CN101373054A - 方向性背光源、显示设备和立体显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种方向性背光源、显示设备和立体显示设备。该立体显示设备包括：液晶显示装置，该液晶显示装置具有按矩阵的形式布置的显示像素，并且在显示像素上显示由多个场图像形成的元素图像阵列，从而实现立体显示；设置在所述液晶显示装置的前表面或后表面上的视差产生单元；和方向性背光源，该方向性背光源通过液晶显示装置并然后通过视差产生单元发射光，并且根据场图像的显示在多个方向之间切换由此发射的光的方向。

Description

方向性背光源、显示设备和立体显示设备
技术领域
本发明涉及方向性背光源，使用该方向性背光源的显示设备和立体显示设备。
背景技术
已知用于实现立体显示设备或三维(3D)图像显示设备的各种系统能够显示三维移动图像。近年来，对使用平坦面板并且不需要特殊玻璃的立体显示系统的需求显著增加。已知有一种提供视差产生单元的可以相对容易实现的系统。该视差产生单元紧靠其像素在位置上固定的显示面板(显示装置)的前面提供，并且该视差产生单元控制从显示面板向观察者发射的光线的方向。这样的显示面板的例子包括直观式和投影式液晶显示器及等离子显示器。
视差产生单元通常称为视差屏障(parallax barrier)，并且控制光线，从而使得即使当观察者观察到的图像在光线控制装置上的同一定位位置处，观察者也会从不同的视角看到不同的画面。具体来说，为了只产生横向视差(水平视差)，狭缝片(slit sheet)或柱面透镜片(lenticular)(柱面透镜阵列)被用作视差产生单元。为了除了水平视差以外还产生纵向视差(垂直视差)，针孔阵列或透镜阵列被用作视差产生单元。
使用视差屏障的系统还进一步被分类为双目显示器、多画面(multiple-view)显示器、超级多画面显示器(使用超级多视图条件的多画面显示器)以及整体成像系统(在下文中，IP系统为整体摄影的简称)。这些系统的基本原理基本上与大约100年前发明的原理相同，并且已经被应用于立体摄影中。
如在Journal of the Optical Society of America A，Vol.15，No.8，pp.2059-2065(1998)(美国光学协会期刊A，15卷，第8号，2059-2065页(1998))和在JP-A 2006-267928(日本公开特许公报)中所述，在多画面显示器和单向(1D)IP系统(只有水平视差的IP系统)中，三种性质即视差、分辨率和表观深度之间的权衡关系使得很难在所有三种性质中都达到足够的级别。为了解决这个问题，在日本专利No.3585781和日本专利No.3710934中提出了通过使用时分控制改变光线方向来提高分辨率的技术。
但是，由于增加光线方向的数目和减少要通过时分控制切换的光源的数量不是很好兼容的，从而难以对观察位置的改变作为响应，所以这些常规技术是不适宜的。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种方向性背光源包括:表面光源，该表面光源具有这样一种特性，即，从该表面光源的发光表面发出的光线的亮度分布靠近该发光表面的法线方向集中；偏振装置单元，该偏振装置单元包括:面向所述表面光源的发光表面的第一透明基板，面向所述第一透明基板的第二透明基板，形成在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一对电极，所述电极具有按条纹的形式布置的布线图案，保持在所述电极之间的液晶层，和设置在所述第二透明基板上且具有与所述电极的布线图案相对应的多个开口的遮光层；以及电压控制器，该电压控制器在多个电压施加状态之间切换所述电极的布线图案中的每一个的电压施加状态，并且在每一个所述电压施加状态中单独地控制要施加到所述布线图案的电压值，从而控制从所述表面光源发出的通过所述开口到达预定位置的光线的方向。
根据本发明的另一方面，一种显示设备包括:表面光源，该表面光源具有这样一种特性，即，从该表面光源的发光表面发出的光线的亮度分布靠近该发光表面的法线方向集中；偏振装置单元，该偏振装置单元包括:面向所述表面光源的发光表面的第一透明基板，面向所述第一透明基板的第二透明基板，形成在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一对电极，所述电极具有按条纹的形式布置的布线图案，保持在所述电极之间的液晶层，和设置在所述第二透明基板上且具有与所述电极的布线图案相对应的多个开口的遮光层；液晶显示装置，该液晶显示装置面向所述偏振装置单元，并且在按矩阵的形式布置的显示像素上显示图像帧，该图像帧被分成多个场图像；同步控制器，该同步控制器以预定的时间间隔执行在所述液晶显示装置上显示的场图像中的每一个到另一个场图像的切换；以及电压控制器，该电压控制器根据由所述同步控制器执行的切换的定时在多个电压施加状态之间切换所述电极的布线图案中的每一个的电压施加状态，并且在每一个所述电压施加状态中单独地控制要施加到所述布线图案的电压值，从而控制从所述表面光源发出的通过所述开口并然后通过所述液晶显示装置到达预定位置的光线的方向。
根据本发明的另一方面，一种立体显示设备包括:表面光源，该表面光源具有这样一种特性，即，从该表面光源的发光表面发出的光线的亮度分布靠近该发光表面的法线集中；偏振装置单元，该偏振装置单元包括:面向所述表面光源的发光表面的第一透明基板，面向所述第一透明基板的第二透明基板，形成在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一对电极，所述电极具有按条纹的形式布置的布线图案，保持在所述电极之间的液晶层，和设置在所述第二透明基板上且具有与所述电极的布线图案相对应的多个开口的遮光层；液晶显示装置，该液晶显示装置面向所述偏振装置单元，并且在按矩阵的形式布置的显示像素上显示元素图像阵列，从而使得由多个场图像形成立体显示；设置在所述液晶显示装置的前表面和后表面中的任意一个表面上的视差产生单元；以及电压控制器，该电压控制器根据所述场图像的显示在多个电压施加状态之间切换所述电极的布线图案的电压施加状态，并且在每一个所述电压施加状态中单独地控制要施加到所述布线图案上的电压值，从而控制从所述表面光源发出的通过所述开口、通过所述液晶显示装置并然后通过所述视差产生单元到达预定位置的光线的方向。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的方向性背光源的结构的示意图；
图2是示出根据第一实施例的从表面光源发出的光的光强度分布的视图；
图3是示出方向性背光源的电极单元的一部分的放大视图；
图4是用于解释根据第一实施例的液晶层的折射率变化的示意图；
图5示出根据第一实施例的所施加的电压值和光偏转角之间的关系的视图；
图6A是示出所施加的电压值和液晶分子的取向角之间的关系的视图；
图6B是示出根据第一实施例的液晶单元间隙(cell gap)和光偏转角之间的关系的视图；
图7是示出方向性背光源的控制装置的框图；
图8是示出根据本发明第二实施例的图像显示设备的结构的示意图；
图9是示出图像显示设备的控制装置的框图；
图10是图像显示设备的顶视图；
图11至14是图像显示设备和观察者之间的关系的示意图；
图15是示出常规图像显示设备和观察者之间的关系的示意图；
图16A是示出观察范围和所施加的电压值之间的关系的视图；
图16B是示出观察范围和偏转角之间的关系的视图；
图17A是示出当光线被控制到水平的和垂直的四个方向时提供的观察范围的视图；
图17B是示出在光线方向被控制到水平的和垂直的四个方向的模式中的亮度分布的视图；
图18是示出根据第二实施例的在LCD面板上的光线的亮度分布的视图；
图19是示出根据本发明第三实施例的立体显示设备的结构的示意图；
图20是示出立体显示设备的控制装置的框图；
图21是示出立体显示设备和观察者之间的关系的示意图；
图22至图24是光线方向的转变(transition)的示意图；
图25是示出光线通过立体显示设备的轨迹(locus)的示意图；
图26是示出根据第三实施例的视差产生元件上的光线的亮度分布的视图；
图27是示出常规立体显示设备和观察者之间的关系的示意图；
图28是示出光线通过常规立体显示设备的轨迹的示意图；以及
图29至图31是示出根据第三实施例的立体显示设备和观察者之间的关系的示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细地描述根据本发明的方向性背光源、显示设备和立体显示设备的示例实施例。
图1是示意性地示出根据本发明第一实施例的方向性背光源100的水平剖视图。在图1中，观察者O位于顶侧上，即，方向性背光源100向顶侧发光。方向性背光源100可以是平坦型和倾斜型中的任何一种。平坦型是这样安装，即，在实空间中，发光表面与水平方向平行。倾斜型是相对于水平方向以倾斜的取向安装的，从而发光表面面向观察者O。
如图1所示，方向性背光源100包括表面光源110和置于该表面光源110之上的偏振装置单元120。
表面光源110是在亮度分布方面具有这样的方向性的平面光源，即，亮度分布靠近表面光源110的发光表面的法线集中。表面光源110朝着面向发光表面的偏振装置单元120发射光，即，朝着观察者O发射光。
图2示出在表面光源110之上的不同位置处测量的亮度分布。如图2所示，从表面光源110发出的光的亮度在发光表面的法线方向上达到峰值，并且，随着相对于法线的角度θ的增大而减小。
偏振装置单元120依次包括:面向表面光源110的发光表面的透光式透明基板121；透光式绝缘层122，其由绝缘体制成，并且设置在透明基板121上；下电极123，其具有多个布线图案；液晶层124，其中的液晶分子最初被配向；上电极125，其具有多个布线图案；透光式绝缘层126，其由绝缘体制成；透光式平坦化层(planarizationlayer)127；遮光层128，其由遮光材料制成；以及透光式透明基板129。平坦化层127使遮光层128造成的凹凸不平(unevenness)平坦化。
在第一实施例中，下电极123和上电极125作为驱动液晶层124的电极单元提供，然而，电极单元的配置并不局限于此。例如，该电极单元可以实施为全表面型(overall-surface-type)电极，该全表面型电极设置在透明基板121和绝缘层122之间以及在绝缘层126和平坦化层127之间的至少一个处。可选择地，下电极123和上电极125中的一个可以是全表面型电极。
图3是示出方向性背光源100的电极单元的一部分的放大视图。透明基板121、绝缘层122和126以及平坦化层127没有在图3中示出。
如图3所示，下电极123和上电极125中的每一个都包括按条纹的形式布置的布线图案。形成下电极123的布线图案的条纹和形成上电极125的布线图案的条纹相互垂直延伸。每一个布线图案的宽度和每两个相邻布线图案之间的间隙尺寸并不受特别的限制，然而，布线图案优选是在例如几个微米或几十个微米的数量级上的等间隔的细距布线图案。下电极123和上电极125中的每一个优选由透光式透明电极形成。
如图1和图3所示，开口A以规则的间隔限定在遮光层128中的与下电极123和上电极125的布线图案相对应的位置处，该遮光层128保持在平坦化层127(未示出)内。由于开口A充当这样的端口，即，经过透明基板121、平坦化层127和其间的其它元件的光通过该端口照射，所以通过开口A的光经由透明基板129被观察者O观察到。
可以就下电极123和上电极125的每两个相邻布线图案之间的间隙或者以预定数目的间隙的规则间隔来限定开口A。开口A的尺寸并不受特别的限制，但是，其优选地根据下电极123和上电极125的每两个相邻布线图案之间的间隙来确定。例如，当每两个相邻布线图案之间的间隙在几个微米至几十个微米的数量级上时，开口A的尺寸优选在几个微米至几十个微米的数量级上，从而与该间隙相对应。
构成保持在下电极123和上电极125之间的液晶层124的液晶分子在不受电场的影响的初始状态下纵向地配向。构成液晶层124的液晶分子中的每一个的取向随着施加给下电极123和上电极125的布线图案上的电压值而改变，从而使通过液晶层124的光线发生折射。下面将参照图4描述液晶层124的折射率变化的原理。
图4是最初均匀地配向的液晶分子的例子，其中，液晶分子与基板表面纵向地平行。在图4中，附图标记123a和123b表示形成下电极123的多个布线图案中的相邻的两个布线图案。附图标记125a表示形成位于布线图案123a和123b之上的上电极125的布线图案。
当将电压传送到下电极123和上电极12以在液晶层124中产生电场时，如图4所示，液晶分子随着电场的取向而以角度ψ纵向地倾斜，从而改变液晶层124的折射率。当折射率这样改变时，从表面光源100(未示出)沿着法线方向发出的光线L1通过液晶层124而被偏转角度θ。结果，在透明基板129的表面(上电极125)上观察到经过偏转的光线L1，即，光线L2。在下文中，光线L1所偏转θ的角度称为偏转角θ。
从折射率变化的原理可知，偏转角θ随着施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值而改变。在根据第一实施例的方向性背光源100中，稍后描述的控制装置130单独地控制施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值，从而控制偏转角θ。参照图4和5描述控制偏转角θ的方法。
在图4中，施加到布线图案123a、123b和125a上的电压值分别表示为V1、V2和V0。在第一实施例中，假设预先已经获得了如图5所示的表格中列举的电压值V1、V2和V0的绝对值中的量值关系与施加电压值时光线偏转的方向(角θ的方向)之间的关系。符号“+”表示在图4中所示的液晶层124的表面上的向右方向，“0”表示液晶层124的法线方向，“-”表示在液晶层124的表面上的向左方向。
稍后描述的电压控制器133在下述三种关系中切换施加到下电极123的布线图案123a和123b以及上电极125的布线图案125a上的电压之间的量值关系:|V1|>|V2|＝|V0|、|V0|＝|V1|＝|V2|和IV0|＝|V1|<|V2|，参见图5中的表格，从而控制在三个水平方向(图4中的横向方向)上通过液晶层124的偏转角θ。
描述在水平方向上控制偏转角θ的方法。然而，控制方法并不局限于此，可以在多个方向上控制偏转角θ。例如，通过同时控制施加到与布线图案125a相邻的布线图案(未示出)上的电压值，光线可以被偏转到图纸面的深度方向(下文称为“垂直方向”)。其间，只描述形成下电极123和上电极125的布线图案中的一些(布线图案123a、123b和125a)，但是，电压控制器133也控制施加到其它布线图案上的电压值。
施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值以及其间的量值关系(其例子在图5中示出)取决于方向性背光源100的特性，例如，液晶层124的性质和遮光层128的开口A的尺寸。下面参照图6A和6B描述方向性背光源100的特性与偏转角θ之间的关系。
图6A是示出在图4所示的液晶分子的取向角ψ和与施加到下电极123和上电极125上的电压值V之间的关系的视图。图6A示出相对于水平线的取向角ψ为0度的例子。如图6A所示，均匀配向的液晶层的取向角ψ随着电压值增大而迅速增大，接近其最大角，即，90度。通过累积液晶层124中的液晶分子的取向角ψ，得到偏转角θ。因此，通过一个布线图案一个布线图案地单独控制施加到布线图案上的电压值从而改变取向角ψ，偏转角θ可以设置为期望值。稍后描述的电压控制器133控制与开口A中的每一个相对应的布线图案的单元中的电压值，从而引导从表面光源110发出的光线并通过开口A到达预定位置(例如，观察者0的位置)。
如果使用这样的液晶层124，即，粘度系数k＝15.8×10-12牛顿，在与初始取向平行的方向上的介电常量εp＝8.3·ε0，在与初始取向垂直的方向上的介电常量εv＝3.1·ε0，液晶层124的厚度(液晶单元间隙)“d”＝5微米，在施加约8伏特或更高时，获得90度的取向角ψ。这里，ε0是真空中的介电常量(8.854×10-12F/m)。
图6B是示出在下述条件下偏转角θ和液晶单元间隙“d”之间的关系的视图:其中，|V1-V2|是最大值，折射率差Δn是0.2，开口A的尺寸是10微米。在这样的条件下，当液晶单元间隙“d”是30微米或更大时，获得60度或更高的取向角ψ。
通过基于图6A和6B中所示的液晶层124的特性、遮光层128的开口A的尺寸和其它性质来确定施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值，偏转角可以被控制到期望的方向。在第一实施例中，假设预先得到用来控制光线使得这些光线在水平方向和垂直方向中的至少一个方向以不同角度偏转的N(N是大于或等于2的整数)组电压值(或者电压值之间的量值关系)。还假设施加到下电极123和上电极125的布线图案上的该N个电压值组被预先存储在稍后描述的存储单元123中。
图7是示出用来得到方向性背光源100的控制装置130的示意性框图。如图7所示，控制装置130包括电源单元131、存储单元132和电压控制器133。
电源单元131将从外部商用电源等供给的电力馈送到方向性背光源100的电负载上。除了与偏振装置单元120相关的电源线以外的部件在图7中没有示出。
存储单元132是诸如只读存储器(ROM)之类的存储装置，并且预先存储属于方向性背光源100的驱动控制的各种数据集。具体地说，存储单元132预先存储设置信息1321，该设置信息限定要施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值。
要单独施加到下电极123和上电极125的布线图案上的N组电压值(或电压值之间的量值关系)被预先限定在设置信息1321中。该N组电压值这样确定，即，在施加该N个电压值组中的任何一个的电压的情况下，通过开口A的光线L2被引导到特定位置(光会聚位置)。在下文中，其中一组电压值被施加到布线图案的状态被称为“电压施加状态”。每一条光线在N个电压施加状态中的一个相应状态中会聚的位置，即，N个光会聚位置，被设置为彼此不同。可以将光会聚位置设置到任何期望的位置。例如，该位置可以是所假设的观察者的可能存在的位置。设置信息1321可以以例如图5所示的表格或关系表达式的形式存储，根据该关系表达式，可以唯一地得出要单独施加到布线图案上的N个电压值组。
其间，电源单元131供给电力到方向性背光源100的电负载上。电压控制器133基于存储在存储单元132中的设置信息1321控制电力的一部分，即，要施加到偏振装置单元120的下电极123和上电极125的布线图案上的电压值。具体地说，电压控制器133在以预定的时间间隔在限定于设置信息1321中的N个电压值组之间从一个电压值组到另一个电压值组切换电压值的同时，单独地将电压施加到形成下电极123和上电极125的布线图案上。用于切换电压值的时间间隔并不受特别的限制，但是，优选地被设置为不会使观察者产生闪烁感的这样的时间间隔。
电压控制器133在以预定的时间间隔在N个电压值施加状态之间切换电压值施加状态的同时，将电压施加到布线图案上。该时分控制使得从表面光源110发出的通过开口A的光线引导到N个光会聚位置。因此，从方向性背光源100发出的光线的方向可以按预定的时间间隔切换，这样允许在每一个光会聚位置上提供足够宽的观察范围。
如上所述，根据第一实施例，由于从单个表面光源发出的光线的方向可以被切换，所以，光线的方向数目增加。另外，由于从表面光源发出的光线的亮度分布靠近发光表面的法线集中，所以，观察范围可以被确保在光线被引导到其上的每一个位置上，从而增大观察范围的总区域。
接下来，作为第二实施例，描述包括方向性背光源100的图像显示设备。在下面的描述中，与第一实施例相同的元件由相同的附图标记表示，并且，省略对其赘述。
图8是示意性地示出根据第二实施例的图像显示设备200的水平剖视图。在图8中，观察者O位于顶侧上，即，方向性背光源100向顶侧发光。图像显示设备200可以是平坦型和倾斜型中的任何一种。平坦型是这样安装，即，在实空间中，图像显示表面(发光表面)与水平方向平行。倾斜型是相对于水平方向以倾斜的取向安装的，从而图像显示表面面向观察者O。
如图8所示，图像显示设备200包括表面光源110、置于该表面光源110之上的偏振装置单元120、以及置于偏振装置单元120之上的液晶显示(LCD)面板210。
LCD面板210依次包括透光式偏振片211、在偏振片211上的液晶单元212和透光式偏振片213。液晶单元212由例如向列型液晶形成。
偏振片211只允许从方向性背光源100入射的光线中的以预定方向振动的光线透过偏振片211。偏振片211可以是线性偏振片、圆偏振片、椭圆偏振片等。
液晶单元212是LCD装置，该LCD装置包括一对基板(未示出)和保持在电极之间的液晶层(未示出)，其中，每一个电极都是透明电极。在稍后描述的同步控制器223的控制下施加在透明电极上的电压在LCD装置的图像显示表面上形成图像。像素在液晶单元212的图像显示表面上以基本水平的列和垂直的行的矩阵的形式布置。红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素以阵列的形式布置在图像显示表面上。通过在图像显示表面上放置滤色片，设置R、G和B子像素。
在置于液晶单元212的图像显示表面上的像素和遮光层128的开口A之间保持预定的关系。具体地说，从图像显示单元的前面观察，开口A与形成图像显示单元的像素的子像素中的每一个在尺寸上基本上相同。优选地，开口A的尺寸稍微小于单个子像素的尺寸。
优选地，每个布线图案的宽度、以及下电极123和上电极125的相邻的两个布线图案之间的间隙尺寸根据开口A的尺寸即形成液晶单元212的图像显示表面的单个子像素的尺寸来确定。优选地，每一个布线图案的宽度、以及相邻的两个布线图案之间的间隙尺寸也小于单个子像素的尺寸。
偏振片213只允许通过偏振片211入射的光线中的在预定方向上振动的光线通过。与偏振片211一样，偏振片213可以是线性偏振片、圆偏振片、椭圆偏振片等。
图9是示出用来驱动图像显示设备200的控制装置220的示意性框图。如图9所示，控制装置220包括电源单元221、存储单元222、同步控制器223和电压控制器224。
电源单元221将从外部商用电源等供给的电力馈送到图像显示设备200的电负载上。除了与偏振装置单元120相关的电源线以外的部件在图9中没有示出。
存储单元222是与存储单元132相似的存储装置，并且预先存储属于图像显示设备200的驱动控制的各种数据集。具体地说，与在第一实施例的情况中一样，存储单元222预先存储设置信息2221，该设置信息限定要施加到下电极123和上电极125的布线图案上的N组电压值。
与设置信息1321一样，要单独施加到形成下电极123和上电极125的布线图案上的N组电压值(或电压值之间的量值关系)被预先限定在设置信息2221中。基于液晶层124的物理特性和遮光层128的单个开口A的尺寸，确定这些电压值。该N组电压值这样确定，即，在N个电压值状态中的任何一个状态中，通过开口A并然后通过LCD面板210的光线L2被引导到特定的光会聚位置。每一条光线在N个电压施加状态中的一个相应状态中会聚的位置，即，N个光会聚位置，被设置为彼此不同。可以将光会聚位置设置到任何期望的位置。例如，该位置可以是所假设的观察者的可能存在的位置。
同步控制器223将存储在存储单元222等中的图像帧分成M个场图像(M是大于或等于2的整数)，并且在以预定的时间间隔将显示的场图像切换到另一场图像的同时在液晶单元212的图像显示表面上显示每一个场图像。每一个帧被分割的数目M优选是N，N是在设置信息2221中限定的电压值组的数目，可选择地，在N和M之间可以维持整数倍关系。用于切换场图像的时间间隔并不受特别的限制，但是，优选地被设置为不会使观察者产生闪烁感的这样的时间间隔。
其间，电源单元221供给电力到方向性背光源100的电负载上。电压控制器224基于存储在存储单元222中的设置信息2221控制电力的一部分，即，要施加到偏振装置单元120的下电极123和上电极125的布线图案上的电压值。具体地说，电压控制器224在以预定的时间间隔在限定于设置信息2221中的N个电压值组之间从一个电压值组到另一个电压值组切换电压值的同时，单独地将电压施加到形成下电极123和上电极125的布线图案上。在第二实施例中，与由同步控制器223执行的场图像的切换同步地执行要施加到布线图案上的电压值组的切换。
如上所述，电压控制器224在以预定的时间间隔在N个电压施加状态之间切换电压施加状态的同时，将电压施加到布线图案上。该时分控制使得从表面光源110发出的通过开口A并然后通过LCD面板210的光线引导到N个光会聚位置。因此，从方向性背光源100发出的光线的方向可以按预定的时间间隔切换，这样允许在每一个光会聚位置上提供足够宽的观察范围。
图10是从观察者侧观察的图像显示设备200的平面图。在图10中，附图标记F21、F22和F23分别表示在观察者Oa、Ob和Oc的位置处的观察范围。用从表面光源110发出的通过偏振装置单元120和LCD面板210的光线形成每一个观察范围。
图10示出其中电压控制器224根据形成图像帧的三个场图像执行对要单独施加到布线图案上的电压值的时分控制的状态。该控制使得从表面光源110发出的光线引导到观察者Oa、Ob和Oc的位置中的每一个。因此，通过将从图像显示表面射出的光线的方向在水平方向(图10中的横向方向)上被控制，观察范围F21、F22和F23分别确保在观察者Oa、Ob和Oc的位置处。该控制允许显示多个二维画面(在图10中所示的例子中，三个画面)。
图11示出图10所示的图像显示设备200与观察者Oa、Ob和Oc之间的关系。如图11所示，电压控制器224控制电压值，从而切换从图像显示设备200发出的光线相对于观察者Oa、Ob和Oc的位置“0”的方向。结果，提供分别居中于观察者Oa、Ob和Oc的位置处的观察范围F21、F22和F23。图11所示的附图标记B表示观察范围F21、F22和F23中的相邻的两个观察范围之间的边界。图11中的附图标记“-W”和“+W”分别表示在负侧(-)上和在正侧(+)上的边界B相对于观察范围F21至F23中的每一个中的观察者位置“0”的位置。
图12至图14分别示出图11所示的处于观察者Oa、Ob和Oc的位置处的观察范围F21、F22和F23与从方向性背光源100发出的光线L2之间的关系。在图12至图14中没有示出方向性背光源100。
如图12至图14所示，电压控制器224控制光线L2在多个位置处入射在LCD面板210上的入射角，从而光线L3向与观察者O的位置(更具体地，Oa、Ob和Oc)相对应的位置发射。根据观察者O的位置切换光线L3的位置允许在观察者的位置处为观察范围F21至F23中的每一个固定宽的区域。
从图12至图14清楚可知，在每一个图中，从图像显示单元的侧端部分发出的光线的方向和从中心部分发出的光线的方向彼此不同。例如，当从图14中的观察者Oc的位置观察图像时，从图像显示表面的右端发出的光线比从左端发出的光线相对于图像显示表面的法线具有更大的角度。也就是说，相对于观察者Oc的位置，朝着观察者Oc的位置发射的光线的方向随着该光线从图像显示表面射出的位置而彼此不同。因此，电压控制器224使用方向性背光源100控制要单独施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值，从而将光朝着观察者的位置引导。
另外，可以为LCD面板210的每一个子像素(液晶单元212)控制通过方向性背光源100的遮光层128的光线L2的方向(偏转角θ)。该控制允许用光线L3在液晶单元212的图像显示表面上显示的图像以更高的清晰度再现，从而提高在观察范围F21至F23上显示的图像的图像质量。
图15示出与常规图像显示设备相对应的配置，采用该配置与图11所示的配置相比较。图15示出入射在LCD面板210上的光线L2’的轨迹，该光线L2’不是被有角度地引导在观察者Oa、Ob和Oc的位置处，也就是说，光线L2’是准直的，并且都沿着一个方向(沿着LCD面板的图像显示表面的法线的方向)发射。图15所示的配置可以通过例如使施加到偏振装置单元120的下电极123和上电极125的布线图案上的电压值相等来构造。
在图15所示的配置中，光线L3’(图像光)分别在观察者Oa、Ob和Oc的位置处形成观察范围F21’、F22’和F23’，该光线L3’是透过LCD面板210的光线L2’。图15中的附图标记“-W”和“+W”分别表示在负侧(-)上和在正侧(+)上的边界相对于观察范围F21’至F23’中的每一个中的观察者位置“0”的位置。
由于观察范围F21’到F23’是基于在一个方向上准直和发射的光线L2’产生的，因此在观察者的位置处得到的总光量小于在图11中示出的配置中获得的总光量。从而，观察范围的总区域小于在图11中示出的配置的总区域。特别地，在观察者Oa和Oc的位置处的观察范围的区域显著地减少。同时，如图11所示，根据第二实施例的图像显示设备200可以产生基本上彼此大小相等的观察范围F21到F23，因此允许确保观察范围的总区域大于由图15所示出的配置提供的观察范围。
图16A是示出用于产生图11中所示出的观察范围F21到F23和图15中所示出的观察范围F21’到F23’中的每个观察范围的施加到偏振装置单元120(下电极123和上电极125)上的电压V之间的比较的视图。图16B是示出用于产生在图11中示出的观察范围F21到F23和图15在示出的观察范围F21’到F23’的光线L3被发射的角度之间的比较的视图，即，用于对光线L2的偏离角θ之间进行比较。在图16A和16B中，在观察范围的-W和+W之间的位置用水平轴X表示，其中，观察范围的中心为0处。图16B的垂直轴表示偏离角θ，从而，当光线从偏振装置单元120以0度的照射角直接照射，即，当光线沿着LCD面板210的显示表面的法线方向照射时，给定θ＝0°。
如图16A所示，施加用来产生观察范围F21到F23的电压V在每个观察范围中从位置-W到位置+W都不同。如图16B所示，发射用来产生观察范围F21到F23的光线L2的偏离角θ响应电压的改变而在每个观察范围中从位置-W到位置+W都不同。相反地，由于施加用来产生观察范围F21’到F23’的电压V在任何点都是恒定的，因此光线L2的偏离角θ也是恒定的。
如上所述，根据第二实施例，由于从单个表面光源发出的光线的方向可以切换，因此光线的方向的数目增加。另外，由于从表面光源发出的光线的亮度分布靠近于发光表面的法线集中，因此可以在光线被向其引导的每个位置处确保足够宽的观察范围，从而增大了观察范围的总区域。另外，第二实施例允许将场图像单独投影到每个通过控制从单个表面光源发出的光线的方向产生的观察范围上，从而获得多画面显示器。
第二实施例已经描述了其中光线的方向被控制以分布在三个水平方向上的模式，但是，控制模式不限于此。
例如，可以采用如图17A所示的控制光线的方向以使光线也在垂直方向分布的另一种模式。图17A是示出一种模式的示意图，在该模式中方向性背光源100以平坦的取向置于LCD面板210的底表面上，并且从图像显示表面射出的光线的方向在水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)上被控制。在这种控制模式中，与在图10中示出的其中光线方向被水平控制的控制模式一样，从图像显示表面发出的光线的方向，即，从表面光源110发出的光线的方向被垂直控制，以便向观察者的观察范围引导，从而确保在两个垂直方向和两个水平方向的共四个方向中的观察范围F24到F27。如图17B所示，在观察范围F24到F27中的光线的亮度分布是这样分布的，使得亮度分布在每个观察范围的中心具有其峰值，并由于表面光源110的亮度分布的特性，随着向外部边缘扩展而减少。这样允许在任何一个位置处提供足够宽的观察范围。
第二实施例的描述是基于图11中示出的观察者Oa、Ob和Oc的位置以及其它被预先假定的假设。但是，观察者的位置不限于假定的位置，可以采用观察者位置通过实际测量确定的假设的另一种模式。例如，作为另一种模式，探测观察者的位置的位置探测器可以另外在可选模式中提供。在这种模式中，施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值基于由作为由位置探测器探测到的观察者位置的光会聚位置来确定。电压控制器224从设置信息2221得出与由位置探测器探测到的位置相对应的电压值，并将电压值单独施加到下电极123和上电极125的布线图案上，从而使光线集中到光会聚位置，即观察者位置。当位置探测器探测到两个或更多个观察者时，以预定的时间间隔在其数目对应于位置数即观察者数的电压施加状态之间切换电压施加状态的另一种模式可以被采用。
通过使M个场图像作为多视点图像显示在LCD面板210上并调整偏转角θ改变的角度的度数，即，光会聚位置之间的距离到眼睛之间的距离，图像显示设备200也可以用作M画面立体显示设备。例如，在同步控制器223在两个场图像之间执行切换的同时，通过使同步控制器223在LCD面板210上显示两个场图像之一，一个场图像用于左眼，另一个场图像用于右眼，图像显示设备200可以设计为双目立体显示设备。
图18描述在LCD面板210中心测量的光线L3的亮度分布，该光线的方向在两个方向之间切换。如图18所示，当控制装置220对光线方向进行时分控制时，在光线的每个方向上亮度分布都有峰值。同时，由于表面光源110的发光特性，亮度分布的重叠区域很小。
如图18所示，为了构造双目立体显示设备，亮度分布的重叠区域必须在每个光会聚位置处都很小。因此，采用在第二实施例中描述的图像显示设备200作为双目立体显示设备是有利的。
接下来，作为第三实施例，将描述包括方向性背光源100并采用多画面显示方案或者一维IP系统来提供具有视差的图像的立体显示设备。在下文的描述中，与第一和第二实施例相同的元件用相同的附图标记表示，并且省略对其赘述。
图19是示意性示出根据第三实施例的立体显示设备300的水平剖视图。在图19中，观察者O位于顶侧上，即方向性背光源100向顶侧发光。立体显示设备300可以是平坦型和倾斜型中的任何一种。平坦型是这样安装，即，在实空间中，图像显示表面(发光表面)与水平方向平行。倾斜型是相对于水平方向以倾斜的取向安装的，从而图像显示表面面向观察者O。
如图19所示，立体显示设备300包括表面光源110、面向表面光源110的偏振装置单元120、面向偏振装置单元120的LCD面板210，以及面向LCD面板210的视差产生元件310。
视差产生元件310是诸如柱面透镜片(lenticular plate)、狭缝阵列、蝇眼透镜阵列，或者针孔阵列之类的光学元件，使观察者O在右眼画面和左眼画面之间觉察到视差。
图20是示出用于驱动立体显示设备300的控制装置320的示意性框图。如图20所示，该控制装置320包括电源单元321、存储单元322、同步控制器323和电压控制器324。
电源单元321将从外部商用电源等供给的电力馈送到立体显示设备300的电负载上。除了与偏振装置单元120相关的电源线以外的其它部件未在图20中示出。
存储单元322是与存储单元132、222相似的存储装置，并且预先存储属于对立体显示设备300的驱动控制的各种数据集。具体来说，与在第一和第二实施例的情况中一样，存储单元322预先存储限定要施加到下电极123和上电极125的布线图案上的N个电压值组的设置信息3221。存储单元322存储将在LCD面板210上显示的稍后描述的元素图像阵列。
与设置信息1321、2221一样，要单独施加到形成下电极123和上电极125的布线图案上的N组电压值(或者电压值之间的量值关系)预先已经在设置信息3221中限定。这些电压值基于液晶层124的物理特性和遮光层128的各个开口A的尺寸来确定。该N个电压组这样被确定，从而使得通过开口A并然后通过LCD面板210和视差生成元件310的光线L4在N个电压值状态中的任意一个中向特定的光会聚位置引导。每一条光线在N个电压施加状态中的一个相应状态中会聚的位置，即，N个光会聚位置，被设置为彼此不同。可以将光会聚位置设置到任何期望的位置。例如，该位置可以是所假设的观察者的可能存在的位置。
同步控制器323将存储在存储单元322等中的元素图像阵列分成M个场图像(M为大于或等于2的整数)，并在以预定时间间隔将显示的场图像切换到另一个场图像的同时在液晶单元212的图像显示表面显示每个场图像。
其间，元素图像阵列是由多个元素图像形成的图像帧。每个元素图像是图像的组分，通过其产生立体画面。同时，每个元素图像包括要进行立体显示的对象的图像。该图像从多视点被捕获，并且图像数目对应于视点数目。当观察者通过视差产生元件310观察元素图像时，通过视差产生元件310产生的双目视差使得观察者选择性地在包含在每个元素图像中的多视点图像中只观察从单独一个视点捕获的图像。因此，这样采样的元素图像的集合被观察者感知为在预定位置处形成的三维图像。
每个帧被分割的数目M优选地为在设置信息3221中限定的电压值的数目N，或者N和M之间可以保持整数倍关系。用于切换场图像的时间间隔并不受特别的限制，但是，优选地设置为不会使观察者产生闪烁感的时间间隔。
其间，电源单元321向方向性背光源100的电负载供给电力。电压控制器324基于存储在存储单元322中的设置信息3221控制电力的一部分，即，要施加到偏振装置单元120的下电极123和上电极125上的电压值。具体来说，，电压控制器324在以预定的时间间隔在限定于设置信息3221中的N个电压值组中将电压值从一个电压值组切换为另一个电压值组的同时将电压单独施加到形成下电极123和上电极125的布线图案上。在第三实施例中，施加到布线图案上的电压值与由同步控制器323执行的场图像的切换同步切换。
如上所述，电压控制器324在以预定的时间间隔在N个电压施加状态中切换电压施加状态的同时，向布线图案施加电压。该时分控制使得从表面光源110发出的通过开口A并然后通过LCD面板210的光线向N个光会聚位置引导。因此，从方向性背光源100发出的光线的方向以预定的时间间隔切换，从而允许在每个光会聚位置处提供足够宽的观察范围。
图21示出使用柱面透镜片(lenticular plate)311实现的视差产生元件310。图21仅仅示出立体显示设备300的右侧部分、中心部分和左侧部分(同样适用于图22到图24、图26和图28到图30)。
图22到图24是为了显示场图像由图21中的所示的设备实现的光线方向的转变的示意图。方向性背光源100未在图22到图24中示出。图25示出在图21中示出的设备的表面中心附近的位置处通过图像显示表面的光线的轨迹。
如图21所示，作为视差产生元件310采用的柱面透镜片311被定位为面向LCD面板210的图像显示面。LCD面板210和柱面透镜片311的像素表面在图像表面上而不在透镜焦平面上，因此从LCD面板210发出的光线L3(图像光)通过柱面透镜片311投射。柱面透镜片311的各个透镜的直径是液晶单元212的各个子像素的尺寸的整数倍。
图21示出其中元素图像阵列的帧被分成三个场图像的例子。在图21中的附图标记Pe(在下文中，“宽度Pe”)表示分配到形成柱面透镜片311的透镜之一的元素图像的长度。元素图像e1、e2和e3中的任意一个被投射到柱面透镜片311的每个透镜上。在其中这样投射的图像光可以被观察到的观察范围F31由通过柱面透镜片311的透镜的光线L4提供。在图21中，附图标记L2表示从方向性背光源100发出的光线。
具体来说，电压控制器324控制对于元素图像e1、e2和e3中的每一个以不同的N个图案从方向性背光源100发出的光线L2的入射角(即通过偏振装置单元120的偏转角θ)。元素图像e1到e3是对应于宽度Pe的单元。更具体来说，如图22到图24所示，电压控制器324在以预定的时间间隔在N个图案中切换电压值的同时，单独地控制施加到下电极123和上电极125的布线图案上的电压值，从而使得光线L4的光会聚位置根据每个场图像的显示定时进行切换。
图26示出在视差产生元件310的中心部分处测量到的光线的亮度分布。图26示出在时分控制下获得的光线的亮度分布，该时分控制这样执行使得光线的方向在三个方向之间切换，并且在每个方向中显示三个不同视差角度的画面，从而在总共三个方向上显示九个不同视差角度的画面。
如图26所示，由控制装置320执行的光线的时分控制在每个方向上都产生光线的亮度峰值。同时，由于表面光源110的发光特性而导致亮度分布的重叠区域很小。由于由显示三维图像的立体显示设备300产生的视差具有较大的串扰范围，即使当亮度分布具有某个区域的重叠时，该重叠也不会显著影响要显示的三维图像。
基于立体显示设备300的性质确定宽度Pe。例如，在不切换光线方向的常规配置的立体显示设备(参见图27)中，宽度Pe通过基于柱面透镜片311和光会聚位置之间的距离、柱面透镜片311的透镜间距以及LCD面板210和柱面透镜片311之间的距离将孔径中心从视点投影到液晶单元212上所经过的距离来确定。该视点是在光会聚位置所处的观察距离平面上。
相反地，在根据第三实施例的立体显示设备300中，光线的方向通过时分控制在N个图案中切换。因此，如图21所示，该设备的宽度Pe比常规配置的宽度Pe大N倍。因此，由通过柱面透镜片311的透镜的光线L4提供的观察范围F31的区域可以增加到其中光线方向不被切换的常规配置的区域的N倍大。图21示出这样的例子，其中，光线的方向被切换到三个彼此不同的方向，因此依赖于切换次数的宽度Pe是三个元素图像的总长度。
在立体显示设备300的配置中，宽度Pe是柱面透镜片311的相邻透镜之间的透镜间距的N倍。当透镜间距减少到N分之一时，通过柱面透镜片311观察到的图像光的分辨率可以增加到N倍。更具体来说，当在图21中示出的配置中的柱面透镜片311的透镜间距减少到三分之一时，通过柱面透镜片311观察到的图像光的分辨率变为三倍。
同时，随着柱面透镜片311和LCD面板210之间的间隙增大，观察范围F31的区域减少。但是，只要液晶单元212的像素间距未改变，通过对应于每个元素图像的透镜发射的光线L4的光线强度增加。从而，要显示的立体图像的表观深度增大到N倍。更具体来说，在图21中示出的配置中，立体图像的表观深度变为三倍。
图27和图28示出在图21和图25中示出的配置的比较例。该比较例的配置对应于包括不执行光线方向的时分控制的方向性背光源100’的常规立体显示设备。图27示出相对于法线以0度的角度入射在LCD面板210上的光线L2’的轨迹，即被准直的光线L2’全部在一个方向上发射。图28示出在表面中心附近的位置处通过图27所示的设备的图像显示表面的光线的轨迹。附图标记L3’表示LCD面板210和柱面透镜片311之间的光线。
在不执行对光线方向的时分控制的常规立体显示设备中，分配给柱面透镜片311的每个透镜的宽度Pe是与在图21中示出的根据第三实施例的设备的宽度Pe的三分之一一样小。因此，如图28所示，通过柱面透镜片311的光线L4’的光学强度比在图25中示出的光线L4的光线强度小与由在图25中示出的设备执行的切换次数相对应的比例。
如上所述，根据第三实施例，由于从单个表面光源发出的光线的方向可以被切换，因此光线的方向的数目增加。另外，由于从表面光源发出的光线的亮度分布靠近发光表面的法线集中，在光线向其引导的每个位置处可以确保足够宽的观察范围，因此增加了观察范围的总区域。因此，与不执行光线方向的时分控制的常规立体显示设备相比，根据第三实施例的立体显示设备300允许将三维图像的观察范围、分辨率和表观深度中的任意一个增加到基于N确定的值，其中N是由设备300执行的切换的数目。
第三实施例已经描述了其中柱面透镜片311用作视差生成元件310的配置。但是，视差生成元件310不限于此，并且可以采用使用另一种光学元件使观察者O具有视差地观察画面的另一种模式。
例如，如图29所示，蝇眼透镜312可以用作视差生成元件310。蝇眼透镜312的每个透镜的直径优选地是形成液晶单元212的图像显示表面的每个子像素的大小的整数倍。
在如图29所示配置的设备中，施加到下电极123和上电极125的布线图上的电压值被单独地控制，从而使光线水平地和垂直地偏转，因此在垂直方向产生视差。但是，其要求在数目上增加N，以便控制光线在水平和垂直方向上的方向，N为每个帧被分成的数目。为了满足这一要求，需要偏振片211、液晶显示单元212和偏振片213中的每个都具有高度的响应性。
作为可选配置，如图30和图31所示，狭缝序列313和针孔序列314中的任意一个被用作视差生成元件310。但是，由于光量减少，这些可选配置是不利的。狭缝序列313的两个相邻狭缝之间的间隙优选地是形成液晶单元212的图像显示表面的每个子像素的尺寸的整数倍。针孔序列314的每个针孔的直径优选地是形成液晶单元212的图像显示表面的每个子像素的尺寸的整数倍。
虽然本发明的示例性实施例已经在上文中描述，但是本发明并不限于此，并且各种变形、替换和添加都可以在不脱离本发明的范畴的情况下实现。
本领域的技术人员很容易想到附加的优点和变形例。因此，在广义方面，本发明不限于在本文中示出和描述的特定细节和代表性实施例。因此，在不脱离由所附权利要求及其等同形式所限定的总体发明构思的精神或范畴的情况下，可以实现不同的变形例。

Claims (16)

1.一种方向性背光源，包括:
表面光源，该表面光源具有这样一种特性，即，从该表面光源的发光表面发出的光线的亮度分布靠近该发光表面的法线方向集中；
偏振装置单元，该偏振装置单元包括:
面向所述表面光源的发光表面的第一透明基板，
面向所述第一透明基板的第二透明基板，
形成在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一对电极，所述电极具有按条纹的形式布置的布线图案，
保持在所述电极之间的液晶层，和
设置在所述第二透明基板上且具有与所述电极的布线图案相对应的多个开口的遮光层；以及
电压控制器，该电压控制器在多个电压施加状态之间切换所述电极的布线图案中的每一个的电压施加状态，并且在每一个所述电压施加状态中单独地控制要施加到所述布线图案的电压值，从而控制从所述表面光源发出的通过所述开口到达预定位置的光线的方向。
2.根据权利要求1所述的方向性背光源，其中，具有按条纹的形式布置的布线图案的所述一对电极中的一个电极和具有按条纹的形式布置的布线图案的所述一对电极中的另一个电极这样形成，使得所述电极的条纹彼此垂直延伸。
3.根据权利要求1所述的方向性背光源，其中，所述电压控制器根据所述预定位置单独地控制要施加到所述电极的布线图案的电压值。
4.一种显示设备，包括:
表面光源，该表面光源具有这样一种特性，即，从该表面光源的发光表面发出的光线的亮度分布靠近该发光表面的法线方向集中；
偏振装置单元，该偏振装置单元包括:
面向所述表面光源的发光表面的第一透明基板，
面向所述第一透明基板的第二透明基板，
形成在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一对电极，所述电极具有按条纹的形式布置的布线图案，
保持在所述电极之间的液晶层，和
设置在所述第二透明基板上且具有与所述电极的布线图案相对应的多个开口的遮光层；
液晶显示装置，该液晶显示装置面向所述偏振装置单元，并且在按矩阵的形式布置的显示像素上显示图像帧，该图像帧被分成多个场图像；
同步控制器，该同步控制器以预定的时间间隔执行在所述液晶显示装置上显示的场图像中的每一个到另一个场图像的切换；以及
电压控制器，该电压控制器根据由所述同步控制器执行的切换的定时在多个电压施加状态之间切换所述电极的布线图案中的每一个的电压施加状态，并且在每一个所述电压施加状态中单独地控制要施加到所述布线图案的电压值，从而控制从所述表面光源发出的通过所述开口并然后通过所述液晶显示装置到达预定位置的光线的方向。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，具有按条纹的形式布置的布线图案的所述一对电极中的一个电极和具有按条纹的形式布置的布线图案的所述一对电极中的另一个电极这样形成，使得所述电极的条纹彼此垂直延伸。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述电压控制器根据所述预定位置单独地控制要施加到所述电极的布线图案的电压值。
7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述电压控制器根据所述场图像的数目控制所述电压施加状态的数目。
8.根据权利要求4所述的设备，其中，
所述同步控制器以预定的时间间隔执行在所述液晶显示装置上显示的用于左眼的场图像和用于右眼的场图像之间的切换；并且
所述电压控制器与由所述同步控制器执行的切换同步地在两个电压施加状态之间切换所述电压施加状态。
9.根据权利要求4所述的设备，其中，在所述遮光层中限定的所述开口中的每一个的尺寸小于形成所述显示像素的子像素中的每一个的尺寸。
10.一种立体显示设备，包括:
表面光源，该表面光源具有这样一种特性，即，从该表面光源的发光表面发出的光线的亮度分布靠近该发光表面的法线集中；
偏振装置单元，该偏振装置单元包括:
面向所述表面光源的发光表面的第一透明基板，
面向所述第一透明基板的第二透明基板，
形成在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一对电极，所述电极具有按条纹的形式布置的布线图案，
保持在所述电极之间的液晶层，和
设置在所述第二透明基板上且具有与所述电极的布线图案相对应的多个开口的遮光层；
液晶显示装置，该液晶显示装置面向所述偏振装置单元，并且在按矩阵的形式布置的显示像素上显示元素图像阵列，从而使得由多个场图像形成立体显示；
设置在所述液晶显示装置的前表面和后表面中的任意一个表面上的视差产生单元；以及
电压控制器，该电压控制器根据所述场图像的显示在多个电压施加状态之间切换所述电极的布线图案的电压施加状态，并且在每一个所述电压施加状态中单独地控制要施加到所述布线图案的电压值，从而控制从所述表面光源发出的通过所述开口、通过所述液晶显示装置并然后通过所述视差产生单元到达预定位置的光线的方向。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，具有按条纹的形式布置的布线图案的所述一对电极中的一个电极和具有按条纹的形式布置的布线图案的所述一对电极中的另一个电极这样形成，使得所述电极的条纹彼此垂直延伸。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述电压控制器根据所述预定位置单独地控制要施加到所述电极的布线图案的电压值。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，
所述视差产生单元是由透镜形成的柱面透镜片；并且
每一个所述透镜的宽度是形成所述显示像素的子像素中的每一个的尺寸的整数倍。
14.根据权利要求10所述的设备，其中，
所述视差产生单元是具有狭缝的狭缝阵列；并且
每两个相邻的所述狭缝之间的间隙是形成所述显示像素的子像素中的每一个的尺寸的整数倍。
15.根据权利要求10所述的设备，其中，
所述视差产生单元是蝇眼透镜；并且
所述蝇眼透镜中的每一个透镜的直径是形成所述显示像素的子像素中的每一个的尺寸的整数倍。
16.根据权利要求10所述的设备，其中，
所述视差产生单元是具有针孔的针孔阵列；并且
所述针孔阵列中的每一个针孔的直径是形成所述显示像素的子像素中的每一个的尺寸的整数倍。
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