[发明专利]显示三维图像的三维图像显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及显示三维图像的三维图像显示设备。

背景技术

已知各种能够显示动画的三维图像显示设备，即，所谓的三维显示器。近年来，强烈需求一种不需要任何专用眼镜或类似物的平板型系统。作为不需要任何专用眼镜的三维图像显示设备，存在一种利用全息原理的系统的图像显示设备。在这种利用全息原理的系统中，显示三维全色运动图像被认为是困难的。与利用全息原理的系统相反，存在一种其中恰在显示面板(显示设备)之前设置光线控制元件，并控制来自显示面板的光线导向观看者的系统，在所述显示面板(显示设备)中，类似于直视型或投影型液晶显示设备，或者等离子体显示设备，像素位置是固定的。按照该系统，能够相对容易地显示三维全色运动图像或者视频。

光线控制元件也被称为视差栅栏，其中按照即使当观察光线控制元件上的相同位置区域时，根据观察所述位置的角度能够看到不同图像的方式来控制光线。更具体地说，当只给出左右视差(水平视差)时，狭缝或透镜光栅(柱面透镜阵列)被用作光线控制元件，当除了水平视差之外还要施加垂直视差时，针孔阵列或透镜阵列被用作光线控制元件。

使用视差栅栏的系统被进一步分成几种，即，双眼式、多眼式、超多眼式(极多眼式)和集成成像(下面称为II)式。在双眼式中，根据双眼视差来实现全息景象，多眼式及其后的各种形式的三维图像或多或少伴随有运动视差，从而和双眼式全息图像不同，它们被称为三维图像。显示这些三维图像的基本原理和约100年前发明并应用于三维摄影的集成摄影(IP，integral photography)的原理基本相同。

在这些系统中，II系统具有视点位置自由度高，易于实现全息景象的特征。在其中只实现水平视差并消除垂直视差的一维II系统中，如在SID04 Digest 1438(2004)中所述，能够相对容易地实现具有高分辨率的显示设备。相反，在双眼系统或多眼系统中，通过限制实现全息景象的视点位置，能够比一维II系统更容易地增强分辨率，仅仅借助从视点位置获得的图像就能够创建三维图像，从而能够降低准备图像的负载。相反，由于视场有限，存在可视性差的问题。

在这种利用狭缝或透镜光栅的直视型裸眼三维显示设备中，存在水平方向(第一方向)上的光线控制元件的开口的周期性结构和呈矩阵形式设置在平面显示装置上以便相互隔离像素的非显示部分的周期性结构，或者水平方向(第一方向)上的像素的颜色排列的周期性结构在光学上相互干涉，从而易于产生云纹条纹或颜色云纹的问题。作为该问题的对策，已知一种使光线控制元件的周期性倾斜，即，使透镜倾斜的方法。然而，在该方法中，沿垂直方向和水平方向延伸的直线被显示成锯齿状，从而尤其是存在文本显示质量较差的问题。在其中沿垂直方向(第二方向)不提供透镜特性并且周期性限于水平方向的垂直透镜中，尽管文本显示质量不成问题，但是为了解决颜色云纹，平面显示装置的颜色排列必须是马赛克排列或横条排列。此外，为了解决由水平方向上的光线控制元件的开口区1的周期性结构与呈矩阵形式设置在平面显示装置上以便相互隔离像素的非显示部分的周期性结构的干涉引起的云纹问题，如在JPA No.2005-86414(KOKAI)中公开的一样，通过在平面显示装置和透镜光栅之间插入扩散膜或相似物，来自在水平方向上彼此相邻的子像素的光线被相互融合，从而消除了水平方向上的周期性并解决了云纹问题。然而，当增加扩散膜时，出现了外部光被分散并且变亮环境中的对比度被降低的问题。

作为除了使用扩散膜来适当地相互融合来自彼此相邻的子像素的光线的方法之外的方法，已知的有在JP3027506中公开的子像素的排列为delta排列的方法，在WO97/02709中公开的把子像素的开口部分形成为平行四边形，以便允许在水平方向上彼此相邻的像素在水平方向上的坐标上相互重叠的方法，以及在JP3525995中公开的在水平方向上不改变垂直方向(第二方向)上的子像素的开口区长度的总值的方法。然而，在符合JP3027506的设计中，必须提供在垂直方向上连续的栅极线，从而存在数值孔径等于或小于50％的问题。此外，如在WO97/02709中所述，如果在开口区形状被形成为平行四边形的同时，子像素被排列成使得每个子像素的重心在垂直方向和水平方向上不被移动，那么存在难以布置通常在垂直方向上连续设置的信号线的问题。

此外，为了实现JP3525995中所示的简单的开口区形状，除了在LCD的每个子像素10中本地设置的诸如薄膜晶体管(TFT)和Cs线的遮光元件之外，需要另外提供遮光部分3。