CN101416094B - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

提供一种图像显示装置能够保持在由多个图像显示元件构成的显示屏幕上的邻接的图像显示元件上的图像的连续性，所述图像显示装置有图像显示元件(1，2)和棱镜(3)。所述棱镜(3)是具有两个平面的L形的棱镜，其中如在从观看方向(9)所看到的，所述图像显示元件(1，2)被安排在所述后侧部分中。所述图像显示元件(1，2)被安排为使得各图像显示部分的虚像(5，6)在所述棱镜(3)中光学上被连续地连接。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，其中，安排了多个图像显示元件以形成显示屏幕，诸如以例如液晶面板为代表的平板的多个图像显示元件由多个象素构成。

背景技术

近些年已经看到许多与图像显示装置相关的研究和开发，所述图像显示装置具有多个以液晶面板为代表的平板，并且结合在一起显示由平板中的每个形成的图像。在该类型的图像显示装置中，不能进行图像显示的非显示部分——诸如其上安装了驱动电路的一个或多个框部分——通常出现在平板的端部。由于这些非显示部分的存在，通过简单地将多个平板排列在一起形成的显示屏幕将被在平板之间的非显示部分划分，导致在屏幕的平面方向上图像的连续性丢失的缺点。

作为响应，已经提出了能够在显示屏幕的平面方向上保持图像的连续性的图像显示装置。图1A示出在JP-A-2001-147486(以下称为“专利文件1”)中公开的图像显示装置的配置，并且图1B示出在JP-T-2004-524551(以下称为“专利文件2”)中公开的图像显示装置的配置。

在图1A中所示的图像显示装置由在同一平面上并置的两个液晶显示器(LCD)101和在这些LCD101的显示表面侧上安排的两个透镜阵列102构成。透镜阵列102包括为LCD101的每个象素提供的多个透镜，并且这些透镜将LCD101的每个象素的图像投影到屏幕103上。被投射到屏幕103上的每个象素的图像具有重叠部分104，其与邻接的象素重叠。这些重叠部分104的形成保持在被投影到屏幕103上的图像的屏幕方向上的连续性。

在图1B中所示的图像显示装置中，在显示区域112之上安排盖板组件111，并且在盖板组件111的端部部分上的透镜主体的形成在光学上消除了显示区域112的图像非显示部分(光学上非工作的区域113)。与显示区域112的图像非显示部分(光学上非工作的区域113)接近的端部的象素被设计为根据盖板组件111的透镜主体的折射条件，随着接近末端，象素间距减少。

当前作为采用诸如液晶面板的平板显示器的立体显示装置而受到关注的三维显示装置通过下述方式来实现立体视觉：通过依靠柱镜光栅透镜(lenticular lens)和视差栅栏而在空间上分隔并且向右眼和左眼呈现具有双眼视差的多个图像。这个装置具有不需要观看者佩戴特殊眼镜的优点(参见Okoshi Takanori，Three-Dimensional ImagingTechnique，Asakura Shoten)。

用于提高立体视觉效果的一种立体图像产生方法是通过在视轴斜向方向上进行透视投影转换来显示的方法(参见USP第6389236号)。图2是对于该立体图像产生方法的说明图。

在图2中所示的立体图像产生方法中，将对应于右眼视点121和左眼视点122中的每个的图像进行透视投影转换成为右眼透视投影转换的图像123和左眼透视投影转换的图像124，并且被投影到图像显示平面125上。此时，假定被投影到图像显示平面125上的右眼透视投影转换的图像123和左眼透视投影转换的图像124在视轴斜向的方向上。当使用这种方法来进行立体显示时，观看者感知到立体图像126。此时，在观看者的视点和立体图像126的投影图像的每个部分之间的距离在图像显示平面125内不同，因此，观看者觉察不到该图像显示平面，产生减小了在双眼立体观看上的疲劳的效果。另外，使用这种方法加宽了视角，因此，使立体视觉效果能够进一步提高，并且可以提供具有更大的现实感觉的立体成像。

组合在图像显示元件之间的在从90°-180°的角度的元件使得能够提供具有更大视角的立体显示装置。诸如液晶面板的平板显示器被用作图像显示元件。

发明内容

在专利文件1中公开的图像显示装置中，需要诸如透镜阵列或者透镜主体的成像光学器件，并且这样的显示装置具有较大厚度的缺点。另外，在专利文件1和2中公开的图像显示装置要求透镜的表面弯曲处理，因此具有增加设计/制造成本的缺点。除了这些缺点之外，在专利文件2中公开的图像显示装置还要求特殊的设计/制造以特别地减少图像显示元件的端部部分的象素间距。而且，为了实现使用诸如柱镜光栅透镜的元件的三维显示装置，柱镜光栅透镜的端部部分的象素间距必须根据条件来使得特别小，导致在成本上进一步增加的缺点。

在通过结合由两个平板显示器构成的图像显示元件而实现立体显示的装置中，由于其中在图像显示元件的端部不显示图像的非显示部分的存在，产生下面的问题。

图3给出了当两个图像显示元件结合在一起以实现立体图像显示时观看到的立体图像的示意图。图像显示元件131和132被并置从而在它们之间形成的角度基本上是90°。在图像显示元件131上的象素133被观看者139感知为立体图像的点136。在图像显示元件132上的象素134被观看者139感知为立体图像的点137。在图像显示元件131和132的端部存在非显示部分135，因此，观看者139观看到对应于该非显示部分135的立体图像消失部分138。该立体图像消失部分138不包含三维信息，因此向观看者139呈现了极其不自然的表现，并且大大地干扰了立体视觉。

本发明的目的是提供一种低成本的图像显示装置，其可以解决上述问题，并且保持在由多个图像显示元件构成的显示屏幕中的邻接图像显示元件的图像的连续性。

为了实现上述目的，通过并置多个图像显示元件而实现本发明的图像显示装置，每个图像显示元件包括由多个象素构成的图像显示部分和沿着所述图像显示部分的端部提供的非显示部分，从而包含图像显示部分的平面彼此相交，该图像显示装置包括：棱镜，其覆盖与多个图像显示元件邻接的至少一个图像显示元件，并且该棱镜包括从由棱镜覆盖的图像显示元件发射光的表面，其中，将在所述图像显示元件的图像显示部分的端部的象素安排在由从预定视点位置入射到棱镜的发射表面的边缘的光达到的位置。

在上述的配置中，由棱镜覆盖邻接的图像显示元件中的至少一个。当从预定视点位置观看由棱镜覆盖的图像显示元件时，来自图像显示元件的图像显示部分的图像光被棱镜折射。在本发明中，使用该折射效果。而且，在本发明中，邻接的图像显示元件被安排在角度被提供为邻接的图像显示元件的平面彼此相交的状态中，并且进一步地，将邻接的图像显示元件的图像显示部分的端部的象素安排在由从预定的视点位置入射到棱镜的发射表面的端部的光达到的位置处。因此，当从预定视点位置看时，可以无缝(非显示部分的图像)地观看邻接图像显示元件的图像显示部分的图像。

另外，本发明不需要传统上用于实现无缝图像显示的成像光学器件，因此没有图像显示装置的厚度增加的问题。本发明进一步不需要用于减少在图像显示元件的端部部分的象素间距的特殊的设计/制造，因此不提高成本。

根据本发明，不需要提供成像光学器件或者执行特殊的设计/制造，并且结果，本发明可以以比现有技术更低的成本来提供薄的(在深度上的)图像显示装置。

附图说明

图1A是示出在JP-A-2001-147486中说明的图像显示装置的配置的示意图；

图1B是示出在JP-T-2004-524551中说明的图像显示装置的配置的示意图；

图2是在USP6389236中说明的立体图像产生方法的说明图；

图3是示出当通过将两个图像显示元件连接在一起而实现立体图像显示时观看的立体图像的示意图；

图4A是示出本发明的图像显示装置的第一示例性实施例的侧视图；

图4B是说明本发明的图像显示装置的第一示例性实施例的放大透视图；

图5是借助于在图4A中所示的图像显示装置的图像显示的原理的说明图；

图6是示出在图4A中所示的图像显示装置的光学等同状态的示意图；

图7是说明本发明的图像显示装置的第二示例性实施例的示意图；

图8是说明本发明的图像显示装置的第三示例性实施例的示意图；

图9是说明本发明的图像显示装置的第四示例性实施例的示意图；

图10是说明本发明的图像显示装置的第五示例性实施例的示意图；

图11是说明本发明的图像显示装置的第六示例性实施例的示意图；

图12A是示出通道的修改的示意图；

图12B是示出通道的另一种修改的示意图；

图13是说明本发明的图像显示装置的第七示例性实施例的示意图；

图14是说明本发明的图像显示装置的第八示例性实施例的示意图；

图15A是说明本发明的图像显示装置的第九示例性实施例的示意图，并且示出面板被打开的状态；

图15B是说明本发明的图像显示装置的第九示例性实施例的示意图，并且示出面板被闭合的状态；

图16是说明本发明的图像显示装置的第十示例性实施例的示意图；

图17A是说明本发明的图像显示装置的第十一示例性实施例的透视图；

图17B是在图17A中所示的图像显示装置中的三维显示的示意图；

图18A是示出本发明的图像显示装置的第十二示例性实施例的上平面图；

图18B是在图18A中所示的图像显示装置中的立体显示的示意图；

图19是说明本发明的图像显示装置的第十三示例性实施例的示意图；以及

图20是示出使用本发明的图像显示装置的立体显示的示意图。

附图标号的说明

1，2   图像显示元件

1a，2a 图像显示部分

1b，2b 非显示部分

3      棱镜

3a，3b 棱镜部分

5，6   虚像

9      观看方向

10     观看者

21，22 棱镜表面

具体实施方式

接下来参考附图说明本发明的实施例。

第一示例性实施例

图4A是示出了本发明的图像显示装置的第一示例性实施例的侧视图，图4B是图像显示装置的放大透视图。

参考图4A和图4B，图像显示装置由两个图像显示元件1和2与棱镜3构成。图像显示元件1和2是以液晶面板为代表的平板。图像显示元件1包括：图像显示部分1a，其中，多个像素被安排在同一表面内；以及非显示部分1b，其沿着图像显示部分1a的端部被提供。类似地，图像显示元件2也包括图像显示部分2a和非显示部分2b。图像显示元件1和2并置，从而它们的表面形成90°的角度。

棱镜3具有L形状的截面，并且包括棱镜部分3a，其覆盖图像显示元件1的图像显示部分1a；以及棱镜3b，其覆盖图像显示元件2的图像显示部分2a。诸如丙烯酸、聚碳酸酯或者玻璃的光学材料可以被用作棱镜的材料。棱镜部分3a和3b是平行的板，并且具有相同的厚度。可以在图像显示元件1和棱镜部分3a之间以及在图像显示元件2和棱镜部分3b之间提供间隙，或者这些表面可以紧密地接触。在下面的说明中，为了保持所述配置的说明简明，假定图像显示元件1和2与棱镜部分3a和3b紧密接触。

当从观看方向9通过棱镜3观看图像显示部分1a和2a时，图像显示部分1a和2a在棱镜3内被分别观看为虚像5和6。这些虚像5和6构成单个连续虚像。换句话说，与非显示部分1b邻接的图像显示部分1a的象素19的虚像和与非显示部分2b邻接的图像显示部分2a的象素23的虚像被观看处于精确地重叠的状态中，并且非显示部分1b和2b不被看作虚像。

当不使用棱镜3并且从观看方向9直接地观看图像显示部分2a和2a时，非显示部分1b、2b介于图像显示部分2a和2a之间，由此，由来自图像显示部分2a和2a的图像构成的显示屏幕被以由非显示部分1b和2b划分的状态观看。借助于本实施例的图像显示装置，当从观看方向9被观看时，图像显示部分1a和2a的虚像5和6被配置为在棱镜3内形成单个连续的虚像，由此，观看者看不到非显示部分1b和2b的图像。接下来给出原理的更具体的说明。

图5是说明依靠在图4A中所示的图像显示装置的图像显示的原理的视图。如图5中所示，当来自在图像显示元件1上的象素14的光在棱镜表面21(观看侧上的表面)被折射，并且在与观看方向9相反的方向上从在棱镜21上的点17向观看者10发射时，由从点17发射的光线和与棱镜表面21垂直的线形成的角度(出射角或者折射角)是θ1，并且由从象素14入射到点17的光线和与棱镜表面21垂直的线形成的角度(入射角)是θ2，在棱镜3外部的折射率是n1，并且棱镜3的折射率是n2，棱镜3的厚度是t，并且象素14的虚像15的高度是d，从斯涅尔定律和几何关系实现下面的方程1至3：

n1×sinθ1＝n2×sinθ2             (方程1)

(t-d)×tanθ1＝t×tanθ2           (方程2)

d＝t×{1-(n1×cosθ1)/(n2×cosθ2)}(方程3)

根据方程1至3，当从观看方向9观看象素14时，象素14被观看为在棱镜3中被提升高度d的位置的虚像15。基于这个原理，图像显示部分1a和2a被看作在棱镜3中被提升高度d的位置的虚像16和24。

为了这些虚像16和24被看作单个连续虚像而没有非显示部分1b和2b的虚像的介入，图像显示元件1和2以及棱镜3的安排必须满足下面所述的条件。

首先说明与图像显示元件1和棱镜3的安排相关的条件。

图像显示元件1被安排为从位于图像显示部分1a的端部的象素19发射的光在点20的棱镜表面21侧，在棱镜表面21和棱镜表面22的相交线上被折射，并且在与观看方向9相反的方向上被发射给观看者。换句话说，当x是从图像显示元件1和与垂直于棱镜表面21的从点20拉出的线的相交位置到象素19的距离时，图像显示元件1被相对于棱镜3安排从而该距离等于通过下面的方程4给出的值：

x＝t×tanθ2      (方程4)

以相同的方式，图像显示元件2被安排使得从位于图像显示部分2a的端部的象素23发射的光在点20的棱镜表面22侧折射，并且在与观看方向9相反的方向上被发射给观看者。通过使距离x等于由方程4给出的值来实现这样的安排，其中，距离x是从与垂直于棱镜表面22的从点20拉出的线相交的图像显示元件2上的点到象素23的距离。

在此，由棱镜表面21和棱镜表面22形成的角度φ是90°并且折射角θ1是45°，由此图像显示元件1和图像显示元件2相对于棱镜表面21和棱镜表面22的边界具有对称的位置的关系。

通过如上所述地安排图像显示元件1和2，从观看方向9观看时，象素19的虚像和象素23的虚像在虚像16和虚像24的相交的线上的点25处重叠。在该情况下，没有从非显示部分1b和2b通过棱镜3过来的光线要被在观看者10的方向上发射。因此，图像显示部分1a和2a的虚像16和24被看作一个连续的虚像，而没有非显示部分1b和2b的虚像的介入。

图6是示出在图4A中所示的图像显示装置的光学等同的状态的示意图。根据上述的显示原理，图像显示元件1的图像显示部分1a的虚像和图像显示元件2的图像显示部分2a的虚像被看作连续无缝地结合的虚像。这个状态等同于如图6中所示的两个图像显示元件的图像显示部分26a和26b的无缝结合的状态。图像显示部分26a和26b对应于在图4A中所示的虚像5和6。

在上述的安排中，图像显示元件1和2被设计为每个的非显示部分1b和2b不干扰。

第二示例性实施例

在第一示例性实施例中，棱镜部分3a和3b具有相同的厚度t，并且由棱镜表面21和22形成的角度φ是90°，但是，棱镜部分3a和3b的厚度可以不同，并且角度φ可以在允许图像显示部分的虚像中的每个被看作单个连续虚像的范围中适当地设置。角度φ的优选角度范围是大于等于90°，但是小于180°。在此说明使用被设置为大于90°的角度φ和具有不同厚度的棱镜部分3a和3b的形式。

图7是说明本发明的图像显示装置的第二示例性实施例的示意图。本实施例的图像显示装置与第一示例性实施例具有相同的基本配置，不同之处在于棱镜部分3a的厚度t1小于棱镜部分3b的厚度t2，并且由棱镜表面21和22形成的角度φ大于90°。由图像显示元件1和2的表面形成的角度等于角度φ(>90°)。在图7中，为与在图4A中所示的那些相同的元素提供相同的附图标号。为了避免多余的解释，仅仅说明不同部分，并且省略与在图4A中所示的相同的配置的说明。

图像显示元件1被安排为使得从位于图像显示部分1a的端部的象素19发射的光在点20的棱镜表面21侧上，在棱镜表面21和棱镜表面22的相交线上被折射，并且在与观看方向9相反的方向上被发射给观看者10。更具体地，如下所示地实现该安排。

在图7中，n2是棱镜3的折射率，并且n1是在棱镜3外部的折射率，θ1是由从来自象素19的点20发射的光的光线和与棱镜表面21垂直的线形成的角度(出射角或者折射角)。θ2是由入射到来自象素19的光的点20的光线和与棱镜表面21垂直的线形成的角度(入射角)。如果x1是从在图像显示元件1上的与垂直于棱镜表面21的从点20拉出的线相交的位置到象素19的距离，则图像显示元件1被相对于棱镜3安排以便该距离x1是由下面的方程5给出的值：

x1＝t1×tanθ2        (方程5)

另外，图像显示元件2被安排为使得从位于图像显示部分2a的端部的象素23发射的光在点20的棱镜表面22侧上被折射，并且在与观看方向9相反的方向上被发射给观看者10。更具体地，该安排被如下所示地实现。

在图7中，θ3是由从来自象素23的光的点20发射的光线和垂直于棱镜表面22的线形成的角度(出射角或者折射角)。θ4是由来自象素23的光的入射到点20的光线和垂直于棱镜表面22的线形成的角度(入射角)。当x2是从在图像显示元件2上的与从点20拉出的和棱镜表面22垂直的线相交的位置到象素23的距离时，图像显示元件2被相对于棱镜3安排使得该距离x2是根据下面的方程6和7给出的值：

n1×sinθ3＝n2×sinθ4    (方程6)

x2＝t2×tanθ4           (方程7)

当如上所述地相对于棱镜3安排图像显示元件1和2时，折射角θ1和θ3以及角度φ实现下面的方程8的关系：

θ1+θ3＝180°-φ(方程8)

在此，只要满足上述的条件，则棱镜部分3a的厚度t1和棱镜部分3b的厚度t2可以不同。在图7中所示的配置中，当从观看方向9观看时，象素19的虚像和象素23的虚像在虚像16和虚像24的相交的线上的点25处重叠。在该情况下，如上面所述的第一示例性实施例中那样，没有从非显示部分1b和2b通过棱镜3过来的光线要被向观看者10发射，由此，虚像16和24被看为单个连续虚像。根据方程1至3，棱镜部分3a和3b的虚像的高度分别是d1和d2。

第三示例性实施例

图8是说明本发明的图像显示装置的第三示例性实施例的示意图。

本实施例的图像显示装置基本上具有与第二示例性实施例相同的配置，但是不同之处在于棱镜3的截面形状是楔形，并且棱镜部分3a和3b的厚度随着从这些棱镜部分的边界向它们的端部推进而逐渐减少。由图像显示元件1和2的表面形成的角度被设置为大于等于90°但是小于180°，该角度在此假定为90°。在图8中，与在图7中所示的部件相同的部件被提供相同的附图标号。

同样在本实施例中，图像显示元件1被安排使得从位于图像显示部分1a的端部的象素19发射的光在棱镜表面21和棱镜表面22的相交的线上的点20的棱镜表面21侧上被折射，并且在与观看方向9相反的方向上被发射给观看者10。另外，图像显示元件2被安排使得从位于图像显示部分2a的端部的象素23发射的光在点20的棱镜表面22侧被折射，并且在与观看方向9相反的方向上被发射给观看者10。依靠该安排，当从观看方向9观看时，象素19的虚像和象素23的虚像在虚像16和虚像24的相交的线上重叠。在该情况下，如上面所述的第一示例性实施例中那样，没有光线从非显示部分1b和2b通过棱镜3过来要向观看者10发射，由此，虚像16和24被看作单个连续的虚像。

第四示例性实施例

图9是说明本发明的图像显示装置的第四示例性实施例的示意图。在本实施例的图像显示装置中，只有图像显示元件1和2中的图像显示元件2被棱镜覆盖。该配置另外部分等同于第一示例性实施例的配置。

棱镜只由在图4A中所示的棱镜部分3b构成，并且图像显示元件2的图像显示部分2a被该棱镜部分3b覆盖。当来自位于图像显示部分2a的端部的象素23的光被棱镜表面22(在观看者侧上的表面)折射并且在与观看方向9相反的方向上从棱镜表面22的端部的点17被发射给观看者10，由从点17发射的光线和与棱镜表面22垂直的线形成的角度(出射角或者折射角)是θ4，由从象素23入射到点17的光线和垂直于棱镜表面22的线形成的角度(入射角)是θ5，在棱镜部分3b外部的折射率是n1，并且棱镜部分3b的折射率和厚度分别是n2和t，并且象素23的虚像15的高度是d的时候，根据斯涅耳定律和几何关系来实现上述的方程1至3。在该情况下，当通过棱镜部分3a从观看方向9观看图像显示部分2a时，图像显示部分2a被看作在棱镜中被提升高度d的位置处的虚像24。

同样在该实施例中，图像显示元件2和棱镜部分3b被安排使得从在图像显示元件2上的与垂直于棱镜表面22的从点17拉出的线相交的位置到象素23的距离x是由上述的方程4给出的值。棱镜部分3a的端部被切除以获取相对于从棱镜表面22侧到虚像24的形成的位置(高度d)的垂直于棱镜表面22的线的角度θ4的倾角，并且其被切除以与从虚像24的位置到覆盖图像显示部分2a的表面的垂直于棱镜表面22的线平行。图像显示元件1被安排使得位于图像显示部分1a的边缘处的象素19与虚像24的端部邻接。

根据上述的安排，从象素23发射的光在棱镜表面22的端部的点17处折射，并且在与观看方向9相反的方向上发射给观看者。当从观看方向9观看时，象素19和象素23的虚像在包含图像显示部分2a的平面和包含虚像24的平面的相交的线上的点25处精确地邻接。在该情况下，没有从非显示部分1b和2b通过棱镜3过来的光线要被发射给观看者10，因此，图像显示部分1a和图像显示部分2a的虚像24被看作单个连续图像。

第五示例性实施例

图10是说明本发明的图像显示装置的第五示例性实施例的示意图。本实施例的图像显示装置具有基本上与第一示例性实施例相同的配置，但是不同之处在于图像显示装置被配置使得图像显示部分1a和2a的虚像在点25处相交(重叠)。在图10中，与在图4A和图5中所示的那些相同的部件被提供相同的附图标号。

图像显示元件1被安排使得来自位于在与非显示部分1b相反的方向上从端部计数的第n个的图像显示部分1a上的象素的光在棱镜表面21被折射，并且从棱镜表面21的端部的点17在与观看方向9相反的方向上发射给观看者10。换句话说，图像显示元件1和棱镜部分3a被安排使得从图像显示元件1上的与垂直于棱镜表面21的从点17拉出的线相交的位置到第n个象素的距离x是由上述的方程4给出的值。在该情况下，“n”是任意数。

另外，图像显示元件2被安排使得来自在与非显示部分2b的方向相反的方向上位于从图像显示部分2a的端部起计数的第m个象素的光在棱镜表面22处被折射，并且在与观看方向9相反的方向上从棱镜表面22的端部的点17被发射给观看者10。换句话说，图像显示元件2和棱镜部分3b被安排使得从图像显示元件2上的与垂直于棱镜表面22的从点17拉出的线相交的位置到第m个象素的距离x等于由上述的方程4给出的值。在此，m是任意数。

根据上述的实施例，当从观看方向9观看时，从图像显示部分1a的端部起第n个象素的虚像和从图像显示部分2a的端部起的第m个象素的虚像在图像显示部分1a的虚像16和图像显示部分2a的虚像24的相交的线上的点25处精确地邻接。在该情况下，没有从非显示部分1b和2b通过棱镜3过来的光线要向观看者10发射，由此，图像显示部分1a和2a的虚像16和24被看作重叠状态(包括重叠部分27的状态)的单个连续虚像。在该情况下与第一到第四示例性实施例相比较，可以将观看方向的容限提高到重叠部分27的程度。在此，观看方向的容限表示当从观看者10通过棱镜3观看图像显示元件1和2时，由图像显示部分1a和2a形成的图像可以被看作单个连续图像而没有非显示部分1b和2b的介入的范围。

第六示例性实施例

在第一到第五示例性实施例的图像显示装置中，覆盖图像显示元件的非显示部分的棱镜的部分从观看由图像显示元件形成的图像的方面来说是不必要的区域，因此可以通过在这个区域中形成例如通道来实现空间的有效使用。特别地，在每个实施例中说明的图像显示装置中，在图像显示元件的非显示部分中提供了诸如驱动电路的部件，因此在非显示部分和棱镜之间优选地提供一定数量的空间。

图11是说明本发明的图像显示装置的第六示例性实施例的示意图。本实施例的图像显示装置具有与第一示例性实施例相同的配置，除了不同之处在于覆盖在图4A和图5中所示的配置中的图像显示装置1和2的非显示部分1b和2b的棱镜3的部分中形成通道4。在图11中，与第一示例性实施例相同的部分具有相同的附图标号。

沿着覆盖图像显示元件1的表面和覆盖图像显示元件2的表面的相交的线提供通道4，并且该通道的截面形状是L形。该通道包括与图像显示部分1a的表面垂直的表面4a和与图像显示部分2a的表面垂直的表面4b。

在本实施例的图像显示装置中，假定了下述条件，即从观看方向9以入射角θ6入射到棱镜部分3b上的在棱镜表面22处被折射的并且被辐射到通道的表面4b的光在表面4b处被完全反射。根据该配置，通道4作为光学规制部分，其防止光从非显示部分1b和2b向观看者10的发射，由此提高视角的容限。以下更具体地说明该光学规制部分的作用。

当在棱镜表面22的入射角和折射角分别是θ6和θ7，表面4b的入射角是(90°-θ7)，并且棱镜3外部的折射率n1是1.0，并且棱镜3的折射率n2是1.5的时候，实现下面的关系：

n1×sinθ6＝n2×sinθ7

角度θ6是视角，并且在0°<θ6<90°的视角范围内，θ7在0°<θ7<41.8°的范围内(第一条件)。另一方面，在通道4的表面4b实现全反射的条件是：sin(90°-θ7)>n1/n2，并且48.1°>θ7(第二条件)。与θ6无关地确定第一和第二条件。只要满足第一和第二条件，则实现全反射，并且与观看方向无关地，不能从观看者10看到通道4。因此，只要非显示部分1b和2b位于通道4内，则观看者10不能看到非显示部分1b和2b。

通道4因此用于防止光从图像显示元件1和2的非显示部分1b和2b向观看方向发射。在该情况下的观看方向的容限Δθ大于缺少通道4的配置的情况。

通道4可以具有除了L形的全反射表面之外的配置。例如，通道4可以被配置为诸如图12A中所示的扩散表面或者诸如在图12B中所示的曲面。替代地，通道4的表面可以被形成为黑色吸收表面以吸收光。

第七示例性实施例

图13是说明本发明的图像显示装置的第七示例性实施例的示意图。本实施例的图像显示装置包括：两个立体图像显示元件30和31，其构成显示屏幕；以及图像处理电路38。

立体图像显示元件30和31是应用了第一至第六示例性实施例中的任何一个的配置并且在一端结合以便当从观看者的右眼33和左眼34的方向通过棱镜观看图像显示部分时不能看到非显示部分(缝)的部件。在此，假定立体图像显示元件30和31被安排为它们的表面一起形成90°的角度。

图像处理电路38接收与对应于右眼视点的图像相关的右眼视点图像信号36以及与对应于左眼视点的图像相关的左眼视点图像信号37作为输入，并且图像处理电路38在由立体图像显示元件30和31构成的显示屏幕上显示基于眼视点图像信号36和左眼视点图像信号37的图像。柱镜光栅透镜被附接到立体图像显示元件30和31的棱镜表面中的每个，并且当从右眼33和左眼34方向观看时，看到立体图像，其由基于右眼视点图像信号36的图像和基于左眼视点图像信号37的图像构成。

接下来说明本实施例的图像显示装置的实际示例。

作为立体图像显示元件30和31，使用彩色液晶面板，其对于水平32毫米和垂直50毫米的屏幕大小，在水平方向上具有640个象素并且在垂直方向上具有480个象素。立体图像显示元件的非显示部分是1.8毫米。柱镜光栅透镜的透镜间距是100微米，并且透镜的数量是320个。棱镜是4毫米厚，并且由透明的聚丙烯树脂形成(折射率：1.49)。立体图像显示元件的图像显示部分的末端与接触图像显示元件的棱镜的表面的角部相距1.8毫米。当对应于观看者的右眼34和左眼35的视点中的每个的图像在这些条件下被光学上独立地以45°的视角表现时，对于无辅助的眼睛来说三维观看是可能的，而不需要佩戴特殊眼睛，并且在观看者感知不到两个立体图像显示元件——即立体图像显示元件30和31——的非显示部分(缝)的情况下三维视觉也是可能的。

而且，在本实施例的图像显示装置中，图像处理电路38能够通过下述方式来实时地表现对于观看者几何校正的立体图像39的动态画面显示：通过从右眼视点图像信号36和左眼视点图像信号37产生对应于立体图像显示元件30和31中的每个的右眼透视投影转换的图像32和左眼透视投影转换的图像33。

因此，本实施例使得能够向观看者表现立体图像并且提供具有高图像角度和真实感的立体显示装置。另外，棱镜可以采用具有高于诸如聚碳酸酯树脂(折射率：1.59)的透明聚丙烯树脂的折射率的折射率的材料。棱镜的表面可以进行防反射涂敷。作为用于实现立体显示的光学器件，视差栅栏、用于全影摄影的透镜阵列或者针孔阵列也可以被采用。

除了彩色液晶面板之外，立体图像显示元件可以采用各种平显示面板，诸如有机EL面板、等离子显示面板、表面传导电子发射显示面板和电子纸。而且，象素的数量和屏幕大小不限于上述示例中的那些，并且可以根据设计适当地设置。

第八示例性实施例

图14是说明本发明的图像显示装置的第八示例性实施例的示意图。该实施例的图像显示装置能够在n个视点进行立体图像显示，并且包括构成显示屏幕的两个立体图像显示元件40和41和图像处理电路47。

立体图像显示元件40和41与在图13中所示的立体图像显示元件30和31相同。图像处理电路47将与对应于视点位置A1-An中的每个的图像相关的多视点图像信号46作为输入，并且基于该多视点图像信号46，产生对应于立体图像显示元件40和41的、从视点位置A1的透视投影转换的图像43到视点位置An的透视投影转换的图像42的n个视点的图像。柱镜光栅透镜被粘附到立体图像显示元件40和41的每个棱镜表面，并且当从视点位置A1-An的方向中的每个观看时，立体图像被观看到。

接下来说明将第六示例性实施例的配置应用为本实施例的图像显示装置的实际示例的示例。

对于屏幕大小为水平32毫米和垂直50毫米并且水平上具有640象素以及垂直上具有480象素的彩色液晶板过去被用作立体图像显示元件40和41。立体图像显示元件的非显示部分是1.8毫米。柱镜光栅透镜的透镜间距是50×n微米，并且透镜的数量是640/n。例如，当视点的数量n是4时，透镜间距是200微米，并且透镜的数量是160。棱镜由具有4毫米厚度的透明聚丙烯树脂(折射率：1.49)构成。立体图像显示元件的图像显示部分的末端部分被设置为距离与图像显示元件接触的棱镜的表面的角部1.8毫米。在棱镜的弯曲部分(覆盖非显示部分的部分)提供的通道的表面进行镜面处理，并且该通道的深度被设置为1.8毫米。当在这些条件下以视角45°光学上独立地表现对应于视点位置A1和An中的每个的视点的图像时，在无辅助的眼睛并且不需要佩戴特殊眼镜的情况下立体视觉是可能的，而观看者能够感知立体视觉，觉察不到构成显示屏幕的立体图像显示元件40和41的非显示部分(缝)。

另外，在本实施例的图像显示装置中，图像处理电路47从多视点图像信号46产生对应于立体图像显示元件40和41中的每个的从视点位置A1的透视投影转换的图像43到视点位置An的透视投影转换的图像42的n个视点的图像，以使对于观看者几何校正的立体图像38能够实时地动态画面显示。

本实施例使得能够向观看者表现立体图像，并且使得能够提供具有高视角和真实感的立体显示装置。

另外，只要保持图像的缝光学不可见的条件，由两个立体图像显示元件的表面形成的角度可以是大于90°的角度。

可以将视差栅栏、用于全影摄影的透镜阵列或者针孔阵列用作实现立体显示的光学器件。

除了透明聚丙烯树脂之外，还可以在棱镜中使用具有高折射率(折射率：1.59)的聚碳酸酯树脂。

棱镜的表面可以被施加防反射涂敷。

除了彩色液晶面板之外，可以将诸如有机EL面板、等离子显示面板、表面传导电子发射显示面板和电子纸的各种类型的平显示面板用作立体图像显示元件。而且，象素的数量和屏幕大小不限于上述示例中的那些，并且可以根据设计适当地设置。

第九示例性实施例

图15A和图15B是说明本发明的图像显示装置的第九示例性实施例的示意图。图15A示出其中面板打开的状态，图15B示出了其中面板闭合的状态。本实施例的图像显示装置包括图像显示元件50和52，以及分别覆盖这些图像显示元件50和52的棱镜51和53。图像显示元件50和棱镜51结合在一起，并且提供了一种机构(旋转部件)，其中，棱镜51和53在旋转方向55上旋转，并以棱镜51和53的棱镜表面的相交的线的附近作为旋转中心54，并以该旋转中心54作为轴。这些图像显示元件50和52以及棱镜51和53与在第一到第六示例性实施例的任何一个中的部件相同。在第七和第八示例性实施例的任何一个中说明的图像处理电路可以被用作图像处理电路。

在本实施例的图像显示装置中，通过以旋转中心54为轴在旋转方向55上旋转，所述面板可以如图15A中所示地被打开，并且如图15B中所示地被闭合。借助于面板的该打开和闭合机构，当存放图像显示装置时，可以实现空间的节省。另外，旋转部件可以包括以下机构，通过该机构，将面板的角度固定在任何角度，或者该旋转部件可以包括用于逐步地改变面板的角度的机构。

第十示例性实施例

图16是说明本发明的图像显示装置的第十示例性实施例的视图。本实施例的图像显示装置是其中可以应用在第一到第九示例性实施例中说明的构造的终端装置，并且是能够三维显示的配置。

参考图16，终端装置60能够在下述两个窗口中的每个上显示平面图像：窗口61和具有比窗口61更大的尺寸的窗口62。终端装置60包括：传感器，其使用例如超声波或者磁，用于在三维空间中检测棒64的位置；以及，控制单元，用于从该传感器接收输入，并且控制在窗口61和62中的图像的显示，终端装置60并且能够使用棒64在窗口61或者窗口62中输入操作，控制单元基于传感器的输出来检测在三维空间中棒64的坐标，并且基于检测结果来实现显示处理。以该方式，可以与棒64的坐标呼应地控制立体图像的显示位置、形状和颜色。使用棒的输入操作通常已知为定点装置。

第十一示例性实施例

图17A是说明本发明的图像显示装置的第十一示例性实施例的透视图，图17B是在该图像显示装置中的三维显示的示意图。如图17A中所示，本实施例的图像显示装置由三个图像显示元件71-73和覆盖这些图像显示元件71-73的棱镜74构成。图像显示元件71被安排在底部表面上，并且图像显示元件72和73被安排在与底部表面垂直的两个邻接的侧表面中的每个上。棱镜74具有第一到第三棱镜部分，其分别覆盖图像显示元件71-73。第一棱镜部分和图像显示元件71的配置、第二棱镜部分和图像显示元件72的配置以及第三棱镜部分和图像显示元件73的配置每个都与第一到第六示例性实施例中的任何一个的形式相同。

根据本实施例的图像显示装置，由图像显示元件71-73形成的每个图像被看作如图17B中所示的一个连续的立体图像70，并且看不到图像显示元件71-73的非显示部分。根据使用该类型的三个图像显示元件的立体图像70的观看，立体图像可以表现出比其中显示屏幕由两个图像显示元件构成的装置更大的真实感和更宽的视角。另外，在图17A中所示的示例中的图像显示元件的数量可以是4个或者更多。

第十二示例性实施例

图18A是说明本发明的图像显示装置的第十二示例性实施例的上平面图。图18B是在该图像显示装置中的立体显示的示意图。如图18A中所示，该实施例的图像显示装置由三个图像显示元件81-83和覆盖这些图像显示元件81-83的棱镜84构成。图像显示元件82和83被安排在图像显示元件81的两侧上。棱镜84具有第一到第三棱镜部分，分别用于覆盖图像显示元件81-83。第一棱镜部分和图像显示元件81的配置、第二棱镜部分和图像显示元件82的配置和第三棱镜部分和图像显示元件83的配置全都与第一到第六示例性实施例中的任何一个的形式相同。

根据本实施例的图像显示装置，由图像显示元件81-83中的每个形成的图像被观看为如图18B中所示的一个连续立体图像80，并且看不到图像显示元件81-83的非显示部分8中的每个。根据使用这三个图像显示元件的立体图像80的观看，立体图像可以表现出比其中显示屏幕由两个图像显示元件构成的装置更大的真实感和更宽的视角。另外，在图18A中所示的示例中的图像显示元件的数量可以是4个或者更大。

第十三示例性实施例

图19是说明本发明的图像显示装置的第十三示例性实施例的示意图。本实施例的图像显示装置包括：两个双柱镜光栅屏幕(double-lenticular screen)91，其被邻接地安排，从而由其表面形成的角度是90°；棱镜92，其具有L形状的截面，用于覆盖这些双柱镜光栅屏幕；以及透明板93，用于将双柱镜光栅屏幕91压在棱镜92上。双柱镜光栅屏幕91通过被夹在棱镜92和透明板93之间而被固定。

本实施例的图像显示装置是投影类型的三维显示装置，其采用双柱镜光栅屏幕作为图像显示元件，并且双柱镜光栅屏幕91和棱镜92的位置关系与在第一到第六示例性实施例中的任何一个中的图像显示元件的和棱镜的位置关系相同。

图20给出了使用本实施例的图像显示装置的立体显示的示意图。使用四个投影器。对应于不同的视点位置的图像(透视投影转换的图像)被两个投影器显示在一个双柱镜光栅屏幕91上，并且对应于不同的视点位置的图像(透视投影转换的图像)被剩余的两个投影器显示在另一个双柱镜光栅屏幕91上。当从观看方向9观看在每个双柱镜光栅屏幕91上形成的图像时，可以没有图像的任何缝地观看到一个连续的立体图像90。

可以通过下述方式来减少由于双柱镜光栅屏幕的曲率而导致的立体图像的变差：通过使用例如具有高的平坦度的玻璃作为透明板93，然后通过透明板93和棱镜92稳固地扣住并固定双柱镜光栅屏幕91。

Claims (33)

1.一种图像显示装置，其通过并置多个图像显示元件而实现，每个图像显示元件包括由多个象素组成的图像显示部分和沿着所述图像显示部分的端部提供的非显示部分，从而包含所述图像显示部分的平面彼此相交，所述图像显示装置包括：

棱镜，其覆盖所述多个图像显示元件中的邻接的图像显示元件中的至少一个；

其中，所述棱镜包括发射来自所述棱镜覆盖的图像显示元件的光的表面，并且，所述图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素被安排在从预定视点位置入射到所述棱镜的发射表面的端部的光达到的位置，当从所述预定视点位置看时，可以无缝地观看邻接的图像显示元件的图像显示部分的图像，其中：

所述棱镜被安排在邻接的所述图像显示元件中的仅仅一个上，并且包括覆盖所述一个图像显示元件的第一表面和与所述第一表面平行并且是所述发射表面的第二表面；并且

当θ是从所述一个图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素入射到所述第二表面的端部的光的入射角，t是所述棱镜的厚度，x是从所述一个图像显示元件上的与垂直于所述第二表面的从所述第二表面的端部的入射点拉出的线相交的位置到所述图像显示部分的端部的象素的距离的时候，通过下面的方程给出距离x：

x=t×tanθ。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中：

所述棱镜由多个棱镜部分组成，所述多个棱镜部分中的每个在所述多个图像显示元件中的每个上安排；并且

在所述多个图像显示元件中的每个中，在由从预定视点位置入射到覆盖所述图像显示元件的棱镜部分的发射表面的端部的光达到的位置处安排所述图像显示部分的端部的象素。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中：

所述多个棱镜部分中的每个包括：第一表面，在其上安排由所述棱镜部分覆盖的所述图像显示元件；以及第二表面，其与所述第一表面平行；以及

所述多个图像显示元件中的每个被配置为，当θ是从所述图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素入射到所述第二表面的边缘的光的入射角，t是所述棱镜部分的厚度，x是从所述图像显示元件上的与垂直于所述第二表面的从所述第二表面的边缘的入射点拉出的线相交的位置到所述图像显示部分的端部的象素的距离的时候，通过下面的方程来给出所述距离x：

x=t×tanθ。

4.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中，所述多个棱镜部分的厚度不同。

5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，所述棱镜的所述厚度随着从第一端部向与所述第一端部相对的第二端部的行进而减少，其中来自所述图像显示部分的端部的象素的光在所述第一端部处入射。

6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述图像显示部分的端部的象素是位于所述图像显示部分末端上的象素。

7.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述图像显示部分的端部的象素是位于从所述图像显示部分的末端上的象素向内的象素。

8.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中沿着其中所述棱镜覆盖所述非显示部分的部分中的非显示部分形成通道。

9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中所述通道包括第一反射表面和与所述第一反射表面垂直相交的第二反射表面，其中所述第一和第二反射表面中的每个完全地反射来自预定视点位置的入射光。

10.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中所述通道的表面由黑色吸收表面构成。

11.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括图像处理电路，其在所述多个图像显示元件中实现对应于至少两个视点位置的视差图像的立体显示。

12.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括在所述多个图像显示元件中的图像处理电路，其在所述多个图像显示元件中实现通过下述方式实现的透视投影转换的图像的立体显示，即将对应于至少两个视点位置的视差方向的图像根据所述多个图像显示元件的位置关系进行透视投影转换。

13.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括旋转单元，其改变在所述多个图像显示元件之间形成的角度。

14.一种图像显示装置，其通过并置多个图像显示元件而实现，每个图像显示元件包括由多个象素组成的图像显示部分和沿着所述图像显示部分的端部提供的非显示部分，从而包含所述图像显示部分的平面彼此相交，所述图像显示装置包括：

棱镜，其覆盖所述多个图像显示元件中的邻接的一个图像显示元件；

其中：

所述棱镜包括第一表面，其覆盖所述一个图像显示元件，以及第二表面，其与所述第一表面平行；并且

当θ是从所述一个图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素入射到所述第二表面的端部的光的入射角，t是所述棱镜的厚度，并且x是从所述一个图像显示元件上的与垂直于所述第二表面并从所述第二表面的端部的入射点拉出的线相交的位置到所述图像显示部分的端部的象素的距离的时候，通过下面的方程给出所述距离x：

x=t×tanθ。

15.根据权利要求14所述的图像显示装置，其中所述图像显示部分的端部的象素是位于所述图像显示部分的末端上的象素。

16.根据权利要求14所述的图像显示装置，其中所述图像显示部分的末端的象素是位于从所述图像显示部分的末端上的象素向内的象素。

17.根据权利要求14所述的图像显示装置，其中沿着其中所述棱镜覆盖所述非显示部分的部分中的非显示部分形成通道。

18.根据权利要求17所述的图像显示装置，其中所述通道包括第一反射表面和第二反射表面，其与所述第一反射表面垂直相交，其中所述第一和第二反射表面中的每个完全地反射来自预定视点位置的入射光。

19.根据权利要求17所述的图像显示装置，其中所述通道的表面由黑色吸收表面构成。

20.根据权利要求14所述的图像显示装置，进一步包括图像处理电路，其在所述多个图像显示元件中实现对应于至少两个视点位置的视差图像的立体显示。

21.根据权利要求14所述的图像显示装置，进一步包括在所述多个图像显示元件中的图像处理电路，其在所述多个图像显示元件中实现通过下述方式实现的透视投影转换的图像的立体显示，即将对应于至少两个视点位置的视差方向的图像根据所述多个图像显示元件的位置关系进行透视投影转换。

22.根据权利要求14所述的图像显示装置，进一步包括旋转单元，其改变在所述多个图像显示元件之间形成的角度。

23.一种图像显示装置，其通过并置多个图像显示元件而实现，每个图像显示元件包括由多个象素组成的图像显示部分和沿着所述图像显示部分的端部提供的非显示部分，从而包含所述图像显示部分的平面彼此相交，所述图像显示装置包括：

多个棱镜，其覆盖所述多个图像显示元件的各图像显示元件；

其中：

所述多个棱镜中的每个包括第一表面，在其上安排由所述棱镜覆盖的图像显示元件以及第二表面，其与所述第一表面平行；并且

所述多个图像显示元件中的每个被配置为，当θ是从所述图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素入射到所述第二表面的端部的光的入射角，t是所述多个棱镜中的、覆盖所述图像显示元件的棱镜的厚度，并且x是从所述图像显示元件上的与垂直于所述第二表面的从所述第二表面的端部的入射点拉出的线相交的位置到所述图像显示部分的端部的象素的距离的时候，所述距离x是由下面的方程给出：

x=t×tanθ。

24.根据权利要求23所述的图像显示装置，其中所述多个棱镜的厚度不同。

25.根据权利要求23所述的图像显示装置，其中所述图像显示部分的端部的象素是位于所述图像显示部分的末端上的象素。

26.根据权利要求23所述的图像显示装置，其中所述图像显示部分的端部的象素是位于从所述图像显示部分的末端上的象素向内的象素。

27.根据权利要求23所述的图像显示装置，其中沿着其中所述棱镜覆盖所述非显示部分的部分中的非显示部分形成通道。

28.根据权利要求27所述的图像显示装置，其中所述通道包括第一反射表面和第二反射表面，其与所述第一反射表面垂直相交，其中所述第一和第二反射表面中的每个完全地反射来自预定视点位置的入射光。

29.根据权利要求27所述的图像显示装置，其中所述通道的表面由黑色吸收表面构成。

30.根据权利要求23所述的图像显示装置，进一步包括图像处理电路，其在所述多个图像显示元件中实现对应于至少两个视点位置的视差图像的立体显示。

31.根据权利要求23所述的图像显示装置，进一步包括在所述多个图像显示元件中的图像处理电路，其在所述多个图像显示元件中实现通过下述方式实现的透视投影转换的图像的立体显示，即将对应于至少两个视点位置的视差方向的图像根据所述多个图像显示元件的位置关系进行透视投影转换。

32.根据权利要求23所述的图像显示装置，进一步包括旋转单元，其改变在所述多个图像显示元件之间形成的角度。

33.一种图像显示装置，其通过并置多个图像显示元件而实现，每个图像显示元件包括由多个象素组成的图像显示部分和沿着所述图像显示部分的端部提供的非显示部分，从而包含所述图像显示部分的平面彼此相交，所述图像显示装置包括：

棱镜，其覆盖在所述多个图像显示元件之中的邻接的至少一个图像显示元件，并且在面向所述图像显示元件的整个表面上在折射率上各向同性；其中：

所述棱镜包括表面，其发射来自所述棱镜覆盖的所述图像显示元件的光；并且

在从预定视点位置入射到所述棱镜的发射表面的端部的光达到的位置处安排所述图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素，其中：

所述棱镜被安排在邻接的所述图像显示元件中的仅仅一个上，并且包括覆盖所述一个图像显示元件的第一表面和与所述第一表面平行并且是所述发射表面的第二表面；并且

当θ是从所述一个图像显示元件的所述图像显示部分的端部的象素入射到所述第二表面的端部的光的入射角，t是所述棱镜的厚度，x是从所述一个图像显示元件上的与垂直于所述第二表面的从所述第二表面的端部的入射点拉出的线相交的位置到所述图像显示部分的端部的象素的距离的时候，通过下面的方程给出距离x：

x=t×tanθ。

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