专利名称：空间图像型显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如显示三维图像的空间图像型显示器。
背景技术：
随着最近信息趋向于多媒体等的趋势，用于实现真实图像显示的空间图像型显示器已经处于研究和发展之中。
处于研究之中的空间图像型显示器有二维显示系统和三维显示系统。
头戴式显示器(HMD)是二维显示系统的空间图像型显示器的代表性示例。把这个组合装置(显示器件和光学系统的组合)戴在用户(即观察者)的头上。当通过光学系统观察显示在显示器件上的图像时，在前部空间形成的虚像看起来就像图像是浮动的一样。
三维显示系统的空间图像型显示器通常称为立体显示器、三维显示器等，它们大致分为眼镜型和无镜片型。
已知的眼镜型三维显示器的代表性示例是偏振眼镜型、快门眼镜型和头戴式显示器型(HMD型)。
在偏振眼镜型的3维显示器中，显示器的显示表面通过偏振面互相正交的光独立地显示左右视差图像。通过使用具有左右正交偏光片的一副眼镜在观察者的眼睛间形成视差，从而可以显示立体图像。
在快门眼镜型的3维显示器中，显示器件以预定的周期进行切换，以交替地显示左右图像。通过使用一副透光性与所述切换周期同步地开关的眼镜在观察者的眼睛间形成视差，从而可以显示立体图像。
在HMD型的3维显示器中，在观察者的头上戴上所述组合设备，或显示器件、光学系统和一副眼镜的组合。和偏振眼镜型和快门眼镜型一样，在观察者的眼睛间形成视差，从而可以显示立体图像。
已知的无镜片型三维显示器的代表性示例有视差隔栅型、柱面镜型和电子全息型。
在视差隔栅型的三维显示器中，显示器的显示表面以带状形式交替地显示左右图像。左右眼睛通过设置在显示表面前部的裂隙板(slitplate)观察左右图像。这样观察者的眼睛观察到视差图像，从而可以显示立体图像。
在柱面镜型的三维显示器中，在显示器件的显示表面的前面设置遮挡板(screen plate)或者半柱面的小柱面镜的组合，而不是视差隔栅型中设置的裂隙板。通过这些柱面镜，左右眼睛观察到左和右图像，这样观察者的眼睛形成视差，以显示立体图像。
电子全息型的3维显示器使用全息图(作为干涉条纹的待记录物体的3维形状)。用照明光照射此全息图，通过所得到的衍射光而再现实像或虚像，从而显示立体图像。
对于头戴式显示器，即上述的2维显示系统的空间图像型显示器，观察者必须在头上佩戴笨重的设备，并用该设备的光学系统遮住眼睛。因此，已经指出佩戴这种设备具有麻烦且不方便，而且还会导致眼睛疲劳等缺点。
眼镜型3维显示器也具有这样的缺点必须麻烦且不方便地佩戴眼镜，以及左右眼睛交替地观察视差图像而导致眼睛疲劳等。
在无镜片型3维显示器中，那些视差隔栅型和柱面镜型具有很难应用于一般用途的问题，因为观察者可以看到精确的双目视差图像的观察角度极窄，即使是轻微的头部运动也会使立体图像消失。
对于电子全息型的3维显示器，发现很难开发出一种实现全息的简单的、小尺寸的全息设备。期待有技术上的突破来解决应用于一般用途的难题。
在此空间图像型显示器的研究和开发阶段，已经公布了一项划时代的研究。下面给出这项研究的显示原理。
图17示意性地显示了该显示原理。彼此相对地设置用于向观察者显示图像的前显示表面PL1和后显示表面PL2。在各个显示表面PL1和PL2上显示的两个图像使观察者形成这样的错觉在前显示表面PL1和后显示表面PL2之间的空间内出现一个立体图像。
也就是说，前显示表面PL1和后显示表面PL2都自己构成了向观察者发射光的显示表面。此外，后显示表面PL2的图像透过前显示表面PL1，从而观察者可以看到前显示表面PL1和后显示表面PL2两者的图像。
前显示表面PL1和后显示表面PL2沿着光轴(光发射的方向)方向显示相同的图像，尽管亮度不同。当观察者观察重叠的图像时，所述错觉显示出一个立体图像，就好像位于前显示表面PL1和后显示表面PL2之间一样，从而实现立体显示。
这里，当前显示表面PL1显示某一亮度的图像F11而后显示表面PL2显示具有相同形状但亮度比图像F11更高的图像F21时，图像显得更接近后显示表面PL2。当前显示表面PL1和后显示表面PL2显示具有相同亮度和相同形状的图像F12和F22时，图像显得位于前显示表面PL1和后显示表面PL2之间的中间位置上。当前显示表面PL1显示具有较高亮度的图像F13而后显示表面PL2显示具有较低亮度的图像F23时，图像显得更接近前显示表面PL1。
因此，可以调节前显示表面PL1和后显示表面PL2上的图像亮度来实现立体显示。
然而，为了实现基于图17的显示原理的空间图像型显示器，需要用于在前显示表面PL1和后显示表面PL2上显示图像的复杂光学系统等构成部分。因此很难降低设备的重量、厚度、尺寸等，这就具有很难应用于一般用途的问题。
为了更详细地描述这个问题，图18示意性地显示了应用了图17中的显示原理的空间图像型显示器的可能结构。
此空间图像型显示器包括液晶显示器LCD1，液晶显示器LCD2和半反射镜BS。液晶显示器LCD1对应于前显示表面PL1。液晶显示器LCD2对应于后显示表面PL2。半反射镜BS分别反射和透射液晶显示器LCD1和LCD2的显示表面上显示的图像，并把所得到的图像发射给观察者。
为了实现各个图像的自发光，液晶显示器LCD1和LCD2分别具有背光单元BL1和BL2。
根据这种结构，在半反射镜BS上反射并向观察者发射由液晶显示器LCD1形成的图像F11、F12、F13等，以实现图17中所示的前显示表面PL1。液晶显示器LCD2形成的图像F21、F22、F23等透过半反射镜BS并向观察者发射，以实现后显示表面PL2。
然而，由于液晶显示器LCD1和LCD2的显示表面必须面向半反射镜BS，所以必须沿着深度方向放置液晶显示器LCD1。如图中所示，这增加了深度方向上的厚度d，导致了整个设备更大的问题。
注意，为了便于说明，在图18中仅示出了设备的基本结构。实际上，包括半反射镜BS在内的复杂光学系统不可避免地会增加设备的总重量。因此，就会有这样的问题不仅上面提到的深度方向上的厚度d会增加，其宽度和重量也会增加，并且光学系统容易受振动干扰，而且很难进行调节以提高光学精度。
发明内容
鉴于上述问题而提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种空间图像型显示器，该显示器具有可以显示(例如)立体图像的新结构。
本发明的另一个目的是提供一种空间图像型显示器，该显示器可以减小重量、厚度、尺寸等，以应用于一般用途。例如，这个目的是提供一种空间图像型显示器，该显示器具有宽广的应用范围，包括代替传统CRT显示器的空间图像型显示器，移动电话、个人数字助理(PDA)和个人电脑等要求便携性的应用和车载导航系统等易振动的应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种空间图像型显示器，其包括至少两个显示器件，这两个显示器件各具有显示表面，用于在同一方向上显示图像，所述显示表面相互对齐，中间有适当的间隔。位于前面或后面的所述至少两个显示器件中的前显示器件的显示表面具有透明区域，用于透射后显示器件的显示表面上的图像。
在所述至少两个显示器件的显示表面上以预定的像素点距形成有多个像素。
或者，在所述至少两个显示器件的显示表面上以取决于各个显示器件的不同像素点距形成多个像素。
至少与前显示器件的显示表面上的点距一致地形成所述透明区域。
或者，至少与后显示器件的显示表面上的点距一致地形成所述透明区域。
位于前面和后面的前显示器件和后显示器件的显示表面以不同的亮度显示相同的图像以形成立体显示。
或者，位于前面和后面的前显示器件和后显示器件的显示表面显示分割图像以形成立体显示，所述分割图像是通过分割待显示的图像而获得的。
根据具有所述结构的空间图像型显示器，位于前面和后面的前和后显示器件在它们各自的显示表面上显示图像。例如，在显示的时候，后显示器件上显示的图像透过前显示器件的透明区域，从而与前显示器件上显示的图像一起显示给观察者。因此，显示在前显示器件和后显示器件上的图像实现了具有所谓深度感的立体显示。
此外，当在所述至少两个显示器件的显示表面上以预定的像素点距形成多个像素，并且这些显示器件显示图像时，各个显示器件上的图像通过合成等实现立体显示。
当在所述至少两个显示器件的显示表面上以取决于各个显示器件的不同像素点距形成多个像素，并且这些显示器件显示图像时，各个显示器件上的图像至少通过互相插补而实现高质量的立体显示。
当至少与前显示器件的显示表面上的点距一致地或至少与后显示器件的显示表面上的点距一致地形成所述透明区域时，后显示器件上显示的图像透过前显示器件的透明区域。所透射的图像和前显示器件上的图像实现了立体显示。
当位于前面和后面的前显示器件和后显示器件的显示表面显示不同亮度的相同图像时，这些图像合成为立体显示。
当位于前面和后面的前显示器件和后显示器件的显示表面显示通过分割待显示图像而获得的分割图像时，这些分割图像互相插补而实现立体显示。
在此，所述各个显示器件均由有机EL显示器构成。
此结构可以具有这样的效果可以获得薄、轻且紧凑的空间图像型显示器。
或者，所述至少两个显示器件中的最后面的显示器件是由液晶显示器构成的，而其它各个显示器件是由有机EL显示器构成的。
此结构也具有这样的效果可以获得薄、轻且紧凑的空间图像型显示器。
通过以下的说明，结合附图，可以清楚地理解本发明的这些和其它目的与优点，其中图1(a)到1(d)显示的是根据本发明第一实施例的空间图像型显示器的外部形状和剖面结构；图2(a)和2(b)显示的是设置在图1所示空间图像型显示器中的前显示器件和后显示器件的结构；图3是一个透视图，显示了形成于前显示器件和后显示器件的显示表面上的子像素之间的物理关系；图4显示的是用于向子像素提供图像数据信号的电路的结构；图5显示的是子像素和TFT晶体管的结构；图6(a)和6(b)是剖面图，进一步显示了子像素和TFT晶体管的器件结构；图7用于解释第一实施例中的空间图像型显示器的操作；图8(a)和8(b)显示的是第一实施例中的空间图像型显示器的显示原理；图9(a)到9(d)进一步显示了具体情况下的显示原理；图10显示的要在图9的显示例中显示的景物图像的示例；图11(a)和11(b)显示的是根据第二实施例的空间图像型显示器的外部形状和剖面结构；
图12(a)和12(b)显示的是设置在图11(a)和11(b)所示的空间图像型显示器中的前显示器件和后显示器件的结构；图13(a)和13(b)显示的是设置在图11(a)和11(b)所示的空间图像型显示器中的后显示器件上的子像素的结构；图14(a)和14(b)用于解释根据第一变型例的立体显示方法；图15(a)和15(b)用于解释根据第一变型例的另一立体显示方法；图16(a)到16(d)用于解释根据第二变型例的立体显示方法；图17显示的是常规立体显示的原理；和图18显示的是根据图17中所示的立体显示原理的常规空间图像型显示器的结构。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图描述根据本发明的空间图像型显示器的实施例。
(第一实施例)参照图1(a)到8(b)描述第一实施例。
如图1(a)的平面图所示，本实施例的空间图像型显示器1具有把用于向观察者显示立体图像的显示单元2布置在框架3中的结构。空间图像型显示器1还具有如图1(b)的侧视图和图1(c)的透视图中所示的极薄的结构。
此外，如沿着深度方向获得的放大剖面图(图1(d))所示，显示单元2包括薄的前显示器件4和后显示器件5，它们相互接近，之间有预定的间距。前显示器件4通过框架3的开口3a朝向观察者。后显示器件5布置在前显示器件4的后面。
电路基板6适当地连接到框架3的后部。电路基板6具有用于分别在前显示器件4和后显示器件5上显示图像的显示控制电路。当通过与电路基板6电连接的扁平电缆等(未示出)从视频信号发生单元等图像信息源向电路基板6提供视频信号时，上述的显示控制电路向前显示器件4和后显示器件5提供各个图像数据信号以进行图像显示。
注意电路基板6与框架3的后部连接仅仅是一个例子。此电路基板6不必总是与空间图像型显示器1形成为一体。例如，上述的显示控制电路可以并入视频信号发生单元等之中，这样显示控制电路输出的图像数据信号通过扁平电缆等直接提供给前显示器件4和后显示器件5。
前显示器件4和后显示器件5都是能够进行全色显示的有源矩阵型有机电致发光(EL)显示器。该显示器件具有与应用场合相适应的像素数量、分辨率和显示尺寸。
例如，当设置在移动电话等小型电子设备上时，该显示器件具有所谓的1.6英寸型、2.1英寸型等较小的显示表面，其显示表面上的像素数量为每行/列100-200点。例如，对于PDA、个人电脑和车载导航系统等的电子设备或需要较大屏幕显示的电子设备等，该显示器件具有3英寸型或更大的显示表面。显示表面上每行/列的像素数量与能够进行VGA和SVGA或XGA和SXGA等更高分辨率显示的点数相应。
也就是说，前显示器件4和后显示器件5的像素数量、分辨率和显示尺寸设定为与目标电子设备相适应。
图2(a)到3显示了形成于前显示器件4和后显示器件5的各个显示表面上的像素的矩阵结构。
图2(a)显示了前显示器件4的像素矩阵，而图2(b)显示了后显示器件5的像素矩阵。前显示器件4的像素和后显示器件5的像素显示为在物理关系上彼此关联。
在图2(a)中，前显示器件4具有用于发出红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光的多个独立子像素。这些子像素按照规则的像素点距垂直和水平地排列。
在各个红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素边上还形成有透明区域(W)。透明区域(W)透射红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素发出的光，这些子像素以矩阵形式分别形成于图2(b)中所示的后显示器件5上。
在前显示器件4上，水平地邻接的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素构成各个单像素。这三个子像素发出的红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光再现一个单像素的颜色。
在前显示器件4的子像素之间形成有用于实现垂直扫描的水平延伸的多个地址信号线(此后称为“选通线”)Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…和用于提供图像数据信号S1的垂直延伸的多个数据线X11、X12、X13、X14、X15…。
选通线Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…与布置在所述显示控制电路中的扫描电路7相连。扫描电路7分别向选通线Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…输出地址信号V1、V2、V3、V4、V5…。这些地址信号的逻辑电平与所谓的水平扫描周期同步地连续并独占地变化。
数据线X11、X12、X13、X14、X15…分别与晶体管Q11、Q12、Q13、Q14、Q15…连接，这些晶体管是布置在所述显示控制电路中的模拟开关。随后这些晶体管Q11、Q12、Q13、Q14、Q15…连接到移位寄存器8，该移位寄存器8用于与所谓的点序扫描周期(dot sequential scanning period)同步地连续和独占地导通/截止这些晶体管。
也就是说，根据由移位寄存器8提供的点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…，晶体管Q11、Q12、Q13、Q14、Q15…与点序扫描周期同步地连续和独占地导通/截止，从而顺序地将图像数据信号S1分配并提供给数据线X11、X12、X13、X14、X15…。
此外，在选通线Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…和数据线X11、X12、X13、X14、X15…相互交叉的部分(图中画阴影线的部分)形成有TFT晶体管作为模拟开关。各个TFT晶体管电连接到所述的红、绿和蓝(R、G和B)子像素，并电连接到上面描述的各个交叉部分中的选通线Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…和数据线X11、X12、X13、X14、X15…。
然后，扫描电路7向选通线Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…提供各个地址信号V1、V2、V3、V4、V5…，从而水平排列的TFT晶体管与水平扫描周期同步而一行接一行地导通/截止。同时，移位寄存器8和晶体管Q11、Q12、Q13、Q14、Q15…与点序扫描周期同步地向数据线X11、X12、X13、X14、X15…分配并提供图像数据信号S1，从而图像数据信号S1通过各个TFT晶体管被提供给了子像素。因此，各个子像素与水平扫描周期和点序扫描周期同步地发出光，从而显示预期的图像。
这里，前显示器件4布置在框架3中，使得形成有所述子像素的显示表面面向观察者。因此前显示器件4向观察者发射各个子像素的自发光。
前显示器件4还具有用于提供电源电压的电源线Vdd1和设置为地电平的公共线COM1。
在此，后显示器件5具有一个显示表面，在其上按矩阵形式形成有多个子像素，这与前显示器件4一样。后显示器件5布置在框架3中，它的显示表面面向观察者。
也就是说，在图2(b)中，后显示器件5具有用于自己发射红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光的多个独立子像素。这些子像素以各自规则的像素点距垂直和水平地排列。
在后显示器件5上，水平地邻接的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素构成各个单像素。从这三个子像素发出的红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光再现一个单像素的颜色。
应该注意到后显示器件5的像素点距与前显示器件4的像素点距基本上相同，并且子像素的总数与前显示器件4中的基本上相同。
也就是说，后显示器件5的显示表面的尺寸、像素数量和分辨率与前显示器件4的显示表面基本上相同。于是，后显示器件5的子像素和前显示器件4的子像素在空间上近乎完美地对齐。
然而，正如在光轴方向(发射光的方向)上看到的，后显示器件5的子像素与前显示器件4上的各个透明区域W相对。
因此，如图3的透视图所示意性地显示的，构成前显示器件4上的各个单像素的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素分别向观察者发射R光、G光和B光。构成后显示器件5上的各个单像素的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素分别发射R’光、G’光和B’光，这些光透过前显示器件4的所述子像素边上的三个透明区域W并射向观察者。
由于前显示器件4的像素和后显示器件5的像素是这样空间对齐的，所以前后显示器件4和5的互相对齐的像素构成了具有深度的3维像素。
回到图2(b)，在后显示器件5的各个子像素之间形成有用于进行垂直扫描的水平延伸的多个选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…和用于提供图像数据信号S2的垂直延伸的多个数据线X21、X22、X23、X24、X25…。
选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…与前面描述的扫描电路7相连。扫描电路7分别向选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…输出地址信号V1、V2、V3、V4、V5…。这些地址信号的逻辑电平与前面描述的水平扫描周期同步地连续和独占地变化。
数据线X21、X22、X23、X24、X25…分别与晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…连接，这些晶体管是布置在所述显示控制电路中的模拟开关。然后这些晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…连接到移位寄存器8。
也就是说，根据将由移位寄存器8提供的点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…，晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…与点序扫描周期同步地连续且独占地导通/截止，从而将图像数据信号S2连续地分配并提供给数据线X21、X22、X23、X24、X25…。
此外，在选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…和数据线X21、X22、X23、X24、X25…相互交叉的部分(图2(b)中画阴影线的部分)形成有TFT晶体管作为模拟开关。各个TFT晶体管电连接到所述的红、绿和蓝(R、G和B)子像素，也电连接到上面描述的各个交叉部分中的选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…和数据线X21、X22、X23、X24、X25…。
然后，扫描电路7分别向选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…提供地址信号V1、V2、V3、V4、V5…，从而水平排列的TFT晶体管与水平扫描周期同步地逐行导通/截止。移位寄存器8和晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…与点序扫描周期同步地向数据线X21、X22、X23、X24、X25…分配并提供图像数据信号S2，从而通过各个TFT晶体管向子像素提供图像数据信号S2。因此，各个子像素与水平扫描周期和点序扫描周期同步地发出光以显示预期的图像。
图2(b)中的双阴影线区域是与图2(a)中所示的前显示器件4中用于发射红、绿和蓝(R、G和B)光的子像素相对应的部分。这些双阴影线区域构成了不发光的遮蔽区域(例如，通过黑色颜料实现遮蔽)。
如前面所描述的，前显示器件4中子像素的矩阵排列和后显示器件5中子像素的矩阵排列几乎完美地对齐。利用相同的地址信号V1、V2、V3、V4、V5…和点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…对前后显示器件4和5中的互相对齐的像素进行水平扫描和点序扫描。这样按照图3中所示的各个3维像素同步地提供前显示器件4的图像数据信号S1和后显示器件5的图像数据信号S2。这样，前显示器件4中的子像素和后显示器件5中的子像素以3维像素为单位发出光，而不是以空间独立的方式。
同前显示器件4一样，后显示器件5也具有用于提供电源电压的电源线Vdd2和设置为地电平的公共线COM2。
在此，参照图4到6(b)描述各由有机EL显示器构成的前显示器件4和后显示器件5的器件结构。
图4是一个电路图，显示了前显示器件4和后显示器件5上的各个子像素的结构，其中TFT晶体管TFTa和TFTb互相连接。如前面所描述的，这些TFT晶体管TFTa和TFTb形成于数据线X11、X12、X13、X14、X15…与选通线Y11、Y12、Y13、Y14、Y15…相互交叉的部分和数据线X21、X22、X23、X24、X25…与选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…相互交叉的部分。
也就是说，TFT晶体管TFTa(此后，简称为“TFTa”)的栅极与一个地址信号线相连，从而由扫描电路7向其提供地址信号Vj。此外，TFTa的漏极与一个数据线相连，从而向其提供图像数据信号S1(或S2)。
TFTa的源极与TFT晶体管TFTb(此后，简称为“TFTb”)的栅极相连。该源极还通过储存电容C与设置为地电平的公共线COM1(或COM2)相连。
TFTb的源极与公共线COM1(或COM2)相连。所述的子像素Sub-Pix连接在漏极和电源线Vdd1(或Vdd2)之间。
在此电路结构中，当从扫描电路7向TFTa的栅极提供具有逻辑电平“H”的地址信号Vj时，TFTa导通。这样，提供给TFTa的漏极的图像数据信号S1(或S2)通过它的源极馈送到TFTb的栅极，并由储存电容C保持。
然后，TFTb放大所提供的图像数据信号S1(或S2)的电压。TFTb将放大后的电压(漏电压)和电源线Vdd1(或Vdd2)的电压之间的电压差施加在子像素Sub-Pix上，从而子像素Sub-pix自己发出具有与所述电压差成正比的亮度的光hv。这里，子像素Sub-Pix以红色、绿色和蓝色(R、G和B)中的任何一种产生自发光hv。
接下来，参照图5描述形成于前显示器件4上的TFTa、TFTb和子像素Sub-Pix的2维结构。
图5是在设计有机EL显示器时作出的布局图。为了描述主要部分的代表性结构，图5显示了用于发射红(R)光和绿(G)光的四个子像素Sub-Pix以及伴随的TFTa和TFTb的结构，其中这些子像素与图2中所示的选通线Y11、Y12和数据线X11、X12相关联。
顺便提一句，这些子像素Sub-Pix和TFTa、TFTb具有相同的器件结构。为了便于解释，下面的描述将涉及与选通线Y11和数据线X11相关联的用于发射红(R)光的子像素Sub-Pix以及伴随的TFTa和TFTb的2维结构。
在图中，选通线Y11、Y12…层叠在未示出的透明玻璃基板上。数据线X11、X12…和公共线COM1形成为与选通线Y11、Y12…相交而不电接触。
TFTa的漏区D和源区S彼此相对，且它们之间有预定的间距。栅极(选通线Y11的一部分)以预定的间距设置在漏区D和源区极S彼此相对的部分之上。这在栅极的下面形成了栅区GT。
TFTb的漏区D和源区S彼此相对且它们之间有预定的间距。与TFTa的漏区D相连的栅极JP以预定的间距设置在漏区D和源区S彼此相对的部分之上。这在栅极JP的下面形成了TFTb的栅区GT。
背电极层A1布置在TFTb的漏极D一侧。背电极层A1与用于发射红(R)光的子像素Sub-Pix的发光表面具有几乎一样的尺寸，并且与TFTb的漏极D电连接。
TFTb的源极S与公共线COM1电连接。
虽然在图5中没有显示，电子注入层、发光层、空穴注入层和透明电极层一个接一个地层叠于上面描述的背电极层A1上。透明电极层与电源线Vdd1相连。从而，与TFTb的漏极D相连的背电极层A1、与电源线Vdd1相连的透明电极层和它们之间层叠的电子注入层、发光层和空穴注入层构成了用于发射红(R)光的有机EL器件。
此外，所述透明区域W布置在用于发射红(R)光的子像素Sub-Pix的发光表面的旁边。只在透明玻璃基板上层叠作为保护层的透明绝缘层而形成透明区域W。
除了其上没有形成透明区域W之外，后显示器件5与前显示器件4具有基本上相同的结构。因此将省略对后显示器件5的子像素和TFT晶体管的2维结构的描述。
现在参照图6(a)和6(b)对前显示器件4和后显示器件5上的子像素Sub-Pix和TFT晶体管的剖面结构进行说明。
图6(a)和6(b)描述了图5中所示的前显示器件4的与选通线Y11和数据线X11相连的用于发射红(R)光的子像素Sub-Pix和伴随的TFTb的主要部分的结构，和与前显示器件4的子像素Sub-Pix等对齐的后显示器件5的子像素Sub-Pix等主要部分的结构。图6(a)显示了后显示器件5的结构，而图6(b)显示了前显示器件4的结构。光应该发射到透明玻璃基板Sub1和Sub2一边。
同所描述的一样，由于前显示器件4和后显示器件5具有几乎相同的器件结构，所以用相同的标号或符号标明共同的部分。
首先，参照图6(b)描述前显示器件4上代表性的子像素Sub-Pix等的结构。数据线X11层叠在透明玻璃基板Sub1的表面上。栅极JP和透明电极层ITO也层叠在上面，并分别与图5中所示的TFTa的源极S和电源线Vdd1(没有显示)相连。
数据线X11和栅极JP被绝缘层9覆盖。非晶硅(a-Si)层10和n+型非晶硅层11隔着绝缘层9层叠在栅极JP上。
非晶硅层10和n+型非晶硅层11在与栅极JP相对的区域上形成TFTb的栅区GT。栅极JP左边的区域构成TFTb的源极S，而栅极JP右边的区域构成TFTb的漏极D。
此外，源极12和漏极13层叠在绝缘层9上。源极12覆盖非晶硅层10和n+型非晶硅层11的左边部份，从而与TFTb的源极S电连接。漏极13覆盖非晶硅层10和n+型非晶硅层11的右边部份，从而与TFTb的漏极D电连接。
公共线COM1层叠在源极12上，因此TFTb的源极S和公共线COM1通过源极12互相连接。
然后，整个TFTb被绝缘膜14覆盖。
此外，在所述透明电极层ITO上层叠空穴注入层15、发光层16和电子注入层17。用于与漏极13建立电连接的背电极层A1层叠在电子注入层17上。
当通过前面描述的TFTb向背电极层施加与图像数据信号S1成正比的电压时，根据所施加的电压和与电源线Vdd1相连的透明电极层ITO的电压之间的电压差，电子从电子注入层17注入到发光层16中，并且空穴从空穴注入层15注入到发光层16中。由于电子和空穴的结合能，向玻璃基板Sub1一侧发出光。
在透明电极层ITO旁边，在玻璃基板Sub1上只层叠有绝缘层9，而没有所谓的器件。这构成了用于透射后显示器件5发出的光的透明区域W。
虽然图中没有显示，除透明区域W外的区域被黑色颜料覆盖，从而后显示器件5的子像素发出的光仅透过各个透明区域W并射向观察者。
图6(a)显示了后显示器件5的子像素Sub-Pix，该子像素Sub-Pix形成于向图6(b)中所示的前显示器件4的透明区域W发射光的位置上。除了其上没有形成透明区域W之外，后显示器件5与前显示器件4的器件结构基本上是相同的。
现在参照图7到8(b)描述已经结合图1(a)到6(b)进行了说明的空间图像型显示器1的操作。
图7显示了与点序扫描周期同步的点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…和与水平扫描周期(1H周期)同步的地址信号V1、V2、V3、V4、V5…。分别从设置在前面描述的显示控制电路中的移位寄存器8和扫描电路7输出点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…和地址信号V1、V2、V3、V4、V5…。
显示控制电路还包括数据信号产生电路18。当向数据信号产生电路18提供作为信号源的视频信号VD时，数据信号产生电路18产生提供给前显示器件4的图像数据信号S1和提供给后显示器件5的图像数据信号S2。
此时，基于由振荡源(未示出)提供的预定频率的同步信号CLK，数据信号产生电路18与点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…和地址信号V1、V2、V3、V4、V5…同步地产生图像数据信号S1和S2。
此外，在基于视频信号VD显示立体图像时，数据信号产生电路18由视频信号VD产生图像数据信号S1和S2，从而在前显示器件4和后显示器件5的显示表面上显示对齐的相同图像。
也就是说，图像数据信号S1和图像数据信号S2都与视频信号VD基本上相同。
然而，根据立体图像的各部分相对于参考位置(观察者所处的位置)来设置图像数据信号S1和S2的幅值。
也就是说，为了显示立体图像中更靠近所述参考位置的部分，使图像数据信号S1的幅值高于图像数据信号S2。相反，为了显示离参考位置较远的部分，使图像数据信号S1的幅值低于图像数据信号S2。
这样，与水平扫描周期(1H周期)、单帧周期和点序扫描周期同步地产生经过幅值调节的图像数据信号S1和S2。向前显示器件4和后显示器件5提供所产生的图像数据信号S1和S2，以在各个显示表面上显示图像。
从而，图像呈现在前显示器件4和后显示器件5上。如图8(a)所示，当向前显示器件4提供较高幅值的图像数据信号S1而向后显示器件5提供较低幅值的图像数据信号S2时，前显示器件4显示较高亮度的图像而后显示器件5显示较低亮度的图像。这给观察者一种错觉图像Pa位于更靠近前显示器件4的位置上。
如图8(b)所示，当向前显示器件4提供较低幅值的图像数据信号S1而向后显示器件5提供较高幅值的图像数据信号S2时，前显示器件4显示较低亮度的图像而后显示器件5显示较高亮度的图像。这给观察者一种错觉图像Pb位于更靠近后显示器件5的位置上。
从而，可以提供图像数据信号S1和S2以向观察者再现和显示立体图像，其中调节图像数据信号S1和S2的幅值以控制将要显示于前显示器件4和后显示器件5上的图像的各个部分的亮度。
例如，如图9(a)所示，前显示器件4的显示表面在黑色背景上显示亮度环形地变化的景物图像。同时，如图9(c)所示，后显示器件5的显示表面在黑色背景上显示亮度环形地变化的景物图像。当这些景物图像相互空间对齐地显示时，从顶面观察时，可以向观察者呈现一个图10中所示的锥形立体图像的3维图像。
这里，图9(b)显示的是图9(a)中所示的景物图像沿着假想线X-X的亮度变化。图9(d)显示的是图9(c)中所示的景物图像沿着假想线X-X的亮度变化。这里，将图3中所示的单个立体像素的各个子像素发出的光的亮度总和作为1，相对地(经过了规一化)显示前显示器件4中各个单像素的亮度和后显示器件5中各个单像素的亮度。
如图9(b)和9(d)所示，在前显示器件4的显示表面上显示亮度朝着同心圆的中心逐渐增大的景物图像，而在后显示器件5的显示表面上显示亮度朝着同心圆的中心逐渐减小的景物图像。从顶面观察时，这可以呈现出图10中所示的锥形立体图像的3维图像。如前面所描述的，通过适当地调节前显示器件4和后显示器件5中各个像素的亮度，可以显示立体3维图像。
如上所述，在本实施例的空间图像型显示器1中，前显示器件4和后显示器件5由有机EL显示器构成。这可以减少厚度和重量。
如参照图3所描述的，后显示器件5的子像素发出的光透过形成于前显示器件4上的透明区域W。可以合成透射的光和形成于前显示器件4上的子像素发出的光以确定立体图像的颜色、亮度和空间位置。这消除了现有技术中对复杂光学系统的要求。因此可以提供一种具有机械强度和高精度的空间图像型显示器。
由于观察者不需要佩戴眼镜等，因此可以提供一种高度方便的空间图像型显示器。
由于前显示器件4和后显示器件5是由有机EL显示器构成，所以可以获得高亮度的立体图像，以实现清晰和高质量的立体显示。
此外，可以以低功耗实现高亮度的立体图像，并具有更宽的视角。也就是说，即使倾斜地观察显示单元2时，观察者也可以看到清晰的立体图像而且图像质量不会严重降低。
此外，不仅可以立体地显示静止图像，还可以立体地显示运动图像。
如上所述，根据本实施例，可以一并解决现有技术中的各种问题。因此可以提供一种移动电话、PDA、个人电脑和车载导航系统等电子设备所要求的具有较小厚度和较轻重量的空间图像型显示器，因此能够应用于一般用途。
(第二实施例)现在参照图11(a)到13(b)描述本发明的空间图像型显示器的第二实施例。在图11(a)到13(b)中，以相同的标号标记与图1(a)到8(b)中所示的第一实施例中的空间图像型显示器相同或相当的部分。
如图11(a)的透视图中所显示的，本实施例中的空间图像型显示器100具有极薄的结构。
如沿着深度方向得到的放大剖面图(图11(b))所示，显示单元2包括薄的前显示器件4和后显示器件LCD，它们相互接近并且之间有预定的间距。前显示器件4通过框架3的开口3a面向观察者。后显示器件LCD设置在前显示器件4的后面。
电路基板6适当地连接到框架3的后部。电路基板6具有用于在前显示器件4和后显示器件5上显示各个图像的显示控制电路。当从视频信号发生单元等图像信息源向电路基板6提供视频信号时，上述的显示控制电路向前显示器件4和后显示器件5提供用于图像显示的各个图像数据信号。
前显示器件4是由能够进行全色显示的有源矩阵型有机EL显示器构成的，在第一实施例中已经对它进行了描述。
后显示器件LCD是由能够进行全色显示的有源矩阵型液晶显示器构成的。背光装置BL设置在后显示器件LCD的后面。背光装置BL将光源LT发出的白光射向后显示器件LCD。
前显示器件4和后显示器件LCD的像素数量、分辨率和显示尺寸与目标电子设备相适应。
图12(a)和12(b)分别显示了形成于前显示器件4和后显示器件LCD的显示表面上的像素的矩阵结构。
这里，图12(a)显示了前显示器件4的像素矩阵，而图12(b)显示了后显示器件LCD的像素矩阵。前显示器件4的像素和后显示器件5的像素显示为在物理关系上相互关联。
图12(a)中所示的前显示器件4与图2(a)中所示的前显示器件4具有相同的结构。用于发射红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光的多个独立子像素以规则的像素点距垂直和水平地排列。在各个子像素旁边形成有透明区域(W)。透明区域(W)透射图12(b)中所示的后显示器件LCD上以矩阵形式形成的红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素发出的光。
在前显示器件4上，水平地邻接的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素构成各个单像素。这三个子像素发出的红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光再现一个单像素的颜色。
在后显示器件LCD上，用于发射红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光的多个独立子像素也以各自规则的像素点距垂直和水平地排列。水平地邻接的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素构成各个单像素。这三个子像素发出的红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光再现一个单像素的颜色。
后显示器件LCD的像素点距与前显示器件4的像素点距基本上相同，且子像素的总数与前显示器件4的基本上相同。
也就是说，后显示器件LCD的显示表面的尺寸、像素数量和分辨率与前显示器件4的显示表面的尺寸、像素数量和分辨率基本上相同。于是，后显示器件LCD的子像素和前显示器件4的子像素在空间上近乎完美地对齐。
如在光轴方向(发射光的方向)上看到的，后显示器件LCD的子像素与前显示器件4上的各个透明区域W相对。
因此，如图3的透视图所示意性地显示的，构成前显示器件4上的各个单像素的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素分别向观察者发射R光、G光和B光。构成后显示器件LCD上的各个单像素的红、绿和蓝(R、G和B)三个子像素分别发射R’光、G’光和B’光，这些光透过前显示器件4的所述子像素边上的三个透明区域W，并射向观察者。
由于前显示器件4的像素和后显示器件LCD的像素是这样空间对齐的，因此前显示器件4和后显示器件LCD的互相对齐的像素构成了具有深度的3维像素。
回到图12(b)，在后显示器件LCD的各个子像素之间形成有用于进行垂直扫描的水平延伸的多个选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…和用于提供图像数据信号S2的垂直延伸的多个数据线X21、X22、X23、X24、X25…。
选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…与扫描电路7相连。扫描电路7分别向选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…输出地址信号V1、V2、V3、V4、V5…。这些地址信号的逻辑电平与水平扫描周期同步地连续和独占地变化。
数据线X21、X22、X23、X24、X25…分别与晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…连接，这些晶体管是设置在显示控制电路(未示出)中的模拟开关。然后这些晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…连接到移位寄存器8。
也就是说，根据由移位寄存器8提供的点序扫描信号H1、H2、H3、H4、H5…，晶体管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25…与点序扫描周期同步地连续和独占地导通/截止，从而将图像数据信号S2连续地分配并提供给数据线X21、X22、X23、X24、X25…。
在选通线Y21、Y22、Y23、Y24、Y25…和数据线X21、X22、X23、X24、X25…相互交叉的部分形成有TFT晶体管作为模拟开关。向这些TFT晶体管的栅极提供地址信号V1、V2、V3、V4、V5…，以便向各个子像素提供图像数据信号S2。
图13(a)和13(b)显示了后显示器件LCD上的各个子像素的器件结构，其中后显示器件LCD由能够进行全色显示的有源矩阵型液晶显示器构成。
这里，图13(a)是一个剖面图，显示了各个子像素及其TFT晶体管的主要部分的结构。为了便于解释，图13(a)描述了在图12(b)所示的选通线Y21和数据线X21的交叉点上形成的用于发射红(R)光的子像素的TFT晶体管的主要部分的结构。图13(b)是对应于该剖面图的布局图。
在图13(a)和13(b)中，栅极GT(或选通线Y21的一部分)层叠在与前显示器件4相对的透明玻璃基板Sub21的表面上。还层叠有绝缘层19。透明电极层ITO1和非晶硅(a-Si)层20进一步层叠在绝缘层19上。透明电极层ITO1具有子像素的尺寸。非晶硅层20与栅极GT对齐。
进一步层叠源极S和漏极D。源极S在非晶硅层20和透明电极层ITO1之间建立电连接。漏极D是数据线X21的一部分。这样形成于非晶硅层20上的栅极GT、源极S和漏极D构成了TFT晶体管。整个TFT晶体管被绝缘层21覆盖。
透明玻璃基板Sub22布置在背光装置BL一边。具有子像素的尺寸的滤色器24形成于玻璃基板Sub22的表面上，与透明电极层ITO1相对。此外，遮蔽层25形成于滤色器24之外的区域上。透明电极层ITO2和配光膜23作为公共电极层叠在滤色器24和遮蔽层25上。然后，如图中所示，在玻璃基板Sub21和Sub22之间填充并密封液晶22。
在该结构中，当向选通线Y21提供地址信号V1时，TFT晶体管导通，从而通过数据线X21向透明电极层ITO1提供图像数据信号S2。然后，透明电极层ITO1和透明电极层ITO2(或公共电极)之间的电压改变液晶22的方向。这个方向变化和配光膜的结合改变液晶22的透光率。从而，背光装置BL发出的白光通过滤色器24获得颜色并穿过液晶22。这里，光根据透射率的变化而进行了强度调制，并到达透明电极层ITO1。随后，该强度调制光通过玻璃基板Sub21射向前显示器件4。
顺便提一句，其它子像素也具有红、绿和蓝(R、G和B)滤色器中的任何一种作为滤色器24，从而可以进行彩色显示。
接下来，将描述具有这样的结构的空间图像型显示器100的操作。
注意由于物理特性、器件结构等的差别，在图像数据信号S1和S2的驱动方法上，由有机EL显示器构成的前显示器件4和由液晶显示器构成的后显示器件LCD彼此不同。
例如，由有机EL显示器构成的前显示器件4可以用图像数据信号S1进行DC驱动。相反，由液晶显示器构成的后显示器件LCD通常由图像数据信号S2进行AC驱动，从而可以改善所再现图像的对比度。
然而，基于图像数据信号S1、S2驱动子像素的基本显示原理是相同的。因此将基于该基本原理对其操作进行说明。
如图7中所描述的，开始，在与水平扫描周期、点序扫描周期和帧周期同步地进行扫描的同时，分别向前显示器件4和后显示器件LCD提供图像数据信号S1和S2。
图像数据信号S1和图像数据信号S2都与视频信号发生单元等提供的视频信号VD基本上相同。
注意相对于一个参考位置(观察者所处的位置)，根据立体图像各部分的深度设置图像数据信号S1和S2的幅值。
也就是说，为了显示立体图像中更靠近所述参考位置的部分，使图像数据信号S1的幅值高于图像数据信号S2。相反，为了显示离参考位置较远的部分，使图像数据信号S1的幅值低于图像数据信号S2。
这样，与水平扫描周期、单个帧周期和点序扫描周期同步地产生经过幅值调节的图像数据信号S1和S2。向前显示器件4和后显示器件LCD提供所产生的图像数据信号S1和S2，以在各个显示表面上显示图像。
从而，在前显示器件4和后显示器件LCD上出现了图像。如图8(a)所示，当向前显示器件4提供较高幅值的图像数据信号S1而向后显示器件LCD提供较低幅值的图像数据信号S2时，前显示器件4显示较高亮度的图像而后显示器件LCD显示较低亮度的图像。这给观察者一种错觉图像Pa位于更靠近前显示器件4的位置上。
如图8(b)所示，当向前显示器件4提供较低幅值的图像数据信号S1而向后显示器件LCD提供较高幅值的图像数据信号S2时，前显示器件4显示较低亮度的图像而后显示器件LCD显示较高亮度的图像。这给观察者一种错觉图像Pb位于更靠近后显示器件LCD的位置上。
从而，可以提供图像数据信号S1和S2，以向观察者再现和显示立体图像，其中调节图像数据信号S1和S2的幅值以控制将要显示于前显示器件4和后显示器件LCD上的图像的各个部分的亮度。
例如，当在前显示器件4上显示图9(a)和9(b)中所示的景物图像而在后显示器件LCD上显示图9(c)和9(d)中所示的景物图像时，从顶面观察时，可以呈现出图10中描述的锥形立体图像的3维图像。
如上所述，在本实施例(第二实施例)的空间图像型显示器100中，前显示器件4由有机EL显示器构成，而后显示器件LCD是由液晶显示器构成。这可以减少厚度和重量。
此外，后显示器件LCD中的子像素发出的光透过形成于前显示器件4上的透明区域W。可以合成所透射的光和前显示器件4上的子像素发出的光以确定立体图像的颜色和空间位置。这消除了现有技术中对复杂光学系统的要求。因此可以提供一种具有机械强度和高精度的空间图像型显示器。
由于观察者不需要佩戴眼镜等，因此可以提供一种高度方便的空间图像型显示器。
由于前显示器件4由有机EL显示器构成而后显示器件LCD具有背光装置BL，所以可以呈现高亮度的立体图像以实现清晰和高质量的立体显示。
此外，不仅可以立体显示静止图像，还可以立体显示运动图像。
如上所述，根据本实施例，可以一并解决现有技术中的各种问题。因此可以提供一种移动电话、PDA、个人电脑和车载导航系统等电子设备中所要求的具有较小厚度和较轻重量的空间图像型显示器，因此能够应用于一般用途。
虽然上面描述的第一和第二实施例涉及红、绿和蓝(R、G和B)子像素排列在垂直条中的情况，也可以采用镶嵌阵列和三角阵列等其它阵列结构。
此外，前面的描述涉及通过间隔预定距离重叠的两个显示器件(或前显示器件4和后显示器件5(或LCD))而实现立体显示的空间图像型显示器。然而，可以采用以预定间距重叠3个或更多显示器件的结构。
在以预定间距重叠3个或更多显示器件的结构中，位于后面的显示器件的子像素发出的光必须透过位于前面的显示器件。因此通过这样的措施实现立体显示向将被设置得更靠近观察者的显示器件提供更多的用于透射后面的显示器件发出的光的透明区域W，或更大面积的透明区域W。
即使在以预定间距重叠3个或更多显示器件的结构中，各个显示器件也必须是自发光型的。
为了满足此要求，通过使用第一实施例中描述的有机EL显示器构成所有的显示器件来实现具有3个或更多显示器件的空间图像型显示器。
在此，当通过使用第二实施例中描述的液晶显示器实现具有3个或更多显示器件的空间图像型显示器时，需要背光装置，因为液晶显示器本身不是自发光型的。然后，将液晶显示器设置在最后面的位置上，而其它各个显示器件由有机EL显示器构成。
除了液晶显示器，也可以使用等离子显示板(PDP)作为最后的显示板。根据预期的用途，可以使用CRT显示器作为最后的显示器件。
虽然上面描述的实施例是用于显示彩色的3维立体图像，但显示器件的显示表面也可以仅由用于强度发光的子像素构成。在这种情况下，可以显示单色的立体图像。
如图3所示，在所述第一和第二实施例的空间图像型显示器中，红(R)、绿(G)和蓝(B)三个彼此邻接的子像素组合成各个单像素，从而前后显示器件上的子像素构成立体像素。然后，恰当地单独调节立体像素的亮度以显示立体图像。
然而，本发明的空间图像型显示器不限于逐个像素地调节亮度。
在根据第一和第二实施例的第一变型例中，不必逐个像素(逐点)地调节所有子像素的亮度。
更确切地，图14(a)显示了一种用于在前显示器件4上逐个像素地进行亮度调节的方法。图14(b)显示了一种用于在后显示器件5(或LCD)上逐个像素地进行亮度调节的方法。
这里，如图14(a)所示，水平地排列于前显示器件4的显示表面上的像素交替地保持熄灭，以实现交错的图像显示。
例如，位于交错位置上的像素(比如加阴影线的像素AR(x，y)、AR(x，y+2)…)点亮并进行亮度调节。同时，未加阴影线的像素AR(x+1，y)、AR(x，y+1)…等保持熄灭。这些保持熄灭的像素AR(x+1，y)、AR(x，y+1)…要通过其上的透明区域W透射后显示器件5(或LCD)的像素发出的光。
至于后显示器件5(或LCD)的像素，处于交错位置上的像素BR(x+1，y)、BR(x，y+1)…(相应于前显示器件4的熄灭像素)点亮并进行亮度调节。位于像素BR(x+1，y)、BR(x，y+1)…之间的其它像素BR(x，y)、BR(x，y+2)…熄灭。
这样，前显示器件4的像素和后显示器件5(或LCD)的像素可以按照空间上相对的相位交替地熄灭，同时调节其余像素的亮度，以显示图像。
通过这样的显示方法，虽然空间分辨率较低，但也可以显示立体图像。这可以降低用于产生图像数据信号的显示控制电路上的信号处理负荷，尤其是在立体地显示运动图像时。这可以获得以平滑的运动显示立体的运动图像的效果。
顺便提一句，虽然图14(a)和14(b)示出了像素交替地间隔着点亮/熄灭的情况，但这个交替不必是逐个像素的。
例如，如图15(a)和15(b)所示，形成于前显示器件4上的像素可以逐个单元地交替点亮/熄灭，其中m列和n行像素作为一个单元。同样地，后显示器件5(或LCD)上的像素可以按照与前显示器件4相对的空间相位逐个单元地交替点亮/熄灭，其中m×n个像素作为一个单元。
可以适当地设置所述的m×n个像素，考虑到图像质量的降低等因素而恰当地确定数目m和n。
图14(a)到15(b)示出了下面的情况以相同的像素点距形成前显示器件4和后显示器件5(或LCD)的像素，并且前显示器件4和后显示器件5(或LCD)以相同的分辨率进行实际图像显示。
然而，在实际图像显示中，前显示器件4和后显示器件5(或LCD)可以具有不同的分辨率。也就是说，可以通过让前显示器件4显示具有较高分辨率的图像，而让后显示器件5(或LCD)显示具有较低分辨率的图像以实现立体显示。
例如，可以把前显示器件4设置为图14(a)中所示的分辨率而把后显示器件5(或LCD)设置为图15(b)所示的分辨率。
或者，在实际图像显示中，也可以通过让前显示器件4显示具有较低分辨率的图像而让后显示器件5(或LCD)显示具有较高分辨率的图像以实现立体显示。
例如，可以把前显示器件4设置为图15(a)中所示的分辨率而把后显示器件5(或LCD)设置为图14(b)所示的分辨率。
此外，在实际图像显示中，待点亮/熄灭的像素不必设置在如图14(a)到15(b)所示的交错位置上。例如，可以按照条状或三角形的形式排列待熄灭的像素。在待点亮/熄灭的像素的排列上，前显示器件4和后显示器件5(或LCD)可以不同。
此外，首先不必以相同的像素点距形成前显示器件4和后显示器件5(或LCD)的像素。
也就是说，一开始可以按照不同的像素点距形成前显示器件4和后显示器件5(或LCD)的子像素。
如果一开始就以不同的像素点距形成前显示器件4和后显示器件5(或LCD)，则前显示器件4的彩色像素的排列和后显示器件5(或LCD)的彩色像素的排列可以彼此不同。
如上所述，当前显示器件4和后显示器件5(或LCD)以不同的分辨率显示图像时，较高分辨率的图像可以对较低分辨率的图像进行插补。因此可以防止再现的立体图像的质量降低。
此外，以不同分辨率在前显示器件4和后显示器件5(或LCD)上显示图像可以降低显示控制电路上信号处理的负荷。这可以获得以平滑的运动显示立体的运动图像的效果。
前显示器件4上的透明区域W的点距不必与前显示器件4上的子像素的像素点距一致。也就是说，可以通过形成间距和排列被调节为至少与后显示器件5(或LCD)上显示的图像的分辨率等相应的透明区域W来实现立体显示。
在包括所述第一变型例在内的第一和第二实施例中，前显示器件4和后显示器件5(或LCD)分别以经过调节的亮度显示空间对齐的图像来实现立体显示。
然而，本发明不局限于这样的空间对齐的显示。下面将参照图16(a)到16(d)描述第一和第二实施例的第二变型例。
为了进行使说明变得简单，对从顶面观察图10中所示锥形景物图像的情况下的立体显示进行说明。
在前面描述的图9(a)到9(d)中的显示方法中，前显示器件4和后显示器件5(或LCD)显示空间上重叠但亮度不同的图像。
相反，根据第二变型例，将所述的锥形景物图像分割为多个部分。在前显示器件4的显示表面上显示其中一个分割部分图像，而在后显示器件5(或LCD)的显示表面上显示其余的部分图像。
例如，当以2部分显示所述锥形景物图像时，这样进行分割显示如图16(a)中所示，在前显示器件4上显示锥形景物图像的顶部，而在后显示器件5(或LCD)上显示锥形景物中其余的底部。
然后，前显示器件4上位于顶部图像周围的环形区域(图中用白色显示的环形区域)的子像素没有点亮(被熄灭)，从而环形区域中的透明区域W透射后显示器件5(或LCD)上显示的底部图像。
同时，后显示器件5(或LCD)显示所述锥形景物图像的底部，此时位于底部内的区域中的像素熄灭。也就是说，熄灭后显示器件5(或LCD)中与前显示器件4上显示的顶部图像相对应的区域中的子像素，防止光从后显示器件5(或LCD)射到前显示器件4上显示的顶部图像上。
此外，如图16(b)所示，调节显示在前显示器件4上的顶部图像的亮度。如图16(d)所示，调节显示在后显示器件5(或LCD)上的底部图像的亮度。
在这样的分割显示下，呈现在前显示器件4上的顶部图像可以显示为好像它更靠近观察者一样，而呈现在后显示器件5(或LCD)上的底部图像可以显示为好像它比顶部图像更远(更深)一样。
合成以两部分显示的图像并具有透视感，从而可以实现立体显示，就好像从顶面观察图10中所示的立体的锥形景物图像一样。
如上所述，根据第二变型例，前显示器件4和后显示器件5(或LCD)不必显示基本上相同的图像并合成这两帧图像，而是可以通过显示不同的图像以在两帧图像之间进行插补来显示立体图像。
此外，可以以合适的分辨率和亮度点亮图16(a)中所示的位于环形熄灭区域中的子像素，同时以合适的分辨率和亮度点亮图16(c)中所示的位于景物图像的顶部图像之内的区域(熄灭子像素以显示黑色的环形区域，同背景一样)中的子像素。在这种情况下，可以在这些区域中显示不同于所述锥形景物图像的图像。
从而，当分部地显示锥形景物图像并且显示不同的图像时，就会获得这样的效果从顶面观察时，通过锥形景物的立体图像呈现不同的图像。
如上所述，包括第一和第二变型例在内的第一和第二实施例中的空间图像型显示器具有可以通过不同的显示方法实现立体显示的优异效果。
此外，可以综合前面描述的不同显示方法来提供一种能够实现极富表现力的立体显示并具有迄今无法得到的优异功能的空间图像型显示器。
此外，除3维立体显示之外还可以获得平面2维显示。这具有这样的效果可以在帧图像之间或帧图像之内进行不同维的显示，从而呈现极富表现力的图像。
工业应用性如上所述，在本发明的空间图像型显示器中，位于前面和后面的前后显示器件在它们各自的显示表面上显示图像。在显示的时候，后显示器件上的图像透过前显示器件中的透明区域，从而它可以与显示在前显示器件上的图像一起显示。这使得无需复杂的光学系统等，并且可以减少重量、厚度、尺寸等，实现应用于一般用途。
此外，当由有机EL显示器、液晶显示器等构成所述显示器件时，可以提供一种空间图像型显示器，该显示器不仅可以减小重量、厚度和尺寸，而且可以以更宽的视角获得具有极高的清晰度和质量的立体显示。
权利要求
1.一种空间图像型显示器，包括至少两个显示器件，这两个显示器件各具有显示表面，用于在同一方向上显示图像数据，所述显示表面以适当的间距对齐，其中，位于前面和后面的所述至少两个显示器件中的前显示器件的所述显示表面具有透明区域，用于向前透射后显示器件的所述显示表面上的图像数据。
2.根据权利要求1所述的空间图像型显示器，其中在所述至少两个显示器件的所述各个显示表面上以预定的像素点距形成有多个像素。
3.根据权利要求1所述的空间图像型显示器，其中在所述至少两个显示器件的所述各个显示表面上，以取决于所述各个显示器件的不同像素点距形成有多个像素。
4.根据权利要求2或3所述的空间图像型显示器，其中至少和所述前显示器件的所述显示表面上的像素点距一致地形成所述透明区域。
5.根据权利要求2或3所述的空间图像型显示器，其中至少和所述后显示器件的所述显示表面上的像素点距一致地形成所述透明区域。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的空间图像型显示器，其中位于前面和后面的所述前显示器件和后显示器件的所述各个显示表面以不同的亮度显示相同的图像数据以产生立体显示。
7.根据权利要求1至5中任何一项所述的空间图像型显示器，其中位于前面和后面的所述前显示器件和后显示器件的所述各个显示表面显示分割图像数据以产生立体显示，其中通过分割待显示的图像而获得所述分割图像。
8.根据权利要求1至5中任何一项所述的空间图像型显示器，其中所述显示器件由有机EL显示器构成。
9.根据权利要求1至5中任何一项所述的空间图像型显示器，其中所述至少两个显示器件中的最后面的显示器件由液晶显示器构成，而其它各个显示器件由有机EL显示器构成。
10.一种空间图像型显示器，包括框架；由所述框架封住的显示单元；包括用于显示图像的显示控制电路的电路基板；和所述显示单元中包含的至少两个显示器件；其中，所述至少两个显示器件各具有显示表面，用于在同一方向上显示图像数据，所述显示表面以合适的间距对齐，其中，位于前面和后面的所述至少两个显示器件中的前显示器件的所述显示表面具有透明区域，用于向前透射后显示器件的所述显示表面上的图像数据。
11.根据权利要求10所述的空间图像型显示器，其中所述电路基板向所述各个显示器件供应通过调节视频信号的幅值而产生的图像数据信号。
12.根据权利要求10或11所述的空间图像型显示器，其中位于前面和后面的所述前显示器件和后显示器件的所述各个显示表面显示作为图像数据的不同亮度的相同图像，以产生立体显示。
13.根据权利要求10或11所述的空间图像型显示器，其中位于前面和后面的所述前显示器件和后显示器件的所述各个显示表面显示作为图像数据的分割图像，以产生立体显示，其中通过分割待显示的图像而获得所述分割图像。
14.根据权利要求10至13中任何一项所述的空间图像型显示器，其中所述显示器件由有机EL显示器构成。
15.根据权利要求10至13中任何一项所述的空间图像型显示器，其中所述至少两个显示器件中的最后面的显示器件由液晶显示器构成，而其它各个显示器件由有机EL显示器构成。
16.根据权利要求10所述的空间图像型显示器，其中所述图像数据包括多个像素数据。
17.根据权利要求10所述的空间图像型显示器，其中所述图像数据包括多个像素数据组。
18.根据权利要求10所述的空间图像型显示器，其中所述透明区域与后显示器件的图像数据区域重叠，在光轴方向上保持所述的间距。
19.根据权利要求11所述的空间图像型显示器，其中相对于一个参考位置，根据立体图像各部分的深度设定所述图像数据信号的幅值，其中所述参考位置是观察者所处的位置。
全文摘要
一种空间图像型显示器，包括前显示器件和后显示器件，它们各具有显示表面，用于在同一方向上显示图像。这些显示器件布置为在各个显示表面之间有预定的间距。所述显示器件具有以几乎相同的像素点距形成并互相对齐的子像素。在前显示器件的各个子像素边上形成有透明区域。后显示器件的子像素发出的光透过所述透明区域，并与前显示器件的子像素发出的光一起射向观察者。这样根据前显示器件和后显示器件上显示的图像的亮度显示出立体图像。这些显示器件由有机EL显示器或液晶显示器构成。从而，可以提供尺寸小、重量轻和结构新颖的空间图像型显示器。
文档编号H04N13/00GK1647545SQ03802628
公开日2005年7月27日 申请日期2003年1月24日 优先权日2002年1月24日
发明者杉浦聪 申请人:日本先锋公司