[发明专利]透镜阵列元件和图像显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及透镜阵列元件(lens array element)和图像显示设备，更具体地，涉及被设计用于电子地控制透镜效果(lens effect)的产生以便实现三维显示的透镜阵列元件和图像显示设备。

背景技术

现有的用来实现立体观看的方法显示视差图像(parallax image)来产生观众左右眼之间的视差或差异。这些方法中的一些方法要求观众戴上适于实现立体观看的眼镜，其它的方法则不需要如此。

需要眼镜的那些方法例如被应用于电影院和电视接收器处的电影放映设备。不需要眼镜的其它方法可能例如不仅被应用于电视机也应用于移动电子设备，例如移动电话、智能手机和笔记本计算机。

在不需要眼镜的具体方法中，存在将光学设备用于液晶显示器或其它二维显示设备的屏幕上的三维显示的方法。该光学设备在多个观看角度方向上偏转来自二维显示设备的显示图像光。

已知具有并列排列的多个柱面透镜(cylindrical lens)的透镜阵列是用于三维显示的光学设备。在双目立体观看的情况下，例如不同的视差图像被显示给左右眼，从而允许观众感知到三维效果。因此，为了实现此，多个垂直延伸的柱面透镜相对于二维显示设备的显示屏被水平并列排列，使得来自二维显示设备的显示图像光被水平地偏转，从而允许左右眼视差图像恰当地到达观众的左右眼。

除了柱面透镜以外，已知一种使用液晶透镜的开关透镜阵列元件(以下称为液晶透镜阵列元件)(例如参考日本专利申请文件特开2008-9370号公报)。

液晶透镜阵列元件可以被电子地切换为有或无透镜效果，此透镜效果可与由柱面透镜产生的透镜效果相当。因此，通过在二维显示设备的屏幕上提供液晶透镜阵列元件，二维显示设备可以被切换为两种显示模式中的一种，这两种显示模式即其中无透镜效果的二维显示模式和其中产生透镜效果的三维显示模式。

发明内容

如上所述，使用液晶透镜阵列元件的三维显示有可能被应用于诸如智能电话之类的便携式电子设备。在此情况下，如果不仅可以切换整个屏幕还可以将屏幕的任意区域切换为二维或三维显示模式是方便的。

一般，在三维显示中的分辨率比在二维显示中更低。因此，一种可能的方法将是以二维显示模式显示图像中需要高分辨率的部分，并且以三维显示模式显示图像的其余部分。另一种方法将是将适于显示包括不需要以三维显示模式被显示的图像素材的显示区域设置为二维显示模式。例如，当带有字幕的电影被三维地显示时，字幕可以被二维地显示。

本发明是鉴于以上所述作出的，并且本发明的一个目标是允许平面的任意区域被设置成三维显示模式并且屏幕的其余部分被设置为二维显示模式。

根据本发明的第一实施方式的一种透镜阵列元件包括：第一基板和第二基板、第一电极组、第一开关组、第二电极组、第二开关组以及液晶层。第一基板和第二基板被以一间隔彼此相对地排列。第一电极组被形成在第一基板的与第二基板相对的那侧上，并且包括在第一方向上延伸并且在沿其宽度的方向上被并列地排列的多个电极。第一开关组将第一电压生成部件与第一电极组的各电极连接。第一电压生成部件对第一电极组施加电压。第二电极组被形成在第二基板的与第一基板相对的那侧上，并且包括在与第一方向不同的第二方向上延伸并且在沿其宽度的方向上被并列地排列的多个电极。第二开关组将第二电压生成部件与第二电极组的各电极连接。第二电压生成部件对第二电极组施加电压。液晶层被设置在第一基板和第二基板之间，包括具有折射率各向异性的液晶分子，并且根据施加于第一电极组和第二电极组的电压，通过液晶分子的对准的方向的改变来产生透镜效果。液晶层的任意区域的透镜效果随着第一开关组和第二开关组的状态的改变而改变。

通过改变第一开关组和第二开关组的状态，根据施加于第一电极组和第二电极组的电压的情况，可以将液晶层的任意区域电子地切换为两种状态之一，两种状态中的一种状态中无透镜效果并且另一种状态中产生如沿第一方向延伸的柱面透镜的形式那样的透镜效果。

当组成第一电极组的多个电极和组成第二电极组的多个电极处于相同电位时，呈现无透镜效果状态。通过对组成第一电极组的所有电极中与柱面透镜的节距相对应的位置处的电极选择性地施加驱动电压并且将对组成第二电极组的所有电极中与柱面透镜的节距相对应的位置处的电极选择性地施加驱动电压，可以产生透镜效果。

第一电极组包括多个第一电极，每个第一电极具有第一宽度而在第一方向上延伸，多个第一电极被并列地排列。第二电极组包括多个第二电极，每个第二电极具有比第一宽度小的第二宽度而在第二方向上延伸，多个第二电极被并列地排列。