡光柵)201被布置在諸如液 晶面板之類的有平面的平面圖像顯示部分之前的情況。如圖21中所示，在顯示設(shè)備的顯示面上，呈矩陣形式沿橫向方向和縱向方向直線
排列均具有3:1的縱橫比的子像素31,并且按照在行方向和列方向上 交替排列紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)像素的方式來(lái)排列每個(gè)像素31。這種 顏色排列通常被稱為馬賽克排列。子像素31的開(kāi)口區(qū)1的形狀是圖1、 7或13中所示的形狀。3行x9列的子像素31構(gòu)成一個(gè)三維顯示時(shí)間 像素32(用黑框表示)。在這樣的顯示部分的結(jié)構(gòu)中，三維顯示時(shí)間像 素由27個(gè)子像素構(gòu)成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)提供9視差的三維圖像/圖像顯 示。
借助上述方法，在其中垂直布置光線控制元件的三維圖像顯示設(shè) 備中，不會(huì)導(dǎo)致妨礙顯示的云紋，避免亮度降低，并且整個(gè)三維圖像 的圖像質(zhì)量得到改善。
順便提及，本發(fā)明并不局限于上面說(shuō)明的實(shí)施例，在不偏離本發(fā) 明的本質(zhì)的范圍內(nèi)能夠修改和具體體現(xiàn)組成元件。
此外，通過(guò)適當(dāng)?shù)亟M合在上述實(shí)施例中公開(kāi)的組成元件，能夠形 成各種發(fā)明。例如，可從實(shí)施例中所示的全部組成元件中除去一些組 成元件。此外，可恰當(dāng)?shù)叵嗷ソM合不同實(shí)施例的組成元件。
按照本發(fā)明，在其中相互組合把周期性局限于第 一 方向(水平方 向)的光線控制元件和以矩陣形式沿第一和第二方向(垂直和水平方向) 配置像素的平面顯示裝置的三維圖像顯示設(shè)備中，不需要設(shè)置虛擬的 遮光部分作為云紋消除措施，即使設(shè)置虛擬的遮光部分，也能夠用較 小面積的虛擬遮光部分消除云紋，并且能夠防止發(fā)生數(shù)值孔徑的降低 所附帶的亮度下降。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于想到另外的優(yōu)點(diǎn)和修改。于是，本發(fā)明的 范圍并不局限于這里表示和描述的具體細(xì)節(jié)和典型實(shí)施例。因此，在 不脫離由附加權(quán)利要求及其等同物限定的一般發(fā)明原理的精神或范 圍的情況下，可做出各種修改。
權(quán)利要求
1、一種用于顯示三維圖像的設(shè)備，包括配置成顯示平面圖像的顯示部分，它包括子像素的排列，子像素的每個(gè)排列是沿第一方向排列的，并且子像素的排列是沿第二方向排列的，從而形成矩陣，其中，每個(gè)子像素具有開(kāi)口區(qū)和遮光區(qū)，開(kāi)口區(qū)的面積是通過(guò)從子像素的面積中減去遮光區(qū)的面積而獲得的，并且由通過(guò)沿第一方向積分第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度而獲得的值來(lái)定義，子像素的一個(gè)排列中的第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度沿第一方向變化，并且使所述一個(gè)開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度和子像素的另一個(gè)排列中的第二方向上的另一個(gè)開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和在第一方向上基本恒定；和配置成控制來(lái)自顯示部分的子像素的光線的光線控制元件，所述光線控制元件面對(duì)顯示部分，并且具備沿第二方向基本線性延伸并且沿第一方向排列的許多光學(xué)開(kāi)口。
2、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中沿第一方向，子像素的排 列中的第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和的變化等于或小于10%。
3、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中沿第一方向，子像素的排 列中的第二方向上的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度的變化等于或小于28%。
4、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所有子像素具有基本相 同的數(shù)值孔徑。
5、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，子像素的所述一個(gè)排列 和子像素的所述另一個(gè)排列在第二方向上彼此相鄰。
6、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，分別屬于子像素的所述 一個(gè)排列和所述另一個(gè)排列，并且沿第二方向排列的子像素具有相同 的顏色。
7、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，子像素的顏色排列是馬 賽克排列。
8、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，子像素的顏色排列是橫 條排列。
9、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，每個(gè)子像素包括定義開(kāi) 口區(qū)的遮光區(qū)，所述遮光區(qū)包括沿第二方向的布線，以及沿第二方向 的布線在子像素的排列中被彎曲，以便沿第二方向Z字形延伸。
10、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，每個(gè)子像素的形狀大體 為平行四邊形，以及子像素是按照下列方式排列的在子像素的偶數(shù) 排列和子像素的奇數(shù)排列中，子像素的傾斜被交替地反轉(zhuǎn)。
11、 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，每個(gè)子像素的形狀大體 為折線形狀。
全文摘要
在顯示三維圖像的設(shè)備中，具有顏色分量的子像素(10)沿縱向和橫向以矩陣形式排列在顯示平面圖像的顯示部分中，并且光線控制元件被布置成與顯示部分相對(duì)。在光線控制元件中，沿橫向方向排列沿垂直方向延伸的線性光學(xué)開(kāi)口(1)。在水平方向上彼此相鄰的多個(gè)子像素(10)的開(kāi)口區(qū)(1)的開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和在單行中變化，而在多行中，所述開(kāi)口區(qū)長(zhǎng)度之和變得恒定。此外，子像素(10)的排列是馬賽克排列或橫條排列的顏色排列。
文檔編號(hào)H04N13/00GK101653012SQ20088000852
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者平和樹(shù), 平山雄三, 最首達(dá)夫, 福島理惠子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝