图像显示设备及其制造方法

专利名称：图像显示设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用诸如双面透镜或蝇眼透镜的透镜并且能够显示分别指向多个视点的图像的图像显示设备及其制造方法，尤其涉及具有优良耐用性的图像显示设备和它的制造方法。
背景技术：
传统地，已经研究出了能够显示三维图像的显示设备。在公元前280年，希腊数学家Euclid(欧几里德)认为双目视觉是这样一种感觉，其以这样一种方式获得以便使观察者的左眼和右眼同时看见从不同方向看到的同一个物体的各个图像(Chihiro Masuda，“Three-dimensional display”，第1页，Sangyo Tosho K.K.)。就三维图像显示设备的功能来说，有必要使具有视差的每一个图像被独立地提供给观察者的左眼和右眼。
为了实现这个功能，已经研究了各种三维图像显示方法。这些三维图像显示方法能够被大致分为其中使用眼镜的方法和其中不使用眼镜的方法。利用色差的立体照片方法和利用偏振的偏振眼镜方法能够被引用作为其中使用眼镜的方法的一个例子。然而，由于实质上不能避免戴眼镜的不方便之处，所以近年来积极地研究其中不使用眼镜的方法。
作为无眼镜的方法，双面透镜方法、视差隔板(barrier)方法等是已知的。视差隔板方法是Berthier在1896年想出了该方法、并且Ives在1903年论证了该方法的三维图像显示方法。图1是显示了通过视差隔板方法显示三维图像的方法的光学模型的视图。如图1所示，视差隔板101是其中形成许多细的竖条纹形状的孔、即许多狭缝101a的隔板(遮光罩(light shield))。显示面板102布置在视差隔板101的一个表面附近。在显示面板102中，用于左眼的像素102a和用于右眼的像素102b沿与狭缝101a的纵向垂直的方向排列。光源(未显示)布置在视差隔板101的另一个表面附近，即在与显示面板102相对的一侧。
从光源发出的光被视差隔板101部分地遮住了。未被视差隔板遮住而是通过狭缝101a的光变为通过用于左眼的像素102a的光通量103a，以及变为通过用于右眼的像素102b的光通量103b。此时，用于左眼的像素102a和用于右眼的像素102b这样排列，以便使已经通过用于左眼的像素102a的光通量103a仅仅到达观察者的左眼104a，并且已经通过用于右眼的像素102b的光通量103b仅仅到达观察者的右眼104b。因此，来自不同像素的光分别到达观察者的左眼和右眼，以便使观察者能够把显示在显示面板102上的图像识别为三维图像。
以上描述的视差隔板方法在它最初被发明时有这样一个问题，即因为视差隔板布置在像素和眼睛之间，所以它已经是眼中钉了并且引起了低能见度。然而，近年来随着液晶显示面板的实现，在显示面板的后侧布置视差隔板已经变得可能了，并且能见度的问题已经被改善了。因此，积极地研究视差隔板方法的三维图像显示设备。
同时，如在上述文献(Chihiro Masuda所写、并且由Sangyo ToshoK.K.出版的“Three-dimensional display”，第1页)中描述的那样，由Ives在1910年左右发明了双面透镜方法。图2是显示了双面透镜的透视图，并且图3是显示了使用双面透镜显示三维图像的方法的光学模型的视图。如图2所示，双面透镜110的一个表面是平面，并且在另一个表面上形成多个沿一个方向延伸的半圆柱形凸起部分(柱面透镜)111，以便使它们的纵向变得彼此平行。然后，如图3所示，显示面板114布置在双面透镜110的焦平面上，在显示面板114中显示用于左眼113a的图像的、用于左眼的像素112a和显示用于右眼113b的图像的、用于右眼的像素112b交替地排列。因此，从用于左眼的像素112a和用于右眼的像素112b发出的光被双面透镜110分成用于左眼113a或右眼113b的方向。于是，来自不同像素的光到达观察者的左眼和右眼，这允许观察者识别三维图像。
用于同时显示多个图像的显示器已经被开发出来，作为使用双面透镜的图像显示设备(参见日本未决专利公开No.332354/1994)。该显示器使用双面透镜的图像分布能力，在同样的条件下在观察方向上同时显示互相不同的图像。即，该显示设备向相对于显示平面位于不同方向的多个观察者提供相互不同的图像。相比于制备观察者能够看到相同量的图像显示设备，这降低了所需的设置空间和功率级别。
以常规的方式，当诸如双面透镜之类的光学单元被安装到诸如液晶显示面板之类的显示面板上时，使用诸如粘着之类的方法(日本专利公开No.101950/1999)。图4是显示了安装常规双面透镜的方法的剖面图。如图4所示，在常规双面透镜120的平面上提供粘胶层121，并且通过粘胶层121把双面透镜120固定到诸如液晶显示面板之类的显示面板的表面上。
然而，在日本专利公开No.101950/1999中描述的三维图像显示设备在光学单元的表面上提供了粘胶层，所以当在温差大的地方使用或存放三维图像显示设备时，通过在光学单元和显示面板之间的膨胀系数的差值在固定表面中产生应力。因此，产生了这样一个问题，即粘胶层被应力分离了，并且三维图像显示设备被损坏了。该问题通常不仅发生在三维图像显示设备中，还发生在为多个视点同时显示图像的显示器中。

发明内容
本发明的一个目的是提供具有优良耐用性的图像显示设备和它的制造方法。
依据本发明的三维图像显示设备包括具有多个像素部分的显示面板，其中每个像素部分至少包括一个显示用于第一视点的图像的像素和一个显示用于第二视点的图像的像素，并且像素部分沿一个方向定期地提供；一个光学单元，折射从所述像素发出的光并以相互不同的方向发出光；以及一个固定单元，被提供在包围显示面板的图像显示区域的一个区域的至少一部分上，并且固定单元把光学单元固定到显示面板上。
在本发明的图像显示设备中，由于光学单元被安装在包围显示面板的图像显示区域的区域的至少一部分中，所以当由温度变化等引起光学单元和显示面板的膨胀和收缩时，光学单元和显示面板被弯曲以便彼此分离。因此，和其中光学单元被固定在显示面板的表面上的情况相比，施加到固定单元上的应力能够被减轻，并且能够改善图像显示设备的耐用性。
在光学单元是具有多个其纵向垂直于一个方向的半圆柱形透镜的双面透镜、或者是具有多个其中沿一个方向的透镜间距和沿垂直于这个方向的方向的透镜间距彼此不同的凸透镜的蝇眼透镜的情况下，最好应该在光学单元中沿着在凸透镜的纵向或者半圆柱形透镜的纵向延伸的一侧提供固定单元。和半圆柱形透镜的纵向相比，双面透镜的膨胀系数在与半圆柱形透镜的纵向垂直的方向较大。因此，在光学单元是双面透镜或者蝇眼透镜的情况下，通过沿着在凸透镜的纵向或者半圆柱形透镜的纵向延伸的侧面形成固定单元，能够减少在与凸透镜的纵向或者半圆柱形透镜的纵向垂直的方向施加的应力。因此，即使光学单元膨胀或者收缩，施加到固定单元的应力也会被减少，是因为没有提供固定单元的部分变形了。
此外，在光学单元是具有多个其纵向垂直于一个方向的半圆柱形透镜的双面透镜、或者是具有多个其中沿一个方向的透镜间距和沿垂直于这个方向的方向的透镜间距彼此不同的凸透镜的蝇眼透镜的情况下，在光学单元中沿着在垂直于凸透镜的纵向或所述半圆柱形透镜的纵向的方向延伸的侧面提供固定单元，也是可能的。这使光学单元能被更安全地固定到显示面板上。
在光学单元是具有多个其中沿一个方向的透镜间距和沿垂直于这个方向的方向的透镜间距彼此相同的凸透镜的蝇眼透镜的情况下，最好应该沿着光学单元的短侧面提供固定单元。在具有其中沿一个方向的透镜间距和沿垂直于这个方向的方向的透镜间距彼此相等的凸透镜的蝇眼透镜中，在这个方向中的膨胀系数和在垂直于这个方向的方向中的膨胀系数彼此相等。然而，在沿一个方向的光学单元的长度不同于沿垂直于这个方向的方向的长度的情况下，因为膨胀数量是膨胀系数和边长的乘积，所以相比于在短侧面方向的膨胀数量，光学单元在长侧面方向的膨胀数量大。因此，当光学单元膨胀或者收缩时，通过沿着光学单元的短侧面形成固定单元，能够减少在其中没有形成固定单元的方向中的应力，所以能够减少施加到固定单元的应力。
在光学单元是具有多个其中沿一个方向的透镜间距和沿垂直于这个方向的方向的透镜间距彼此相等的凸透镜的蝇眼透镜的情况下，沿着垂直于光学单元的短侧面的侧面提供固定单元，也是可能的。这使光学单元能被更安全地固定到显示面板上。
可提供固定单元以包围在显示面板中的图像显示区域。此时，最好是由光学单元、显示面板、和固定单元形成的空间应该低于环境大气的负压。通过这样形成固定单元以包围图像显示区域，能够将由光学单元、显示面板、和固定单元形成的空间与环境大气屏蔽，并且能够通过设置该空间为低于环境大气的负压来防止光学单元与显示面板分离。
例如，固定单元是粘胶剂。在这种情况下，粘胶剂应该是由可见光固化的光固化(photo-setting)粘胶剂。粘胶剂包含填充物也是可能的。在固定单元由粘胶剂形成的情况下，只要粘胶剂没有被固化，甚至在光学单元被布置在显示面板上之后，也能够调整光学单元和显示面板的位置，所以能够高精度地实现对齐。特别地，当使用了由可见光固化的光固化粘胶剂时，能够提高生产效率，是因为能够在短时间内实现固化而不必加热。当向粘胶剂增加填充物时，由于固定单元的厚度能够由填充物控制，所以在固定光学单元到显示面板上的过程中能够防止作为固定单元的粘胶剂扩散到显示区域上。
固定单元是双面的粘胶带也是可能的。因此，在显示面板和光学单元之间的间隔很容易被控制，并且能够防止固定单元扩散到显示区域。
当光学单元固定到显示面板上时可提供一个或者多个对齐单元，将光学单元和显示面板对齐。因此，能够在显示面板上没有显示图像的情况下实现显示面板和光学单元之间的对齐。
例如，在对应于显示面板的四个角中每一个的位置处提供对齐单元。为此，能够防止沿旋转方向的移动以高精度地实现对齐。
可以在其中没有形成光学单元的凸透镜的区域中提供对齐单元。通过在其中没有形成光学单元的凸透镜的部分中提供对齐单元，在对齐过程中能够很容易地识别在显示面板中提供的对齐单元，并且光学单元和显示面板能够被高精度地对齐。
可以在显示面板一侧的光学单元的表面上提供对齐单元。在显示面板中的图像显示表面是透明衬底的情况下，最好应该在透明衬底的表面上提供对齐单元。由于通过分别在透明衬底的表面上和在显示面板一侧的光学单元的表面上提供对齐单元使每个对齐单元的位置彼此接近，所以能够高精度地实现在光学单元和显示面板之间的对齐。
在显示面板中形成的对齐单元中提供狭缝形状的开口或者小孔形状的开口也是可能的。因此，能够以这样一种方式实现在光学单元和显示面板之间的对齐，以便用光照射对齐单元以观测已经通过开口的光。
可以在显示面板的图像显示区域和光学单元之间布置一个保持在显示面板和光学单元之间的间隔的光学薄膜。因此，光学薄膜变为隔离物(spacer)，并且在显示面板和光学单元之间的间隔能够保持不变。
在光学单元由在一侧的多个凸透镜和在另一侧的平面形成的情况下，这样布置光学单元以便使凸透镜朝向观察者一侧。因此，由于在光学单元和显示面板之间的间隔减少了，所以能够高精度地实现对齐。
此外，在光学单元由在一侧的多个凸透镜和在另一侧的平面形成的情况下，这样布置光学单元以便使凸透镜朝向显示面板一侧。通过在显示面板一侧布置在其上形成凸透镜的侧面，能够在由观察者识别的图像中减小在光学单元的表面上由外部光的反射所引起的条纹(fringe)，并且能够显示高质量的图像。
在这样布置光学单元以便使凸透镜朝着显示面板一侧的情况下，最好应该在光学单元和光学薄膜之间布置保持在光学单元和光学薄膜之间的间隔的保持间距部件。因此，在光学单元和光学薄膜之间的间隔能够保持不变，以防止光学单元被挤入光学薄膜中。
进一步，双面透镜的纵向可以是图像显示设备的纵向，此时，能够充分显示三维图像。而且，双面透镜的纵向可以是图像显示设备的横向。在图像显示设备安装在便携式终端设备的情况下，该结构使得观察者能够仅仅通过改变便携式终端设备的角度，从多个不同视点观察图像显示设备，并观察到多个图像。在多个图像具有某些相关的情况下，特别的，可以通过简单地改变观测角度来观察到图像。这显著改善了可用性。当多个视点设置在图像的纵向时，观察者总能用两眼观察到图像。这改善了单个图像的能见度。
一种制造依据本发明的图像显示设备的方法，该图像显示设备包括具有多个像素部分的显示面板，其中每个像素部分至少包括一个显示用于第一视点的图像的像素和一个显示用于第二视点的图像的像素，并且像素部分沿一个方向定期地提供；以及一个光学单元，折射从所述像素发出的光并以相互不同的方向发出光，该方法包含以下步骤在光学单元中在包围显示面板的图像显示区域的一个区域中、或者在对应于包围显示面板的图像显示区域的区域的区域的至少一部分中形成包括液体粘胶剂的固定单元，在显示面板上布置光学单元，通过在光学单元和显示面板中至少一个中形成的一个或者多个对齐单元对齐光学单元和显示面板，以及通过固化粘胶剂把光学单元固定到显示面板上。
在本发明中，由于粘胶剂被用作用于把光学单元固定到显示面板上的固定单元，所以当光学单元被固定到显示面板上时，在显示面板上布置光学单元之后，能够精细地调整光学单元和显示面板的位置。因此，能够高精度地实现粘着，并且能够提高生产率。
例如，固定单元是通过用可见光照射固定单元而固化的光固化粘胶剂，并且粘胶剂通过用可见光照射固定单元而被固化。因此，由于可见光在光学单元中具有较高的透光率，所以能够缩短固化时间，并且能够高效地实现固化。
另一种制造依据本发明的图像显示设备的方法，该图像显示设备包括具有多个像素部分的显示面板，其中每个像素部分包括一个显示用于第一视点的图像的像素和一个显示用于第二视点的图像的像素，并且像素部分沿一个方向定期地提供；以及一个光学单元，其具有多个凸透镜，折射从所述像素发出的光并以相互不同的方向发出光，包含以下步骤在光学单元中在包围显示面板的图像显示区域的一个区域中、或者在对应于包围显示面板的图像显示区域的区域的区域的至少一部分中形成包括粘胶材料的固定单元，并且在显示面板上布置光学单元以通过固化粘胶材料把光学单元固定到显示面板上，同时通过在光学单元和显示面板中至少一个中形成的一个或者多个对齐单元彼此对齐光学单元和显示面板。
在本发明中，由于能够通过把光学单元按压到显示面板上而把光学单元固定到显示面板上，所以能够提高生产率。
在提供固定单元以便包围显示面板中的图像显示区域的情况下，在在固定单元的一部分中提供一个开口以把光学单元固定到显示面板上的步骤中，通过在把光学单元固定到显示面板上之后密封开口，从环境大气中屏蔽由光学单元、显示面板、和固定单元形成的空间，也是可能的。这允许从环境大气中屏蔽由光学单元、显示面板和固定单元形成的空间。因此，能够抑制由吸收包含在外界空气中的湿气所引起的诸如膨胀之类的老化。
此时，密封开口同时把由光学单元、显示面板、和固定单元形成的空间设置为低于环境压强的负压。因此，能够通过大气压防止光学单元的分离。
在显示面板中提供包括狭缝形状的开口或者小孔形状的开口的多个对齐单元的情况下，通过用具有彼此不同的波长的光照射每个开口来实现对齐也是可能的。因此，能够很容易地确定对齐单元的哪些位置应当被调整。
在显示面板中提供包括狭缝形状的开口或者小孔形状的开口的多个对齐单元的情况下，通过用光照射开口以观察已经通过每个开口的光透过光学单元以彼此交叉的位置，来实现对齐，也是可能的。其中没有提供对齐单元的通用透镜能够被用作光学单元以通过简单的方法以这样一种方式实现高精度的对齐，以便仅仅在显示面板中提供开口，并且观察透过光学单元的光以实现对齐。因此，能够实现低成本，并且能够提高生产率。
在光学单元是双面透镜的情况下，最好应该是通过使用沿双面透镜的凸透镜的纵向延伸的线光源来实现对齐。因此，甚至在其中没有形成对齐单元的双面透镜被用作光学单元的情况下，也能够很容易地实现在光学单元和显示面板之间的对齐。
此外，在光学单元是具有多个其纵向垂直于一个方向的半圆柱形透镜的双面透镜的情况下，通过对齐单元仅仅在与双面透镜中的半圆柱形透镜的纵向垂直的方向实现对齐，也是可能的。由于仅仅在一个方向要求高精度的对齐，所以制造变得容易，并且能够提高生产率。
在减少了的压强下执行把光学单元固定到显示面板上的步骤也是可能的。因此，由光学单元、显示面板、和固定单元包围的空间能够被设置为低于环境大气的负压。
依据本发明，在包围显示面板的图像显示区域的区域的至少一部分中提供用于把光学单元固定到显示面板上的固定单元。因此，当由温度变化等引起光学单元和显示面板的膨胀或者收缩时，光学单元和显示面板被弯曲以便彼此分离，所以和光学单元被固定在显示面板的表面上的情况相比，施加到固定单元的应力能够被减小。因此，能够获得其中减少了由老化所引起的品质降低的图像显示设备。


图1是说明了采用视差隔板方法显示三维图像的方法的光学模型的视图；图2是显示了一个双面透镜的透视图；图3是说明了使用双面透镜显示三维图像的方法的光学模型的视图；图4是显示了安装常规双面透镜的方法的剖面图；图5是显示了依据本发明第一实施例的三维图像显示设备的透视图；图6是示意性地显示了依据本发明第一实施例的三维图像显示设备的分解剖面图；图7是示意性地显示了依据本发明第一实施例的三维图像显示设备的俯视图；图8是一个俯视图，显示了作为在依据本发明第一实施例的三维图像显示设备中提供的对齐单元的标记的形状；图9是显示了其中包括依据本发明第一实施例的三维图像显示设备的移动电话的透视图；图10是显示了一个蝇眼透镜的透视图；图11A和图11B是按照它的处理次序显示了依据本发明第二实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图；图12是显示了依据本发明第三实施例的三维图像显示设备的俯视图；图13是显示了制造用在制造双面透镜过程中的金属铸模的方法的透视图；图14A和图14B是按照它的处理次序显示了依据本发明第四实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图；图15是显示了依据本发明第五实施例的三维图像显示设备的俯视图；图16A和16B是显示了依据本发明第六实施例、对齐三维图像显示设备的方法的原理图；图17是显示了依据本发明第七实施例的三维图像显示设备的俯视图；图18是显示了被用于依据本发明第七实施例的三维图像显示设备的光源的俯视图；图19A到19C是显示了依据本发明第八实施例、制造三维图像显示设备的方法的示意图；图20是显示了依据本发明第九实施例的三维图像显示设备的俯视图；图21是显示了依据本发明第十实施例的三维图像显示设备的俯视图；图22是显示了依据本发明第十一实施例的三维图像显示设备的俯视图；图23是显示了依据本发明第十一实施例的三维图像显示设备的第一种修改的俯视图；图24是显示了依据本发明第十一实施例的三维图像显示设备的第二种修改的剖面图；图25是显示了依据本发明第十一实施例的三维图像显示设备的第三种修改的剖面图；图26A到26C是按照它的处理次序显示了依据本发明第十二实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图；图27是显示了依据本发明第十三实施例的三维图像显示设备的俯视图；图28A到28D是按照它的处理次序显示了依据本发明第十四实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图；图29是显示了依据本发明第十五实施例的三维图像显示设备的俯视图；图30A到30D是按照它的处理次序显示了依据本发明第十六实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图；图31是显示了依据本发明第十七实施例的三维图像显示设备的俯视图；图32A到32D是按照它的处理次序显示了依据本发明第十八实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图；图33是安装有根据本发明的第十九实施例的图像显示设备的便携式终端设备的透视图；图34是示出根据本发明的第十九实施例的图像显示设备的操作的光学模型图。
具体实施例方式
在常规的三维图像显示设备中，把光学单元固定到显示面板上的粘胶层被剥离的问题是由应力引起的，它是由在光学单元和光学单元被固定到那儿的部件之间的膨胀系数的差值产生的。在本发明的三维图像显示设备中，把光学单元固定到显示面板上的固定单元不是在显示面板的表面上、而是在包围显示面板的图像显示区域的区域的至少一部分上提供的。因此，当由温度变化等引起光学单元和显示面板的膨胀或者收缩时，光学单元和显示面板被弯曲以便彼此分离，所以能够减少施加到固定单元上的应力。
以下将参考附图具体地描述依据本发明最佳实施例的三维图像显示设备。首先，将描述依据本发明第一实施例的三维图像显示设备。图5是显示了依据该实施例的三维图像显示设备的透视图，图6是示意性地显示了该三维图像显示设备的分解剖面图，并且图7是该三维图像显示设备的俯视图。图8是显示了作为在本实施例中的三维图像显示设备中提供的对齐单元的标记的形状的俯视图。如图5和图6所示，在实施例的三维图像显示设备1中提供了作为显示面板的透射液晶显示面板面板3、和作为光学单元的双面透镜2，并且双面透镜2被固定到在观察者5一侧的液晶显示面板3的表面上。在双面透镜2中提供对齐双面透镜2与液晶显示面板3的用于透镜的标记21，并且在液晶显示面板3中提供用于显示面板的标记31。此外，在本实施例的三维图像显示设备1中，沿着在双面透镜2的纵向延伸的侧面提供固定单元4。
双面透镜2被用作在本实施例的三维图像显示设备1中的光学单元，在双面透镜2中一个表面是平面，并且在另一个表面中形成多个半圆柱形凸起部分(柱面透镜)以便彼此平行。这样布置双面透镜2以便使垂直方向26平行于纵向，并且在液晶显示面板3一侧形成平面。
液晶显示面板3被用作本实施例的三维图像显示设备1中的显示面板。在液晶显示面板3中，显示用于右眼的图像的像素和显示用于左眼的图像的像素沿着水平方向25在由玻璃等构成的一对透明衬底6之间交替地排列，并且显示用于右眼的图像的像素和显示用于左眼的图像的像素沿着垂直方向26排列。用于右眼的像素和用于左眼的像素每个都有一个用于红色的子像素、一个用于绿色的子像素和一个用于蓝色的子像素。一个柱面透镜相当于列，其中彼此接近的成对像素沿着垂直方向26排列。光源20布置在像素的后面。液晶显示面板3的显示面由透明衬底6形成，显示面是包含水平方向25和垂直方向26的平面，并且水平方向25和垂直方向26彼此垂直。
在本实施例的三维图像显示设备1中在标记之间沿着在双面透镜2的柱面透镜的纵向延伸的侧面提供固定单元4。例如，双面粘胶带40能被用作固定单元4。通常，诸如丙烯酸树脂或者聚碳酸酯树酯之类的塑料树脂被用作双面透镜2的材料。然而，在液晶显示面板3的显示面由玻璃衬底形成的情况下，这些树脂的热膨胀系数大约是玻璃的十倍。因此，当双面透镜2被固定到液晶显示面板3的整个显示面上时，固定单元4不能经受由温度变化引起的膨胀和收缩，所以柱面透镜2与显示面剥离。因此，在本实施例的三维图像显示设备1中，沿着在双面透镜2中在其处膨胀系数和收缩系数较高的水平方向25的端部、即沿着在双面透镜2的纵向延伸的侧面提供固定单元4。
如图6所示，在本实施例的三维图像显示设备1中，在液晶显示面板3一侧的双面透镜2的表面上提供用于透镜的标记21。通常，由于在液晶显示面板3的像素一侧的透明衬底的表面上形成布线等，所以通过在形成透明衬底6中的布线的表面(在像素一侧的表面)上形成用于显示面板的标记31，也能够在在透明衬底6上形成布线的过程中形成用于显示面板的标记31。然而，当在用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31之间的间隔增加时，对齐精度降低。因此，在本实施例的三维图像显示设备1中，为了缩短在用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31之间的距离，在液晶显示面板3一侧的双面透镜2的表面上形成用于透镜的标记21，并且在布置在双面透镜2一侧的透明衬底6的表面上形成用于显示面板的标记31。
如图6和图7所示，在没有形成柱面透镜的部分中提供用于透镜的标记21。用于透镜的每个标记21和用于显示面板的每个标记31布置在液晶显示面板3的四个角处。如图8所示，在本实施例的三维图像显示设备1中，以十字标的形状形成用于透镜的标记21，以从正方形中除去对应于用于透镜的标记21的形状后的形状形成用于显示面板的标记31。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备1的操作。在本实施例的三维图像显示设备1中，从像素30中传出的光的传播方向被双面透镜2改变，并且从用于右眼的像素中传出的光入射到观察者5的右眼，而从用于左眼的像素中传出的光入射到观察者5的左眼。因此，从不同像素中传出的光分别到达观察者5的左眼和右眼，这使观察者5能够把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在本实施例的三维图像显示设备1中，当双面透镜2膨胀或者收缩时，通过沿着在双面透镜2的纵向(垂直方向26)延伸的侧面提供固定单元4，没有被固定到液晶显示面板3上的那部分双面透镜2变形了，所以施加到固定单元4上的应力能够被减小，并且能够防止固定单元4由于老化引起的品质降低。在本实施例的三维图像显示设备1中，以这样一种方式缩短在用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31之间的距离，以便在液晶显示面板3一侧的双面透镜2的表面上形成用于透镜的标记21，并且在布置在双面透镜2一侧的透明衬底6上形成用于显示面板的标记31，所以能够高精度地实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐。在本实施例的三维图像显示设备1中，在没有形成柱面透镜的部分中提供用于透镜的标记21。因此，当实现对齐时，很容易识别用于显示面板的标记31的位置，并且能够实现高精度的对齐。此外，通过以如图8所示的形状形成用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31，能够在垂直方向和水平方向高精度地实现对齐。
本实施例中的三维图像显示设备1能被用于诸如移动电话、PDA、游戏机、数码相机和数码摄像机之类的各种便携式终端。图9是显示了其中包括本实施例中的三维图像显示设备的移动电话的透视图。像如图9所示的移动电话28那样，能够通过在移动电话28中包括本实施例中的三维图像显示设备1作为显示设备，来实现其中减少了由温度变化引起的品质降低的高质量三维图像显示。
尽管在本实施例中描述了其中使用双面透镜2的三维图像显示设备，但是本发明不局限于其中使用双面透镜2的三维图像显示设备。例如，也能够使用其中以矩阵排列的常见凸透镜的蝇眼透镜。图10是显示了蝇眼透镜的透视图。通过使用如图10所示的蝇眼透镜作为光学单元，能够在水平方向和垂直方向的四个方向显示四个不同的图像。
尽管在本实施例中描述了其中使用透射的液晶显示面板作为显示面板的三维图像显示设备，但是本发明不局限于此。反射的液晶显示面板、轻微透射的液晶显示面板、或者其中在每个像素中提供了一个透射区域和一个反射区域的半透射的液晶显示面板也能够被用作显示面板。诸如TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)方法和TFD(ThinFilm Diode，薄膜二极管)方法之类的有源矩阵方法能够被采用作为驱动液晶显示面板的方法，并且也能够采用诸如STN(Super TwistedNematic liquid crystal，超扭曲式向列型液晶)方法之类的无源矩阵方法。除液晶显示面板之外的显示面板、诸如有机电荧光(organic electroluminescence)显示面板、等离子体显示面板、CRT(Cathode-RayTube，阴极射线管)显示面板、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示面板、场发射显示面板、或者PALC(Plasma Address LiquidCrystal，等离子体寻址液晶)显示面板等也能够被用作显示面板。
然后，制造第一实施例中的三维图像显示设备1的方法将被描述为本发明的第二实施例。图11A和图11B是按照它的处理次序显示了依据本发明第二实施例、制造三维图像显示设备的方法的俯视图。如图11A所示，沿着在柱面透镜的纵向延伸的侧面，首先使双面粘胶带40粘着到在其中形成用于透镜的标记21的双面透镜2的平面上。然后，如图11B所示，使双面透镜2粘着到具有用于显示面板的标记31的液晶显示面板3上，同时使用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31彼此对齐。
在诸如双面粘胶带40之类的带状材料被用作固定单元4的情况下，在粘着之后精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置是不可能的。因此，在本实施例中的制造三维图像显示设备1的方法中，实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐，同时通过逐渐地改变在双面透镜2和液晶显示面板3之间的距离，确认用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31的位置。此允许高精度的对齐。和制造三维图像显示设备的传统方法不同，能够在不在液晶显示面板3上显示图像的情况下实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐，所以能够提高生产率。
然后，将描述依据本发明第三实施例的三维图像显示设备。图12是显示了依据本发明第三实施例的三维图像显示设备的俯视图。类似于如图5所示的第一实施例中的三维图像显示设备1，在本实施例的三维图像显示设备11中提供了作为显示面板的透射液晶显示面板3、和作为光学单元的双面透镜2。这样固定双面透镜2以便使在其中形成柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。在双面透镜2和液晶显示面板3的四个角处提供用于透镜的每个标记22和用于显示面板的每个标记32，其中标记22和标记32分别是用于对齐双面透镜2和液晶显示面板3的对齐单元。在用于透镜的标记22中形成长方体形状的凸起部分。例如，长方形凸起部分的尺寸是高10μm，宽20μm，长1mm。长方体形状的凸起部分的纵向平行于双面透镜2中的柱面透镜的纵向。在用于显示面板的标记32中，沿双面透镜2中的柱面透镜的纵向形成两个狭缝形状的开口，其中该狭缝形状的开口具有与用于透镜的标记22的凸起部分的宽度相同的间距。在本实施例的三维图像显示设备11中，沿着在双面透镜2的纵向延伸的侧面提供固定单元4。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备11的操作。在本实施例的三维图像显示设备11中，与第一实施例中的三维图像显示设备1类似，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向被双面透镜2改变，并且从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼。这允许观察者把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在采用双面透镜方法的三维图像显示设备中，在与双面透镜2的柱面透镜的纵向垂直的方向需要高精度的对齐。然而，光的衍射方向与柱面透镜的纵向相同，并且柱面透镜没有透镜效应，所以在位置精度中能够允许大量误差。例如，能够通过其中液晶显示面板3的端面与双面透镜2的端面对齐的一种技术实现沿纵向的柱面透镜的对齐。因此，在本实施例的三维图像显示设备11中，这样实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐，以便在用于透镜的标记22中形成其纵向平行于双面透镜2中的柱面透镜的纵向的凸起部分，并且该凸起部分位于在用于显示面板的标记32中形成的两个狭缝形状的开口之间。仅仅通过沿垂直于柱面透镜的纵向的方向实现对齐，对齐过程就变得简单了，并且能够提高生产率。
通常以这样一种方式制造双面透镜2，以便制造变为矩阵铸模的金属铸模，并且用金属铸模向板状的塑料衬底实行冲压加工。图13是显示了制造被用于制造双面透镜的金属铸模的方法的透视图。如图13所示，通过超精度切割制造用于制造双面透镜的金属铸模8，并且在超精度切割期间沿平行于双面透镜中的柱面透镜的纵向的方向移动切割工具7。因此，在双面透镜中，很容易形成平行于柱面透镜的纵向的凸起部分，并且在浇铸双面透镜的过程中也能够形成用于透镜的标记22。如图12所示，通过以在柱面透镜的纵向延伸的形状形成用于透镜22的标记，很容易在双面透镜2的表面上形成用于透镜的标记22。在同一个过程中形成标记和双面透镜的情况下，这个形状是特别有利的。
然后，制造第三实施例中的三维图像显示设备11的方法将被描述为本发明的第四实施例。图14A和图14B是按照它的处理次序显示了本实施例中的制造三维图像显示设备的方法的俯视图。如图14A所示，沿着在柱面透镜的纵向延伸的侧面，首先使作为固定单元的双面粘胶带40粘着到在其上形成柱面透镜的双面透镜2的表面上。在双面透镜2中的四个角处形成用于透镜的每个标记22。然后，如图14B所示，使双面透镜2和液晶显示面板3彼此对齐，以便使用于透镜的标记22的凸起部分位于两个狭缝形状的开口之间，其中这两个狭缝形状的开口是在液晶显示面板3的四个角处提供的用于显示面板的标记32中形成的。也就是说，通过使用于透镜的标记22的凸起部分与用于显示面板的标记32的狭缝形状的开口对齐，在双面透镜2中实现与柱面透镜的纵向垂直的方向的对齐。然后，使双面透镜2和液晶显示面板3与双面粘胶带40彼此粘着。就柱面透镜的纵向来说，通过双面透镜2的端面和液晶显示面板3的端面实现对齐。
在本实施例中的制造三维图像显示设备11的方法中，由于只需在一个方向(垂直于柱面透镜的纵向的方向)实现高精度的对齐，所以对齐变得容易了，因此，能够提高生产率。
下面将描述依据本发明第五实施例的三维图像显示设备。图15是显示了依据本发明第五实施例的三维图像显示设备的俯视图。如图15所示，在本实施例的三维图像显示设备12中提供了液晶显示面板3和双面透镜2。这样固定双面透镜2以便使在其中形成柱面透镜的表面成为液晶显示面板3的侧面。不同于第一和第三实施例中的三维图像显示设备，在本实施例的三维图像显示设备12中，甚至在双面透镜2的边角中也形成柱面透镜，并且在边角中没有形成用于透镜的标记。在液晶显示面板3的四个角中形成用于显示面板的标记33a到33d。在用于显示面板的每个标记33a到33d中，沿柱面透镜的纵向形成狭缝形状的开口。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备12的操作。在本实施例的三维图像显示设备12中，与第一和第三实施例中的三维图像显示设备类似，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向被双面透镜2改变，并且从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼。这允许观察者把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在三维图像显示设备中，由于通常这样布置光学单元和显示面板以便使在透镜和像素之间的距离变为焦距，所以在双面透镜2和用于显示面板的标记33a到33d之间的距离实质上等于焦距。因此，在本实施例的三维图像显示设备12中，用于对齐的光通过用于显示面板的标记33a到33d中的开口以变为线光源，并且用于对齐的光实质上变为将从双面透镜2中输出的平行光。在用于显示面板的标记33a到33d中的开口和双面透镜2的中心之间的相对位置关系改变的情况下，由于用用于对齐的光照射的位置在观察平面上也改变了，所以能够实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐，以便使用用于对齐的光照射的位置变为期望的位置。在本实施例的三维图像显示设备12中，能够仅仅通过用于显示面板的标记33a到33d来实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐。因此，即使使用了其中没有形成用于对齐的标记的通用双面透镜，也能够通过简单的方法实现高精度的对齐。因此，能够减少生产成本以提高生产率。
在本实施例的三维图像显示设备12中，尽管在液晶显示面板3的四个角中形成了用于显示面板的标记，但是本发明不局限于此。在显示面板中能够形成多个用于显示面板的标记。在显示面板中提供多个标记，通过使用为每个标记具有不同波长的用于对齐的光，能够检测到在每个标记中的位置移动。因此，提高了对齐的精度。
尽管在本实施例中描述了在用于显示面板的标记33a到33d中形成狭缝形状的开口的情况，但是类似地也能够不通过显示面板的标记33a到33d中的狭缝形状的开口而是通过小孔形状的开口来实现对齐。在用于显示面板的标记33a到33d中的小孔形状的开口的情况下，用用于对齐的光照射的区域的形状在观察平面上变为点形状，而在用于显示面板的标记33a到33d中的狭缝形状的开口的情况下，用用于对齐的光照射的区域的形状在观察平面上变为线形状。因此，在用于显示面板的标记33a到33d中，和小孔形状的开口相比，通过狭缝形状的开口在观察平面上能够获得较大的亮度。然而，在蝇眼透镜而不是双面透镜2被用作光学单元的情况下，由于在垂直方向和水平方向都能够实现对齐，所以最好是用于显示面板的标记33a到33d中的开口的形状是小孔形状。
然后，制造第五实施例中的三维图像显示设备12的方法将被描述为本发明的第六实施例。图16A和16B是显示了本实施例中的对齐三维图像显示设备的方法的原理图。在本实施例的制造三维图像显示设备12的方法中，光9从布置在用于显示面板的标记背后的用于对齐的光源(未显示)发出，并且通过在用于显示面板的标记中提供的开口，并且这样对齐双面透镜和液晶显示面板的位置，以便使光9在对应于液晶显示面板的中心部分的观察平面53的中心54彼此对应。
具体来说，类似于第四实施例，首先使双面粘胶带粘着到在双面透镜的柱面透镜一侧的表面上。然后，使双面透镜接近液晶显示面板同时使在柱面透镜一侧的表面朝向液晶显示面板一侧，光从布置在用于显示面板的标记背后的用于对齐的光源中发出，并且经过在用于显示面板的标记中形成的狭缝形状的开口，并且在观察平面53处观察通过双面透镜传输的光。就用于对齐的光源来说，例如，红光被用于在液晶显示面板的左上方和右上方提供的、用于显示面板的标记，并且绿光被用于在左下方和右下方提供的、用于显示面板的标记。在已经通过每个标记的光中，在双面透镜的作用下改变传播方向。此时，当如图16A所示没有实现在双面透镜和液晶显示面板之间的对齐时，已经通过开口的光9彼此不对应。因此，如图16B所示，对齐双面透镜和液晶显示面板的位置，以便使从用于对齐的光源中发出的光9对应于观察平面53的中心线54。在从用于对齐的光源中发出的光9对应于观察平面53的中心线54的同时，用在双面透镜上提供的双面粘胶带使双面透镜和液晶显示面板彼此粘着以形成三维图像显示设备。
在本实施例中的制造三维图像显示设备12的方法中，在液晶显示面板中形成具有狭缝形状的开口的、用于显示面板的标记，并且通过利用经过用于显示面板的标记中的开口传递的光，能够仅仅用用于显示面板的标记简单地实现高精度的对齐，所以能够使用通用的双面透镜。因此，生产成本减少，并且能够实现生产率的提高。此外，本发明还能够被应用于反射的显示面板。
下面将描述依据本发明第七实施例的三维图像显示设备。图17是显示了依据本发明第七实施例的三维图像显示设备的俯视图。如图17所示，在本实施例的三维图像显示设备13中提供了透射的液晶显示面板3和双面透镜2。这样固定双面透镜2以便使在其中形成柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。在双面透镜2和液晶显示面板3中没有提供用于对齐的标记。在液晶显示面板3的背后，例如，在下面这些位置处布置线光源，其中在该位置处一个线光源对应于在液晶显示面板3的像素中的最左边的行(line)，而另一个线光源对应于在液晶显示面板3的像素中的最右边的行。此外，这样布置线光源，以便使线光源的纵向平行于双面透镜2中的柱面透镜的纵向。
图18是显示了被用于依据本发明第七实施例的三维图像显示设备的光源的俯视图。如图18所示，在本实施例的三维图像显示设备13中，光从线光源10发出，向液晶显示面板3的一行中的像素提供遮光罩23，并且在遮光罩23中在光源(未显示)的前表面形成彼此平行的一对狭缝形状的开10a和10b。通过光经过液晶显示面板3和双面透镜2投射到观察平面上的位置，彼此对齐双面透镜2和液晶显示面板3的位置。就用于对齐的光源来说，例如，绿光被用于在左边的狭缝形状的开10a，而红光被用于在右边的狭缝形状的开口10b。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备13的操作。在本实施例的的三维图像显示设备13中，与第一、第三、和第五实施例中的三维图像显示设备类似，从像素中传出的光的传播方向在光经过双面透镜2时被改变，并且从用于右眼的像素中传出的光入射到观察者的右眼，而从用于左眼的像素中传出的光入射到观察者的左眼。因此，从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼，这使观察者能够把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在本实施例的三维图像显示设备13中，通过使用其纵向平行于双面透镜2的柱面透镜的纵向的线光源，能够在没有使用用于对齐的标记的情况下实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐，所以能够减少生产成本。
然后，制造第七实施例中的三维图像显示设备13的方法将被描述为本发明的第八实施例。图19A到19C是显示了本实施例中的制造三维图像显示设备的方法的示意图。首先，例如，把线光源的狭缝形状的开口10a和10b布置在这些位置处，其中在这些位置处狭缝形状的开口10a和10b中的一个对应于在液晶显示面板3的像素中的最左边的行，而另一个对应于在液晶显示面板3的像素中的最右边的行，以便使狭缝形状的开口10a和10b的纵向平行于双面透镜2中的柱面透镜的纵向。然后，如图19A所示，类似于第四和第六实施例，使双面粘胶带40粘着到在双面透镜的柱面透镜一侧的表面上作为固定单元。然后，使双面透镜2接近液晶显示面板3，以便使在柱面透镜一侧的表面朝向液晶显示面板一侧，并且在三维图像显示设备13的观察平面53处确认来自用于对齐的线光源10的光。此时，在双面透镜2和液晶显示面板3的位置没有彼此对齐的情况下，如图19B所示，来自狭缝形状的开口10a和10b的投影图像60a和60b的位置相对于观察平面53的中心线54来说变得对称。来自线光源10的光的投影位置取决于在液晶显示面板3和双面透镜2之间的位置关系。如图19C所示，调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置，以便使来自在左边的狭缝形状的开口10a的红色投影图像60a和来自在右边的狭缝形状的开口10b的绿色投影图像60b相对于观察平面53的中心线54来说是对称的。当投影图60a和投影图像60b相对于中心线54对称时，用双面粘胶带40把双面透镜2固定到液晶显示面板3上以形成三维图像显示设备13。
在本实施例的制造三维图像显示设备13的方法中，甚至在使用其中没有提供用于对齐的标记的通用双面透镜和显示设备的三维图像显示设备中，也能够通过简单的方法实现高精度的对齐。因此，能够提高生产率而不增加生产成本。
尽管在本实施例中描述了其中使用双面透镜的三维图像显示设备，但是该制造方法不局限于双面透镜，并且该制造方法也能够通过使用点光源而不是线光源10被应用于蝇眼透镜。
下面将描述依据本发明第九实施例的三维图像显示设备。图20是显示了依据本发明第九实施例的三维图像显示设备的俯视图。本实施例中的三维图像显示设备14是其中不仅在柱面透镜的纵向、而且在垂直于柱面透镜的纵向的方向也提供了固定单元的三维图像显示设备。如图20所示，在本实施例的三维图像显示设备14中提供了透射的液晶显示面板3和双面透镜2。把双面透镜2固定到液晶显示面板3上，以便使在其中形成柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。类似于如图5所示的第一实施例中的三维图像显示设备1，在双面透镜2的四个角中提供具有如图8所示的形状的、用于透镜的每个标记21。在液晶显示面板3的、在用于显示面板的标记31与用于透镜的标记21相匹配的位置处提供具有如图8所示的形状的、用于显示面板的每个标记31。沿着在双面透镜2的柱面透镜一侧的在柱面透镜的纵向延伸的侧面提供固定单元4a，沿着在垂直于柱面透镜的纵向的方向延伸的侧面提供固定单元4b。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备14的操作。在本实施例的三维图像显示设备14中，与如图18所示的第七实施例中的三维图像显示设备13类似，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向被双面透镜2改变，并且从用于右眼的像素中传出的光入射到观察者的右眼，而从用于左眼的像素中传出的光入射到观察者的左眼。因此，从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼，这允许观察者识别三维图像。
在本实施例的三维图像显示设备14中，当由温度变化引起双面透镜2和液晶显示面板3的膨胀或者收缩时维持减小施加到固定单元上的应力的结果的同时，通过在柱面透镜的纵向和垂直于柱面透镜的纵向的方向提供固定单元，能够把双面透镜2安全地固定到液晶显示面板3上。因此，能够实现其中减少了由老化所引起的品质降低的三维图像显示设备。
下面将描述依据本发明第十实施例的三维图像显示设备。图21是显示了依据本发明第十实施例的三维图像显示设备的俯视图。如图21所示，在本实施例的三维图像显示设备15中提供了作为显示面板的液晶显示面板3和作为光学单元的双面透镜2。把双面透镜2固定到液晶显示面板3上，以便使在其中形成柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。类似于如图5所示的第一实施例中的三维图像显示设备1，在双面透镜2的四个角中提供具有如图8所示的形状的、用于透镜的每个标记21。在液晶显示面板3的上表面上、在用于显示面板的标记31与用于透镜的标记21相匹配的位置处提供具有如图8所示的形状的、用于显示面板的每个标记31。在本实施例的三维图像显示设备15中，提供固定单元4以便包围图像显示表面。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备15的操作。在本实施例的三维图像显示设备15中，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向被双面透镜2改变，并且从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼。这允许观察者把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在本实施例的三维图像显示设备15中，通过提供固定单元4以便使固定单元4包围图像显示面34，能够使由双面透镜2、液晶显示面板3、和固定单元4包围的空间与环境大气屏蔽。因此，能够抑制双面透镜2通过吸收包含在环境大气中的湿气等而膨胀的老化。像本实施例中的三维图像显示设备15那样，当柱面透镜的表面布置在液晶显示面板3一侧时，这个结构具有较大的作用。由于在柱面透镜一侧的表面积大于在双面透镜2的平面一侧的表面积，所以柱面透镜一侧很容易受湿气吸收的影响。在本实施例的三维图像显示设备15中，这样布置双面透镜2，以便使柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧，并且通过包围柱面透镜的表面的外围，从环境大气中屏蔽柱面透镜的表面。这允许在双面透镜2的柱面透镜的表面上防止吸收湿气。因此，能够抑制由环境大气、诸如湿气吸收引起的老化，同时维持减小施加到固定单元上的应力的效果，所以能够实现其中减少了老化并且提高了可信度的三维图像显示设备。
下面将描述依据本发明第十一个实施例的三维图像显示设备。图22是显示了依据本发明第十一个实施例的三维图像显示设备的俯视图，图23是显示了第十一实施例中的三维图像显示设备的第一种修改的俯视图，图24是显示了第二种修改的剖面图，并且图25是显示了第三种修改的剖面图。如图22所示，在本实施例的三维图像显示设备16中提供了液晶显示面板3和双面透镜2。把双面透镜2固定到液晶显示面板3上，以便使柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。在双面透镜2的四个角中提供了具有如图8所示的形状的、用于透镜的每个标记21。在液晶显示面板3的四个角中提供用于显示面板的每个标记31。在双面透镜2中，沿着在柱面透镜的纵向延伸的侧面提供固定单元。在本实施例的三维图像显示设备16中，粘胶剂41被用作固定单元。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备16的操作。在本实施例的三维图像显示设备16中，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向被双面透镜2改变，并且从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼。因此，观察者把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
由于在本实施例的三维图像显示设备16中粘胶剂41被用作固定单元，所以甚至在对齐之后也能够精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置。因此，能够高精度地实现粘着，并且能够提高生产效率。例如，各种光固化粘胶剂、诸如成对部分(twin part)粘胶剂、热固粘胶剂、和紫外线固化的粘胶剂、由大气中的湿气固化的湿固化粘胶剂、硅酮粘胶剂、环氧树脂粘胶剂等都能被用作粘胶剂41。特别地，最好是使用可见光固化(visible light-setting)粘胶剂，其中包含吸收具有可见光谱区波长的光的固化引发剂(initiator)，并且通过可见光照射促进固化。通常，对紫外线具有低透光率的塑性材料被用作双面透镜的材料。因此，通过使用用在塑性材料中具有低衰减的波长的光固化的粘胶剂，能够大量地减少邦定时间，并且能够提高生产率。
如图23所示，作为本实施例中的三维图像显示设备16的第一种修改的三维图像显示设备16b，是其中填充物42被混合到如图22所示的三维图像显示设备16的粘胶剂41中的三维图像显示设备。在三维图像显示设备16b中，例如，大约2wt％的其平均粒子尺寸为50μm的填充物42被增加到粘胶剂41中。固定单元的厚度能够通过把填充物42增加到粘胶剂41中来控制，并且能够防止粘胶剂41溢出到液晶显示面板3的显示面上。
如图24所示，作为本实施例中的三维图像显示设备16的第二种修改的三维图像显示设备16c，是其中在如图23所示的三维图像显示设备16b中在液晶显示面板3的显示面和双面透镜2之间布置诸如起偏振片、或者相位差片之类的光学薄膜46的三维图像显示设备。在使用了其到形成显示面的透明衬底、诸如玻璃的接触角不低于90°的粘胶剂的情况下，通过在液晶显示面板3的显示面和双面透镜2之间提供光学薄膜46，能够防止粘胶剂溢出到显示面上。
如图25所示，作为本实施例中的三维图像显示设备16的第三种修改的三维图像显示设备16d，是其中在如图24所示的三维图像显示设备16c中在光学薄膜46和双面透镜2之间进一步布置保持间距部件47的三维图像显示设备。甚至在双面透镜2的柱面透镜的表面布置在液晶显示面板3一侧的情况下，通过在光学薄膜46和双面透镜2之间布置保持间距部件47，在双面透镜2和光学薄膜46之间的间隔也能够保持不变，并且能够防止双面透镜2被挤入(pushing)光学薄膜46中。
然后，制造第十一个实施例中的三维图像显示设备16的方法将被描述为本发明的第十二实施例。图26A到26C是按照它的处理次序显示了依据本发明第十二实施例的、制造三维图像显示设备的方法的俯视图。如图26A所示，首先，通过常见的施加(applying)方法、诸如分配器(dispenser)方法或者印刷(printing)方法，沿着在柱面透镜的纵向延伸的侧面，把可见光固化粘胶剂41a施加到双面透镜2的平面上。然后，如图26B所示，把双面透镜2和液晶显示面板3彼此对齐。在这一步，可见光固化粘胶剂41a处于液态。通过对齐用于透镜的标记21与用于显示面板的标记31，精细地调整在双面透镜2和液晶显示面板3之间的相对位置关系，以确定固定位置。然后，如图26C所示，通过用具有固化可见光固化粘胶剂41a的波长的光61照射可见光固化粘胶剂41a，固化可见光固化粘胶剂41a以把双面透镜2固定到液晶显示面板3上。
在通过上述方法制造的本实施例中的三维图像显示设备16中，在固化可见光固化粘胶剂41a之前，通过使用可见光固化粘胶剂41a，甚至在在液晶显示面板3上布置双面透镜2之后，也能够精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置。因此，能够高精度地实现粘着，并且能够提高显示质量和生产率。
尽管在本实施例中描述了施加粘胶剂到双面透镜的表面上的方法，但是本发明不局限于此。施加粘胶剂到液晶显示面板3和双面透镜2中的一个上也是可能的，或者施加粘胶剂到液晶显示面板3和双面透镜2上也是可能的。尽管在本实施例中描述了成一直线(in line)施加可见光固化粘胶剂41a的例子情况，但是本发明不局限于这种情况。在本发明内能够以虚线(in broken line)施加可见光固化粘胶剂41a。
下面将描述依据本发明第十三实施例的三维图像显示设备。图27是显示了依据本发明第十三实施例的三维图像显示设备的俯视图。在本实施例的三维图像显示设备17中提供了液晶显示面板3和双面透镜2。把双面透镜2固定到液晶显示面板3上，以便使柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。与第一实施例中的三维图像显示设备1类似，在双面透镜2的四个角中提供具有如图8所示的形状的、用于透镜的每个标记21，并且在液晶显示面板3的四个角中提供用于显示面板的每个标记31。提供包含粘胶剂41的固定单元以便包围液晶显示面板3的显示面34。然而，在固定单元的一部分中提供了用于排出剩余空气的开口43。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备17的操作。在本实施例的三维图像显示设备17中，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向在光通过双面透镜2时被改变，并且从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼。因此，观察者把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在本实施例的三维图像显示设备17中，由于粘胶剂41被用作固定单元，所以能够从环境大气中完全地屏蔽由双面透镜2、液晶显示面板3、和粘胶剂41包围的空间。在由双面透镜2、液晶显示面板3、和粘胶剂41包围的空间中存在的空气能够通过开口43排出。因此，当双面透镜2被固定到液晶显示面板3上时，能够防止由气泡等的混合引起的粘胶剂的变形。
然后，制造第十三实施例中的三维图像显示设备17的方法将被描述为本发明的第十四实施例。图28A到28D是按照它的处理次序显示了本实施例中的制造三维图像显示设备的方法的俯视图。如图28A所示，首先把可见光固化粘胶剂41a施加到液晶显示面板3的上表面上，以便包围显示面34。此时，在由可见光固化粘胶剂41a形成的固定单元中提供开口43。然后，如图28B所示，把双面透镜2布置在液晶显示面板3上，并且通过用于透镜的标记21和用于显示面板的标记3 1精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置。然后，如图28C所示，通过用具有固化可见光固化粘胶剂41a的波长的光61照射可见光固化粘胶剂41a，固化可见光固化粘胶剂41a以把双面透镜2固定到液晶显示面板3上。此时，在由双面透镜2、液晶显示面板3、和粘胶剂41包围的空间中大量存在的空气通过开口43排出。此外，如图28D所示，由密封器(sealer)44密封开口43。常见的粘胶剂能被用作密封器44。
在本实施例的三维图像显示设备17中，由于由双面透镜2、液晶显示面板3、和粘胶剂41a包围的空间能够从环境大气中被完全地屏蔽，所以能够进一步减少老化。特别地，当柱面透镜的表面布置在液晶显示面板3一侧时，这个结构具有较大的作用。在本实施例的三维图像显示设备17中，由于使用了可见光固化粘胶剂41a，所以甚至在把双面透镜2布置在液晶显示面板3上之后，也能够精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置，因此能够高精度地实现粘着。因此，能够提高生产率。
下面将描述依据本发明第十五实施例的三维图像显示设备。图29是显示了依据本发明第十五实施例的三维图像显示设备的俯视图。类似于如图27所示的第十三实施例中的三维图像显示设备17，在本实施例的三维图像显示设备18中提供了液晶显示面板3和双面透镜2。把双面透镜2固定到液晶显示面板3上，以便使柱面透镜的表面朝向液晶显示面板3一侧。在双面透镜2的四个角中提供具有如图8所示的形状的、用于透镜的每个标记21，并且在液晶显示面板3的四个角中提供用于显示面板的每个标记31。提供固定单元4以便包围液晶显示面板3的显示面34。在固定单元4的一部分中提供了用于排出剩余空气的开口43和用于堵塞开口43的密封器44。此外，在本实施例的三维图像显示设备18中，由双面透镜2、液晶显示面板3、和固定单元4包围的空间变为负压。
以下将描述以上述方式配置的本实施例中的三维图像显示设备18的操作。在本实施例的三维图像显示设备18中，从液晶显示面板3的像素中传出的光的传播方向在光通过双面透镜2时被改变，并且从用于右眼的像素中传出的光入射到观察者的右眼，而从用于左眼的像素中传出的光入射到观察者的左眼。因此，从不同像素中传出的光分别到达观察者的左眼和右眼，这使观察者能够把显示在液晶显示面板3上的图像识别为三维图像。
在本实施例的三维图像显示设备18中，由于由双面透镜2、液晶显示面板3、和固定单元4包围的空间被设置为低于环境大气的负压，所以能够由大气压防止由老化引起的双面透镜2的分离。
然后，制造第十五实施例中的三维图像显示设备18的方法将被描述为本发明的第十六实施例。图30A到30D是按照它的处理次序显示了本实施例中的制造三维图像显示设备的方法的俯视图。如图30A所示，首先把可见光固化粘胶剂41a施加到液晶显示面板3的上表面上，以便包围显示面34。此时，在由可见光固化粘胶剂41a形成的固定单元中提供开口43。然后，如图30B所示，把双面透镜2布置在液晶显示面板3上，并且通过用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置。然后，如图30C所示，通过用具有固化可见光固化粘胶剂41a的波长的光61照射可见光固化粘胶剂41a，固化可见光固化粘胶剂41a以把双面透镜2固定到液晶显示面板3上。此外，如图30D所示，把双面透镜2和液晶显示面板3放入减压室45中，并且在减少了的压力下由密封器44密封开口43。
在通过上述方法制造的三维图像显示设备18中，由于由双面透镜2、液晶显示面板3、和可见光固化粘胶剂41a包围的空间变为低于环境大气的负压，所以能够由大气压防止双面透镜2的分离，并且能够长久实现高质量显示。
下面将描述依据本发明第十七实施例的三维图像显示设备。图31是显示了依据本发明第十七实施例的三维图像显示设备的俯视图。如图31所示，在本实施例的三维图像显示设备19中提供了作为显示面板的液晶显示面板3和作为光学单元的双面透镜2，其中双面透镜2布置在观察者5一侧的显示面板的表面中。在双面透镜2的四个角中提供具有如图8所示的形状的、用于透镜的每个标记21，并且用于显示面板的标记31与用于透镜的标记相匹配的位置处提供用于显示面板的标记31。形成固定单元4以便包围液晶显示面板3的显示面34。在本实施例的三维图像显示设备19中，在固定单元4中不形成开口，并且显示面34被完全地包围。然而，类似于如图29所示的第十五实施例中的三维图像显示设备18，由双面透镜2、液晶显示面板3、和固定单元4包围的空间被设置为低于环境大气的负压。
在本实施例的三维图像显示设备19中，由于由双面透镜2、液晶显示面板3、和固定单元4包围的空间被变为低于环境大气的负压，所以能够由大气压防止由老化引起的双面透镜2的分离。
然后，制造第十七实施例中的三维图像显示设备19的方法将被描述为本发明的第十八实施例。图32A到32D是按照它的处理次序显示了本实施例中的制造三维图像显示设备的方法的俯视图。如图32A所示，首先把可见光固化粘胶剂41a施加到液晶显示面板3的上表面上，以便包围显示面34。此时，在由可见光固化粘胶剂41a形成的固定单元中不提供开口。然后，如图32B所示，把双面透镜2和液晶显示面板3放入减压室45中，并且在减少了的压力下彼此对齐双面透镜2和液晶显示面板3。然后，如图32C所示，把双面透镜2和液晶显示面板3拿出到大气中，同时把双面透镜2布置在液晶显示面板3上，并且通过用于透镜的标记21和用于显示面板的标记31精细地调整双面透镜2和液晶显示面板3的位置。如图32D所示，通过用具有固化可见光固化粘胶剂41a的波长的光61照射可见光固化粘胶剂41a，固化可见光固化粘胶剂41a以把双面透镜2固定到液晶显示面板3上。
在通过上述方法制造的三维图像显示设备19中，在没有提供开口43的情况下，通过在减少了的压力下实现在双面透镜2和液晶显示面板3之间的对齐，由双面透镜2、液晶显示面板3、和可见光固化粘胶剂41a包围的空间能够被设置为低于环境大气的负压。因此，能够简化制造过程，并且能够提高生产率。
下面将描述根据本发明的第十九实施例的图像显示设备。图33是示出安装有第十九实施例的图像显示设备的便携式终端的透视图，且图34是示出本实施例的图像显示设备的操作的光学模型图。如图33所示，本实施例的图像显示设备安装在便携式终端28中。构成双面透镜2的柱状透镜2a的排列方向是纵向26，且柱状透镜2a的纵向是横向25。如图34所示，显示面板3a的一个显示像素中的用于第一视点的子像素30a(以下称为“第一视点子像素”)的排列方向和用于第二视点的子像素30b(以下称为“第二视点子像素”)的排列方向是纵向26，与柱状透镜2a的排列方向相同。尽管图33仅示出了4个柱状透镜2a以简化图释，实际上具有与布置在纵向26中的显示像素数目相等的柱状透镜2a。除上述讨论以外的第十九实施例的其它结构与第一实施例的图像显示设备的相同。
下面将描述根据本实施例的图像显示设备的操作。如图34所示，从光源20输出的光进入显示面板3a。此时，进入显示面板3a的第一视点子像素30a和第二视点子像素30b的光透过这些像素并传播向双面透镜2。那些光由双面透镜2的柱状透镜2a折射并分别朝向区域E1和E2输出。区域E1和E2布置在横向25。此时，当观察者此时把两眼放到区域E1时，观察者可观察到第一视点的图像，而当观察者把两眼放到区域E2时，观察者可观察到第二视点的图像。
根据第十九实施例的图像显示设备，通过仅仅改变便携式终端28的角度，观察者能够把两眼放到区域E1或者区域E2，观察到第一视点的图像或第二视点的图像。在第一视点的图像和第二视点的图像具有某些相关的情况下，特别的，观察者能够通过简单的改变观看角度来观察到图像，从而极大地改善了可用性。如果多个视点的图像排放在横向25，则出现右眼和左眼看到不同图像的位置。此时，观察者可能糊涂，且不能确定单个视点的图像。根据本实施例的图像显示设备，相比而言，多个视点的图像排放在纵向26，从而观察者能够总是用两眼观察到单个视点的图像，且能够从而容易地确定图像。本实施例的图像显示设备的其它优势与第一实施例的图像显示设备的相同。第十九实施例的图像显示设备适用于第一至第十八实施例的任何一个。
权利要求
1.一种图像显示设备，包含具有多个像素部分的显示面板，其中每个像素部分至少包括一个显示用于第一视点的图像的像素、和一个显示用于第二视点的图像的像素，所述像素部分在一个方向上周期性地提供；以及光学单元，折射从所述像素发出的光并以相互不同的方向发出光；以及固定单元，被提供在包围所述显示面板的图像显示区域的一个区域的至少一部分上，所述固定单元把所述光学单元固定到所述显示面板上。
2.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元是具有多个其纵向垂直于所述一个方向的半圆柱形透镜的双面透镜，或者是具有多个其中沿所述一个方向的透镜间距和沿垂直于所述一个方向的方向的透镜间距彼此不同的凸透镜的蝇眼透镜，并且在所述光学单元中沿着在所述凸透镜的纵向、或者所述半圆柱形透镜的纵向延伸的一侧侧面提供所述固定单元。
3.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元是具有多个其纵向垂直于所述一个方向的半圆柱形透镜的双面透镜，或者是具有多个其中沿所述一个方向的透镜间距和沿垂直于所述一个方向的方向的透镜间距彼此不同的凸透镜的蝇眼透镜，并且在所述光学单元中沿着在与所述凸透镜的纵向或者所述半圆柱形透镜的纵向垂直的方向延伸的一侧提供所述固定单元。
4.如权利要求1所述的三维图像显示设备，其中所述光学单元是具有多个其中沿所述一个方向的透镜间距和沿垂直于所述一个方向的方向的透镜间距彼此相等的凸透镜的蝇眼透镜，并且沿着所述光学单元的短侧提供所述固定单元。
5.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元是具有多个其中沿所述一个方向的透镜间距和沿垂直于所述一个方向的方向的透镜间距彼此相等的凸透镜的蝇眼透镜，并且沿着垂直于所述光学单元的短侧的一侧提供所述固定单元。
6.如权利要求1所述的图像显示设备，其中提供所述固定单元以便包围所述显示面板中的图像显示区域。
7.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述固定单元是粘胶剂。
8.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述固定单元是双面粘胶带。
9.如权利要求1所述的图像显示设备，在所述光学单元和所述显示面板的至少一个中，进一步包含一个或者多个对齐单元，它在所述光学单元被固定到所述显示面板上时对齐所述光学单元和所述显示面板。
10.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元在一侧形成多个凸透镜而另一侧是平面，并且布置所述光学单元以便使所述凸透镜朝向所述观察者一侧。
11.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元在一侧形成多个凸透镜而另一侧是平面，并且布置所述光学单元以便使所述凸透镜朝向所述显示面板一侧。
12.如权利要求1所述的图像显示设备，进一步包含一个光学薄膜，其布置在所述显示面板的图像显示区域和所述光学单元之间，用于保持在所述显示面板和所述光学单元之间的间距。
13.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元是具有多个其纵向是所述图像显示设备的纵向的柱状透镜的双面透镜。
14.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学单元是具有多个其纵向是所述图像显示设备的横向的柱状透镜的双面透镜。
15.如权利要求2所述的图像显示设备，其中在所述光学单元中沿着在与所述凸透镜的纵向或者所述半圆柱形透镜的纵向垂直的方向延伸的一侧提供所述固定单元。
16.如权利要求4所述的图像显示设备，其中沿着垂直于所述光学单元的短侧的一侧提供所述固定单元。
17.如权利要求6所述的图像显示设备，其中由所述光学单元、所述显示面板、和所述固定单元形成的空间具有低于环境大气的负压。
18.如权利要求7所述的图像显示设备，其中所述粘胶剂是由可见光固化的光固化粘胶剂。
19.如权利要求7所述的图像显示设备，其中所述粘胶剂包含填充物。
20.如权利要求9所述的图像显示设备，其中在对应于所述显示面板的四个角中每一个的位置处提供所述对齐单元。
21.如权利要求9所述的图像显示设备，其中在所述光学单元一侧形成多个凸透镜，并且在不形成所述凸透镜的一个区域中提供所述对齐单元。
22.如权利要求9所述的图像显示设备，其中在所述显示面板一侧的所述光学单元的表面上提供所述对齐单元。
23.如权利要求9所述的图像显示设备，其中在所述显示面板中的图像显示表面包含透明衬底，并且在所述透明衬底的表面上提供所述对齐单元。
24.如权利要求12所述的图像显示设备，进一步包含保持间距部件，其布置在所述光学单元和所述光学薄膜之间，用于保持在所述光学单元和所述光学薄膜之间的间隔。
25.如权利要求23所述的图像显示设备，其中在所述对齐单元中提供狭缝形状的开口或者小孔形状的开口。
26.一种制造图像显示设备的方法，该图像显示设备包括具有多个像素部分的显示面板，其中每个像素部分至少包括一个显示用于第一视点的图像的像素、和一个显示用于第二视点的图像的像素，所述像素部分在一个方向上周期性地提供，以及光学单元，折射从所述像素发出的光并以相互不同的方向发出光，该方法包含以下步骤在所述光学单元中在包围所述显示面板的图像显示区域的一个区域中、或者在对应于包围所述显示面板的图像显示区域的区域的至少一部分区域中形成包括液体粘胶剂的固定装置；在所述显示面板上布置所述光学单元；通过在所述光学单元和所述显示面板中至少一个中形成的一个或者多个对齐装置，对齐所述光学单元和所述显示面板；以及通过固化所述粘胶剂把所述光学单元固定到所述显示面板上。
27.如权利要求26所述的制造图像显示设备的方法，其中所述固定单元是通过用可见光照射所述固定单元而被固化的光固化粘胶剂，并且所述粘胶剂的固化通过用可见光照射所述固定单元而实现。
28.一种制造图像显示设备的方法，该三维图像显示设备包括具有多个像素部分的显示面板，其中每个像素部分至少包括一个显示用于第一视点的图像的像素、和一个显示用于第二视点的图像的像素，所述像素部分在一个方向上周期性地提供，以及光学单元，其具有多个凸透镜，折射从所述像素发出的光并以相互不同的方向发出光，该方法包含以下步骤在所述光学单元中在包围所述显示面板的图像显示区域的一个区域中、或者在对应于包围所述显示面板的图像显示区域的区域的至少一部分区域中形成包括粘胶材料的固定装置；以及通过固化所述粘胶材料，在所述显示面板上布置所述光学单元，以把所述光学单元固定到所述显示面板上，同时通过在所述光学单元和所述显示面板的至少一个中形成的一个或者多个对齐装置使所述光学单元和所述显示面板彼此对齐。
29.如权利要求26或28所述的制造图像显示设备的方法，其中提供所述固定单元以便包围所述显示面板中的图像显示区域，并且，在在所述固定单元的一部分中提供开口以把所述光学单元固定到所述显示面板上的步骤中，通过在把所述光学单元固定到所述显示面板上之后密封所述开口，从环境大气中屏蔽由所述光学单元、所述显示面板、和所述固定单元形成的空间。
30.如权利要求26或28所述的制造图像显示设备的方法，其中在所述显示面板中提供多个包含狭缝形状的开口或者小孔形状的开口的对齐单元，并且通过用具有彼此不同的波长的光照射所述每个开口来实现对齐。
31.如权利要求26或28所述的制造图像显示设备的方法，其中在所述显示面板中提供多个包含狭缝形状的开口或者小孔形状的开口的对齐单元，并且通过用光照射所述开口来实现对齐，以观测已经通过每个开口的光透过所述光学单元以彼此交叉的位置。
32.如权利要求26或28所述的制造图像显示设备的方法，其中所述光学单元是具有多个其纵向垂直于所述一个方向的半圆柱形透镜的双面透镜，并且通过使用在所述双面透镜的所述半圆柱形透镜的纵向延伸的线光源来实现对齐。
33.如权利要求26或28所述的制造图像显示设备的方法，其中所述光学单元是具有多个其纵向垂直于所述一个方向的半圆柱形透镜的所述双面透镜，并且通过所述对齐单元仅仅在与所述双面透镜的所述半圆柱形透镜的纵向垂直的方向实现对齐。
34.如权利要求26或28所述的制造图像显示设备的方法，其中在减少了的压力下执行把所述光学单元固定到所述显示面板上的步骤。
35.如权利要求29所述的制造图像显示设备的方法，其中密封所述开口，同时由所述光学单元、所述显示面板、和所述固定单元形成的空间被设置为低于环境压力的负压。
全文摘要
在作为光学单元的双面透镜中提供作为对齐单元的用于透镜的标记，并且在作为显示面板的透射液晶显示面板中提供作为对齐单元的用于显示面板的标记。在包围双面透镜的图像显示区域的一个区域的至少一部分中提供固定单元。以这种方式形成三维图像显示设备，以便通过用于透镜的标记和用于显示面板的标记实现在双面透镜和液晶显示面板之间的对齐，并且双面透镜被固定到在观察者一侧的液晶显示面板的表面上。
文档编号G03B21/56GK1525214SQ20041000769
公开日2004年9月1日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月28日
发明者上原伸一, 高梨伸彰, 彰 申请人:日本电气株式会社