CN101872072A - 立体图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种立体图像显示装置，该装置包括显示单元和图像转换单元。所述显示单元包括多个像素单元，其中，像素单元中的至少一个具有沿第一方向延伸的短边和沿不同于第一方向的第二方向延伸的长边。所述图像转换单元包括柱状透镜，该柱状透镜与沿第一方向排列的像素单元中的至少两个重叠，其中，该柱状透镜沿第二方向延伸，并且与该柱状透镜对应的第一棱镜沿第二方向排列。

Description

立体图像显示装置
技术领域
本发明构思涉及一种立体图像显示装置。更具体地讲，本发明构思涉及一种柱状透镜(lenticular)型立体图像显示装置。
背景技术
在例如三维(3D)游戏和3D电影的领域中使用显示3D图像的立体图像显示装置。立体图像显示装置可向观看者的眼睛呈现两个不同的二维(2D)平面图像，以显示3D立体图像。例如，当观看者观看一对的两个不同的2D平面图像，且对每一只眼睛显示一个图像时，观看者的大脑将这一对2D平面图像合并，从而观看者感觉到3D图像。
依据观看者是否需要佩戴用于观看立体图像的眼镜，立体图像显示装置可分为立体型和自动立体型。通常，在平板显示装置中使用不需要眼镜的自动立体图像显示装置。自动立体图像显示装置可分为栅栏(barrier)型或柱状透镜型。
在栅栏型自动立体图像显示装置中，利用视差栅栏阻挡或透射从左像素和右像素发射的光，以控制观看角度，以使得观看者的左眼看到左像素，观看者的右眼看到右像素。因此，显示立体图像。在栅栏型自动立体图像显示装置中，由于光被部分地阻挡，所以亮度会降低。
在柱状透镜型自动立体图像显示装置中，利用透镜折射从左像素和右像素发射的光，以控制观看角度，从而显示立体图像。另外，大部分光穿过透镜，所以与栅栏型自动立体图像显示装置相比，可使亮度的降低最小化。在柱状透镜型自动立体图像显示装置中，根据透镜轴相对于显示面板的位置，透镜包括垂直透镜和倾斜的透镜。
垂直透镜的透镜轴与显示面板基本垂直，因此可容易地批量生产垂直透镜，并且可容易地制造采用该垂直透镜的立体图像显示装置。然而，在显示面板的特定位置，观看者可能仅看到光阻挡图案(该光阻挡图案划分按照矩阵形式布置的多个像素)，因此不能观看图像。换言之，在特定位置，观看者可能通过显示面板看到莫尔图案。
为了减小莫尔图案，已经使用了倾斜的透镜。然而，由于倾斜透镜的透镜轴相对于显示面板倾斜，所以制造倾斜透镜会需要高精度。具体地讲，当使用倾斜的透镜在显示面板上显示多视点立体图像时，会产生彼此相邻的视点之间的串扰，从而使显示品质变差。
因此，需要提高立体图像显示装置的显示品质。
发明内容
根据本发明构思的示例性实施例，一种立体图像显示装置包括显示单元和图像转换单元。所述显示单元包括多个像素单元，其中，像素单元中的至少一个具有沿第一方向延伸的短边和沿不同于第一方向的第二方向延伸的长边。所述图像转换单元包括柱状透镜和第一棱镜。该柱状透镜与沿第一方向排列的像素单元中的至少两个重叠，并且沿第二方向延伸。第一棱镜与该柱状透镜对应并沿第二方向排列。
多个第一棱镜沿第二方向排列，每一第一棱镜在第一方向上可具有第一直角三角形，该第一直角三角形具有从柱状透镜的第一端部向着柱状透镜的第二端部倾斜的边。第一棱镜中的至少一个在第一方向上的长度可以与柱状透镜的第一端部和柱状透镜的第二端部之间的距离基本相等。第一棱镜中的至少一个在第二方向上的长度可以基本上是所述至少一个像素单元的长边的长度的一半。
图像转换单元还可包括与每一第一棱镜相邻布置的多个第二棱镜。在柱状透镜的第一端部处，至少一个第二棱镜的高度可不同于第一棱镜中的至少一个的高度，并且所述至少一个第二棱镜的高度可从柱状透镜的第一端部开始向着柱状透镜的第二端部逐渐减小。第一棱镜和第二棱镜中的每一个在第二方向上的长度可以基本上是所述至少一个像素单元的长边的长度的三分之一。每一第二棱镜沿第二方向布置在一对第一棱镜之间，并且与所述一对第一棱镜中的一个第一棱镜接触并与所述一对第一棱镜中的另一第一棱镜隔开。每一第一棱镜可具有在柱状透镜的第一端部处沿第二方向布置的第二直角三角形，并且第一棱镜沿第二方向依次重复。
每一第一棱镜可具有第一直角三角形，该第一直角三角形具有从柱状透镜的第一端部向着柱状透镜的中部倾斜的边或者从柱状透镜的中部向着柱状透镜的第二端部倾斜的边，其中，柱状透镜的中部位于柱状透镜的第一端部和与柱状透镜的第一端部相对的柱状透镜的第二端部之间。每一第一棱镜在第一方向上的长度可以基本上是柱状透镜的第一端部和柱状透镜的第二端部之间的距离的一半。沿第二方向排列的与柱状透镜的第一端部相邻的第一棱镜不与相邻于柱状透镜的第二端部的沿第二方向排列的多个第一棱镜重叠。每一第一棱镜在第二方向上的长度是所述至少一个像素单元的长边的长度的三倍。每一第一棱镜在第二方向上的长度与所述至少一个像素单元的长边的长度相同。
图像转换单元还可包括多个第二棱镜、多个第三棱镜和多个第四棱镜。第二棱镜可沿第二方向紧邻第一棱镜布置。在柱状透镜的第一端部处，第二棱镜的高度可不同于第一棱镜的高度，并且第二棱镜的高度可从柱状透镜的第一端部开始向着柱状透镜的中部逐渐减小。第三棱镜可沿第一方向布置在第二棱镜对面。第三棱镜在柱状透镜的第二端部处的高度可与第二棱镜在柱状透镜的第一端部处的高度相同，并且第三棱镜的高度可从柱状透镜的第二部开始向着柱状透镜的中部逐渐减小。第四棱镜可沿第二方向紧邻第三棱镜布置。第四棱镜在柱状透镜的第二端部处的高度可与第一棱镜在柱状透镜的第一端部处的高度相同，并且第四棱镜的高度可从柱状透镜的第二端部开始向着柱状透镜的中部逐渐减小。第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜中的每一个沿第二方向的长度基本上是所述至少一个像素单元的长边的长度的两倍。
每一第一棱镜的高度可从柱状透镜的第一端部开始向着第二方向逐渐减小。每一第一棱镜的截面可具有在柱状透镜的第一端部处沿第二方向布置的第二直角三角形形状。每一第一棱镜可沿第二方向依次重复。图像转换单元还可包括多个第二棱镜，第二棱镜的高度从柱状透镜的第二端部开始向着第二方向逐渐增大。第二棱镜可具有在柱状透镜的第二端部处沿第二方向布置的第三直角三角形形状。第二棱镜可以沿第二方向依次重复。
根据本发明构思的示例性实施例，用于立体图像显示装置的图像转换单元包括：柱状透镜，具有沿第一方向延伸的短边和沿不同于第一方向的第二方向延伸的长边；第一棱镜，布置在柱状透镜上方或下方，并且沿第二方向排列，其中，像素单元的第一区域与柱状透镜重叠，像素单元的第二区域与柱状透镜以及第一棱镜重叠，并且其中，从像素单元的第一区域投射到显示面板上的图像基本上未改变，从像素单元的第二区域投射到显示面板上的图像被折射。
根据本发明构思的示例性实施例，一种立体图像显示装置包括：显示单元，显示图像，其中，该显示单元包括按照矩阵排列并通过光阻挡层划分的多个像素；背光单元，向显示单元提供光；图像转换单元，将从显示单元显示的二维图像转换为三维图像，其中，图像转换单元包括多个柱状透镜，其中，每一柱状透镜沿矩阵的第一方向与至少两个像素重叠，每一柱状透镜沿矩阵的第二方向延伸，图像转换单元还包括多个第一棱镜，其中，每一第一棱镜与一个柱状透镜对应，并且每一第一棱镜沿矩阵的第二方向排列，其中，当观看者观看显示单元的与光阻挡图案对应的区域时，观看者看到被第一棱镜折射的图像。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行详细描述，本发明构思的上述和其他特征将变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的立体图像显示装置的透视图；
图2是示出图1的立体图像显示装置的显示单元和图像转换单元之间的关系的平面图；
图3是沿图1的线I-I’截取的剖视图；
图4是示出图2的图像转换单元的仰视图；
图5是沿图1的线II-II’截取的剖视图；
图6A和图6B是示出根据本发明构思的示例性实施例的由图2的图像转换单元混合的颜色的平面图；
图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的棱镜的排列的剖视图；
图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图；
图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的由图8的图像转换单元混合的颜色的平面图；
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图；
图11是示出图10的棱镜的透视图；
图12是示出根据本发明示例性实施例的立体图像显示装置的透视图；
图13是沿图12的线III-III’截取的剖视图；
图14是示出用于解释图12的棱镜的排列的图像转换单元的仰视图；
图15是沿图12的线IV-IV’截取的剖视图；
图16是示出根据本发明构思的示例性实施例的棱镜的排列的仰视图；
图17A是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图；
图17B是示出图17A的棱镜的透视图；
图18是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图；
图19是示出图18的棱镜的透视图。
具体实施方式
以下参照附图更全面地描述本发明构思的示例性实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实现，而不应被解释为限于这里所阐述的示例性实施例。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的大小。
应该理解的是，当元件或层被称作在另一元件或层上或者连接、结合到另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上或者直接连接或结合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的立体图像显示装置的透视图。
图2是示出图1的立体图像显示装置的显示单元和图像转换单元之间的关系的平面图。
参照图1和图2，立体图像显示装置500包括：像素/显示单元100，用于显示图像；背光单元200，用于向显示单元100提供光；图像转换单元300，用于将显示单元100所显示的二维(2D)图像转换为三维(3D)图像。
显示单元100包括薄膜晶体管(TFT)基底110、相对基底120和液晶层(未示出)。TFT基底110可包括多条信号线(未示出)、TFT(未示出)和像素电极(未示出)。相对基底120可包括多个滤色器(未示出)和黑矩阵图案(未示出)。可选地，滤色器可形成在TFT基底110上，而非相对基底120上。
显示单元100的多个像素单元Px(如图2中所示)可由TFT基底110和相对基底120来限定。像素单元Px可通过信号线和/或黑矩阵图案来划分。以下，信号线和/或黑矩阵图案被定义为光阻挡图案。光阻挡图案包括沿第一方向D1延伸的多个第一条纹(stripe)和沿与第一条纹交叉的第二方向D2延伸的多个第二条纹。第一方向D1和第二方向D2彼此交叉。例如，第二方向D2可与第一方向D1基本垂直。
每一像素单元Px包括沿第一方向D1延伸的短边和沿第二方向D2延伸的长边。每一像素单元Px具有矩形形状。短边的第一长度“x”被定义为从一个第二条纹的中心到相邻的第二条纹的中心的距离。长边的第二长度“y”被定义为从一个第一条纹的中心到相邻的第一条纹的中心的距离。
像素单元Px沿第一方向D1和第二方向D2重复排列。像素单元Px可通过形成在TFT基底110或相对基底120上的滤色器呈现颜色。当滤色器包括呈现红色、绿色和蓝色的多个滤色器单元时，像素单元Px可分为呈现红色的像素单元、呈现绿色的像素单元和呈现蓝色的像素单元。呈现红色、绿色和蓝色的像素单元Px可沿第一方向D1依次重复排列。另外，呈现红色、绿色和蓝色的像素单元Px可沿第二方向D2依次重复排列。
背光单元200布置在显示单元100下方，以向显示单元100提供光。背光单元200包括产生光的光源(未示出)。例如，光源可以是荧光灯、发光二极管(LED)等。
图像转换单元300布置在显示单元100上。图像转换单元300控制透射通过显示单元100的光，以将显示单元100所显示的2D图像转换为3D图像。图像转换单元300包括多个柱状透镜310和多个第一棱镜320。
柱状透镜310沿第二方向D2延伸，并与第一方向D1基本平行地布置。每一柱状透镜310与沿第一方向D1排列的至少两个像素单元Px重叠。每一柱状透镜310的宽度“w”被定义为柱状透镜沿第一方向D1的长度。宽度“w”取决于与每一柱状透镜310重叠的像素单元Px的数量。在本示例性实施例中，每一柱状透镜310与9个像素单元Px重叠。因此，宽度“w”的值可以是第一长度“x”的9倍。每一柱状透镜310具有相对于显示单元100突出的曲面。每一柱状透镜310可以具有半球形状。以下，当从方向“A”观察时，柱状透镜310中首先被看到的柱状透镜将被定义为第一柱状透镜311。柱状透镜310中在第一柱状透镜311之后沿第一方向D1依次布置的多个柱状透镜将被定义为第二柱状透镜312和第三柱状透镜313。
第一棱镜320沿第二方向D2与每一柱状透镜310对应地布置。图像转换单元300通过处理板的一个表面来形成柱状透镜310。同时，通过处理板的另一表面来形成第一棱镜320。因此，柱状透镜310和第一棱镜320可以是一体形成的结构。在示例性实施例中，独立于柱状透镜310制造具有第一棱镜320的棱镜片，将棱镜片与柱状透镜310结合来制造图像转换单元300。
沿第一方向D1，每一第一棱镜320从柱状透镜310的第一端部向着柱状透镜310的第二端部向下倾斜。换言之，每一第一棱镜320沿第一方向D1布置的截面为三角形。在本示例性实施例中，第一棱镜320在柱状透镜310的第一端部处沿第二方向D2布置的另一截面为矩形(如图5中所示)。每一第一棱镜320沿第一方向D1的长度可与柱状透镜310的第一端部和柱状透镜310的第二端部之间的长度基本相同。换言之，每一第一棱镜320的宽度可与每一柱状透镜310的宽度“w”基本相同。第一棱镜320与每一柱状透镜310对应地布置在柱状透镜310下方。
以下，将如图3至图5描述本示例性实施例的图像转换单元。对应于第一柱状透镜311的第一棱镜320可被定义为第一子棱镜321。对应于第二柱状透镜312的第一棱镜320可被定义为第二子棱镜322。对应于第三柱状透镜313的第一棱镜320可被定义为第三子棱镜323。换言之，第一棱镜320包括第一子棱镜321、第二子棱镜322和第三子棱镜323。
图3是沿图1的线I-I’截取的剖视图。图4是示出图2的图像转换单元的仰视图。
参照图1、图3和图4，第一子棱镜321与第一柱状透镜311对应地布置在第一柱状透镜311下方。第二子棱镜322与第二柱状透镜312对应地布置在第二柱状透镜312下方。第三子棱镜323与第三柱状透镜313对应地布置在第三柱状透镜313下方。
第二子棱镜322不与第一子棱镜321重叠。另外，第三子棱镜323不与第二子棱镜322重叠。第一子棱镜321的排列与第三子棱镜323的排列基本相同。与沿第一方向D1紧邻第三柱状透镜313布置的第四柱状透镜(未示出)对应的多个第四子棱镜324的排列与第二子棱镜322的排列基本相同。沿第二方向D2，第二子棱镜322和第四子棱镜324实际上布置在第一子棱镜321、第三子棱镜323、第五子棱镜325和第七子棱镜327之后。但是，在图3中，当从方向“B”观察图像转换单元300时，第二子棱镜322和第四子棱镜324与第一子棱镜321一起被显示。每一第一子棱镜321沿第一方向D1的长度可与第一柱状透镜的第一端部和第二端部之间的长度基本相同。第一子棱镜321和第三子棱镜323之间的距离可与第二柱状透镜312的宽度“w”基本相同。
图5是沿图1的线II-II’截取的剖视图。
参照图1、图4和图5，第一子棱镜321沿第二方向D2彼此隔开。沿第二方向D2彼此相邻的第一子棱镜321之间的距离基本上是第二长度“y”的一半。每一第一子棱镜321沿第二方向D2的长度可基本上是第二长度“y”的一半。
第二子棱镜322不与第一子棱镜321重叠。因此，当从方向“A”观察图像转换单元300时，第二子棱镜322实际上沿第一方向D1布置在第一子棱镜321之后；然而，第二子棱镜322与第一子棱镜321一起被显示。换言之，可在第一子棱镜321之间看到第二子棱镜322。
第一棱镜320的高度从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的第二端部逐渐减小，从而当第一棱镜320沿着第二方向D2布置在柱状透镜310的第一端部时，第一棱镜320的截面为矩形。
图6A和图6B是示出根据本发明构思的示例性实施例的由图2的图像转换单元混合的颜色的平面图。
参照图4和图6A，像素单元Px的第一区域A1与柱状透镜310重叠。第二区域A2，即，像素单元Px的除了第一区域A1之外的剩余区域，与柱状透镜310以及第一棱镜320重叠。因此，通过第一棱镜320沿第二方向D2将每一像素单元Px分为两个像素单元。
参照图6A和图6B，第一区域A1对应于柱状透镜310，从而观看者可在与第一区域A1基本相同的第三区域B1上看到第一区域A1所显示的图像。
第二区域A2与柱状透镜310以及第一棱镜320重叠，从而显示单元100的图像穿过第一棱镜320而被折射。因此，观看者可在相对于第二区域A2移动预定距离的第四区域B2上看到第二区域A2所显示的图像。所述预定距离可基本上是第一长度“x”的一半。
例如，在显示单元100的第一区域A1和第二区域A2上显示图像基本上等同于通过第一棱镜320在第三区域B1和第四区域B2上显示图像。因此，当观看者从具有光阻挡图案的区域观看显示单元100时，由于第一棱镜320，观看者看到移动了预定距离的区域B2所显示的图像。
因此，观看者可同时看到显示单元100的任意点处的像素单元Px的颜色。因此，当在显示单元100的特定位置处显示光阻挡图案时，可防止观看者看到莫尔图案。
图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的棱镜的排列的剖视图。
参照图7，与图3中所示的第一棱镜320的排列不同，第一子棱镜321可以沿不同于第二子棱镜322的方向排列。第一子棱镜321的高度从第一柱状透镜311的第一端部开始向着第一柱状透镜311的第二端部逐渐减小。第二子棱镜322的高度可以从第二柱状透镜312的第二端部开始向着第二柱状透镜312的第一端部逐渐减小。
第三子棱镜323的高度从第三柱状透镜313的第一端部开始向着第三柱状透镜313的第二端部逐渐减小。另外，第四子棱镜324的高度可以从第四柱状透镜314的第二端部开始向着第四柱状透镜314的第一端部逐渐减小。
当第一棱镜320具有如图7中所示的排列时，在像素单元Px的第二区域A2的图像由于第一棱镜320而移动预定距离被显示方面，本示例性实施例与图6A和图6B的实施例基本相同。因此，将省略与其有关的任何进一步的描述。
尽管图7中没有示出，但是第一棱镜320可以布置在柱状透镜310上方。例如，独立于柱状透镜310制造具有第一棱镜320的棱镜片，然后将棱镜片与柱状透镜310结合来制造图像转换单元300。第一棱镜320可被稳定地布置在柱状透镜310之间。除了第一棱镜320被布置在柱状透镜310上方之外，本示例性实施例与图1至图7中所示的将第一棱镜320布置在柱状透镜310下方的实施例基本相同。因此，将省略对本示例性实施例的任何进一步的描述。
图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图。
除了图8中描述的图像转换单元之外，根据本示例性实施例的立体图像显示装置与图1中描述的立体图像显示装置基本相同。因此，将省略对基本相同的元件的任何进一步的描述。例如，图8是示出沿图1的第二方向D2布置的图像转换单元的剖视图。
参照图3和图8，根据本示例性实施例的图像转换单元300包括柱状透镜310、第一棱镜320和第二棱镜330。
每一柱状透镜310沿第二方向D2延伸。第一棱镜320沿第二方向D2与每一柱状透镜310对应地排列。第一棱镜320在柱状透镜310的第一端部处具有第一高度。沿第一方向D1，第一棱镜320的高度从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的第二端部逐渐减小。第二棱镜330在柱状透镜310的第一端部处具有不同于第一高度的第二高度。例如，第二高度可以小于第一高度。第二棱镜330布置在彼此相邻的第一棱镜320之间。沿第一方向D1，第二棱镜330的高度从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的第二端部逐渐减小。
每一第一棱镜320和第二棱镜330在第二方向D2上的长度可以基本上是第二长度“y”的三分之一。第二棱镜330关于第一棱镜320沿第二方向D2布置。每一第二棱镜330与沿第二方向D2布置的一个第一棱镜320接触。每一第二棱镜330与布置在该第二棱镜330之后的一个第一棱镜320隔开预定距离。所述预定距离可以基本上是第二长度“y”的三分之一。
像素单元Px的第三区域与柱状透镜310重叠。与第三区域相邻的第四区域与柱状透镜310以及第二棱镜330重叠。与第四区域相邻的第五区域与柱状透镜310以及第一棱镜320重叠。因此，通过第一棱镜320和第二棱镜330沿第二方向D2将每一像素单元Px划分为三像素单元。
在本示例性实施例中，第一柱状透镜311、第二柱状透镜312和第三柱状透镜313均可具有图8中所描述的第一棱镜320和第二棱镜330的排列。可选地，第一柱状透镜311可具有图8中所描述的第一棱镜320和第二棱镜330的排列；然而，与第二柱状透镜312对应的第一棱镜320和第二棱镜330的排列可以与图8中描述的排列相反。另外，与第三柱状透镜313对应的第一棱镜320和第二棱镜330可具有图8中所描述的排列。
图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的由图8的图像转换单元混合的颜色的平面图。
参照图9，第三区域与柱状透镜310对应，从而观看者可在与第三区域基本相同的第六区域C1处看到在第三区域上显示的图像。
第四区域与柱状透镜310以及第二棱镜330对应，从而显示单元100的图像穿过第二棱镜330而被折射。因此，观看者可在相对于第四区域移动预定距离的第七区域C2上看到第四区域所显示的图像。所述预定距离可基本上是第一长度“x”的三分之一。
第五区域与柱状透镜310以及第一棱镜320对应，从而显示单元100的图像穿过第一棱镜320而被折射。因此，观看者可在相对于第五区域移动预定距离的第八区域C3上看到第五区域所显示的图像。所述预定距离可基本上是第一长度“x”的三分之二。
因此，当观看者从具有光阻挡图案的区域观看显示单元100时，由于第一棱镜320和第二棱镜330，观看者看到从移动了预定距离的区域C3显示的图像。根据本示例性实施例的第一棱镜320和第二棱镜330可将每一像素单元Px的区域划分得比图5中描述的实施例更多。因此，相比于图5中描述的实施例，可进一步减小莫尔图案的产生。
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图。
除了图10中描述的图像转换单元之外，根据本示例性实施例的立体图像显示装置与图1中描述的立体图像显示装置基本相同。因此，将省略对基本相同的元件的任何进一步的描述。例如，图10是示出沿图1的第二方向D2布置的图像转换单元的剖视图。
参照图10，根据本示例性实施例的图像转换单元300包括柱状透镜310和第一棱镜320。柱状透镜310沿第一方向D1排列，并且沿与第一方向D1不同的第二方向D2延伸。第一棱镜320与每一柱状透镜310对应地沿第二方向D2排列。第一棱镜320沿第二方向D2依次重复。
图11是示出图10的第一棱镜320的透视图。
参照图11，第一棱镜320沿第一方向D1布置的截面具有直角三角形形状。沿第一方向D1，第一棱镜320的高度从柱状透镜310的第一端部开始向着与柱状透镜310的第一端部相对的柱状透镜310的第二端部逐渐减小。同时，第一棱镜320在柱状透镜310的第一端部处沿着第二方向D2布置的截面具有直角三角形形状。第一棱镜320的高度沿第二方向D2逐渐减小。因此，每一第一棱镜320具有两个直角三角形的截面。在整个第一棱镜320上，直角三角形的尺寸分别沿第一方向D1和第二方向D2减小，最终，与直角三角形的截面会聚为线。第一棱镜320在柱状透镜310的第二端部处沿第二方向D2布置的截面为线形状。第一棱镜320沿第二方向D2的长度与第二长度“y”相同。
根据本示例性实施例的第一棱镜320可将每一像素单元Px的区域划分得比图8中描述的实施例更多。换言之，在图8中，每一像素单元Px的区域被划分为三区域。通过图10的第一棱镜320，每个像素单元Px的区域可被划分为无穷多个。因此，相比于图8中描述的实施例，可进一步减小莫尔图案的产生。
图12是示出根据本发明示例性实施例的立体图像显示装置的透视图。图13是沿图12的线III-III’截取的剖视图。图14是示出用于解释图12的棱镜的排列的图像转换单元的仰视图。
参照图12、图13和图14，根据本示例性实施例的立体图像显示装置502包括：像素/显示单元100；背光单元200，用于向显示单元100提供光；图像转换单元302，用于将显示单元100所显示的2D图像转换为3D图像。除了图像转换单元302之外，根据本示例性实施例的立体图像显示装置与图1中描述的立体图像显示装置基本相同。因此，将省略对基本相同的元件的任何进一步的描述。
图像转换单元302包括柱状透镜310和第一棱镜320。
柱状透镜310沿第二方向D2延伸，并与第一方向D1基本平行地排列。每一柱状透镜310与沿第一方向D1排列的至少两个像素单元Px重叠。每一柱状透镜310的宽度“w”被定义为柱状透镜310沿第一方向D1的长度。沿第一方向D1，宽度“w”是柱状透镜310的第一端部与柱状透镜310的第二端部之间的长度，其中，柱状透镜310的第二端部与柱状透镜310的第一端部相对。
第一棱镜320沿第二方向D2与每一柱状透镜310对应地排列。每一第一棱镜320从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的中部向下倾斜，或者从柱状透镜310的中部开始向着柱状透镜310的第二端部向下倾斜。例如，每一第一棱镜320沿第一方向D1的长度可以基本上是宽度“w”的一半。
每一第一棱镜320沿第一方向D1布置的截面为直角三角形。第一棱镜320布置在柱状透镜310的第一端部处的截面为矩形(如图5中所示)。第一棱镜320布置在柱状透镜310的第二端部处的截面为线形。第一棱镜320与每一柱状透镜310对应地布置在柱状透镜310下方。当从图12的方向“A”观察每一柱状透镜310的第一棱镜320时，第一棱镜320布置在柱状透镜310下方。
第一棱镜320包括多个第一子棱镜321、多个第二子棱镜322和多个第三子棱镜323。第一子棱镜321与第一柱状透镜311对应地布置在第一柱状透镜311下方。第二子棱镜322与第二柱状透镜312对应地布置在第二柱状透镜312下方。第三子棱镜323与第三柱状透镜313对应地布置在第三柱状透镜313下方。
第一子棱镜321沿第一柱状透镜311的第一端部彼此隔开预定距离以形成第一行图案，沿第一柱状透镜311的第二端部彼此隔开预定距离以形成第二行图案。具有第一行图案的第一子棱镜321a被定义为第一行第一子棱镜。具有第二行图案的第二子棱镜321b被定义为第二行第一子棱镜。第一行第一子棱镜321a不与第二行第一子棱镜321b重叠。
第二子棱镜322沿第二柱状透镜312的第一端部彼此隔开预定距离以形成第三行图案，沿第二柱状透镜312的第二端部彼此隔开预定距离以形成第四行图案。具有第三行图案的第二子棱镜322a被定义为第一行第二子棱镜。具有第四行图案的第二子棱镜322b被定义为第二行第二子棱镜。第一行第二子棱镜322a不与第二行第二子棱镜322b重叠。另外，第一行第二子棱镜322a不与第二行第一子棱镜321b重叠。
另外，第三子棱镜323沿第三柱状透镜313的第一端部彼此隔开预定距离以形成第五行图案，沿第三柱状透镜313的第二端部彼此隔开预定距离以形成第六行图案。第三子棱镜323与第一子棱镜321基本相同。因此，将省略对第三子棱镜323的任何进一步的描述。
当从方向“A”观察图像转换单元302时，第二行第一子棱镜321b沿第一方向D1布置在第一行第一子棱镜321a后方；然而，第一行第一子棱镜321a不与第二行第一子棱镜321b重叠，从而可看到第二行第一子棱镜321b和第一行第一子棱镜321a(如图15所示)。
图15是沿图12的线IV-IV’截取的剖视图。
参照图14和图15，每一第一行第一子棱镜321a和第二行第一子棱镜321b沿第二方向D2的长度可以是第二长度“y”的三倍。彼此相邻的第一行第一子棱镜321a可彼此隔开第二长度“y”的三倍那么远。另外，每一第一行第二子棱镜322a和第二行第二子棱镜322b沿第二方向D2的长度可以是第二长度“y”的三倍。换言之，每一第一行第一子棱镜321a和第二行第一子棱镜321b可沿第二方向D2与三像素单元Px重叠。
沿第二方向D2排列的两个三像素单元Px被定义为一个单元，该单元在第一方向D1上被第一行第一子棱镜321a和第二行第一子棱镜321b划分为两个单元。因此，观看者可从相对于具有第一行第一子棱镜321a或第二行第一子棱镜321b的区域移动了预定距离的区域看到具有第一行第一子棱镜321a或第二行第一子棱镜321b的区域所显示的图像。当观看者从具有光阻挡图案的区域观看显示单元100时，由于第一棱镜320，观看者看到移动了预定距离的区域所显示的图像。换言之，观看者可同时看到显示单元100的任意点处的像素单元Px的颜色。因此，当在显示单元100的特定位置处显示光阻挡图案时，可防止观看者看到莫尔图案。
图16是示出根据本发明构思的示例性实施例的棱镜的排列的仰视图。
参照图16，每一第一行第一子棱镜321a和第二行第一子棱镜321b在第二方向D2上的长度可与第二长度“y”相同。彼此相邻的第一行第一子棱镜321a可彼此隔开第二长度“y”。另外，每一第一行第二子棱镜322a和第二行第二子棱镜322b沿第二方向D2的长度可以与第二长度“y”相同。换言之，每一第一行第一子棱镜321a和第二行第一子棱镜321b沿第二方向D2可与一像素单元Px重叠。
第一棱镜320可布置在柱状透镜310上方(未示出)。除了第一棱镜320布置在柱状透镜310上方之外，本示例性实施例与图12至图19中所示的将第一棱镜320布置在柱状透镜310下方的实施例基本相同。因此，将省略与其相关的任何进一步的描述。
图17A是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图。图17B是示出图17A的棱镜的透视图。
除了图17A和图17B中描述的图像转换单元之外，根据本示例性实施例的立体图像显示装置与图12中描述的立体图像显示装置基本相同。因此，将省略对基本相同的元件的任何进一步的描述。图17A是示出沿图12的第二方向布置的图像转换单元的剖视图。参照图12、图17A和图17B，根据本示例性实施例的图像转换单元302包括柱状透镜310、第一棱镜320、第二棱镜330、第三棱镜340和第四棱镜350。
柱状透镜310沿第二方向D2延伸。第一棱镜320沿第二方向D2与柱状透镜310对应地排列。
第一棱镜320在柱状透镜310的第一端部处具有第一高度。该高度从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的中部逐渐减小。第二棱镜330沿第二方向D2紧邻第一棱镜320布置。第二棱镜330的高度从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的中部逐渐减小。第二棱镜330在柱状透镜310的第一端部处具有不同于第一高度的第二高度。例如，第二高度可小于第一高度。每一第二棱镜330布置在彼此相邻的第一棱镜320之间。
第三棱镜340沿第一方向D1布置在第二棱镜330对面。第一方向D1与第二方向D2交叉。第三棱镜340在柱状透镜310的第二端部处具有第二高度，该高度从柱状透镜310的第二端部开始向着柱状透镜310的中部逐渐减小。第四棱镜350沿第二方向D2紧邻第三棱镜340布置。第四棱镜350与第一棱镜320布置在对角线方向上。所述对角线方向可以是第一方向D1和第二方向D2之间的方向。第四棱镜350在柱状透镜310的第二端部处具有第一高度。第四棱镜350的高度从柱状透镜310的第二端部开始向着柱状透镜310的中部逐渐减小。当观看者从图12的方向“A”观察第一棱镜320时，观看者无法看到第三棱镜340，因为第三棱镜340被第二棱镜330遮挡。
当第一棱镜320在第二方向D2上的长度是第二长度“y”的六倍时，第一棱镜320、第二棱镜330、第三棱镜340和第四棱镜350中的每一个在第二方向D2上的长度可以是第二长度“y”的两倍。通过第一棱镜320、第二棱镜330、第三棱镜340和第四棱镜350，可将具有6个像素单元Px的区域沿第二方向D2划分为三个区域。
图18是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像转换单元的剖视图。
除了图18中描述的图像转换单元之外，根据本示例性实施例的立体图像显示装置与图12中描述的立体图像显示装置基本相同。因此，将省略对基本相同的元件的任何进一步的描述。另外，由于图18是沿图12的线IV-IV’截取的剖视图，所以仅示出了第一柱状透镜。图12中的多个柱状透镜可与这里描述的第一柱状透镜基本相同。因此，将省略对另外的透镜的任何进一步的描述。
参照图18，根据本示例性实施例的图像转换单元302包括柱状透镜310、第一棱镜320和第二棱镜330。柱状透镜310沿第一方向D1布置，并沿不同于第一方向D1的第二方向D2延伸。第一棱镜320和第一棱镜320沿第二方向D2与每一柱状透镜310对应地布置。第一棱镜320和第二棱镜330沿第二方向D2依次重复。
图19是示出图18的棱镜的透视图。
参照图19，第一棱镜320沿第一方向D1布置的截面为直角三角形。沿第一方向D1，在柱状透镜310的第一端部和与柱状透镜310的第一端部相对的柱状透镜310的第二端部之间，第一棱镜320的高度从柱状透镜310的第一端部开始向着柱状透镜310的中部逐渐减小。同时，第一棱镜320在柱状透镜310的第一端部处沿第二方向D2布置的截面为直角三角形。第一棱镜320的高度沿第二方向D2逐渐减小。因此，每一第一棱镜320具有两个直角三角形的截面。在整个第一棱镜320上，直角三角形的尺寸分别沿第一方向D1和第二方向D2减小，最终，直角三角形的截面会聚为线。第一棱镜320沿第二方向D2的长度可以是第二长度“y”的六倍。
第二棱镜330沿第一方向D1布置的截面为直角三角形。沿第一方向D1，第二棱镜330的高度从柱状透镜310的中部开始向着柱状透镜310的第二端部逐渐增大。同时，第二棱镜330在柱状透镜310的第二端部处沿第二方向D2布置的截面为直角三角形。第二棱镜330的高度沿第二方向D2从柱状透镜310的第二端部开始逐渐增大。因此，每一第二棱镜330具有两个直角三角形的截面。在整个第二棱镜330上，直角三角形的尺寸分别沿第一方向D1和第二方向D2减小，最终，直角三角形的截面会聚为线。第二棱镜330沿第二方向D2依次重复。每一第一棱镜320和第二棱镜330的形状相同。然而，第一棱镜320和第二棱镜330关于柱状透镜310的中部彼此点对称地布置。第二棱镜330沿第二方向D2的长度可以是第二长度“y”的六倍。
根据本示例性实施例的第一棱镜320和第二棱镜330可将区域划分得比图17A和图17B中描述的实施例更多。换言之，在图17A和图17B中，具有6个像素单元Px的区域被划分为三个区域。在图18和图19中，具有6个像素单元Px的区域可被划分为无穷多个。因此，相比于图17A和图17B中描述的实施例，可进一步减小莫尔图案的产生。
根据本发明构思的示例性实施例，通过使用具有棱镜的图像转换单元，观看者可同时看到显示面板上的任意点处的像素单元的颜色和无色光阻挡图案，其中，该光阻挡图案划分像素单元。因此，观看者可在整个显示面板上看到彩色图像。因此，当在显示面板的特定位置处显示光阻挡图案时，可防止观看者看到莫尔图案。
根据本发明构思的示例性实施例的立体图像显示装置可应用于液晶显示(LCD)装置、手持显示装置、等离子体显示面板(PDP)显示装置、平板显示装置、3D游戏图像装置、3D广播电视、3D军事显示器、3D模拟训练显示器、3D医疗显示器等。
尽管已经参照示例性实施例详细描述了本发明构思，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和替换。

Claims (10)

1.一种立体图像显示装置，所述装置包括：
显示单元，包括多个像素单元，其中，像素单元中的至少一个具有沿第一方向延伸的短边和沿不同于第一方向的第二方向延伸的长边；
图像转换单元，包括柱状透镜和第一棱镜，其中，所述柱状透镜与沿第一方向排列的像素单元中的至少两个重叠，所述柱状透镜沿第二方向延伸，并且与所述柱状透镜对应的第一棱镜沿第二方向排列。
2.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括沿第二方向排列的多个所述第一棱镜，其中，所述第一棱镜中的每个在第一方向上具有第一直角三角形，所述第一直角三角形具有从柱状透镜的第一端部向着柱状透镜的第二端部倾斜的边。
3.如权利要求2所述的立体图像显示装置，其中，两个相邻柱状透镜的第一棱镜彼此不重叠。
4.如权利要求2所述的立体图像显示装置，其中，图像转换单元还包括：在第二方向上与每一第一棱镜相邻布置的多个第二棱镜，其中，在柱状透镜的第一端部处，第二棱镜中的至少一个的高度不同于第一棱镜中的至少一个的高度，并且至少一个第二棱镜的高度从所述柱状透镜的第一端部开始向着所述柱状透镜的第二端部逐渐减小。
5.如权利要求4所述的立体图像显示装置，其中，每一第二棱镜沿第二方向布置在一对第一棱镜之间，并且与所述一对第一棱镜中的一个第一棱镜接触并与所述一对第一棱镜中的另一第一棱镜隔开。
6.如权利要求2所述的立体图像显示装置，其中，每一第一棱镜具有在所述柱状透镜的第一端部处沿第二方向布置的第二直角三角形，并且第一棱镜沿第二方向依次重复。
7.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括沿第二方向排列的多个所述第一棱镜，其中，每一第一棱镜具有第一直角三角形，该第一直角三角形具有从柱状透镜的第一端部向着柱状透镜的中部倾斜的边或者从柱状透镜的中部向着柱状透镜的第二端部倾斜的边，其中，柱状透镜的中部位于柱状透镜的第一端部和与柱状透镜的第一端部相对的柱状透镜的第二端部之间。
8.如权利要求7所述的立体图像显示装置，其中，图像转换单元还包括：
多个第二棱镜，沿第二方向紧邻第一棱镜布置，在柱状透镜的第一端部处，第二棱镜的高度不同于第一棱镜的高度，其中，第二棱镜的高度从柱状透镜的第一端部开始向着柱状透镜的中部逐渐减小；
多个第三棱镜，沿第一方向布置在第二棱镜对面，第三棱镜在柱状透镜的第二端部处的高度与第二棱镜在柱状透镜的第一端部处的高度相同，其中，第三棱镜的高度从柱状透镜的第二端部开始向着柱状透镜的中部逐渐减小；
多个第四棱镜，沿第二方向紧邻第三棱镜布置，第四棱镜在柱状透镜的第二端部处的高度与第一棱镜在柱状透镜的第一端部处的高度相同，其中，第四棱镜的高度从柱状透镜的第二端部开始向着柱状透镜的中部逐渐减小。
9.如权利要求8所述的立体图像显示装置，其中，第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜中的每一个沿第二方向的长度是所述至少一个像素单元的长边的长度的两倍。
10.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，第一棱镜布置在柱状透镜下方。
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