专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置，更具体地，涉及一种能显示所谓的裸眼立体图像的显
示装置。
背景技术：
从现有技术已经知晓多种立体图像显示装置，其通过允许观看者观察具有视差的两个图像而实现立体观视。立体图像显示装置中所用的方法大体上分成两种类型:眼镜法，其中视差图像通过观看者的眼镜分开输入到他的左眼和右眼；以及裸眼法(无眼镜系统)，其中在不用眼镜的情况下将视差图像输入到左眼和右眼。作为裸眼立体图像显示装置的示例，柱透镜立体图像显示装置和视差屏障立体图像显示装置投入到实际应用。柱透镜立体图像显示装置包括与柱状透镜(lenticular lens)结合的透射式显示面板(二维图像显示装置)。视差屏障立体图像显示装置包括与视差屏障结合的透射式显示面板。视差屏障立体图像显示装置典型地包括透射式显示面板和视差屏障(例如，见日本专利申请特开第2005-086056号公报)。具体而言，透射式显示面板具有设置在水平方向(横向方向)和垂直方向(纵向方向)上的多个像素，以形成两个方向上的矩阵图案。视差屏障具有总体上延伸在垂直方向上的多个光透射部分和光屏蔽部分以交替并置在水平方向上。透射式显示面板通常由液晶显示装置组成，并且由面状照明装置从其后面照射，并且每个像素操作为一种类型的光学快门(optical shutter)。在透射式显示面板上执行彩色显示时，一个像素典型地由多个子像素组成，每个子像素由黑矩阵围绕。然而，视差屏 障的光透射部分和透射式显示面板的黑矩阵具有它们各自规则的重复图案。因此，在并置视差屏障和透射式显示面板时会产生莫尔条纹(moire)。图25示出了一幅照片，显示现有技术中显示装置中发生莫尔条纹的状态。莫尔条纹可分成两种类型:由视差屏障中的光透射部分的形状和透射式显示面板中的黑矩阵的形状引起的莫尔条纹(在下文，为了方便起见称为“形状诱导莫尔条纹”)，由光的衍射引起的莫尔条纹(在下文，为了方便起见称为“衍射诱导莫尔条纹”)。图23A、23B、24A和24B示意性地示出了透射式显示面板和视差屏障之间的设置关系，将参考图23A、23B、24A和24B说明发生形状诱导莫尔条纹的原因。应注意，在这些图中，为了方便起见，透射式显示面板和视差屏障示出为彼此重叠。此外，从左上到右下倾斜的窄交叉阴影线画在视差屏障中的光透射部分131或531投射在透射式显示面板上的区域。此夕卜，从右上到左下倾斜的中间尺寸交叉阴影线画在视差屏障中的光屏蔽部分132或532投射在透射式显示面板上的区域。而且，从左上到右下倾斜的宽交叉阴影线画在光屏蔽部分132或532与透射式显示面板重叠的区域上。这将类似于稍后描述的图14。每个像素由黑矩阵围绕。这样，在视差屏障中的光透射部分131沿着第一方向的宽度等于子像素阵列沿着第一方向的节距ND的情况下(见图23A)，即使观看者观看图像的视点沿着第一方向稍微移动(见图23B)，也不改变没有用光屏蔽部分132覆盖的像素区域的大小。因此，即使观看者观看图像的视点沿着第一方向略微移动，也不改变屏幕的亮度。因此，不产生莫尔条纹。另一方面，在视差屏障中的光透射部分531沿着第一方向的宽度不等于子像素阵列沿着第一方向的节距ND的情况下(见图24A)，当观看者观看图像的视点沿着第一方向略微移动(见图24B)时，改变了没有用光屏蔽部分532覆盖的像素区域的尺寸。因此，当观看者观看图像的视点沿着第一方向略微移动时，改变了屏幕的亮度。结果，产生莫尔条纹。
发明内容
在日本专利申请特开第2005-086056号公报中描述的图像显示装置中，视差屏障设置在透射式显示面板的前面(观看者侧)。此外，为了方便起见，具有这样设置的显示装置称为“前屏障模式”。另外，视差屏障中的光透射部分(开口)的宽度与水平像素节距一致。然而，在视差屏障中的光透射部分(开口)的宽度与水平像素节距一致的情况下，如稍后所述，已经发现能够防止产生形状诱导莫尔条纹，但是难以防止产生衍射诱导莫尔条纹。根据本发明的实施例，所提供的显示装置具有能够防止产生衍射诱导莫尔条纹以及形状诱导莫尔条纹的构造和结构。根据本发明的实施例，所提供的显示装置包括:透射式显示面板，由在第一方向和与第一方向不同的第二方向上设置成二维矩阵形式的像素组成；面状照明装置，用于从透射式显示面板的后表面照明透射式显示面板；以及视差屏障，设置在透射式显示面板和面状照明装置之间，用于将透射式显示面板上显示的图像分成多个视点的图像。视差屏障和透射式显示面板设置为以其间的预定间隙彼此相对。视差屏障包括多个光透射部分和光屏蔽部分，光透射部分和光屏蔽部分沿着平行于第二方向的轴或与第二方向形成锐角的轴延伸，并且沿着第一方向交替并置。满足下列方程之一:0.95XND < Wl ( 1.05XND以及
1.9 XND < W1 < 2.1 XND，其中W1是光透射部分沿着第一方向的宽度，并且其中ND是沿着第一方向的像素阵列节距。在根据本发明实施例的显示装置中，视差屏障设置在透射式显示面板的后面上。为了方便起见，具有这样设置的显示装置称为“后屏障模式”。此外，在根据本发明实施例的显示装置中，光透射部分沿着第一方向的宽度W1基本上为像素阵列沿着第一方向的节距ND的一倍或两倍。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，能够减少衍射诱导莫尔条纹以及形状诱导莫尔条纹的产生。而且，因为视差屏障对于观看显示装置的观看者不直接可见，所以不降低透射式显示面板上显示的图像的质量，并且不存在由外部光反射在视差屏障的表面上产生不均匀颜色的问题。另外，透射式显示面板由面状照明装置通过视差屏障照明，因此，由于从面状照明装置发射的光引起的透射式显示面板可靠性降低的问题发生的可能性降低。
图1是示出根据本发明第一实施例的后屏障显示装置的虚拟分解状态的示意性透视图；图2A是示出在根据第一实施例的后屏障显示装置中通过模拟莫尔条纹调制深度获得的结果的图，而图2B是示出在现有技术的前屏障显示装置中通过模拟莫尔条纹调制深度获得的结果的图3A是示出根据局部相干理论的照明计算通过计算获得的示范性亮度分布图，而图3B是示出图像和光透射部分的概念图，用于说明包括透射式显示面板中图像的形状和视差屏障中光透射部分的形状的衍射计算；图4是示出在根据第一实施例的后屏障显示装置中根据局部相干理论的照明计算采用W1ZiND作为参数通过计算获得的亮度分布图；图5是示出在现有技术的前屏障显示装置中根据局部相干理论采用W/ND作为参数的亮度计算通过计算获得的亮度分布图；图6A是示出在根据第一实施例的后屏障显示装置中通过实际测量莫尔条纹调制深度获得的结果的图，而图6B是示出在现有技术的前屏障显示装置中通过实际测量莫尔条纹调制深度获得的结果的图；图7是示出在根据第一实施例的显示装置中构成视差屏障的液晶显示装置的局部示意性截面图；图8A是液晶显示装置的局部示意性截面图，其示出了在根据第一实施例的显示装置中构成视差屏障的液晶显示装置中W1ZiND=L O的运行状态，而图SB是液晶显示装置的局部示意性截面图，其示出了在根据第一实施例的显示装置中构成视差屏障的液晶显示装置中W1ZiND=Z.0的运行状态；图9是示出根据本发明第二实施例的构成视差屏障的液晶显示装置的局部示意性截面图；图1OA是液晶显示装置的局部示意性截面图，其示出了在根据第二实施例的显示装置中构成视差屏障的液晶显示装置中W1ZiND=L O的运行状态，而图1OB是液晶显示装置的局部示意性截面图，其示出了在根据第二实施例的显示装置中构成视差屏障的液晶显示装置中W1ZiND=Z.0的 运行状态；图1lA是示出根据本发明第三实施例的构成视差屏障的液晶显示装置的局部示意性截面图，而图1lB是液晶显示装置的局部示意性截面图，其示出了构成视差屏障的液晶显示装置的运行状态(其中W1ZiND=L O)；图12A是在根据第三实施例的显示装置的修改中构成视差屏障的液晶显示装置的局部示意性截面图，而图12B是液晶显示装置的局部示意性截面图，其示出了构成视差屏障的液晶显示装置的运行状态(其中Wi/ND=〗.0)；图13是示出根据本发明第四实施例的显示装置的虚拟分解状态的示意性透视图；图14是示出在根据第四实施例的显示装置中透射式显示面板和视差屏障之间的设置关系的示意图；图15是示出根据第四实施例的显示装置的修改的虚拟分解状态的示意性透视图；图16是显示装置的局部示意性截面图，用于说明在根据第一实施例的显示装置中透射式显示面板、视差屏障和面状照明装置的设置关系；图17是说明图1所示的观看区域中的视点Dl、D2、D3和D4、透射式显示面板、视
差屏障和面状照明装置的设置关系的示意图；图18是说明来自像素的光可朝着在中间观看区域中的视点D1、D2、D3和D4传播的条件的不意图；图19是说明来自像素的光可朝着在左观看区域中的视点D1、D2、D3和D4传播的条件的不意图；图20是说明在中间观看区域中的视点D1、D2、D3和D4观看图像的示意图；图21是说明在左观看区域中的视点D1、D2、D3和D4观看图像的示意图；图22是说明在右观看区域中的视点D1、D2、D3和D4观看图像的示意图；图23A和23B是示出透射式显示面板和视差屏障之间设置关系的示意图，用于说明在根据本发明实施例的显示装置中不产生形状诱导莫尔条纹的事实；图24A和24B是示出透射式显示面板和视差屏障之间设置关系的示意图，用于说明在现有技术的显示装置中产生形状诱导莫尔条纹的原因；以及图25是示出在现有技术的显示装置中如何产生莫尔条纹的照片。
具体实施例方式本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求及其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可进行各种修改、结合、部分结合和替换。1.本发明的显示装置、本发明的一般说明2.第一实施例(本发明的显示装置)3.第二实施例(第一实施例的修改)
4.第三实施例(第一实施例的另一个修改)5.第四实施例(第一实施例的再一个修改)及其它[本发明的显示装置、本发明的一般说明]在根据本发明实施例的显示装置中，视差屏障例如可通过在板、片或膜形式的已知材料上提供光透射部分(开口 )而制造。另外，这样的视差屏障可通过已知的方法制造，这些已知的方法为例如，光刻和蚀刻技术的结合；各种印刷方法，包括丝网印刷、喷墨印刷和金属掩模印刷法；镀覆方法(电镀法或无电镀法)；以及剥离法。作为选择，视差屏障优选由液晶显示装置构成，因为它允许显示立体或三维图像和二维图像。就是说，在根据本发明实施例的显示装置中，视差屏障优选由液晶显示装置构成，该液晶显示装置至少包括:第一基板，第一电极，在第一基板上形成且被图案化，第二基板，设置在第一基板的相对侧，第二电极，形成在第二基板上以与第一电极相对，以及液晶层，夹设在第一基板和第二基板之间。另外，由液晶显示装置组成的视差屏障对观看显示装置的观看者不直接可见，并且因此没必要考虑在构成液晶显示装置的基板中的色散(chromatic dispersion)等。当视差屏障由液晶显示装置组成时，构成光屏蔽部分的第一电极沿着第一方向的宽度WD21可小于光屏蔽部分沿着第一方向的宽度W2。具体而言，例如，这可示例为如下:Ium^ W2-WD21 ^ 15 μ m另外，在此情况下，构成光透射部分的第一电极沿着第一方向的宽度WD11可小于光透射部分沿着第一方向的宽度I。具体而言，例如，这可示例为如下:
I μ m < W1-WD11 ^ 15 μ m另外，当包括这些优选构造的视差屏障由液晶显示装置组成时，光透射部分沿着第一方向的宽度W1可构造为根据施加给第一电极和第二电极的电压状态转换到下面两个条件的任何一个:0.95XND ^ W1 ^ 1.05XND1.9XND ^ W1 ^ 2.1XND光透射部分的宽度W1的这样转换使其能够提高透射式显示面板上显示图像的亮度。此外，在此情况下，当没有电压施加给第一电极和第二电极时，构成视差屏障的液晶显示装置的液晶层可为能够使光透射通过该层的状态(常白)或者可为不能使光透射通过该层的状态(常黑)。作为选择，在视差屏障由液晶显示装置组成的情况下，液晶显示装置的构成光屏蔽部分的区域可提供有形成在其上的第一电极，并且液晶显示装置的构成透射部分的区域可不提供有第一电极。此外，在此情况下，当没有电压施加给第一电极和第二电极时，构成视差屏障的液晶显示装置的液晶层优选处于能够使光透射通过该层的状态(常白)。作为选择，在视差屏障由液晶显示装置组成的情况下，液晶显示装置的构成光屏蔽部分的区域可以提供有形成在其上的第一电极。此外，光透射部分提供有其上形成第一电极的区域和没有形成第一电极的区域，这些区域沿着第一方向并置。构成光透射部分的第一电极沿着第一方向的宽度To11可小于光透射部分沿着第一方向的宽度Wp具体而言，例如，这可示例为如下:Ium^ W1-WD11 ^ 15 μ m
在此情况下，当没有电压施加给第一电极和第二电极时，构成视差屏障的液晶显示装置的液晶层优选处于能够使光透射通过该层的状态(常白)。此外，当包括该优选构造的视差屏障由液晶显示装置组成时，光透射部分沿着第一方向的宽度W1可构造为根据施加给第一电极和第二电极的电压状态转换到下面两个条件的任何一个:0.95XND ^ W1 ^ 1.05XND1.9XND ^ W1 ^ 2.1XND宽度W1的该转换使其能够提高透射式显示面板上显示图像的亮度。在包括如上所述这样不同优选构造的视差屏障由液晶显示装置组成时，透射式显示面板的雾度值(haze value)优选为15%或更小。雾度值用于采用积分球光透射率测量装置测量扩散透射率(diffuse transmittance)和全光透射率(total lighttransmittance)，并且采用扩散透射率与全光透射率的比值执行评估。雾度值的具体细节例如可参见JIS K7136:2000o为了获得如上所述的透射式显示面板的雾度值，例如，具有这样雾度值的透明膜可接合到透射式显示面板的与观看者相对的表面。作为选择，例如，雾度值可这样控制，使偏光片的表面粗糙，或者将具有不同折射率的粒状材料分散在偏光片材料中。如果雾度值很高，则来自透射式显示面板的光会在它导向观看区域时被散射，并且具有低方向性的图像会通常被视觉识别。此外，在包括上述各种优选形状和构造的根据本发明实施例的显示装置中，视差屏障的光透射部分和光屏蔽部分可构造为平行于第二方向的方向延伸，并且作为选择，视差屏障的轴和第二方向之间形成的角度Θ可为锐角。特别是，当像素阵列沿着第二方向的节距为ND2时，如果角度Θ满足下面的方程，Θ =tan_1 (ND2/ND)则每个像素和与每个像素相对的视差屏障的光透射部分之间的位置关系通常沿着视差屏障的轴不变，因此能够减少显示立体图像时产生的串扰，并且实现高质量的立体显示。作为选择，构成视差屏障的光透射部分可构造为沿着视差屏障的轴设置成直线。作为选择，构成视差屏障的光透射部分可构造为沿着视差屏障的轴设置成阶梯方式。在包括上述各种优选形状和构造的根据本发明实施例的显示装置(在下文共同地简称为“本发明的显示装置等”)中，透射式显示面板例如可由液晶显示面板组成。液晶显示面板的构造、结构或驱动机构等没有特别限定。透射式显示面板可为单色或彩色显示器。再者，透射式显示面板可为简单矩阵驱动类型或有源矩阵驱动类型。另外，在稍后描述的每个实施例中，有源矩阵驱动型液晶显示面板用作透射式显示面板。液晶显示面板例如构造为包括提供有第一透明电极的前面板、提供有第二透明电极的后面板以及设置在前面板和后面板之间的液晶材料。另外，在本发明的显示装置等中的透射式显示面板的示例还包括所谓的半透射液晶显示面板，其中每个像素提供有反射区域和透射区域。更具体而言，前面板例如由第一基板、第一透明电极和偏光膜组成，第一基板由玻璃基板制造，第一透明电极(也称为公用电极，例如由ITO (铟锡氧化物)制造)形成在第一基板的内表面上，偏光膜形成在第一基板的外表面上。此外，在彩色液晶显示面板中，前面板在第一基板的内表面中提供有滤色器，该滤色器被涂敷由丙烯酸树脂或环氧树脂制作的覆层，并且第一透明电极形成在覆层上。取向层形成在第一透明电极上。滤色器的设置图案的示例可包括三角形阵列、条形阵列、对角线阵列和矩形阵列。另一方面，更具体而言，后面板例如由第二基板、开关元件、第二透明电极和偏光膜组成，第二基板由玻璃基板制作，开关元件形成在第二基板的内表面上，第二透明电极(也称为像素电极，并且例如由ITO制作)中导电/非导电由开关元件控制，偏光膜提供在第二基板的外表面上。取向层形成在包括第二透明电极的整个表面上。构成这些光透射式液晶显示面板的各种部件和液晶材料可由已知的部件或材料组成。另外，开关元件的示例可包括诸如薄膜晶体管(TFT)的三端元件以及诸如MIM (金属绝缘体金属)元件、变阻器元件或二极管的二端元件。此外，在彩色液晶显示面板中，包括液晶单元的区域是第一透明电极和第二透明电极之间的重叠区域，其对应于一个子像素。构成每个像素的发红光子像素由相关区域和红色光透射通过的滤色器的结合形成。发绿光子像素由相关区域和绿色光透射通过的滤色器的结合形成。发蓝光子像素由相关区域和蓝色光透射通过的滤色器的结合形成。发红、绿和蓝光子像素的设置图案与上述滤色器的设置图案一致。一种或多种类型的子像素可进一步加给这三种类型的子像素以形成组(例如，增加发白光子像素以提高亮度的组，增加发互补色光的子像素以获得扩展色域的组，增加发黄光的子像素以获得扩展色域的组，增加发黄光或蓝绿色光的子像素以获得扩展色域的组)。此外，在这些构造中，每个子像素对应于本发明的显示装置等的透射式显示面板中的“像素”。当设置为二维矩阵的像素的数量MXN定义为(M，N)时，图像显示的几种分辨率，例如 VGA (640，480)、S-VGA (800，600)、XGA (1024，768)、APRC (1152, 900), S-XGA(1280，1024)、U-XGA (1600, 1200), HD-TV (1920, 1080)以及 Q-XGA (2048,1536)、(1920，1035)、(720，480)和(1280，960)可示例为(M，N)的值。然而，它不限于这些值。此外，构成视差屏障的液晶显示装置的构造和结构可与构成透射式显示面板的液晶显示面板的相同或类似，除了像素和子像素的构造或结构外。然而，因为构成视差屏障的液晶显示装置可有利地具有所谓光学快门的功能，所以它可不必包括对于显示图像的通常液晶显示装置是必须的开关元件或滤色器，并且因此可实现简化的构造和结构，因此保证了高可靠性和长寿命。另外，它可不必形成黑矩阵，因此简化了制造液晶装置的总体工艺。透射式显示面板和液晶显示装置的第一基板可彼此相对。透射式显示面板和液晶显示装置的第二基板可彼此相对。本发明的显示装置等中的面状照明装置(背光)可由已知的面状照明装置组成。就是说，面状照明装置可为直下型面光源装置，或者可为边缘光型(也称为侧光型)面光源装置。直下型面光源装置例如包括光源、反射单元和扩散板，光源设置在外壳内，反射单元设置在光源下的外壳的一部分上且构造为向上反射从光源发射的光，扩散板附接到光源之上形成的外壳的开口且构造为扩散且通过从光源发射的光以及从反射单元反射的光。另一方面，边缘光型面光源装置例如包括光导板和设置在光导板侧面上的光源。另外，反射单元设置在光导板之下，并且扩散片或棱镜片设置在光导板之上。光源例如由冷阴极荧光灯组成且发射白光。作为选择，例如，光源由诸如LED或半导体激光元件的发光元件组成。驱动面状照明装置或透射式显示面板的驱动单元例如可由各种电路，例如，图像信号处理单元、时序控制单元、数据驱动器、栅极驱动器和光源控制单元组成。它们可通过采用已知的电路元件等组成。本发明的显示装置可显示立体图像。立体图像和二维图像可根据本发明的显示装置的构造和结构显示。作为选择，本发明的显示装置可显示通过从不同的角度观看显示装置而被不同地观看的图像。在此情况下，要传输到显示装置的图像数据可为显示立体图像所需的图像数据或显示二维图像所需的图像数据。例如，通过在显示装置中提供有转换开关且通过允许观看者操作转换开关，可执行转换光透射部分的宽度 I。作为选择，显示装置中的图像信号处理单元可构造为分析要显示的图像数据且自动执行转换光透射部分的宽度W115在图像质量是重要的但图像亮度不是非常重要的情况下，光透射部分的宽度W1将很小(Wl= a ND)。在图像亮度是重要的但图像质量不是非常重要的情况下，光透射部分的宽度W1将很大(W1=Za *ND)。这样，在光透射部分的宽度Wl为很大的情况下，当具有强烈立体视觉的立体图像显示在透射式显示面板上时，立体图像可观看为重叠图像，或者在立体图像中会发生图像模糊，尽管它是轻微的。因此，如果图像信号处理单元确定具有强烈立体视觉的立体图像显示在透射式显示面板上，则图像信号处理单元会执行转换以使光透射部分的宽度W1较小，相反，如果图像信号处理单元确定具有弱立体视觉的立体图像显示在透射式显示面板上，则图像信号处理单元会执行转换以使光透射部分的宽度Wl较大。这些过程基于要显示的图像数据中的深度图(depth map)的分析和从分析获得的结果执行。在此情况下，由于光透射部分的宽度Wl的频繁转换，可能存在透射式显示面板的亮度显著改变的可能性，但是透射式显示面板亮度的可能的显著改变可通过适当调整面状照明装置的发光量(通过控制面状照明装置中的光源运行)而控制。[第一实施例]
第一实施例涉及采用所谓的后屏障模式的本发明的显示装置。图1是示意性示出根据第一实施例的显示装置的虚拟分解状态的透视图。图16是显示装置的局部示意图，用于说明根据第一实施例的显示装置中透射式显示面板10、视差屏障130和面状照明装置20的设置关系。如图1所示，第一实施例的显示装置包括透射式显示面板10、面状照明装置20和视差屏障130。透射式显示面板10构造为使像素12在第一方向(在该实施例中，具体而言，水平或X方向)和与第一方向不同的第二方向(在该实施例中，具体而言，垂直或Y方向)上设置成二维矩阵形式。面状照明装置20从其后面照明透射式显示面板10。视差屏障30设置在透射式显示面板10和面状照明装置20之间，并且构造为将透射式显示面板10上显示的图像分成用于多个视点的图像。透射式显示面板10由有源矩阵彩色液晶显示面板组成。在透射式显示面板10的显示区域11中，M个像素和N个像素12分别设置在第一方向(水平方向、X方向)和第二方向(垂直方向、Y方向)上。第m行(其中m=l，2...，M)中的像素12由“像素12m”表示。每个像素12具有红、绿和蓝发光子像素。透射式显示面板10包括在观看区域侧的前面板、在视差屏障侧的后面板和设置在前面板和后面板之间的液晶材料等。为了图示的方便起见，在图1、13和15中，透射式显示面板10示出为单一面板。构成透射式显示面板10的液晶显示面板包括具有第一透明电极的前面板、具有第二透明电极的后面板以及提供在前面板和后面板之间的液晶材料。前面板包括由玻璃基板制作的第一基板、形成在第一基板内表面上的第一透明电极以及形成在第一基板外表面上的偏光膜。此外，涂覆有由丙烯·酸树脂或环氧树脂制作的覆层的滤色器提供在第一基板的内表面中，并且第一透明电极形成在覆层上。取向层形成在第一透明电极上。另一方面，后面板由玻璃基板制作的第二基板、形成在第二基板内表面上的开关元件、第二透明电极以及形成在第二基板外表面上的偏光膜组成，其中由开关元件控制第二透明电极中的导电/不导电。取向层形成在包括第二透明电极的整个表面上。包括液晶单元的区域是第一透明电极和第二透明电极之间的重叠区域，其对应于一个子像素。视差屏障130和透射式显示面板10设置为以其间的预定间隙(Z1)彼此相对。具体而言，在第一实施例的显示装置中，透射式显示面板10和视差屏障130形成为以间隙彼此分隔。该间隙可填充有空气或真空层，或者可由透明构件(未示出)占据。考虑到填充间隙的材料的折射率，光程长度可为4。另外，视差屏障130包括多个光透射部分131和光屏蔽部分132,它们以交替的方式沿着第一方向(水平方向，X方向)并置。光透射部分131和光屏蔽部分132沿着平行于第二方向(垂直方向，Y方向)的轴AX延伸，或者与第二方向(垂直方向，Y方向)形成锐角。另外，在第一实施例中，光透射部分131和光屏蔽部分132延伸为平行于第二方向(垂直方向，Y方向)。就是说，视差屏障130的轴AX平行于第二方向(垂直方向，Y方向)。多个(P个)光透射部分(开口)131设置在第一方向(水平方向，X方向)上。第P行(其中，p=l, 2,…，P)中的光透射部分131由光透射部分131p表不。稍后将参考图17、18和19描述“P”和上述“M”之间的关系。面状照明装置20例如由直下型面光源装置组成。从由LED制作的光源产生且通过扩散板等扩散的光从发光表面21照明透射式显示面板10的后表面。从面状照明装置20发射的某些光被视差屏障130阻挡，并且因此由透射式显示面板10显示的图像分成用于多个视点的图像。此外，视差屏障130和透射式显示面板10之间的距离、像素12在X方向上的阵列节距(在下文，通常简称为“像素节距”)以及光透射部分131在X方向上的节距(在下文，通常简称为“光透射部分节距”)设定为满足在由显示装置的规格预定义的观看区域中可观看优选立体图像的条件。该条件将在下面详细描述。在第一实施例中，将说明显示装置上显示图像的视点数量假设为在图1所示的观看区域mL、WAc和WAk中的各自四个视点Dl、D2、D3和D4的情况，然而，这不限于此。观看区域的数量和视点数量可根据显示装置的设计适当设定。图17示出了用于说明图1所示观看区域14卩14。和141(中各视点01、02、03和04、透射式显示面板10、视差屏障130和面状照明装置20的设置关系的示意图。此外，图18是用于说明来自像素12的光导向到中间观看区域WAc中的视点Dl、D2、D3和D4的条件的示意图。而且，图19是用于说明来自像素12的光导向到左观看区域WAl中的视点D1、D2、D3和D4的条件的不意图。为 了说明的便利起见，假设奇数个光透射部分131设置在X方向上，并且第P行中的光透射部分131p定位在光透射部分Ul1和光透射部分131P之间的中间。再者，第m行中的像素12^和第(m+1)行中的像素12-之间的边界以及观看区域WAc中的视点D2和视点D3之间的中点假设定位在沿Z方向延伸通过光透射部分131p中心的虚拟直线。像素节距由“ND”(单位:mm)表示，并且光透射部分节距由“RD”(单位:mm)表示。另外，光透射部分131和透射式显示面板10之间的距离由“Z/’(单位:mm)表示，并且透射式显示面板10和观看区域WAp WAc, WAk之间的距离由“Z2”(单位:mm)表示。再者，观看区域WAp WAc, WAe中的相邻视点之间的距离由“DP”(单位:mm)表示。当光透射部分131的宽度由W1表示且光屏蔽部分132的宽度由W2表示时，光透射部分节距RD与光透射部分131的宽度W1和光屏蔽部分132的宽度W2之间建立下面的关系:RD=W^ff2将考虑从光透射部分1315通过像素12^12^12^+,0 12^的光导向到中间观看区域WAe中的视点Dl、D2、D3和D4的条件。为了便于说明起见，描述集中在通过光透射部分131中心的光的轨迹上，而假设光透射部分131的宽度W1充分小。从沿Z方向延伸通过光透射部分131p中心的虚拟直线到像素12—中心的距离由X1表示，并且从沿Z方向延伸通过光透射部分131p中心的虚拟直线到中间观看区域WAe中的视点D4的距离由X2表示。当光从光透射部分131p通过像素12m+2行进到观看区域WA。的视点D4时，由几何相似关系满足由下列方程(I)给定的条件:Z1A1= (Z^Z2) /X2(I)其中，X1=L 5X ND，并且X2=L 5XDP，因此通过将它们代入方程(1)，方程(I)可表示为下列的方程(I’ ):Z1/ (1.5XND)= (Z^Z2)/ (1.5XDP)(I，)在几何学上清楚可见，当满足上面的方程(I’ )时，从光透射部分131p透射通过像素12m+1的各光朝着观看区域WAe中的视点D1、D2和D3行进。接下来，将考虑从光透射部分131p+1通过像素12^.12^12^和12m+2透射的各光朝着左观看区域中的视点Dl、D2、D3和D4行进的条件。从沿Z方向延伸通过光透射部分131p+1中心的虚拟直线到像素12m中心的距离由X3表示，并且从沿Z方向延伸通过光透射部分131p+1中心的虚拟直线到左观看区域1\中的视点D4的距离由X4表示。当光从光透射部分131p+1通过像素12m+2行进到观看区域W\中的视点D4时，由几何相似关系满足由下面的方程(2)给定的条件:Z1A3= (Z^Z2) /X4(2)其中，X3=RD-X1=RD-L 5XND，并且X4=RD+2.5XDP，因此通过将它们代入方程(2)，方程(2)可表示为下面的方程(2’ ):Z1/ (RD-1.5XND)= (Z^Z2)/ (RD+2.5XDP) (2，)几何学上清楚可见，当满足上面的方程(2’ )时，从光透射部分131p+1透射通过像素12m+1的各光朝着观看区域WA^中的视点D1、D2和D3传播。应注意,从光透射部分131"透射通过像素12111_1、12111和12m+1的各光朝着右观看区域WAk中的视点D1、D2、D3和D4传播的条件与图19关于Z轴翻转时的相同，并且因此省略其说明。距离Z2和距离DP的值根据显示装置的规格设定到预定值。此外，像素节距ND的值根据透射式显示面板10的结构决定。对于距离Z1和光透射部分节距RD，下面的方程(3)和(4)可由方程(Γ )和(2’)获得:Z1=Z2XND/ (DP-ND)(3)RD=4XDPXND/ (DP-ND)(4)在上面描述的示例中，光透射部分节距RD的值约为像素节距ND的值的四倍。因此，上述的“M”和“P”具有关系M ^ PX4。距离Zl和光透射部分节距RD设定为满足上述条件，并且预定视点的图像可在观看区域WAl、WAc和WAk中的各视点Dl、D2、D3和D4观看。例如，如果透射式显示面板10的像素节距ND为0.100mm,距离Z2为1500mm，并且距离DP为65.0mm,则距离Zl为2.31mm,并且光透射部分节距RD为0.400mm。图20是用于说明在中间观看区域WAc中的视点Dl、D2、D3和D4观看图像的示意图。再者，图21是用于说明在左观看区域WA1j中的视点Dl、D2、D3和D4观看图像的不意图。此外，图22是用于说明在右观看区域WAr中的视点Dl、D2、D3和D4观看图像的不意图。如图20、21和22所示，由像素12^12^129...的像素12形成的图像在视点Dl被看到，并且由像素122、126、121Q...的像素12形成的图像在视点D2看到。此外，由像素123、127、12n...的像素12形成的图像在视点D3看到，并且由像素124，128，1212...的像素12形成的图像在视点D4看到。因此，用于第一视点的图像采用像素U1UZ5UZ9...的像素12显示，用于第二视点的图像采用像素122、126、121(|...的像素12显示，用于第三视点的图像采用像素123、127、12n...的像素12显示，并且用于第四视点的图像采用像素124、128、1212...的像素12显示，从而观看者可识别图像为立体图像。
尽管在上面的说明中视点数为“4”，但是视点数可根据显示装置的规格适当选择。例如，可采用具有视点数“2”的构造或具有视点数“6”的构造。在此情况下，视差屏障30等的构造可适当改变。这类似于其它实施例，将稍后描述。在第一实施例的显示装置中，为了减少衍射诱导莫尔条纹以及形状诱导莫尔条纹，满足下面的条件:
0.95XND ≤W1 ≤1.05XND例如，W1=L OXND作为选择，满足下面的条件:1.9XND ≤W1 ≤2.1XND例如，1=2.0XND另外，在显示装置的图像质量很重要且其图像亮度不是非常重要的情况下，可采用满足下列条件的形式:0.95XND ≤W1 ≤1.05XND相反，在显示装置的图像亮度很重要而其图像质量不是非常重要的情况下，可采用满足下列条件的形式:1.9XND ≤ W1 ≤ 2.1XND另外，在满足下列条件的情况下，1.9XND ≤ W1 ≤ 2.1XND当具有强烈立体视觉的立体图像显示在显示装置上时，立体图像会观看为重叠图像，或者在立体图像中会发生图像模糊，尽管很轻微。图2A示出了根据第一实施例的后屏障显示装置中通过模拟莫尔条纹调制深度获得的结果，而图2B示出了在现有技术的前屏障显示装置中模拟莫尔条纹调制深度获得的结果。另外，在图2A和2B中，横轴表示当像素阵列沿着第一方向的节距ND为“I”时，光透射部分沿着第一方向的宽度W1的值。在图2A和2B中，“a”表示由于形状诱导莫尔条纹引起的莫尔条纹调制深度，而“b”表示由于衍射诱导莫尔条纹引起的莫尔条纹调制深度。另夕卜，纵轴表示莫尔条纹调制深度。莫尔条纹调制深度可表示为由显示装置的显示表面上的莫尔条纹引起的亮度的变化(即(最大亮度值-最小亮度值)/(最大亮度值+最小亮度值))。在模拟莫尔条纹调制深度时，根据考虑空间相干性的局部相干性理论的照明计算，执行包括透射式显示面板中像素形状和视差屏障中光透射部分形状的衍射计算。当垂直于透射式显示面板10的显示区域11的方向为光学传播轴z时，评估在光的面内分布中衍射如何沿着光学传播轴z改变。在计算模型上，通过分开变量将改变仅限于一个轴。如图3B的概念图所示，矩形开口 Ptl (ξ)和矩形开口 Px (X)分别设置在ξ轴和X轴上，它们分开间隙Z tl (=Z1X在采用后屏障模式的情况下，Ptl (ξ)对应于视差屏障的光透射部分，并且Px (X)对应于透射式显示面板中的像素。另一方面，在采用前屏障法的情况下，匕(ξ )对应于透射式显示面板中的像素，并且Px (X)对应于视差屏障的光透射部分。另外，u轴设置在作为图像观看位置(投射屏幕面)距X轴~距离的位置上。计算的目标是获得u轴上的光学分布。因为该目标是获得图像观看位置的光学分布，所以为了方便将图像观看位置的垂直于ζ轴的平面称为投射屏幕面。假设存在等效光源，其中具有中心波长λ (在下面的方程(A)中，λ由“ ”表示，其具有在符号“ λ ”之上的上横线的光谱分布的光源分布在ξ轴上的开口 Ptl ( ξ )中，并且光源的空间相干性为μ (Λξ)。通过根据局部相干性理论的计算，屏幕上的强度I (U)可通过采用屏幕上的互强度(joint intensity)^ (u, O)表示为下面的方程(A)。应注意，下列方程(A)中的u由“5”表示，其在符号“u”的上面具有横线“-”。
权利要求
1.一种显示装置，包括: 透射式显示面板，由在第一方向和与该第一方向不同的第二方向上设置为二维矩阵形式的像素组成； 面状照明装置，用于从该透射式显示面板的后表面照明该透射式显示面板；以及视差屏障，设置在该透射式显示面板和该面状照明装置之间，用于将显示在该透射式显示面板上的图像分成多个视点的图像， 其中该视差屏障和该透射式显示面板设置为彼此相对，且该视差屏障和该透射式显示面板之间具有预定间隙， 其中该视差屏障包括多个光透射部分和多个光屏蔽部分，该多个光透射部分和多个光屏蔽部分沿着平行于该第二方向的轴或沿着与该第二方向形成锐角的轴延伸且沿着该第一方向交替地并置，并且 其中下列方程之一被满足0.95 XND ^ W1 ^ 1.05 XND或1.9XND ^ W1 ^ 2.1XND 其中W1表示该光透射部分沿着该第一方向的宽度，ND是沿着该第一方向的像素阵列节距。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中该视差屏障由液晶显示装置组成，该液晶显示装置至少包括: 第一基板； 第一电极，在该第一基板上形成且被图案化； 第二基板，设置为与该第一基板相对； 第二电极，形成在该第二基板上，与该第一电极相对；以及 液晶层，夹设在该第一基板和该第二基板之间。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中构成该光屏蔽部分的该第一电极沿着该第一方向的宽度小于该光屏蔽部分沿着该第一方向的宽度。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中构成该光透射部分的该第一电极沿着该第一方向的宽度小于该光透射部分沿着该第一方向的宽度Wp
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中该光透射部分沿着该第一方向的该宽度W1根据施加给该第一电极和该第二电极的电压状态转换到下面的条件之一0.95 XND ^ W1 ^ 1.05 XND或1.9XND ^ W1 ^ 2.1XND。
6.根据权利要求2所述的显示装置， 其中该第一电极形成在该液晶显示装置的构成该光屏蔽部分的区域上，并且 其中该第一电极不形成在该液晶显示装置的构成该光透射部分的区域上。
7.根据权利要求2所述的显示装置， 其中该第一电极形成在该液晶显示装置的构成该光屏蔽部分的区域上， 其中该光透射部分提供有形成该第一电极的区域和不形成该第一电极的区域，该两个区域沿着该第一方向并置，并且 其中构成该光透射部分的该第一电极沿着该第一方向的宽度小于该光透射部分沿着该第一方向的该宽度Wp
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中该光透射部分沿着该第一方向的该宽度W1根据施加给该第一电极和该第二电极的电压状态转换到下面的条件之一0.95 XND ^ W1 ^ 1.05 XND或1.9XND ^ W1 ^ 2.1XND。
9.根据权利要求2所述的显示装置，其中该透射式显示面板的雾度值为15%或更小。
10.根据权利要求1所述的显示装置， 其中该视差屏障的轴和该第二方向之间形成的角Θ为锐角，并且 其中下列方程被满足 Θ =tan_1 (ND2/ND) 其中ND2是沿着该第二方向的像素阵列节距。
11.根据权利要求1所述的显示装置， 其中该视差屏障的轴和该第二方向之间形成的角Θ为锐角，并且 其中构成该视差屏障的该光透射部分沿着该视差屏障的轴线性地设置。
12.根据权利 要求1所述的显示装置， 其中该视差屏障的轴和该第二方向之间形成的角Θ为锐角，并且 其中构成该视差屏障的该光透射部分以阶梯方式沿着该视差屏障的轴设置。
13.一种显示装置，包括: 透射式显示面板； 照明装置；以及 视差屏障， 其中该视差屏障设置在该透射式显示面板和该照明装置之间，并且包括多个光透射部分和多个光屏蔽部分，该光透射部分和光屏蔽部分沿着第一方向并置，并且其中下列条件之一被满足0.95 XND ^ W1 ^ 1.05 XND或1.9XND ^ W1 ^ 2.1XND 其中W1表不该光透射部分沿着第一方向的宽度，ND表不沿着该第一方向的像素阵列节距。
14.根据权利要求13所述的显示装置， 其中该视差屏障至少包括: 第一基板； 第一电极，在该第一基板上形成且被图案化； 第二基板，设置为与该第一基板相对； 第二电极，形成在该第二基板上以与该第一电极相对；以及 液晶层，夹设在该第一基板和该第二基板之间，其中该光透射部分沿着该第一方向的该宽度W1根据施加给该第一电极和该第二电极的电压状态转换到下列条件之一
15.根据权利要求14所述的显示装置， 其中该照明装置包括光源和扩散构件，并且 其中该透射式显示面板上显示的图像由通过该视差屏障的一部分光分成用于多个视点的图像，该一部分光通过该扩散构件扩散。
全文摘要
本发明提供一种显示装置，该显示装置包括透射式显示面板，由在第一方向和与第一方向不同的第二方向上设置为二维矩阵形式的像素组成；面状照明装置，用于从透射式显示面板的后表面照明透射式显示面板；以及视差屏障，设置在透射式显示面板和面状照明装置之间，用于将显示在透射式显示面板上的图像分成用于多个视点的图像。
文档编号G02F1/1343GK103200411SQ201210585228
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年1月5日
发明者星野宪文, 佐藤能久, 今井裕 申请人:索尼公司