CN102269893B - 显示设备、终端设备、显示面板和光学构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示设备、终端设备、显示面板和光学构件。反射液晶显示面板是用于三维显示的显示面板，其中，按矩阵提供作为由一个左眼像素L和一个右眼像素R组成的显示元件的像素对。荚状透镜是用于图像分离的光学构件，被提供用来分离来自左右像素的光，并且多个荚状透镜形成一维排列的透镜阵列。在荚状透镜和反射液晶显示面板间提供作为各向异性散射元件的各向异性散射板。根据该结构，能最小化反射显示的质量降低，以及能实现提高的图像质量，而不改变能向多个视点显示不同图像的显示设备中反射面板的凹凸结构和荚状透镜的透镜形状。

Description

显示设备、终端设备、显示面板和光学构件

本申请是分案申请。原案申请日为：2007年10月23日；原案申请号为：200710166863.6；原案发明创造名称为：“显示设备、终端设备、显示面板和光学构件”。

技术领域

本发明涉及能向多个视点的每一个显示图像的显示设备，涉及终端设备，以及更具体地说，涉及能降低由显示设备的结构引起的显示质量恶化的显示设备，涉及终端设备，以及涉及能合适地用在显示设备和终端设备中的显示面板和光学构件。

背景技术

由于近来技术发展，显示面板被配置并用在包括监视器，电视接收器和其他大的终端设备；笔记本个人计算机，自动柜员机，售货机和其他中型终端设备；以及个人TVs、PDAs(个人数字助理：个人信息终端)，移动电话，移动游戏设备和其他小的终端设备的范围中的各个位置中。因为它们的薄外观、体轻、小型、低能耗和其他优点，特别是使用液晶的显示设备配置在大量终端设备中。目前的显示设备显示出即使当从不处于正面的方向的视点看时，也能看到与正面相同的内容，但正在开发能够根据视点观看不同图像的显示设备，以及期望为下一代显示设备。三维图像显示设备用作能向多个视点的每一个显示不同图像的设备的例子。三维图像显示设备必须具有用于对左右眼提供用于左右视点的不同图像，即视差图像的功能。

过去，作为用于具体地实现上述功能的方法，已经研究了多种三维图像显示系统，以及这些系统能宽泛地划分成使用眼镜的系统和不使用眼镜的系统。使用眼镜的系统包括使用色差的立体影片系统、使用偏振光的偏振光眼镜系统和其他系统，但眼镜的不便对这些系统来说是固有的。因此，近年来，已经大量地研究不使用眼镜的无眼镜系统。

无眼镜系统包括荚状透镜系统、视差栅栏系统等等。如在日本公开专利申请No.2004-280079中所述，荚状透镜系统将荚状透镜用作用于相对于多个视点，划分图像的装置。在该荚状透镜中，表面的一个由平面组成，以及相对面具有在纵向中，形成为彼此平行的、在一个方向延伸的多个半圆柱凸面部(柱面透镜)。在荚状透镜三维图像显示设备中，按从观察者的方向的顺序，排列荚状透镜和显示面板，以及显示面板的像素位于荚状透镜的焦面。在显示面板中，按交替方式排列用于显示右眼图像的像素和用于显示左眼图像的像素。此时，相邻像素组对应于荚状透镜的凸面部。由此，通过荚状透镜的凸面部，将来自像素的光分配到左和右眼方向。能由左右眼识别不同的图像，以及观察者能识别三维图像。

视差栅栏系统使用栅栏(阻光面板)，在所述栅栏中窄垂直条纹的形状的多个开口，例如狭缝，形成为用于划分图像的装置。将包括用于显示左眼图像的像素和用于显示右眼图像的像素的组排列成对应于视差栅栏的狭缝。因此，由栅栏阻挡用于显示左眼图像的像素以及不能由观察者的右眼看到，以及只有用于显示右眼图像的像素对观察者的右眼是可见的。用相同的方式，由栅栏挡住用于显示右眼图像的像素以及观察者的左眼不能看到，以及用于显示左眼图像的像素仅观察者的左眼能看到。因此，当显示视差图像时，观察者能识别三维图像。

当第一次提出视差栅栏系统时，在像素和眼睛间放置视差栅栏，由此防碍观看以及造成不良可见度的问题。然而，液晶显示设备的近来发展已经允许将视差栅栏放在显示面板后，由此提高可见度。因此，正积极地研究视差栅栏三维图像显示设备。然而，视差栅栏系统是用于使用栅栏，“隐蔽”不必要的光线的系统，而荚状透镜系统改变光的传播方向，以及荚状透镜系统具有原理上，未降低显示图像的亮度的优点。因此，荚状透镜系统被研究用于特别是移动设备等等中，其中，高亮度显示和低功耗很重要。

作为能向多个视点显示不同图像的设备的另一例子，已经开发了能同时向多个视点显示多个不同图像的多图像同时显示设备(例如见日本公开专利申请No.06-332354)。在该显示中，在相同条件下，利用使用荚状透镜分配图像的功能来对每一观察方向同时显示不同图像。因此，单一多图像同时显示设备能同时向相对于显示设备位于彼此不同方向的多个观察者提供彼此不同的图像。根据日本公开专利申请No.06-332354，与准备与将同时显示的多个图像的数目相等的多个常规单图像显示设备相比，使用这种多图像同时显示设备使得减少安装空间以及电力成本。

由于能由此向每一不同视点显示不同图像，正积极地研究提供荚状透镜、视差栅栏或其他光学构件的显示设备。然而，本发明人已经发现当仅提供光学构件时，会产生几个问题，以及本发明人已经提出了用于克服这些问题的手段。

例如，当如在日本公开专利申请No.2004-280079中所述，使用半透射显示面板和反射显示面板，其具有像素中带凸凹结构的反射面板时，产生根据观察位置部分地降低显示的亮度的区域，当改变观察位置时，在降低亮度的位置中显示器看起来变暗，以及在一些情况下，观察到暗线图案重叠在图像上。可看出由显示的亮度的变化引起显示质量降低。这一问题的原因是当通过在反射面板上形成的凹凸结构反射由荚状透镜聚焦的外部光时，反射角根据构成凹凸结构的倾斜面的倾斜角改变。因此，日本公开专利申请No.2004-280079提出了一种用于提供荚状透镜以便其焦距不同于反射面板和透镜间的距离的方法；用于设置凹凸结构的倾斜面以便凹凸结构多次反射由荚状透镜聚焦的光的方法；以及用于设置凹凸结构以便具有存在于凹凸结构中的某一倾斜角的倾斜面的概率在柱面透镜的对齐方向中的像素间是均匀的方法。

如在日本公开专利申请No.2006-17820中所述，当提供光学构件时产生的另一问题是条纹图案叠加在显示图像上，以及当将用于图像分离的光学构件包含在透射式显示设备中时，由于透射显示设备的照明构件中形成的凹凸结构的影响，严重地降低显示质量。这一问题的原因是由于在照明构件中形成的凹凸结构，在从照明构件发出的光线的方向中，出现面内分布，以及该面内分布可视地由用于图像分离的光学构件放大。由于厚度减少等等，随着使照明构件的凹凸结构越接近荚状透镜的焦面，加重这一问题。因此，日本公开专利申请No.2006-17820提出了一种用于通过使凹凸结构中的相邻凸面部间的距离小于通过将凹凸结构和像素间的距离乘以荚状透镜的透镜间距获得的值，以及将该结果除以焦距，以及通过根据所使用的凹凸透镜，改变凹凸结构，最小化显示质量的降低的方法。

然而，在为通过改变凹凸结构或荚状透镜的性能，克服上述问题，即由在反射面板中形成的凹凸结构引起的显示质量的降低，或由于在照明构件中形成的凹凸结构的图像质量降低的上述方法中，与下文相同的问题是显而易见的。特别地，出现必须改变透镜或其他光学元件，以及反射面板的凹凸结构，以及照明构件的凹凸结构的问题。特别当普通、标准产品用于上述构件时，除修改外，毫无选择。在透镜、照明构件或具有三维形状的其他构件的情况下，在表面形状变更的情况下，必须从模塑阶段进行修改，这有可能包含大规模的修改。因此，存在通过更简单手段克服上述问题，而不修改透镜面或凹凸结构的需要。

根据对具有荚状透镜、视差栅栏或其他光学构件的显示设备的集中研究的结果，发明人发现在这些显示设备中，对显示没有用的相邻像素或其他区间的边界区的图案被观察为透镜或狭缝的排列方向中的平行线，以及产生降低图像质量的问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种显示设备，能最小化反射显示的质量的降低以及实现增加图像质量，而不改变具有用于图像分离的光学构件的显示设备中，反射面板的凹凸结构和荚状透镜的透镜形状，提供终端设备、提供显示面板和提供光学构件。

本发明的第二目的是提供一种显示设备，能最小化透射显示质量的降低和实现增加图像质量，而不改变照明构件中形成的凹凸结构和荚状透镜的透镜形状，提供终端设备，提供显示面板和提供光学元件。

本发明的第三目的是提供一种显示设备，能实现增加图像质量和最小化由观察为与透镜和狭缝的排列方向平行的线、对显示无作用的区域的图案引起的图像质量的降低，提供终端设备，提供显示面板和提供光学构件。

本发明的特征在于向显示设备提供各向异性散射部，由此可以最小化使用图像分离光学装置和显示面板显示的图像的质量下降，而不显著地折衷透镜、栅栏、或其他图像分离光学装置的图像分离效果。为实现此，优选提供各向异性散射部，用于散射相对于显示面板的像素入射或出射的光，以便图像分配方向中的散射不同于其他方向中的散射。因此，不仅可以防止显示图像质量下降，而且能降低成本，因为不需要改变图像分配部和显示面板的结构。

特别地，通过各向异性散射部的最大散射方向是垂直于图像分离方向的方向，由此，能提高图像质量，而不折衷图像分离光学装置的图像分离效果。各向异性散射部优选位于显示面板像素的图像分离装置侧上。在这种情况下，结合具有以像素为单位的反射板的显示面板，通过图像分配部和在反射板上形成的凹凸结构，能最小化图像质量下降，以及能提高反射显示的图像质量。结合半透射或全透射显示面板，可以降低由于图像分配部和相邻像素的边界的结合而引起的图像质量的任何恶化，以及提高图像质量。

根据本发明的显示设备，此外，各向异性散射部的最大散射方向能是第一方向，其中，在显示单元中排列用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素。图像分配部沿第一方向，将从像素发出的光分配到不同方向。在这种情况下，各向异性散射部位于显示面板的背侧上，由此最大化抑制由各向异性散射部引起的图像质量的恶化的影响。特别是在将用于发出平面中的光的平面光源提供给显示面板的背侧的情况下，也可以增加图像质量。这是因为经在平面光源的表面和内部上形成的凹凸结构，在平面中发出光，但本发明能最小化由平面光源的凹凸结构和图像分配部引起的显示质量的任何恶化。此外，使用各向异性散射部允许限制散射方向，相应地，能最小化正面亮度的任何减小。

根据本发明，在其中提供有用于图像分配的荚状透镜和视差栅栏或其他光学构件的显示设备中，提供各向异性散射部，所述各向异性散射部在垂直于显示平面中的光学构件的图像分配方向的方向中产生比图像分配方向中的散射更大的散射。因此，能降低在反射面板上形成的凹凸结构的影响，以及能提高图像质量。也能降低在照明构件上形成的凹凸结构的影响，以及能提高图像质量。此外，能降低观察为平行于图像分配方向的线段的非显示区的影响，以及能提高图像质量。

附图说明

图1是表示根据本发明的实施例1的显示设备的截面图；

图2是表示图1中所示的显示设备的各向异性散射板的俯视图；

图3是表示图像分配部的图像分配方向和各向异性散射板的散射方向间的关系的俯视图；

图4是表示本实施例的终端设备的透视图；

图5是表示在本实施例的反射液晶显示设备中，与X轴方向平行的线段产生的截面中的光学模型的图；

图6是表示当使用荚状透镜时的光学模型的截面图；

图7是表示为计算荚状透镜的图像分离条件，当曲率半径最小时的实例的光学模型图；

图8是表示为计算荚状透镜的图像分离条件，当曲率半径最大时的实例的光学模型图；

图9是表示当各向异性散射结构存在于柱面透镜的焦点附近时的实例的截面图，以及特别表示该结构具有主要影响的实例；

图10是表示当各向异性散射结构存在于柱面透镜的焦点附近时的实例的截面图，以及特别表示该结构具有次要影响的实例；

图11是表示当各向异性散射结构存在于与柱面透镜的焦点充分地分开的位置中时的实例的截面图；

图12是用来计算沿各向异性散射结构的z轴方向的位置的光学模型图；

图13是表示当使用视差栅栏时的光学模型的截面图；

图14是表示为计算视差栅栏的图像分离条件，当狭缝开口宽度最大时的实例的光学模型图；

图15是用于计算沿各向异性散射结构的z轴方向的位置的光学模型图；

图16是表示根据本发明的实施例2的显示设备的截面图；

图17是表示根据本发明的实施例3的显示设备的截面图；

图18是表示根据本发明的实施例4的显示设备的截面图；

图19是表示根据本发明的实施例5的显示设备的截面图；

图20是表示图19中所示的导光面板和LED的俯视图；

图21是表示图19中所示的导光面板和LED的截面图；

图22是表示在本实施例的透射液晶显示设备中，由与x轴方向平行的线段产生的截面中的光学模型的图；

图23是表示用于视差栅栏排列在显示面板的后面的实施例的光学模型的截面图；

图24是表示根据本发明的实施例6的显示设备的截面图；

图25是表示根据本发明的比较例子1的显示设备的截面图；

图26是表示根据比较例子1的显示面板中的像素的俯视图；

图27是表示当由观察者观看根据比较例子1的显示设备时，显示屏的可视图像的图；

图28是表示根据本发明的实施例7的显示设备的截面图；

图29是表示根据本实施例的透射液晶显示面板的像素的俯视图；

图30是表示用来计算最大观察距离的光学模型的截面图；

图31是表示用来计算最小观察距离的光学模型的截面图；

图32是表示视敏度的定义的示意图；

图33是表示根据本发明的实施例8的显示设备的截面图；

图34是表示根据本实施例的透射液晶显示面板的像素的俯视图；

图35是表示根据本实施例的透射液晶显示面板的像素的另一例子的俯视图；

图36是表示根据本发明的实施例9的显示设备的截面图；

图37是表示根据本实施例的透射液晶显示面板的像素的俯视图；

图38是表示根据本发明的实施例10的显示设备的截面图；

图39是表示根据本实施例的透射液晶显示面板的像素的俯视图；

图40是表示根据本发明的实施例11的终端设备的截面图；

图41是表示根据本实施例的显示设备的截面图；

图42是表示根据实施例12的显示设备的截面图；

图43是表示根据实施例13的显示设备的截面图；

图44是表示根据实施例14的显示设备的截面图；

图45是表示根据实施例15的显示设备的截面图；

图46是表示根据实施例16的显示设备的截面图；

图47是根据本实施例的显示设备的结构元件复眼透镜的透视图；

图48是表示复眼透镜的俯视图；

图49表示与显示设备的结构元件各向异性散射板有关的图，其中，图49A表示本发明的实施例1的散射特性，以及图49B表示实施例16的散射特性；

图50是表示根据实施例17的显示设备的截面图；

图51是表示根据本实施例的显示设备的结构元件复眼透镜的俯视图；

图52是表示根据本实施例的各向异性散射部的散射特性的图；以及

图53是表示根据本实施例的各向异性散射板的散射特性的图，其中，x轴表示显示面内的角度，以及y轴表示散射性能。

具体实施方式

本发明的显示设备能构造如下。即，本发明的显示设备包括：显示面板，其中，按矩阵排列至少包括用于显示用于第一视点的图像的像素以及用于显示用于第二视点的图像的像素的多个显示单元；图像分配部，用于沿第一方向，将从像素发出的光分配到不同方向，沿所述第一方向，在显示单元中排列用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素；以及各向异性散射部，用于相对于显示面板，散射入射光或出射光，以便在与第一方向垂直的第二方向中的散射不同于第一方向中的散射。

在本发明中，能防止由图像分配部和显示面板的结构引起的图像质量的下降，以及能提高图像质量。由于不需要改变图像分配部和显示面板的结构，也能降低价格。

通过各向异性散射部的最大散射方向是第二方向，由此能将有关图像分配部的图像分配效果的不利影响保持到最小，以及能通过各向异性散射部，提高图像质量。

此外，通过各向异性散射部的最大散射方向是从第二方向旋转到第一方向的方向，由此能容易调整第一方向和第二方向中的散射，以及能防止构件的大的修改。因此，能降低成本。

此外，各向异性散射部可以是在一个方向中延伸的、形成凸面部或凹面部的结构，以及各向异性散射部可以具有一维排列的棱镜结构，其中，彼此平行地排列在一个方向中延伸的多个棱镜。各向异性散射部也可以具有荚状透镜结构，其中，彼此平行地排列在一个方向中延伸的多个柱面透镜，以及可以使荚状透镜的间距小于像素的排列间距。

例如，各向异性散射部可以位于图像分配部和显示面板间。因此，能防止由于图像分配部和显示面板的结构而引起的图像质量下降，以及特别当使用反射显示面板时，能防止由于反射面板的凹凸结构而引起的显示质量的下降。

在这种情况下，各向异性散射部可以具有透明衬底和在透明衬底的表面上形成的各向异性散射结构。这种结构使得可以使用通用的各向异性散射板，以及当有必要改进各向异性散射效果时，也可以最小化对其他构件的影响。

此外，在其上形成各向异性散射部的各向异性散射结构的表面可以面向显示设备的图像分配部。由此能减少与图像分配部的不期望的相互作用，以及能提高图像质量。

此外，可以将各向异性散射部与图像分配部集成，由此不需要用于支撑各向异性散射部的各向异性散射结构的部件，因此，能获得更薄的外观。由于能整体地形成各向异性散射部和图像分配部，而不是分开形成并组合，，因此，能降低构件的数量，以及能缩减组装步骤的数量。因此，能降低成本。由于也可以消除组装期间，各向异性散射部和图像分配部的相对定位的变动，因此，也能减少不均匀性。

此外，各向异性散射部由面向显示面板的图像分配部的表面形成，由此，能在制造图像分配部期间，在背面同时形成各向异性散射部。因此，能降低制造成本，以及也能降低整体成本。

在这种情况下，在用于固定图像分配部的粘合层上形成各向异性散射部，由此消除用于模塑各向异性散射结构的模具，以及用于传送各向异性散射结构的过程的需要。因此，能降低成本。

可选地，在图像分配部的内部结构中形成各向异性散射部，由此能从更宽选择范围中选择粘合层，以及能降低成本。

可选地，可以在显示面板上形成各向异性散射部，在这一情况下，显示面板具有光学薄膜，以及各向异性散射部可以是用于将光学薄膜固定到显示面板的衬底的各向异性散射粘合层。

在本发明的显示设备中，通过各向异性散射部的最大散射方向可以是第一方向。在这种情况下，将各向异性散射部提供到显示面板的背面，由此能最大化用于防止图像质量下降的各向异性散射部的影响。

也可以采用一种结构，其中，各向异性散射部具有透明衬底以及在该透明衬底的表面上形成的各向异性散射结构，以及使其上形成各向异性散射部的各向异性散射结构的表面放置到显示设备的背面。由此能将对图像分配部的图像分配效果的不利影响保持到最小，以及能通过各向异性散射部提高图像质量。

也可以采用一种结构，其中，本发明的显示设备具有平面光源，用于在显示面板的背面上的平面中发出光，以及该平面光源通过使用在该平面光源的内部中或表面上形成的凹凸结构，在平面中发出光。因此，能防止由于平面光源的凹凸结构和图像分配部引起的图像质量下降，而不会不利地影响图像分配部的图像分配效果。由于能通过使用各向异性散射部，限制散射方向，因此也能防止正面亮度的降低。

平面光源可以具有导光面板，以及凹凸结构可以形成在导光面板中。此外，平面光源可以具有用于提高亮度的光学装置，以及用于提高亮度的光学装置可以具有凹凸结构。由此能增加用于选择用于提高亮度的光学构件的选择范围，以及能降低成本。

在本发明的显示设备中，例如，显示面板是透射式的。在本发明中，能防止由于图像分配部和相邻像素的边界的结合而引起的图像质量下降，以及能提高图像质量。此外，当将平面光源提供给背面时，能防止由于图像分配部和平面光源的结合而引起的图像质量下降，以及能提高图像质量。

显示面板可以是例如具有以像素为单位的反射面板的显示面板，以及可以在反射面板中形成凹凸结构。由此能防止由于图像分配部和反射面板的凹凸结构而引起的图像质量下降，以及能提高反射面板的图像质量。

在这种情况下，反射面板可以是在像素的一部分的区域中形成的半透射显示面板。这种结构使得不仅减少由各向异性散射部在阻光区中引起的条带，而且也减少在透射显示期间，用于反射的显示区中引起的条带，因此，能提高透射显示的质量。在反射显示期间，不仅可以减少由各向异性散射部在阻光区中引起的条带，而且可以减少在用于透射的显示区中引起的条带，因此，能提高反射显示的质量。特别地，能提高半透射显示设备中的透射显示和反射显示的质量。

在这种情况下，在第二方向中，可以以重复方式，排列其中形成有反射面板的用于反射显示的区域和其中像素光透射用于透射显示的区域。因此，能最大程度地例示用于防止由于各向异性散射部引起的图像质量下降的效果。

显示面板可以是例如液晶显示面板。液晶显示面板例如是横向场模式液晶显示面板或多域垂直取向模式液晶显示面板。在本发明中，能最小化由于图像分配部和液晶层的定向划分装置而引起的图像质量下降，以及能获得具有宽视角的显示设备。

另外，显示面板的显示单元具有用于产生彩色显示的条纹状彩色像素排列，以及例如，彩条的排列方向是第二方向。当彩条的排列方向是第二方向时，在第一方向中延伸的像素边界的比率增加，但通过本发明，能减少该增加的影响，因此，能提高图像质量。

此外，可以在正方形内形成图像单元。由此，能使显示图像的垂直和水平分辩率相同，以及能进一步提高图像质量。

显示单元中的像素也可以具有其显示区的外围上的阻光区，以及可以相对于第二方向，能倾斜在第二方向中延伸的阻光区。由此，能增加显示图像的可见度范围，以及能增强本发明的效果。

此外，可以采用一种结构，其中，显示单元中的像素具有梯形显示区以及相对于相邻像素以点对称地排列。该结构允许本发明来适当地应用于特别是使用薄膜晶体管的有源矩阵显示面板，以及允许增加的开放区比率。

在本发明的显示设备中，图像分配部是形成为例如在第一方向中排列透镜的透镜阵列。由于该结构消除由于图像划分装置而引起的光损失，因此能获得明亮显示。

在本发明的显示设备中，图像分配部是形成为例如在第一方向中排列具有有限宽度的开口的视差栅栏。由此，使用光刻技术，能易于形成图像分配部，因此能降低成本。

本发明的终端设备具有显示设备。终端设备是例如移动电话、个人信息终端、个人电视、游戏设备、数码相机、录像机、视频播放器、笔记本个人计算机、柜员机或售货机。

本发明的显示面板是一种显示面板，其中，按矩阵排列至少包括用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素的多个显示单元，其中，显示面板中的出射光的散射赋予各向异性，以及沿在显示单元中排列用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于视点的图像的像素的第一方向，将从像素发出的光分配到不同方向。

本发明的光学构件是用在显示面板中的光学构件，其中，按矩阵排列至少包括用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素的多个显示单元，其中，光学构件包括用于将入射光分配到不同方向的平面图像分配部，以及用于将各向异性赋予图像分配部的平面中的散射的各向异性散射部。根据本发明，光学构件能与显示面板结合以便产生具有高图像质量的显示设备。

在这种情况下，通过各向异性散射部的最大散射方向可以是与图像分配部的图像分配方向垂直的方向。

此外，光学构件可以具有衬底，以及可以在面对该衬底的表面上形成图像分配部和各向异性散射部。

此外，光学构件可以具有衬底，以及各向异性散射部可以形成在衬底内。

此外，光学构件可以具有粘合层，以及粘合层可以是各向异性散射部。

接着，将参考附图，在下文中，具体地描述根据本发明的实施例的显示设备、终端设备、显示面板和光学构件。将首先描述根据本发明的实施例1的显示设备、终端设备、显示面板和光学构件。图1是表示根据本实施例的显示设备的截面图；图2是表示图1中所示的各向异性散射板的俯视图；图3是表示图像分配部的图像分配方向和图1中所示的显示设备中的各向异性散射板的散射方向间的关系的俯视图；以及图4是表示本实施例的终端设备的透视图。

如图1所示，根据实施例1的显示设备将反射液晶显示面板2用作显示面板，以及反射液晶显示设备1具有荚状透镜3。荚状透镜3位于反射液晶显示面板2的显示面的侧面上，即，在面向用户的侧面上。在荚状透镜3和反射液晶显示面板2间提供作为各向异性散射元件的各向异性散射板6。具体地，在反射液晶显示设备1中，按用户的方向，顺序地层压反射液晶显示面板2、各向异性散射板6以及荚状透镜3。

反射液晶显示面板2是用于三维显示的液晶面板，其中，按矩阵提供由一个左眼像素4L和一个右眼像素4R组成的作为显示单元的像素对。荚状透镜3是为分离来自左右像素的光而提供的、用于图像分离的光学构件，以及荚状透镜3是一维排列多个柱面透镜3a的透镜阵列。将柱面透镜3a的排列方向设置成以重复方式排列左眼像素4L和右眼像素4R的方向。柱面透镜3a的延伸方向，即纵向，是垂直于显示面中的排列方向的方向。柱面透镜3a是具有半柱面凸面部的一维透镜，仅在垂直于其纵向的方向中具有透镜效应。将柱面透镜3a的焦距设置成柱面透镜3a的主点，即透镜顶点，和像素(左眼像素4L或右眼像素4R)间的距离。

在本说明书中，为方便起见，如下文所述，设置XYZ直角坐标系统。以重复方式，排列左眼像素4L和右眼像素4R的方向中，从右眼像素4R到左眼像素4L的方向是+X方向，以及相反方向是-X方向。+X方向和-X方向统称为X轴方向。柱面透镜3a的纵向是Y轴方向。此外，与X轴方向和Y轴方向垂直的方向是Z轴方向。在Z轴方向内，从左眼像素4L或右眼像素4R到荚状透镜3的方向是+Z方向，以及相反方向是-Z方向。+Z轴方向是正向，即，向着用户的方向，以及用户看见反射液晶显示面板2的+Z侧面上的表面。+Y方向是建立右手坐标系统的方向。具体地，当人的右拇指在+X方向，以及食指在+Y方向时，中指为+Z方向。

当如上所述建立XYZ直角坐标系统时，柱面透镜3a的排列方向是X轴方向，以及在Y轴方向中，按行分别排列左眼像素4L和右眼像素4R。X轴方向中的像素对的排列周期基本上等于柱面透镜的排列周期。在X轴方向中，在Y轴方向中排列的像素对的行对应于单一柱面透镜3a。

在反射液晶显示面板2中，在微小间隙上提供的两个衬底2a、2b间形成液晶层5，以及在位于-Z侧面上的衬底2b的+Z侧面上的表面上形成反射面板4。在反射面板4的表面上提供多个凹凸结构41，以及凹凸结构41使反射面板4的表面成为漫反射面。具体地，通过在反射面板4的表面上的凹凸结构41，在各个方向中漫反射从特定方向入射在反射面板4上的外部光，以及还反射到观察者。由于由此能降低正反射分量，能在光源图案不可见的角度产生亮反射显示。当光源发出漫射光时，由于相对于仅镜面反射，能增加在正向中反射的光量，从而能产生亮反射显示。

如图2所示，在各向异性散射板6的+Z方向的表面上形成各向异性散射结构61。具体地，各向异性散射板6具有透明衬底和形成在透明衬底的表面上，作为各向异性散射部(即各向异性散射装置)的各向异性散射结构61。各向异性散射结构61是在XY平面中的X轴方向中延伸的带状凸面部，以及在各向异性散射板6的表面上形成多个各向异性散射结构61。根据该结构，通过沿各向异性散射板6的+Z侧面的表面上的Y轴方向行进，横过多个各向异性散射结构61。具体地，该表面在Y轴方向中具有多个凹凸结构。相反，通过沿表面的X轴方向行进，横过很少或没有各向异性散射结构61。因此，该表面在X轴方向中具有少量凹凸结构。

更概括地说，各向异性散射板6的表面在特定方向中具有多个凹凸结构，以及在与该特定方向垂直的方向中具有少量凹凸结构。在本实施例中，将存在多个凹凸结构的特定方向设置成Y轴方向。根据该结构，各向异性散射板6在Y轴方向中产生最大散射，以及在X轴方向中产生最小散射。如图3所示，XY平面中的在Y轴方向和X轴方向之间的角度的散射性能由各向异性散射结构61的形状而定，但在本实施例中，散射性能随从Y轴方向旋转到X轴方向而快速恶化。

通常，荚状透镜3或其他图像分配部(即图像分配装置或图像分离装置)的图像分配效果当安装散射装置时倾向于减小。在本实施例中，原因在于例如当通过散射装置显著地散射由左眼像素4L的反射面板4反射的光，以与在右眼像素4R中反射的光相同的方式，该光也进入用户的右眼。如上所述，在本实施例中，将构成荚状透镜3的柱面透镜3a的纵向设置成Y轴，以及将柱面透镜3a的排列方向设置成X轴方向。因此，荚状透镜3在X轴方向中具有图像分配效果。相反，设置各向异性散射板以便在Y轴方向中最大化其散射，以及在X轴方向中最小化。具体地，在本实施例的反射液晶显示设备1中，将各向异性散射板6放置成最小化对荚状透镜3的图像分配效果的散射性能的影响。在本发明中，将荚状透镜描述为图像分配装置。严格意义上讲，构成荚状透镜的柱面透镜充当用于将左眼像素光和右眼像素光分离到不同方向中的装置。因此，荚状透镜能将用于左眼的图像和用于右眼的图像分配到不同方向。这种现象视为能在本发明中展现，利用具有图像分配效果的荚状透镜。

此外，在本实施例的反射液晶显示设备1中，未密封各向异性散射板6和荚状透镜3，以及也未密封各向异性散射板6和反射液晶显示面板2。具体地，在各向异性散射板6、荚状透镜3和反射液晶显示面板2间的空间中提供空气层。

如图4所示，根据本实施例的终端设备是移动电话9。反射液晶显示设备1安装在移动电话9中。反射液晶显示设备1的X轴方向是移动电话9的屏幕的横向，以及反射液晶显示设备1的Y轴方向是移动电话9的屏幕的纵向。

下文描述如上所述构造的本发明的显示设备的操作。图5是表示由与图1中所示的反射液晶显示设备中的X轴方向平行的线段产生的反射液晶显示设备的截面中的光学模型的图。如图5所示，由于本实施例的显示设备是反射式的，外部光用于显示。首先，下述操作描述将集中在入射在反射液晶显示设备1上的外部光中的平行光分量光89上。由荚状透镜3聚焦入射在荚状透镜3上的光89。如前所述，设置荚状透镜3的焦距以便焦点出现在反射面4上。

在消除各向异性散射板6的影响的情况下，由荚状透镜聚焦的光在反射面板的表面上具有焦点。当焦点在凹凸结构的倾斜面上时，通过倾斜面，以一定角度反射光。因此，在除用户的方向中传播反射光，以及光基本上对显示没有作用。相反地，当在凹凸结构的平面部分出现焦点时，在正向中反射光，以及反射光在用户的方向中前进，因此，对显示有作用。由此，根据外部光的角度和用户的位置，亮区和暗区出现在显示中。因此，在显示图像叠加亮度差，以及观察到质量降低。

然而，在本发明中，在荚状透镜3和反射面板4间提供各向异性散射板6。各向异性散射板6在Y轴方向中产生最大散射，以及在X轴方向中产生最小散射，如前所述。因此，连同X轴方向中的轻微散射，在反射面板4的表面上，聚焦由荚状透镜3聚焦的光。由此使得被照射的反射面板的表面区变得大于不提供各向异性散射板6的情形。散射在Y轴方向中大于X轴方向中，使得可以增加被照射的反射面板的表面面积。因此，将由荚状透镜3聚焦的光照射到各个位置，包括反射面板4上的凹凸结构41的倾斜部和平面部。具体地，通过荚状透镜3，在X轴方向中聚焦进入显示设备的平行光，但各向异性散射板6在X轴方向中散射一些光以及在Y轴方向中散射更多。换句话说，即使当平行光进入时，也可以其量与当Y轴方向中，具有更大散射特性的各向异性散射光进入时相同。因此，能降低由凹凸结构引起的显示图像的恶化。接着，以不同角度传播反射光。该光的一部分再次通过荚状透镜3，以及在用户的方向中，分离和传播左右图像以便产生三维显示。该光在通过荚状透镜3前，再次通过各向异性散射板6，但由出现各向异性散射的效应而定，能降低由于凹凸结构而引起的图像质量的任何恶化。

接着，将描述本实施例的效果。如上所述，在本实施例中，在荚状透镜和反射面板间提供各向异性散射板，以及由各向异性散射板引起的最小散射的方向处于示范荚状透镜的图像分配效果的方向。最大散射的方向相对于示范荚状透镜的图像分配效果的方向垂直地排列。根据该结构，能防止由于荚状透镜和反射面板的凹凸结构而引起的图像质量的下降，而不显著地降低荚状透镜的图像分配效果。如果使用各向同性散射(散射器)，将出现有关有关实现荚状透镜的图像分配效果也实现最小化由凹凸结构引起的图像质量的恶化的效果的困难。使用各向异性散射使这两项均能实现。即使当平行光进入时，各向异性散射板和其他各向异性散射装置允许其数量与当各向异性散射光进入时相同。换句话说，各向异性散射装置将入射光的平行光分量转换成各向异性散射光。设置各向异性散射光以便不折衷荚状透镜的图像分配效果。因此，不仅可以当平行光入射时，而且当聚光灯或具有相对高的方向性的其他光进入时，均能提高图像质量。具体地，与照明条件无关，能实现良好显示质量。当反射面板的凹凸结构大时，不仅通过暗线图案，而且通过由凹凸结构的间距引起的颗粒度，降低图像质量。然而，由于本实施例设计成在不示范荚状透镜的图像分配效果的方向中散射相当大，因此，能防止由于颗粒度而引起的图像质量下降，以及能提高显示质量。此外，本实施例中的各向异性散射板还具有在从XY平面中的Y轴方向中稍微倾斜的方向中的散射性能，因此，该倾斜方向中的散射能用来降低暗线图案，以及提高显示质量。此外，不需要修改荚状透镜或反射面板的凹凸结构，在例如透射显示设备和反射显示设备中，均能使用相同的荚状透镜。因此，能降低制造所需的构件的类型的数量，并能降低成本。在本实施例中，由于使用各向异性散射板，因此，能仅通过在XY面中改变板的角度，易于调整X轴方向和Y方向中的散射性能。当散射性能在例如X轴方向中不足时，可以仅定位各向异性散射板，以便增加X轴方向中的散射性能，以及能防止构件等等的相当大的改进。因此能降低成本。

将本实施例中的各向异性散射板描述为排列成最小化散射的方向为示范荚状透镜的图像分配效果的方向，但本发明不受该结构限制，以及只要能显示出分配效果，能以任何角度放置各向异性散射板。根据该结构，仅通过调整XY平面中的板的角度，能易于调整X轴方向和Y轴方向中的散射性能，以及能在不大规模地修改构件的情况下调整散射性能。因此能降低成本。

在本实施例中还描述了一个例子，其中，各向异性散射结构61是形成在各向异性散射板6的+Z侧面的表面上的凸面部，但各向异性散射结构61可以形成在各向异性散射板6的-Z侧面的表面上。然而，当各向异性散射结构61位于荚状透镜3的焦点附近时，产生该结构本身将降低图像质量的相当大的风险。因此，优选各向异性散射结构61形成在各向异性散射板6的+Z侧面的表面上，远离焦点。换句话说，使其上形成有各向异性散射结构的表面朝着荚状透镜，能够使得图像质量的恶化被最小化。代替凸面部，各向异性散射结构也可以是凹面部。可以使用任何各向异性散射板，只要由该板产生的散射是各向异性的。例如，可以使用通过定制机械加工各向异性散射图案的母模，以及使用热模压方法或2P方法，传送模具图案获得的薄膜、形成一维全息图案的全息漫射器，或通过延伸普通各向同性散射板(膜)来使该板具有各向异性获得的板。当使用通过延伸普通各向同性散射板以便使该板具有各向异性而获得的板时，用作起始板的各向同性散射板可以是由于表面凹凸结构而具有散射，以及由于延伸而引起的表面凹凸结构中的各向异性的各向异性散射板。作为起始板的各向同性散射板也可以是在板中包括具有不同折射率的材料，以及所述延伸在具有不同折射率的材料的分布中产生各向异性的各向异性散射板，由此产生各向异性散射。

此外，各向异性散射图案可以是排列多个一维棱镜的一维棱镜阵列，或排列作为一维透镜的多个柱面透镜的一维透镜阵列。用作图像分配部的荚状透镜设置成以预定角度分离由左眼像素和右眼像素显示的图像，但作为各向异性散射部的一维透镜阵列放置成不具有这种图像分离效应。例如，以与像素相比极其小的间距排列透镜。焦距设置成透镜和像素间的距离的几倍，或该距离的若干分之一，以便透镜焦点不位于像素上。当使用这种一维光学元件时，在作为显示平面的XY平面中的旋转排列是有效的。具体地，通过各向异性散射部(散射器)的最大散射的方向优选地是从第二方向旋转到第一方向的方向。

本实施例中的各向异性散射板6描述为具有在各向异性散射板6和荚状透镜3间的间隙中，以及在各向异性散射板6和反射液晶显示面板2间的间隙中存在空气层的结构。然而，本发明不受该结构限制，以及可以通过具有预定折射率的粘合构件、粘合剂等等填充间隙。因此，能防止荚状透镜和反射液晶显示面板的定位中的波动，以及能减小界面的反射。因此，能进一步增加显示质量。如在本实施例中所述，当在表面上形成凹凸结构的各向异性散射板用作各向异性散射部时，由于当由具有与凹凸结构相同折射率的材料固定该板，丧失散射效果，因此，可以适当地使用具有不同折射率的材料。以本实施例的方式，将单独的各向异性散射板用作各向异性散射部的优点是能使用普通的各向异性散射板，以及即使当需要修改各向异性散射效果时，也能最小化对其他构件的影响。

此外，在本实施例的描述中，将反射液晶显示面板用作显示面板，但本发明不受该结构限制，以及能将本发明有效地应用到使用具有凹凸结构的反射面板的显示面板。例如，在能反射显示和透射显示的半透射液晶显示面板的情况下，以及在除液晶显示面板外的反射显示面板的情况下，能应用本发明。在半透射液晶显示面板中，在具有大比率透射区的微反射液晶显示面板中，以及在具有大比率的反射区的微透射液晶显示面板中，能以与本实施例相同的方式应用本发明。液晶显示面板的驱动方法可以是TFT(薄膜晶体管)方案、TFD(薄膜二极管)方案或其他有源矩阵方案，或STN(超扭曲向列液晶)方案或其他无源矩阵方案。

在本实施例中，描述了提供仅左眼像素和右眼像素的双眼三维显示设备的情形，但在N眼设备(其中，N为大于2的整数)的情况下，也能应用本发明。

此外，在本实施例中，除使用滤色器的彩色显示外，结合根据时分使多个颜色的光源发亮的系统，也可以显示彩色图像。

同时，可以在X方向中的间距与Y方向中的间距相同的正方形中形成显示单元。换句话说，显示单元的所有间距相同。

本实施例中的荚状透镜描述为具有透镜表面处于朝向用户的+Z方向的结构，但本发明不受该结构限制，以及透射表面处于朝向显示面板的-Z方向中。在这种情况下，由于能减小透镜和像素间的距离，因此，获得增加分辩率的适用性的优点。另外，能使形成各向异性散射结构的表面的位置远离荚状透镜的焦点。因此，能提高图像质量。

已经提供了本实施例的描述，其中，在X轴方向中排列构成荚状透镜的柱面透镜，以及各向异性散射装置的各向异性特性在Y轴方向中大于X轴方向。在图4中，显示设备的显示表面描述为从平行于X轴方向的边缘到平行于Y轴方向的边缘组成。然而，在本发明中，该结构不通过限定的方式提供；可以相对于旋转排列，在显示屏中排列柱面透镜。在这种情况下，图4中的设备可以视为在XY平面中旋转。换句话说，重要的是排列柱面凸面的方向和各向异性散射装置的散射特性满足本实施例的构成。

本实施例中的图像分配部描述为荚状透镜，但本发明不受该结构限制，以及本发明也能适用于将狭缝阵列用作图像分配部的视差栅栏系统。荚状透镜是具有垂直结构的三维形状，而视差栅栏具有平面二维形状以及能易于使用光刻技术制作。从而可降低成本。然而，如上所述，当使用荚状透镜时，没有由图像分离装置引起的光损失。因此，就获得明亮的反射显示而言，荚状透镜系统是有利的。

现在，将就将荚状透镜启动为图像分配装置的条件，提供详细描述。在本实施例中，图像分配装置必须沿排列像素的第一方向，即沿X轴，在相互不同的方向中，分配由左眼和右眼像素发出的光。因此，对以最大限度示范图像分配效果的情形，将参考图6进行下述描述。

H是指荚状透镜3的主点(即顶点)和像素间的距离，n是指荚状透镜3的折射率，以及L是指透镜间距。P是指每一左眼像素4L或右眼像素4R的间距。因此，2P是指显示像素排列间距，由一个左眼像素4L和一个右眼像素4R组成。

最佳观察距离OD是指荚状透镜3和观察者间的距离。e是指在该距离的像素的放大投影图像的周期，即，在平行于该透镜并远离此距离OD的理论平面中，左眼像素4L和右眼像素4R的投影图像的宽度的周期。WL是指从位于荚状透镜3的中心的柱面透镜3a的中心到在X轴方向中，位于荚状透镜3的末端的柱面透镜3a的中心的距离。WP是指如位于反射液晶显示2的中心中，由左眼像素4L和右眼像素4R组成的显示像素的中心和在X轴方向中，位于反射液晶显示2的末端上的显示像素的中心间的距离。α和β分别是指相对于位于荚状透镜3的中心中的荚状透镜3a中的光，入射和出射的角度。γ和δ分别是指相对于X轴方向中，位于荚状透镜3的边缘上的柱面透镜3a的光，入射和出射的角度。C是指距离WL和距离WP间的差值。2m是指距离WP的区域中的像素数量。

排列柱面透镜3a的间距L和排列像素的间距P彼此关联，因此，彼此关联地确定间距值的每一个。然而，通常与显示面板关联地设计荚状透镜，为此，将像素排列间距P视为常量。选择荚状透镜3的材料将确定折射率n。相反地，使用所需值，设定透镜和观察者间的观察距离OD和在该观察距离OD的像素放大投影图像的周期e。这些值用来确定透镜和像素间的距离H和透镜间距L。由斯涅耳定律和几何关系导出下文的公式1至6。也导出下文的公式7至9。

[公式1]

n×sinα＝sinβ

[公式2]

OD×tanβ＝e

[公式3]

H ×tanα＝P

[公式4]

n×sinγ＝sinδ

[公式5]

H×tanγ＝C

[公式6]

OD×tanδ＝WL

[公式7]

WP-WL＝C

[公式8]

WP＝2×m×p

[公式9]

WL＝m×L

如上所述，描述了当最大地示范图像分配效果时的情形，以及这与将设置成与荚状透镜的焦距f相等的像素和荚状透镜的顶点间的距离H有关。因此公式10成立。如果r用作透镜的曲率半径，那么使用下述公式11确定r。

[公式10]

f＝H

[公式11]

r＝H×(n-1)/n

如果使用上述参数进行全部计算，像素排列间距P是根据显示面板确定的值，而由像素投影的放大图像的周期e和观察距离OD是根据显示设备的结构而确定的值。由这些值导出的透镜和像素间的距离H和透镜排列间距L是用来确定将来自像素的光投影到观察面上的位置的参数。用于改变图像分配效果的参数是透射曲率半径r。具体地，在固定透镜和像素间的距离H的情况下，那么当透镜曲率半径从理想状态改变时，左右像素图像将变模糊，防碍明显分离。换句话说，期望确定能有效地分离图像的曲率半径的范围。

首先，计算用于透镜分离作用有效的曲率半径范围的最小值。为了透镜分离作用有效，在其底边为透镜间距L和高度为焦距f的三角形和其底边为像素间距P和其高度为H-f的三角形间，如图7所示，建立相似关系。由此导出公式12，以及能确定最小焦距值fmin。

[公式12]

fmin＝H×L/(L+P)

于是由焦距计算曲率半径。使用公式11，能如图公式所示，确定最小曲率半径rmin。

[公式13]

rmin＝H×L×(n-1)/(L+P)/n

于是计算最大值。为了透镜分离作用有效，在其底边为透镜间距L和其高度为焦距f的三角形和其底边为像素间距P以及其高度为f-H的三角形间，如图8所示，建立相似关系。由此导出公式14，以及能确定其最大焦距值。

[公式14]

fmax＝H×L/(L-P)

于是由焦距计算曲率半径。使用公式11，能如图15所示，确定最大曲率半径rmax。

[公式15]

rmax＝H×L×(n-1)/(L-P)/n

当如上所述，执行整个计算时，那么为透镜示范图像分配效果，透镜的曲率半径必须落在下述公式16的范围内，其使用公式13和15表示。

[公式16]

H×L×(n-1)/(L+P)/n≤r≤H×L×(n-1)/(L-P)/n

上面已经描述了具有左眼像素和右眼像素的二视点三维图象显示设备，然而，在本发明中，不通过限制方式来提供该排列。例如，本发明可以类似地用于其格式包含N个视点的显示设备。在这些情况下，在上文所示的距离WP的定义中，可以将包含在与距离WP有关的区域中的像素的数量从2m改变成N×m。

现在将要描述沿Z轴方向，各向异性散射结构的所需位置。在各向异性散射结构不具有X轴方向中的散射分量的情况下，如果它们位于沿Z轴方向的预定位置，将不产生主要问题。然而，典型地，一些散射分量也将沿X轴方向出现。只要产生X轴方向中的散射的结构均匀地出现，将不出现主要问题。然而，在沿X轴方向中的一些区域出现X轴方向中的散射结构，而在其他区域中未出现的情况下，那么Z轴方向中的它们的位置变为影响图像质量的极其重要的参数。

参考图9至11，描述这一现象。图9是表示在柱面透镜的焦点的附近存在各向异性散射结构，并具有特别显著影响的情形的截面图。图10表示各向异性散射结构的影响比较小的情形，图11是表示在充分远离柱面透镜的焦点的位置中存在各向异性散射结构的情形的截面图。各向异性散射结构的散射性能最大的方向为Y轴方向，然而，也在X轴方向中出现一些散射。各向异性散射区的仅一些也导致X轴方向中的散射。由于特别关注X轴方向散射，在图9至11中。仅将具有X轴方向中的散射区的那些部分画出，作为各向异性散射结构61。

如图9所示，在X轴方向中散射的各向异性散射结构61存在于柱面透镜3a的焦点的附近的情形中，从柱面透镜3a发出的大部分光将受各向异性散射结构61影响。然而，如图10所示，在对从柱面透镜3a发出的光的角度做稍微改变，即，从稍微倾斜的方向进行由观察者所执行的观察的情况下，各向异性散射结构61的效果将下降。由此，各向异性散射结构的效果增加或减小，取决于观察者观察显示设备的角度。在各向异性散射结构具有主要影响的情况下，X轴方向散射显著，而当该影响较小时，散射也最小。因此，观察者将感知图像质量的下降。

与之对比，当各向异性散射结构61存在于充分远离柱面透镜3a的焦点的位置中时，如图11所示，由各向异性散射结构61产生的影响将始终如一，为此，观察者将不会感知图像质量的下降。由此，优选各向异性散射结构远离透镜的焦点。

接着，将就各向异性散射结构应当远离焦点的程度进行描述。如在上文中所述，在X轴方向中散射的各向异性散射结构优选均匀地位于X轴方向中，在这一情况下，将不出现显著的问题。具体地，优选密集地排列各向异性散射结构，因为如果稀疏地排列，将放大问题。例如，在X轴方向中的各向异性散射结构间的间隔大于透镜排列间距L的情况下，各向异性散射结构将存在于一些柱面透镜上，而不存在于其他柱面透镜上。在这些情况下，观察者将感知下降的图像质量；因此，在存在X轴方向中散射的多个各向异性散射结构的情况下，优选使其间的间隔等于或小于透镜排列间距L。因此，应当考虑各向异性散射结构间距为L，以及单一各向异性散射结构对应于单一柱面透镜。另外，当各向异性散射结构在X轴方向中为大的宽度时，将更容易实现均匀性，并且优选如此，为此，作为边界条件，也将考虑X轴方向宽度为零的情形。此外，当透镜焦点距离短时，不太容易使各向异性散射结构远离透镜焦点；因此，应当考虑有关由公式12和13表示的最小焦距条件。

作为前提，还应当考虑各向异性散射结构功能不仅仅在主瓣中，而且在主侧瓣中的情形。如在上文已经描述过，在本实施例中，与透镜一一对应地放置由左右像素组成的显示单元。通常，“主瓣”是指从指定显示单元发出并通过相应透镜的光。“主侧瓣”是指从指定像素对发出并通过对应于相对于发射像素对相邻放置的另一像素对的透镜的光。主瓣存在于显示设备的正向中，以及主侧瓣存在于相对于透镜排列方向倾斜的方向中。

如图12所示，在各向异性散射结构存在于透镜的光轴的附近中的情况下，那么当从透镜的焦点，距离一定程度时，能在主侧瓣和主瓣中启动各向异性散射结构。将H1用作从主点，即透镜的顶点到各向异性散射结构的距离，那么从各向异性散射结构到像素面的距离为H-H1。因此，如果考虑从相邻像素对发出的光通过各向异性散射结构61并进入柱面透镜3a的末端的情形，那么将在其底边为L/2(透镜排列间距的一半)和其高度为H1的三角形和其底边为1.5N×P的距离(对应于1.5N像素(相对于左右像素，N＝2))，以及其高度为H-H1的三角形间，产生相似关系。也能产生公式17。

[公式17]

L/2:H1＝1.5N×P:H-H1

如果相对于H1重新排列公式17，那么，将获得公式18。

[公式18]

H1＝L×H/(L+3N×P)

由公式18计算的值是边界条件；因此，如由公式19所示，在小于该值的范围将不出现问题。H1的下限为零，以及这一情形与当在透镜表面上形成各向异性散射结构时有关。

[公式19]

H1≤L×H/(L+3N×P)

作为前提，假定各向异性散射结构存在于透镜的光轴上，然而，如上所述，考虑扩展到主瓣和相邻主侧瓣。因此，即使当在除沿光轴的位置中存在结构时，这一条件将是适当的。

即使不以足够紧密排列的方式排列沿X轴方向具有散射特性的各向异性散射结构的情况下，一旦执行了所有上述计算，提供透镜的顶点和各向异性散射结构间的距离将等于或小于L×H/(L+3N×P)的排列允许使用本发明并提高图像质量。

现在，将描述当将视差栅栏用作图像分配装置时，允许视差栅栏以有效方式示范图像分配动作的条件。首先，将参考图13，描述视差栅栏系统。

视差栅栏7是在其上形成多个小的、垂直条纹状开口，即狭缝7a的阻光板。换句话说，视差栅栏是在其上形成在垂直于第一方向(分配方向)的第二方向中延伸的狭缝的光学构件，将狭缝形成为沿第一方向排列多个。从左眼像素4L向视差栅栏7发出的光通过狭缝7a，然后，形成传播到区域EL的光束。类似地，从右眼像素4R向视差栅栏7发出的光通过狭缝7a，然后，形成传播到区域ER的光束。只要使他们的左眼552位于区域EL和右眼551位于区域ER，观察者能感知三维图像。

接着，将提供三维图像显示设备中的部件的大小的详细描述，其中，使具有狭缝状开口的视差栅栏位于显示面板的正面上。如图13所示，L是指排列视差栅栏7的狭缝7a的间距，以及H是指像素和视差栅栏7间的距离。光学观察距离OD是指观察者和视差栅栏7间的距离。WL是指从位于视差栅栏7的中心中的狭缝7a的中心到在X轴方向中，位于视差栅栏7的末端的狭缝7a的中心的距离。视差栅栏7是阻光板，因此，防止除经狭缝7a外的地方进入的光通过。然而，视差栅栏7具有用于支撑栅栏层的衬底，以及衬底的折射率定义为n。假设不存在支撑衬底，可以将折射率n设置成1，其是周围空气的折射率。为在这种情况下提供清晰度，当从支撑栅栏层的衬底发出经狭缝7a发出的光时，根据斯涅耳定律，产生折射。因此，α和β分别是指相对于位于视差栅栏7的中心中的狭缝7a中的光，入射和出射的角度。γ和δ分别是指相对于位于X轴方向中，视差栅栏7的边缘上的狭缝7a中的光的入射和出射的角度。S1是指狭缝7a的开口的宽度。排列狭缝7a的间距L和排列像素的间距P彼此相关，使得每个间距值都能与另一个关联地确定。然而，通常，结合显示面板设计视差栅栏，为此，将像素排列间距P视为常数。通过选择用于支撑栅栏层的衬底的材料，确定折射率n。相反地，使用所需值设置视差栅栏和观察者间的观察距离OD和观察距离OD的像素放大投影图像的周期e。这些值用来确定栅栏和像素间的距离H和像素间距L。从斯涅耳定律和几何关系，导出下文的公式20至25。也导出下文的公式26至28。

[公式20]

n×sinα＝sinβ

[公式21]

OD×tanβ＝e

[公式22]

H×tanα＝P

[公式23]

n×sinγ＝sinδ

[公式24]

H×tanγ＝C

[公式25]

OD×tanδ＝WL

[公式26]

WP-WL＝C

[公式27]

WP＝2×m×p

[公式28]

WL＝m×L

上文描述了具有左眼像素和右眼像素的二视点三维图像显示设备，然而，在本发明中，不通过限制方式来提供该排列。例如，本发明可以类似地用于其格式包含N个视点的显示设备。在这些情况下，在上文所示的距离WP的定义中，可以将包含在与距离WP有关的区域中的像素的数量从2m改变成N×m。

如果使用上述参数进行全部计算，像素排列间距P是根据显示面板确定的值，而从像素投影的放大图像的周期e和观察距离OD是根据显示设备的结构而确定的值。根据用于支撑衬底的材料等等，确定折射率n。由这些值导出的狭缝排列间距L和视差栅栏和像素间的距离H是用来确定将来自像素的光投影在观察面上的位置的参数。用于改变图像分配效果的参数是狭缝开口宽度S1。具体地，在固定栅栏和像素间的距离H的情况下，那么越小的狭缝开口宽度将使得更清楚地分离左右像素图像。原理与用于针孔照相机的原理相同。当开口宽度S1越大时，左右像素图像将变得模糊，防碍清楚分离。

产生分离的视差栅栏狭缝的宽度范围能比当使用透镜系统时更直观地计算。如图14所示，当从左眼像素4L和右眼像素R间的边界发出的光通过狭缝7a时，光的宽度被降低到宽度S1，所述宽度S1是狭缝开口宽度。光在到达观察面前在距离OD上传播，但在观察面处的宽度必须等于或小于e，以便产生分离。在光超出该宽度的情况下，将超出左/右像素投影周期，因此，将不产生分离。狭缝开口的宽度S1是狭缝间距L的一半。具体地，将产生分离的视差栅栏狭缝的宽度范围等于或小于狭缝间距的一半。

接着，将使用视差栅栏系统，描述在Z轴方向中的各向异性散射结构的优选位置。如图15所示，将透镜系统视作与视差栅栏系统类似。因此，将透镜排列间距L用作狭缝7a的开口的宽度S1，以及使用上述公式19中的S1允许获得下述公式29。

[公式29]

H≤S1×H/(S1+3N×P)

即使不以足够紧密的排列放置沿X轴方向具有散射特性的各向异性散射结构的情况下，当已经执行上述计算时，提供视差栅栏和各向异性散射结构间的距离将等于或小于S1×H/(S1+3N×P)的排列允许使用本发明以及提高图像质量。

此外，将移动电话描述为本实施例中的终端设备的例子，但本发明不受该结构限制，以及可以应用于PDA、个人TV、游戏设备、数码相机、数字摄像机、笔记本个人计算机和各种其他类型的移动终端设备。本发明不仅可适用于移动终端设备，而且可以适用于柜员机、自动售货机、监视器、电视接收器和各种其他类型的固定终端设备。

接着，将描述本发明的实施例2。图6是表示根据本实施例的终端设备的截面图。在本发明的实施例1中，在反射液晶显示面板和作为图像分配部的荚状透镜间放置作为各向异性散射部的各向异性散射板。实施例2不同于实施例1之处在于在与形成作为图像分配部的荚状透镜的透镜面的表面相对的表面上提供各向异性散射结构，以及各向异性散射结构与荚状透镜整体形成。

具体地，如图16所示，在本实施例的反射液晶显示设备11中，将作为图像分配部的荚状透镜31提供给作为反射液晶显示设备11的最外面的+Z侧面，以及在面向用户的荚状透镜31的+Z表面上形成多个柱面透镜31a。在荚状透镜31的-Z侧面上形成作为各向异性散射部的各向异性散射结构62，所述荚状透镜31的-Z侧面是面向反射液晶显示面板2的表面。例如，使用热模压方法，当形成荚状透镜31的透镜表面时，通过将用于各向异性散射结构的模具安放在荚状透镜31的背面上并按压，能在形成透镜表面的同时形成各向异性散射结构62。除该方法外的技术优选地包括使用各向异性爆破器，诸如对角爆破器，以便施加上在一个方向中延伸的图案，以及摩擦技术，由此在单一方向中执行摩擦。通过粘合材料51，将荚状透镜31和反射液晶显示面板2固定在一起，以及具有与荚状透镜31不同的折射率的材料用作粘合材料51。除上述外的本实施例的方面与实施例1中相同。

在本实施例中，以与实施例1相同的方式，使用各向异性散射部使得可以防止由于荚状透镜和反射面板的凹凸结构而引起的显示质量下降，而不显著地折衷荚状透镜的图像分配效果。相对于上述实施例1，由于与荚状透镜整体形成各向异性散射部，不需要用于支撑各向异性散射部的各向异性散射结构的部件，因此能减少设备的轮廓。由于能整体形成各向异性散射部和图像分配部，而不是单独地形成并结合，从而能减少构件的数量，以及能减少组装步骤的数量。因此，能降低成本。由于也可以消除组装期间各向异性散射部和图像分配部的相对定位中的波动，从而能减少不均匀性。在本实施例中，需要定制一种特定的荚状透镜，其中，整体地形成各向异性散射部和图像分配部，但不需要改变透镜的间距或曲率，以及可以使用传统的模具。因此，能降低成本。此外，能使形成各向异性散射结构的表面远离荚状透镜的焦点，以及能获得良好的图像质量。除上述外，本实施例的效果与实施例1相同。

接着，将描述本发明的实施例3。图17是表示根据本实施例的显示设备的截面图。在本发明的实施例2中，在与形成作为图像分配部的荚状透镜的透镜表面的表面相对的表面上，形成作为各向异性散射部的各向异性散射结构。实施例3不同于实施例2之处在于使用具有各向异性散射性能的各向异性散射胶63，使反射液晶显示面板和作为图像分配部的荚状透镜彼此粘接。

具体地，如图17所示，在本实施例的反射液晶显示设备12中，将各向异性散射胶63应用于与形成荚状透镜3的柱面透镜3a的表面相对的表面上，以及通过各向异性散射胶63，使荚状透镜3和反射液晶显示面板2粘接在一起。各向异性散射胶63是定向和分散加工成纤维或棒状的材料的胶，以及每一材料具有不同折射率。除上述外，本实施例的方面与实施例2相同。

在本实施例中，以与实施例2相同的方式，使用各向异性散射部使得可以防止由于荚状透镜和反射面板的凹凸结构而引起的显示质量下降，而不显著地折衷荚状透镜的图像分配效果。相对于实施例2，由于不需要用于模塑各向异性散射结构的模具，或用于传送各向异性散射结构的过程，从而能降低成本。此外，存在于各向异性散射胶中的纤维或棒状材料具有极其细的结构，导致平面内的非常均匀的散射。因此，能显著地提高图像质量。除上述外的本实施例的方面与实施例2中相同。

接着，将描述本发明的实施例4。图18是表示根据本实施例的显示设备的截面图。在实施例3中，使用具有各向异性散射性能的各向异性散射胶63，使反射液晶显示面板和作为图像分配部的荚状透镜彼此粘接。实施例4不同于实施例3之处在于在作为图像分配部的荚状透镜本身内，形成各向异性散射结构。

具体地，如图18所示，在本实施例的反射液晶显示设备13中，荚状透镜32的基础材料具有各向异性散射，由此，荚状透镜32本身具有各向异性散射性能。能用来制作具有各向异性散射性能的基础材料的适当方法包括当制作基础材料时，用于定向和分散具有不同折射率的纤维或棒状材料的方法、用于延伸具有各向同性散射的基础材料以便产生散射各向异性的方法以及其他方法。可以使用例如热模压方法来将透镜形状转移到根据上述方法制作的具有各向异性散射性能的基础材料，以便制作具有各向异性散射的荚状透镜32。将荚状透镜32通过粘合材料52固定到反射液晶显示面板2。除上述外，本实施例的方面与实施例3相同。

在本实施例中，以与实施例3相同的方式，使用各向异性散射部使得可以防止由于荚状透镜和反射面板的凹凸结构而引起的显示质量降低，而不显著地折衷荚状透镜的图像分配效果。与实施例2相比，不需要使用其折射率不同于荚状透镜的折射率的粘合材料。此外，与实施例3相比，不需要使用各向异性散射胶。具体地，与实施例2和3相比，由于能从显著更宽的范围选择能使用的粘合材料和胶，除实施例2和3的特性外，能甚至能进一步获得成本降低。此外，能使形成各向异性散射结构的表面远离荚状透镜的焦点，以及能获得良好的图像质量。

在本实施例中，将作为图像分配部的荚状透镜描述为在其内部具有各向异性散射结构，但本发明不受该结构限制，以及另一组成构件可以在其内部具有各向异性散射性能。例如，可以在显示面板中使用塑料基板，以及塑料基板可以具有各向异性散射性能。用在液晶显示面板中的极化板或相差板也可以具有各向异性散射。此外，用于将提供给显示面板的光学薄膜固定到显示面板的基板的粘合层可以是各向异性散射粘合层。除上述外，本实施例的效果与实施例3相同。

接着，将描述本发明的实施例5。图19是表示根据本实施例的显示设备的截面图；图20是表示图19中所示的导光面板和LED的俯视图；以及图21是表示图19中所示的导光面板和LED的截面图。

如图19所示，在本实施例的透射液晶显示设备14中，从用户的方向，按顺序提供荚状透镜3、透射液晶显示面板21、各向异性散射板64和背光单元8。在透射液晶显示面板21中，以与本发明的实施例1中的反射液晶显示面板2相同的方式，显示面板的显示像素由彼此相邻的左眼像素41L和右眼像素41R组成。也沿柱面透镜3a的纵向排列显示像素，以及将荚状透镜3放置成单一柱面透镜3a对应于所排列的显示像素行，与实施例1相同。具体地，在本实施例的透射液晶显示设备14中，作为图像分配部的荚状透镜和显示面板的基本结构与本发明的实施例1相同，但本实施例不同于实施例1之处在于显示面板是要求背光平面光源的透射显示面板。将构成荚状透镜3的柱面透镜3a的焦距设置成柱面透镜3a的主点，即透镜的顶点与左眼像素4L或右眼像素4R间的距离。背光单元8由作为光源的LEDs 81，以及用于传播从光源发出的光以便产生平面光源的导光面板82组成。如图20所示，在导光面板82的-Y侧面上提供LEDs 81。从LEDs 81发出的光从导光面板82的-Y侧面进入导光面板82，并通过导光面板传播同时经历全反射。

如图20所示，将多个点83(凹凸结构)提供给导光面板82的+Z侧面上的表面。通过例如印，在导光面板82上形成点83，以及具有干扰在导光面板中传播的光的全反射条件和将光重新定向到+Z方向的功能。如图21所示，当从位于导光面板82的-Y侧面上的LED81发出的光进入导光面板时，光在导光面板中传播并如前所述，经历全反射，但该过程发生在当光进入不形成点83的部分时，。当经历全反射时传播的光进入存在点83的部分时，全反射条件受点的形状干扰。因此，将在导光面板中传播的光重新定向到导光面板的外部，以及导光面板充当平面光源。由此，将光从形成点的导光面板中的点部分重新定向。换句话说，当用显微镜观看其中形成有点的平面光源时，点部分亮于其他部分。这种亮度的微观差别不仅仅通过其中形成有点的导光面板产生，而是对下述情况的普通现象，所述情况是指通过将微小槽或其他结构提供给导光面板来干扰全反射条件，以及从导光面板重新定向光。具体地，在具有微小凹凸形状的导光面板中，由于凹凸结构，发出光具有微观面内分布。

本实施例中的各向异性散射板64具有与本发明的实施例1中的各向异性散射板6相同的基本结构，但不同于实施例1之处在于将最大散射的方向设置成X轴方向，以及最小散射方向设置成Y轴方向。此外，各向异性散射结构641形成在各向异性散射板64的-Z侧面上。除上述外的本实施例的方面与实施例1相同。

下文描述如上所述构造的本实施例的透射液晶显示设备的操作。图22是表示在图19中所示的透射液晶显示设备中，由平行于X轴方向的线段产生的透射液晶显示设备的截面中的光学模式的图。如图22所示，由于本实施例中的显示设备是透射式的，使用从导光面板82发射到显示面板21中的光产生显示。在通过透射液晶显示面板21的显示像素的点并进入对应于该像素的柱面透镜的光的情况下，进入柱面透镜3a的光线组形成底边为透镜间距，以及焦距为高度的三角形。柱面透镜的焦距设置成像素和透镜的顶点间的距离，如上所述。因此，从柱面透镜发出的光是准直光。

在不存在各向异性散射板64的情况下，从导光面板82向上述显示像素的某一点发出的光线组形成三角形。如前所述，主要从点83发出从导光面板82发出的光。因此，当点不包括在由从导光面板向上述显示像素的某一点发出的光线组形成的三角形的底边中时，不存在通过显示像素的某一点的光。当包括点时，存在通过显示像素的某一点的光。显示像素上的点根据用户观看显示面板的角度改变，以及结合该视角，由对准该点的光线组形成的三角形的底边的位置也改变。因此，当不存在各向异性散射板时，根据用户的位置，亮区和暗区出现在显示中。因此，在显示图像中，重叠亮度差，以及观察到图像质量下降。

然而，由于在本实施例中存在各向异性散射板64，从比在不存在各向异性散射板64的情形中更宽的范围发出对准显示像素的某一点的上述光线组。该结构能降低没形成点83的部分将对应于显示像素的某一点的概率。具体地，能防止由于作为图像分配单元的荚状透镜、背光单元和平面光源的其他结构元件而引起的图像质量下降。

接着，将描述本实施例的效果。在上述实施例中，在荚状透镜和背光单元间提供各向异性散射板，以及将通过各向异性散射板的最大散射方向设置成荚状透镜的图像分配方向。各向异性散射板还位于显示面板和背光单元间。根据该结构，能防止由于背光单元的凹凸结构和荚状透镜引起的显示质量下降，而不折衷荚状透镜的图像分配效果。当使用各向同性散射板代替各向异性散射板作为散射板时，由于在各个方向中散射从背光单元8发出的光，因此，产生降低正面亮度的问题。然而，由于根据本实施例，通过使用各向异性散射板能限制散射方向，因此，能防止正面亮度的降低。

在本实施例中，朝背光单元8放置形成各向异性散射板的各向异性散射结构的表面，但本本发明不受该结构限制，以及可以朝显示面板21放置形成各向异性散射结构的表面。然而，由于当在荚状透镜3的焦点附近放置各向异性散射结构时各向异性散射结构具有影响，优选地使各向异性散射结构远离焦点。具体地，通过使形成各向异性散射结构的表面面向背光单元8，能进一步降低图像质量的下降。

在本实施例中，描述了在表面上形成点83的的导光面板82的例子，但本发明不受该结构限制，以及在使用具有微小结构的光学元件的情况下，能以如上所述的相同的方式应用本发明。在上述例子中，在导光面板82的面向荚状透镜3的表面上形成点图案，但在相对的表面，即导光面板的-Z表面上形成微小结构的情况下，能以相同的方式应用本发明。具体地，只要形成微小结构，就能应用本发明，以及这些结构使得所发出的光具有微观面内分布。这种结构的具体例子可以包括用于在导光面板中提供微小槽以便将光重定向到外部的系统、用于提供微小结构以便控制发出光的方向的全息系统，以及其他系统。具有微小结构的光学元件不限于导光面板，以及能以相同的方式，应用用于控制从导光面板发出的光的光学板。这样的光学板的例子包括在+Z表面上形成多个棱镜的向上棱镜板，以及通过该棱镜结构的折射用来增加发出光的方向性，以及在-Z侧面上形成多个棱镜的向下棱镜板，以及使用通过棱镜结构的全反射和折射来增加发出光的方向性。在本实施例中，能增加用于选择这些棱镜板的选择的范围，以及能降低成本。在经多个微小点粘合导光面板和光学板的系统中，能以相同的方式应用本发明，以及使用粘合点结构来重定向来自导光面板的光。

在本实施例中，平行于作为图像分配部的荚状透镜的图像分配方向，放置通过各向异性散射板的最大散射方向，但本发明不受该结构限制，以及可以按预定角度放置通过各向异性散射板的最大散射方向。

此外，在本实施例中，将各向异性散射板用作各向异性散射部，但本发明不受该结构限制，以及也可以适当地使用本发明的另一实施例的各向异性散射部。除上述外，本实施例的效果与实施例1相同。

还将透射液晶显示面板用作在本实施例中的显示面板，但本发明不受该结构限制，以及可以有效地应用于使用背光的显示面板。例如，当使用除液晶显示面板外的透射显示面板时，能以相同的方式应用本发明。

此外，不仅在使用荚状透镜的情况下，而且在使用视差栅栏的情况下，能以相同的方式使用本发明。

在表面内的发出光的均匀性以及导光面板、光学板或为用作照明装置的背光的结构元件的其他光学构件中的光学特性方面，存在局限。因此，还在间距和其他结构方面存在局限。因此，即使当也使用图像分配装置时优选紧密排列，在执行这种紧密排列时也面临复杂性。相反，各向异性散射结构能与背光结构无关地以紧密结构排列，允许放在图像分配装置附近，以及允许获得良好的图像质量。

现在，将详细地描述将视差栅栏用作图像分配装置，以及视差栅栏位于显示面板的光源侧上的特定情形。首先，将描述将视差栅栏放在显示面板的后面的情形，如图23所示。如该图所示，L是指排列视差栅栏7的狭缝7a的间距，以及H是指视差栅栏7和像素间的距离。Ht是指显示面板的厚度，包括了视差栅栏7，以及最佳观察距离OD是指显示面板和观察者的距离。WL是指从位于视差栅栏7的中心中的狭缝7a的中心到位于X轴方向中，视差栅栏7的末端的狭缝7a的中心的距离。视差栅栏7是阻光板，因此，防止光进入除狭缝7a外的任何地方。然而，视差栅栏7具有用于支撑栅栏层的衬底，以及衬底的折射率定义为n。假设不存在支撑衬底，可以将折射率n设置成1，其是周围空气的折射率。为在这种情况下提供清晰度，当从显示面板发出经狭缝7a发出并通过像素的光时，根据斯涅尔定律，出现折射。因此，关注集中在从位于视差栅栏7的中心中的狭缝7a发出的光上，以及α和β分别是指观察者的侧面上的显示面板的端面上的入射和出射的角度。类似地，γ和δ分别是指相对于X轴方向中位于视差栅栏7的边缘上的狭缝7a中的光的入射和出射的角度。S1是指狭缝7a的开口的宽度。排列狭缝7a的间距L和排列像素的间距P相互关联，因此，彼此关联地确定每一间距值。然而，通常，结合显示面板设计视差栅栏，为此，将像素排列间距P视为常数。通过选择将用于支撑栅栏层的衬底的材料，确定折射率n。相反地，使用所需值，设定视差栅栏和观察者间的观察距离OD和观察距离OD的像素放大投影图像的周期e。这些值用来确定栅栏和像素间的距离H和透镜间距L。使用斯涅尔定律和几何关系，建立下述公式30至35。也建立下述公式36至38。

[公式30]

n×sinα＝sinβ

[公式31]

OD×tanβ＝e+P×Ht/H

[公式32]

H×tanα＝P

[公式33]

n×sinγ＝sinδ

[公式34]

H×tanγ＝C×Ht/H

[公式35]

OD×tanδ＝WP-(Ht/H-1)×C

[公式36]

WP-WL＝C

[公式37]

WP＝2×m×p

[公式38]

WL＝m×L

上文描述了具有左眼像素和右眼像素的二视点三维图像显示设备；然而，在本发明中，不将该排列提供为限制。例如，可以将本发明类似地用于其格式包含N个视点的显示设备。在这些情况下，在上文所述的距离WP的定义中，包含在与距离WP有关的区域中的像素的数量可以从2m改变成N×m。

在后-类型的视差栅栏中出现图像分离的狭缝宽度的范围也是狭缝间距L的一半，与前-类型格式相同。

接着，将描述本发明的实施例6。图24是表示根据本实施例的显示设备的截面图。在本发明的实施例5中，在透射液晶显示面板和背光单元间放置作为各向异性散射部的各向异性散射板，平行于作为图像分配部的荚状透镜的图像分配方向放置通过各向异性散射板的最大散射方向，以及在面向背光单元的各向异性散射板的侧面上，形成各向异性散射板的各向异性散射结构。实施例6不同于实施例5之处在于将在每一像素中都具有用于透射的显示区和用于反射的显示区的半透射液晶面板用作显示面板，将各向异性散射板放置在荚状透镜和半透射液晶显示面板间，以及通过各向异性散射板的最大散射方向为垂直于荚状透镜的图像分配方向的方向。还在面向荚状透镜的各向异性散射板的表面上，形成各向异性散射板的各向异性散射结构。

具体地，如图24所示，在本实施例的半透射图像显示设备15中，在远离用户的方向中，按顺序提供荚状透镜3、各向异性散射板65、半透射液晶显示面板22和背光单元8。此外，将通过各向异性散射板65的最大散射方向设置成Y轴方向，其垂直于作为荚状透镜的图像分配方向的X轴方向。还在各向异性散射板65的+Z表面上形成各向异性散射板65的各向异性散射结构651。除上述外，本实施例的方面与实施例5相同。

在本实施例中，能防止由于荚状透镜和背光单元的凹凸结构引起的显示质量的下降，而不显著地折衷荚状透镜的图像分配效果，以及由于能通过使用各向异性散射板限制散射方向，以与实施例5相同的方式，能防止正面亮度的降低。与实施例5相反，将各向异性散射部放置在荚状透镜和半透射液晶显示面板间，由此能防止在反射显示期间，由于荚状透镜和反射面板的凹凸结构而引起的显示质量的下降。具体地，可以同时防止由于背光单元的凹凸结构引起的显示质量下降和由于反射面板的凹凸结构引起的显示质量下降。

在本实施例中，将形成各向异性散射板的各向异性散射结构的表面描述为朝荚状透镜放置。然而，与朝显示面板放置该表面的情形相比，能使各向异性散射结构远离荚状透镜的焦点，从而能进一步减小图像质量的下降。除上述外，本实施例的效果与实施例5相同。

在描述另外的实施例前，将首先描述由本发明人新发现的、对本发明的实施例7至10共同的问题。这一问题具体是在透镜或狭缝的排列方向中，将具有荚状透镜或其他图像分配部的显示设备中，对显示不起作用的相邻像素或其他区间的边界区的图案观察为平行线，以及降低图像质量。本发明人针对提高具有图像分配部的显示设备的图像质量进行了集中的研究。结果，本发明人发现在显示图像上的图像分配方向中延伸的条纹图案比在不具有图像分配部的传统显示设备中更显著，以及获得下述发现。因此，使用图来描述这些发现。图25是表示根据本发明的比较例子1的显示设备的截面图；图26是表示图25中所示的显示面板中的像素的俯视图；以及图27是表示当由观察者观察图25中所示的显示设备时，显示屏的可视图像的图。

如图25所示，在比较例子1的透射液晶显示设备116中，从用户的方向，按顺序提供荚状透镜103和透射液晶显示面板123。在透射液晶显示面板123中，显示面板的显示像素由相邻左眼像素142L和右眼像素142R组成，与本发明的实施例5中的透射液晶显示面板21相同。以与实施例5相同的方式，将荚状透镜103排列成使得单一柱面透镜103a对应于显示像素的行。

如图26所示，比较例子1的透射液晶显示面板123中的左眼像素142L和右眼像素142R具有透射光的像素区的外围上的阻光区140。为消除相邻像素的影响和保护提供布线的区域的目的，形成阻光区140。在比较例子1中，由于在X轴方向和Y轴方向中排列显示像素，阻光区140具有将在X轴方向中延伸的多条线与在Y轴方向中延伸的多条线结合的形状。在普通液晶显示面板中经常找到用于阻光区的这种形状。

当将作为图像分配部的荚状透镜提供给由此成形阻光区的显示面板时，正向中的观察者分别看到左眼像素142L和右眼像素142R中的A-A线和B-B线。因此，观察者不能看到在Y轴方向中延伸的线，以及仅看到在X轴方向中延伸的线，作为光在其中被阻的区域，如图27所示。具体地，仅在图像分配方向中延伸的阻光区可见，以及在垂直于图像分配方向的方向中的阻光区不可见。当提供荚状透镜时，纵向和横向中的网格图案对用户是可见的，但提供荚状透镜仅使得图像分配方向中的阻光区对观察者可见，以及观察到在图像分配方向中延伸的条纹图案。在比较例子1的情况下，例如，由于图像分配方向对应于左右方向，在显示图像上，重叠地观察到横向中的条纹图案。通过条纹图案，降低显示图像的质量。

本发明人进一步研究条纹图案并了解到当显示面板具有低分辩率时，这一问题更显著。认为原因在于当分辩率降低时，条纹的宽度和条纹间的间隔的大小增加，以及用户更容易看到条纹。本发明人发现当在三维图像显示设备中，显示图像的垂直和水平分辩率相同时，这一问题特别显著。认为原因在于尽管当垂直和水平分辩率不同时，由于水平方向中的重叠条纹图案，观察者可见垂直和水平分辩率间的差异，但垂直和水平分辩率的差异是比水平定向条纹图案更显著的问题，因此，条纹图案的问题相对不显著。本发明人还发现当使用荚状透镜时，这一问题比当使用视差栅栏作为图像分配部时更显著。认为原因在于由于当使用视差栅栏时，在垂直于图像分配方向的方向中延伸的条纹图案由狭缝和除狭缝外的区域形成，条纹图案是更显著的问题。通常，在视差栅栏的情况下出现的图案当使用荚状透镜时不出现，以及在平行于图像分配方向的方向中的条纹图案成问题。

本发明的实施例7能克服上述问题。图28是表示根据本实施例的显示设备的截面图，以及图29是表示图28中所示的显示面板的像素的俯视图。

如图28所示，在实施例7的透射液晶显示设备16中，从用户的方向，按顺序提供荚状透镜3、各向异性散射板66和透射液晶显示面板23。透射液晶显示面板23与图25和26中所示的透射液晶显示面板123相同。具体地，该显示面板的显示像素由相邻的左眼像素42L和右眼像素42R组成。以与实施例5相同的方式，排列荚状透镜3以便单一柱面透镜3a对应于显示像素行。以与本发明的实施例1相同的方式，放置本实施例中的各向异性散射板66，以便最大散射方向为垂直于荚状透镜3的图像分配方向的方向，以及最小散射方向平行于图像分配方向。在各向异性散射板66的+Z侧面，即面向荚状透镜的侧面上形成各向异性散射板66的各向异性散射结构661。

如图29所示，实施例7的透射液晶显示面板23中的左眼像素42L和右眼像素42R在透射光的像素区的外围上具有阻光区40。以与本发明的比较例子1相同的方式，由于在X轴方向和Y轴方向中排列显示像素，阻光区40具有在X轴方向中延伸的多条线与在Y轴方向中延伸的多条线结合的形状。除上述外的本实施例的方面与实施例1相同。

接着，将描述根据如上所述构造的本实施例的透射液晶显示设备的操作和效果。在具有荚状透镜的上述透射液晶显示设备中，在平行于荚状透镜的图像分配方向的方向中延伸的阻光区作为条纹图案是可见的。然而，由于在本实施例中提供在垂直于荚状透镜的图像分配方向的方向中具有显著散射的各向异性散射板，通过各向异性散射板，减少平行于图像分配方向的方向中的条纹图案。由于平行于图像分配方向放置通过各向异性散射板的最小散射方向，对图像分配效果的不利影响能保持到最小。

在本实施例中，对相对于所应用的像素间距，图像分配部的图像分配方向中延伸的阻光区的宽度大的显示面板来说，能更显著地示范效果。这种显示面板的一个例子是水平条纹显示面板，其中，红、绿和蓝滤色器在平行于图像分配方向中延伸以便产生彩色显示。这是因为在这种水平条纹显示面板中，其中，排列条纹的方向垂直于图像分配方向，在垂直于图像分配方向的方向中放置不同颜色的边界，导致更大比例的图像分配方向中延伸的阻光区。能适当地使用本发明，以及能降低在图像分配方向中延伸的阻光区的影响，从而允许获得良好图像质量。很显然，具有大的像素间距的显示面板允许更有效的应用。原因在于在具有大的像素间距的显示面板中，条纹图案具有大的间距，以及对用户而言易于可见。

在具有荚状透镜、视差栅栏和其他图像分配部的显示设备中，本实施例特别适于左眼图像、右眼图像和其他显示图像的垂直和水平分辩率相同的情形的应用，以及能示范显著的效果。这是因为在水平和垂直分辩率不同的情况下，由于分辩率间的差异，条纹图案变模糊，以及变得相对难以注意。具体地，通过匹配显示图像的垂直和水平分辩率，能使平行于图像分配方向的方向中的条纹图案相对更易注意，以及通过本发明能有效地减少条纹图案。此外，使用荚状透镜时能比使用视差栅栏作图像分配部时更显著地示范效果。原因在于当使用荚状透镜时，能产生无栅栏图案的高质量显示，因此，容易注意到平行于图像分配方向的方向中的条纹图案，以及能有效地减少条纹图案。除上述外，本实施例的效果与实施例1或实施例5相同。

现在，将就条纹图案的可见度，即在平行于荚状透镜的图像分配方向的方向中延伸的阻光板提供详细描述。可见度由人的视力和观察距离而定。三维显示具有三维观看区，因此，观察距离假定在那一观看区内使用。因此，将首先描述三维观看区。

图30是表示用来计算具有荚状透镜系统的显示设备中的最大观察距离的光学模型的截面图。通过荚状透镜，使从显示面板的所需左眼像素发出的光集中偏向预定区。这一区域称为左眼区71L。类似地，使从右眼像素发出的光集中偏向右眼区71R。观看者将他们的左眼551放在左眼区71L上，以及将他们的右眼放在右眼区71R上，由此，能使不同图像对准他们的左右眼。如果这些图像是视差图像，那么观看者将能观看三维图像。

然而，观看者不能将的眼睛放在左眼区71L和右眼区71R中的任一位置。这是因为由瞳间距强加的限制。根据该文献，人的瞳间距通常是固定值。例如，成年男性的平均瞳间距为65mm，以及标准偏差为±3.7mm。成年女性的平均瞳间距为62mm，标准偏差为±3.6m(Neil A.Dodgson，“Variation and Extrema of Human Interpupillary Distance”，Proc.SPIE vol.5291)。因此，当设计三维显示设备时，用于瞳间距的值适当地设置在62至65mm的范围内，采用约63mm的值。必须通过施加于左右眼区的大小的该瞳间距限制，计算三维观看区。

接着，将描述左右眼区的宽度。如在上述中所描述的，e是指从最佳观察距离OD上的像素投影的放大图像的周期，然而，该值优选地设置成等于瞳间距。如果该周期e小于瞳间距，那么三维观看区的宽度将受周期e限制，并将减小。如果周期e大于瞳间距，那么三维观看区的宽度将不受周期e的限制，但将受瞳间距的限制。将变得更难使用在倾斜方向中产生的侧瓣观看。因此，即使增加周期e，三维区的宽度也不增加。为此，使周期e等于瞳间距。

因此，三维观看区中的最大观察距离是从X轴方向中，位于显示面板的末端上的显示单元发出的光的迹线和X轴方向中，左或右眼区的中心线间的交叉。因此，关注从X轴方向中，从位于显示面板的末端上的显示单元的中心发出的光束。因此，在其底为WL以及高为最佳观察距离OD的三角形，以及其底为e/2和高为FD-OD的三角形间，建立相似关系。根据结果，建立公式39，以及重新整理公式允许获得最大观察距离FD，如公式40中所示。

[公式39]

WL:OD＝e/2:FD-OD

[公式40]

FD＝OD×(WL+e/2)/WL

接着将计算最小观察距离。图31是表示用来在具有荚状透镜系统的显示设备中，计算最小观察距离的光学模型的截面图。三维观看区中的最小观察距离是从X轴方向中的显示面板的末端发出的光的迹线与X轴方向中左或右眼区的中心线间的交叉。因此，关注从X轴方向中，从位于显示面板的末端上的显示单元的末端(该图的右边)发出的光束。因此，在其底为WL+e/2和高为最小观察距离ND的三角形以及底为e/2和高为OD-ND的三角形间，建立相似关系。因此，公式41成立，以及重新整理公式使得获得最小观察距离ND，如公式42所示。

[公式41]

e/2:OD-ND＝WL+e/2:ND

[公式42]

ND＝OD×(WL+e/2)/(WL+e)

使用上述公式，计算三维可见区71。该区域采用钻石形的四角形的形式，如图30和31所示。X轴方向中该区域的宽度是像素放大投影图像的周期e的一半。Y轴方向中的宽度是最大观察距离FD和最小观察距离ND间的差值。

当位于三维观看区中时，观看者优选不知道阻光区。例如，当在三维观看区中时，观看者必须不能从作为离显示面板最远的末端的最大观察距离FD看到[阻光区]，以及优选不能从最佳观察距离OD看到[阻光区]。在最佳排列中，观看者将不能从最小观察距离ND看到[阻光区]。

现在详细地描述就阻光区的可见度，即观看距离和阻光区的宽度间的关系。为阻止观看者看到阻光区，必须将阻光区的宽度设置成等于或小于根据观看者的视力而确定的分辩率。如图32所示，观看者视力和能识别的最小视角间的关系根据公式43确定。

[公式43]

视力＝1/视角(最小)

视力值通常为1.0，以及根据公式43将具有1.0的视力的观察者的最小视角计算为1min，即1/60°。因此，观察距离D(mm)的观察者的眼睛的分辩率将为D×tan(1/60)(mm)。角度用作tan角单位，以及tan(1/60)的具体值为0.00029。因此，如果使阻光区，即对显示不起作用的宽度，小于D×tan(1/60)(mm)，就能使阻光区的宽度小于眼睛的分辩率，以及能防止观看者看到阻光区。

当考虑上文时，必须使阻光区的宽度小于FD×tan(1/60)，优选小于OD×tan(1/60)。如果阻光区的宽度小于ND×tan(1/60)，那么在整个三维观看区中，能防止观看者看到阻光区。

特别是根据本实施例，即使在放开上述限制和放大阻光区的宽度的情况下，将减小观看者看到阻光区的能力，以及能提高显示质量。具体地，在平行于图像分配装置的图像分配方向的方向中延伸的阻光区的宽度为ND×tan(1/60)的情况下，能有效地使用本发明。

上述描述属于包含使用最大化分离用于左右眼像素图像分离的能力的透镜的情形。然而，在包含使用最大化图像分离性能的针孔形栅栏的情况下，也能使用相同的描述。当使用透镜时，当设置散焦，即透镜焦平面偏离像素平面时，将使三维观看区比上述小。当使栅栏开口更大时，导致相同的结果。然而，当减小三维观看区时，最佳观察距离OD将保持不变，最大观察距离FD将减小到近似最佳观察距离OD，以及最小观察距离ND将增加到近似最佳观察距离OD。因此，当为最大化分离性能而执行计算时在上文中使用的条件也能用在降低分离性能的情形中。

本实施例的结构使得减小在垂直于图像分配装置的图像分配方向的方向中延伸的阻光区的影响成为可能。在三维显示设备中，在垂直方向，即Y轴方向中延伸的非显示区，通过透镜或其他图像分配装置被放大并投影在观察面上。在本实施例中，光在X轴方向(图像分配方向)中被散射到不会显著地折衷分离性能的程度上，因此能最小化影响。

接着，将描述本发明的实施例8。图33是表示根据本实施例的显示设备的截面图，以及图34是表示图33中所示的显示面板的像素的俯视图。在实施例7中，透射液晶显示面板的阻光区具有将在X轴方向中延伸的多条线与在Y轴方向中延伸的多条线结合的形状。实施例8与实施例7不同之处在于透射液晶显示面板的阻光区不同形状。具体地，在X轴方向中延伸的线为线形，但在Y轴方向中延伸的线相对于Y轴倾斜。

具体地，如图33所示，本实施例中的透射液晶显示设备17不同于本发明的实施例7的透射液晶显示设备16之处在于使用透射液晶显示面板24。作为其他组成元件的荚状透镜3和各向异性散射板66与实施例7相同。

如图34所示，实施例8的透射液晶显示面板24中的左眼像素43L和右眼像素43R在透射光的像素区的外围上具有阻光区42。在其中阻光区42相对于X轴方向延伸的线的方向，即左眼像素43L和右眼像素43R相邻的方向，平行于X轴方向。相反，在Y轴方向中延伸的阻光区42的线为相对于Y轴方向倾斜的线的集合。因此，用于透射光的像素区具有基本上平行四边形形状。在Y轴方向中彼此相邻的像素的透光区具有绕X轴，线性对称的基本上平行四边形形状。因此，在Y轴方向中延伸的阻光区42的线中，从Y轴方向到+X方向倾斜的线，以及从Y轴方向到-X轴方向倾斜的线形成在Y轴方向中，对每一像素重复的交替Z字形图案。除上述外，本实施例的方面与实施例7相同。

在本实施例中，以与实施例7相同的方式，各向异性散射板的各向异性散射结果使得减小在平行于荚状透镜的图像分配方向的方向中的条纹图案，以及增加图像质量，而不折衷作为图像分配部的荚状透镜的图像分配效果。特别是在本实施例中，由于在Y轴方向中延伸的阻光区的线形成Z字形图案，通过荚状透镜的图像分配效果，向用户放大在Y轴方向中延伸的阻光区，以及能防止左眼像素和右眼像素间的边界处的降低亮度的区域的出现。在这种情况下，由于在作为图像分配方向的X轴方向中，在比实施例7中更宽的范围中可见图像，当不能减小X轴方向中的条纹图案时，出现更重大的问题，但由于在本实施例中，使用各向异性散射部能减少条纹图案，因此，能示范比实施例7更显著的效果。

在本实施例中，将在Y轴方向中延伸的阻光区的线描述为形成相对于Y轴方向，对每一像素重复的Z字形图案，但本发明不受该结构限制。例如，可以在单一像素内形成多个Z字形，或可以通过多个像素的周期形成Z字形图。将Z字形图案描述为由从Y轴方向到+X轴方向或-X方向倾斜的线形成，但不限制该结构，以及可以由曲线形成该图案。此外，用于透射光的像素区描述为具有基本上平行四边形形状，但不限制该结构。每一像素可以具有例如基本上梯形形状，以及基本上梯形的开口可以排列成具有相邻像素间的旋转对称。

图35是表示能在本实施例中应用的显示面板的像素的另一例子的俯视图。如图35所示，在透射液晶显示面板24a中，左眼像素43La和右眼像素43Ra在用于透光的像素区的周围上具有阻光区42a，以及由阻光区42a环绕的透光区具有基本上梯形的形状。还以旋转对称关系，排列左眼像素43La和右眼像素43Ra。还以旋转对称关系，排列Y轴方向中的相邻像素的透光区。因此，在Y轴方向中延伸的阻光区42a的单一线的情况下，从Y轴方向向+X方向倾斜的线，以及从Y轴方向到-X方向倾斜的线形成对Y轴方向中的每一像素重复的Z字形图案，以及对在X轴方向中相邻的Y轴方向中延伸的阻光区42a的其他线，该Z字形图案绕Y轴对称。在本实施例中，除上述效果外，能将该结构适当地应用于特别是使用薄膜晶体管的有源矩阵显示面板，以及能获得增加的开口面积比。除上述外，本实施例的效果与实施例1或实施例5相同。

接着，将描述本发明的实施例9。图36是表示根据本实施例的显示设备的截面图；以及图37是表示图36中所示的显示面板的像素的俯视图。实施例9不同于实施例8之处在于使用水平场模式透射液晶显示面板。

如图36所示，本实施例的透射液晶显示设备18不同于本发明的实施例8的透射液晶显示设备17之处在于使用水平场模式透射液晶显示面板25。作为其他组成元件的荚状透镜3和各向异性散射板66与实施例8相同。

如图37所示，实施例9的透射液晶显示面板25是水平场模式液晶显示面板，以及在左眼像素44L和右眼像素44R中形成用于在XY平面中生成水平电场的梳状电极48。左眼像素44L和右眼像素R也在透射光的像素区的周边上，具有阻光区43。阻光区43的基本形状与图34中所示的实施例8相同。然而，本实施例不同于实施例8之处在于本实施例的显示面板是水平场模式显示面板，以及阻光区具有更大宽度以便减小来自相邻像素的水平场的影响，以及便于放置梳状电极48。具体地，阻光区43延伸的线的方向平行于X轴方向，即左眼像素44L和右眼像素44R相邻的方向。相反，在Y轴方向中延伸的阻光区43的线为相对于Y轴方向倾斜的线的集合。因此，用于透光的像素区具有基本上平行四边形形状。在Y轴方向中彼此相邻的像素的透光区具有绕X轴线性对称的基本上平行四边形形状。因此，在Y轴方向中延伸的阻光区43的线中，从Y轴方向到+X方向倾斜的线，以及从Y轴方向向-X方向倾斜的线形成在Y轴方向中，对每一像素重复的交替Z字形图案。梳状电极48与阻光区43的Z字形图案平行地形成，以及在Y轴方向中具有预定角度。由于在Z字形图案中形成的阻光区43的宽度减小相邻像素的水平场的影响，该宽度大于实施例8。通过比实施例8更大的宽度，形成在X轴方向中延伸的阻光区43的线，原因在于在梳状电极的根部出现由于水平场模式中的梳状电极的梳状部的布线而不能生成水平场的区域，以及在这些区域中必须阻止光。除上述外，本实施例的方面与实施例8相同。

在本实施例中，以与实施例8相同的方式，各向异性散射板的各向异性散射效果使得减小与荚状透镜的图像分配方向平行的方向中的条纹图案，以及提高图像质量而不折衷作为图像分配部的荚状透镜的图像分配效果成为可能。本实施例特别适合用在面内切换模式中，驱动液晶显示面板中，以及能有效地减少由于在梳状电极的根部形成的阻光区而导致的条纹图案。在梳状电极上，水平场弱，以及液晶分子的不充分驱动导致降低的透射比，以及由于不均匀透射比，降低显示质量，但本实施例中的各向异性散射板的各向异性散射效果使得防止降低显示质量，而不折衷荚状透镜的图像分配效果成为可能。

本实施例能适合用在驱动处于面内切换模式中的液晶显示面板中，以及能实现宽视角显示，无需在宽角度范围上对比度反转。这种液晶模式的其他例子包括边缘场切换模式和作为与面内切换模式相同的水平场模式的超级边缘场切换模式，以及能以相同的方式应用这些模式。梳状电极可以是由铝或另一金属材料形成的非透明电极，或可以是由ITO(铟锡氧化物)等等形成的透明电极，但在任一情况下，能获得相同的效果。

此外，在本实施例中，液晶显示面板不限于水平场模式，以及可以适当地用在液晶模式中，其中，由于显示像素的电极结构、凹凸结构或其他结构，在单一像素内生成透射分布。除上述模式外，这种液晶模式的例子包括作为多域的垂直对齐模式的多域垂直对齐模式、图形垂直对齐模式、先进超V模式等等。原因在于在多域垂直对齐模式的情况下，不透射光的区域出现在域间的边界上。除上述外，本实施例的效果与实施例8相同。

显示面板的显示单元具有条纹状彩色像素对齐以便产生彩色显示，但彩色条纹的排列方向可以是本发明中的上述第二方向。可以以正方形形成显示单元。

接着，将描述本发明的实施例10。图38是表示根据本实施例的显示设备的截面图，以及图39是表示图38中所示的显示面板的像素的俯视图。实施例10不同于实施例7之处在于使用半透射液晶显示面板，其中，在每一像素的显示区中，提供用于透射显示的区域和用于反射显示的区域。

具体地，如图38所示，本实施例中的透射液晶显示设备19不同于本发明的实施例7中的透射液晶显示设备16之处在于使用半透射液晶显示面板26。作为其他组成元件的荚状透镜3和各向异性散射板66与实施例7相同。

如图39所示，实施例10的半透射液晶显示面板26中的左眼像素45L和右眼像素45R在每一像素的显示区的周围上具有阻光区44。阻光区44具有将X轴方向中延伸的多条线与在Y轴方向中延伸的多条线结合的形状。在由阻光区44围绕的每一像素的显示区中形成透射显示区和反射显示区。具体地，在每一左眼像素45L中形成透射显示区45Lt和反射显示区45Lr，以及排列显示区使得将每一像素划分成在Y轴方向中排列的两个部分。以相同的方式，在每一右眼像素45R中形成透射显示区45Rt和反射显示区45Rr。具体地，当同时观看多个像素时，透射显示区和反射显示区在X轴方向中的水平线中延伸。除上述外，本实施例的方面与实施例7相同。

在本实施例中，以与实施例7相同的方式，各向异性散射板的各向异性散射效果使得减少与荚状透镜的图像分配方向平行的方向中的条纹图案和提高图像质量，而不折衷作为图像分配部的荚状透镜的图像分配效果成为可能。特别是在本实施例中，能减少在透射显示和反射显示期间出现的图像分配方向中的条纹图案。例如，在透射显示的情况下，特别是当周围区暗时，反射显示区看起来与阻光区相同，以及外部光对显示不起作用。因此，当不存在各向异性散射部时，不仅阻光区产生条纹图案，而且反射显示区看起来就象条纹图案，显著地降低显示质量。在本实施例的透射显示期间，各向异性散射部减少由阻光区引起的条纹图案，以及由反射显示区引起的条纹图案，因此，能提高透射显示的质量。用相同的方式，在反射显示的情况下，特别是当周围区亮时，透射显示区看起来与阻光区相同，以及反射显示占优势以致使透射显示不可见。因此，当不存在各向异性散射部时，不仅阻光区产生条纹图案，而且透射显示区看起来就象条纹图案，显著地降低显示质量。在本实施例的反射显示期间，各向异性散射部能减少由阻光区引起的条纹图案，以及由透射显示区引起的条纹图案，因此能提高反射显示的质量。具体地，能提高半透射液晶显示设备中的透射显示和反射显示的质量。除上述外，本实施例的效果与实施例7相同。

接着，将描述本发明的实施例11。图40是表示根据本实施例的终端设备的透视图，以及图41是表示根据本实施例的显示设备的截面图。

如图40和41所示，本实施例的反射图像显示设备10包含在作为终端设备的移动电话91中。本实施例不同于实施例1之处在于构成荚状透镜3的柱面透镜3a的纵向，即Y轴方向，是图像显示设备的横向，即图像的水平方向，以及柱面透镜3a的排列方向，即X轴方向，是纵向，即图像的垂直方向。

如图40所示，在反射液晶显示面板27中，按矩阵排列多个像素对，其中每个像素对都由第一视点像素4F和第二视点像素4S组成。在单一像素对中的第一视点像素4F和第二视点像素4S的排列方向为作为柱面透镜3a的排列方向的X轴方向，以及为屏幕的纵向(垂直方向)。像素4F和4S具有与实施例1所述相同的结构。此外，将通过各向异性散射板67的最大散射方向设置成X轴方向，以及将最小散射方向设置成Y轴方向。除上述外，本实施例的方面与实施例1相同。

接着，将描述本实施例的图像显示设备的操作，尽管基本操作与实施例1相同，但所显示的图像不同。反射液晶显示面板27的第一视点像素4F显示用于第一视点的图像，以及第二视点像素4S显示用于第二视点的图像。用于第一视点的图像和用于第二视点的图像是具有不同显示内容的平面图像，以及不是具有视差的三维图像。图像也可以彼此无关，或可以表示相关信息。

本实施例的优点是不仅能防止由荚状透镜和反射面板的凹凸结构引起的图像质量下降，而不显著地折衷荚状透镜的图像分配效果，而且观察者能仅通过改变移动电话91的角度，有选择地观看第一视点图像或第二视点图像。特别是当第一视点图像和第二视点图像相关时，能提高便利性，因为可以通过改变视角的简单方法，在图像间切换。当在横向中排列第一视点图像和第二视点图像时，根据观看位置，能由右眼和左眼观察不同的图像。在这种情况下，观察者变糊涂，以及不能识别每一视点的图像。然而，如本实施例中所示，当在纵向中排列用于多个视点的图像时，观察者总是能用双眼查看用于每一视点的图像，因此，易于识别图像。除上述外，本实施例的效果与实施例1相同。本实施例也可以与实施例2至10的任何一个结合。

在实施例1至11中，描述了安装在移动电话等等中的图像显示设备，通过提供具有相对于单一观察者的左右眼的视差的图像，显示三维图像或向单一观察者同时提供多种图像。然而，本发明不受该结构限制，以及可以提供大型显示面板，用于向多个观察者提供多个不同图像。如下所述，这对从实施例12向前的剩余实施例也成立。

现在，将描述本发明的实施例12。图42是根据实施例12的显示设备的截面图。实施例12显著地不同于本发明的实施例1之处在于在衬底2a内提供各向异性散射层681，而不提供各向异性散射板。具体地，实施例12是“单元内”型显示面板，其中，将各向异性散射层嵌入面板中。

如图42所示，在根据本实施例的反射液晶显示设备111中，使用反射液晶显示面板28。在构成反射液晶显示面板28的衬底中，不形成反射面板4，以及各向异性散射层681位于为观察者端的+Z方向侧面上的衬底2a的液晶层5上，除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

与实施例1一样，在本实施例中使用各向异性散射层，由此使得最小化由结合使用荚状透镜和反射面板的凹凸结构而引起的显示质量的任何恶化，而不显著地折衷荚状透镜的图像分配效果。也可以使用与传统使用的类似的玻璃衬底或荚状透镜，而不要求各向异性散射胶或各向异性散射板。因此，可使用更少构件、降低成本和提供更薄外形。也可以将各向异性散射层放在反射面板附近，从而能够提高在显示表面内和厚度方向中的定位精度，降低误差和提高图像质量。

使用光刻技术和2P方法，能形成本实施例的各向异性散射层。代替各向异性散射层，也可以将各向异性散射结构提供给液晶层上的衬底2a的表面。可以将外涂层提供到各向异性散射结构的液晶侧。这将抹平由各向异性散射结构引起的任何不规则性，以及提高液晶分子的可定向性。可以在用来提供彩色显示的滤色器的层中包括各向异性散射层。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

现在将描述本发明的实施例13。图43是表示根据实施例13的显示设备的截面图。实施例13不同于实施例12之处在于将图案提供给各向异性散射层681。

具体地，如图43所示，将反射液晶显示面板29用在根据本实施例的反射液晶显示设备112中。各向异性散射层681位于衬底2a的液晶层5侧面上。采用所谓“单元内”结构。各向异性散射层681位于部分而不是整个显示表面内。相对于反射面板的凹凸结构的位置，相应地放置各向异性散射层681。例如，显示表面中的凹凸结构的位置与显示表面中的各向异性散射层681的位置相同。除上述外，本实施例的结构与实施例12相同。

在本实施例中，相对于反射板的凹凸结构，相应地放置各向异性散射层，由此最小化由于结合使用荚状透镜和反射板的凹凸结构而引起的显示质量的任何恶化。由于能将各向异性散射层仅放在可能出现问题的区域中，能最小化对其他区域的影响。例如，该实施例能适当地结合半透射液晶显示面板使用，以及可以将各向异性散射层仅放在反射显示区中，以便将不会不利地影响透射显示区。

各向异性散射效果具有显示面内的分布的事实在本实施例中很重要。因此，各向异性散射层的各向异性散射效果在表面内具有分布，而没有施加的图案，以及可以仅出现在所需区域中。具体地，通过面内分布赋予使散射层的散射效果，以及该层仅在反射面板的凹凸结构附近对提高各向异性散射效果有效。除上述外，本实施例的结构与实施例12相同。

现在，将描述本发明的实施例14。图44是表示根据实施例14的显示面板的截面图。实施例14显著地不同于本发明的实施例1之处在于代替各向异性散射板，将各向异性散射结构提供给透镜的曲面部。

具体地，如图44所示，具有多个柱面透镜33a的荚状透镜33用在根据本实施例的反射液晶显示面板113中。在相邻柱面透镜33a间的凹部区中，将各向异性散射结构691提供给荚状透镜33。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

将各向异性散射结构提供给本实施例中的透镜的曲面区，由此能够最小化由荚状透镜和反射面板的凹凸结构的结合使用而引起的显示质量的任何恶化。能使形成各向异性散射结构的表面远离荚状透镜的焦点，允许获得良好的图像质量。将各向异性散射结构提供给相邻柱面透镜间的凹部区，防止在光轴的附近中折衷图像分离性能，其中，像差最小以及获得杰出的图像分离性能。具体地，将获得杰出图像分离性能的区域用于分离图像，以及将降低图像分离性能的区域用于各向异性散射，由此在这两方面都实现性能。

尽管在本实施例中必须改变荚状透镜本身，但这能通过执行现有模塑的辅助加工实现。因此，荚状透镜的结构，即将用作透镜的区域的结构不必改变。在模具中增加各向异性散射结构的情况下，相邻透镜间的凹部区将是模具中的凸面区。因此，可以加工其最上区域。加工最上区域比加工模具中的凹部区更容易执行。具体地，模具可以是排列透镜的方向中并有意提供切块的地面。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

现在将描述本发明的实施例15。图45是表示根据实施例45的显示设备的截面图。实施例45不同于实施例1之处在于不使用各向异性散射板，将保护板提供给荚状透镜的观察者端，以及保护板具有各向异性散射性能。

具体地，如图45所示，保护板79位于根据本实施例的反射液晶显示设备114中的荚状透镜3的+Z方向侧(观察者侧)上。保护板79从外部保护显示面板2和荚状透镜3。保护板79具有各向异性散射性能。光被各向异性地散射的方向，以及基本各向异性散射性能的其他方面与实施例1相同。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

本实施例不要求改变显示面板或荚状透镜，允许使用本发明，以及可以最小化由荚状透镜和反射面板的凹凸结构的结合使用而引起的显示质量的任何恶化。

在本实施例中，各向异性散射结构可以形成在-Z表面上，即保护板在荚状透镜侧上的侧表面。也可以配置触控板，代替保护板。如果示范各向异性散射效果的区域远离荚状透镜，显示将变得模糊，因此，只要可能，优选将该区域放在透镜附近的区域中。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

现在，将提供有关本发明的实施例16的描述。图46是表示根据实施例46的显示设备的截面图；图47是表示为根据本实施例的显示设备的结构元件复眼透镜的透视图；图48是表示复眼透镜的俯视图；以及图49表示与各向异性散射板有关的图，其中，图49A表示本发明的实施例1的散射特性，以及图49B表示实施例16的散射特性。实施例16不同于实施例1之处在于代替荚状透镜，使用复眼透镜。另外，各向异性散射板具有双轴散射特性，在X形结构中产生强的散射。具体地，本实施例能在显示表面的多个方向中产生图像分配效果。因此，本实施例可以适当地用在即使旋转屏幕也提供三维视图的显示设备中，以及用在立体照相格式的显示设备中，其中，即使在垂直方向和水平方向中移动视点的情况下，也能看到不同的视差图像。

如图46所示，不同的结构元件用在根据本实施例的反射液晶显示设备115中，但Z轴方向中的基本结构与实施例1中相同。具体地，将复眼透镜34放在反射显示面板2的显示表面侧。将各向异性散射板601放在复眼透镜34和反射显示面板2间。

如图47和48所示，复眼透镜34是为将反射显示面板2上的像素发出的光分离到不同方向而提供的图像分离光学构件。复眼透镜34是按二维阵列排列多个微透镜34a的透镜阵列。特别地，本实施例中的微透镜34a具有二维球形结构，以便复眼透镜34将示范Y轴方向和X轴方向中的分离动作。将微透镜34a构造成排列在X轴方向和Y轴方向中。因此，将复眼透镜34与显示面板结合，其中，按矩阵的形式排列至少包括左眼像素4L和右眼像素4R的显示单元，由此能在X轴方向和Y轴方向中显示不同的图像。在Y轴方向中彼此相邻放置的那些显示单元将用来显示用于垂直方向中的视点的图像。

特别地，认为本实施例中的X轴方向中的微透镜34a的间距与Y轴方向中相同。特别地，如果将X轴方向中的微透镜34a的间距定义为a，那么，Y轴方向中的间距也将为a。因此，在使用具有两个方向中相同间距的微透镜的情况下，优选在显示面板中，也使用具有两个方向中相同间距的像素。

在图49所示的图中，以离原点的距离的形式，表示XY平面中的散射强度。使用该图，在实施例1的各向异性散射板6和实施例16的各向异性散射板601的散射特性间进行比较。如图49A所示，实施例1的各向异性散射板6的散射特性在Y轴方向中最大，以及在X轴方向中最小。相反地，如图49B所示，实施例16中的各向异性散射板601的散射特性在±45°方向中最大，以及在0和90°方向，即X-和Y-轴方向中最小。具体地，散射最大的方向处于分配方向的中间。换句话说，在划分形成分配方向的角度的方向中，散射最大。可以使用记录二维全息图案的全息漫散器，示范这种类型的X形双轴散射特性。

现在，将描述各向异性散射板601的散射特性和复眼透镜34的分配方向间的关系。复眼透镜34在X和Y轴方向中具有分配效果，因此，在分配方向和与其垂直的方向中散射最小，并且基本上相同。出现最大散射的方向不同于分配方向。这表示分配方向中的散射特性不同于其他方向中的。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

本实施例中的各向异性散射板的散射性能在为复眼透镜的图像分配方向的0和90°方向中最小。因此，各向异性散射板不折衷复眼透镜的图像分配效果。散射性能在对角方向，即±45°中强，在所述方向上图像分配效果不重要。因此，最小化通过结合使用荚状透镜和反射面板的凹凸结构引起的显示质量的任何恶化，以及能提高显示质量，而不折衷图像分配效果。另外，本发明能有效地用于在显示表面内的多个方向中具有图像分配效果的显示设备中。

在本实施例中，描述了在将形成分配方向的角度一分为二的方向中出现最大散射。然而，如果出现最大散射的方向仅近似为二等分方向，这将是足够的，以及不必须是严格的二等分方向。

在本实施例中，已经描述了将复眼透镜用作用于图像分配目的的光学装置，然而，就本发明来说，本实施例不提供为限制。可以以彼此成直角放置两个荚状透镜。可选地，可以以不包含直角结构的角度放置多个荚状透镜。也可以使用其内在二维结构中放置针孔的视差栅栏。

已经将各向异性散射板描述为在显示面中的二个方向(±45°)中具有最大散射，但该板可以示范多轴各向异性散射性能，其中，在几个方向中出现强散射。两个强散射方向中的散射强度的值对每一方向可以不同。除上述外，本实施例的结构与实施例1相同。

现在提供有关本发明的实施例17的描述。图50是表示根据实施例17的显示设备的截面图。图51是表示根据实施例17的显示设备的结构元件复眼透镜的俯视图。图52是表示根据实施例17的各向异性散射部的散射特性的图。图53是表示根据本实施例的各向异性散射板的散射特性的图，其中，x轴表示显示面内的角度，以及y轴表示散射性能。就排列构成复眼透镜的微透镜的间距来说，实施例17不同于实施例1。改变该间距与实施例17中的各向异性散射性能的优化有关。

如图50所示，在根据本实施例的反射液晶显示设备117中，使用反射液晶显示面板29、各向异性散射板602和复眼透镜35。

如图51所示，在X轴方向中的，按间距a，以及在Y轴方向中，按间距b排列构成复眼透镜35的微透镜35a。具体地，微透镜35a在X和Y轴方向中具有不同间距值。与复眼透镜35关联，反射液晶显示面板29的X和Y轴方向间距也是不同值。因此，在构成显示单元的单元像素的X轴方向间距为Y轴方向中的值的1/3的情况下，能引用X和Y轴方向中的像素间距为不同值的具体例子。典型的彩色显示面板具有三种原色(红、绿和蓝)的像素，因此，指定方向中的像素间距将是与之垂直的方向中的像素间距的1/3。当使用这种显示面板时，X轴方向中的微透镜的间距将是不同于Y轴方向中的间距的值的值。在间距值不同的另一例子中，可以引用下述情形，即其视点的数目在X和Y轴方向上不同，但X和Y轴方向中的像素间距相同。例如，在X轴方向中存在二个视点以及Y轴方向中存在四个视点的情况下，Y轴方向中的微透镜的间距为X轴方向中的间距的约4倍。因此，取决于将采用的显示面板的结构和将示范的显示特性，微透镜的间距将由此不同。

如图52所示，以与实施例16类似的方式，各向异性散射板602具有X形双轴散射特性，然而，出现最大散射的方向不同。具体地，出现最大散射的方向是相对于X轴方向，旋转+θ/2和-θ/2的方向。角度θ是由二个最大散射方向形成的夹角。两个夹角存在：θ和180°-θ，然而，在本实施例中，θ定义为0°≤θ≤90°，即，以较小的角定义为夹角。如果使用该夹角θ，那么于最大散射方向的方位角可表示为在两个方向：±θ/2。

如图53所示，各向异性散射性能为最小值的方向处于0和90°。

现在，将详细地描述本实施例的复眼透镜的X轴方向间距a和Y轴方向间距b，以及夹角θ和最大散射方向的方位角±θ/2间的关系。在本实施例中，使用这三个参数a，b和θ，建立公式44中所示的关系。

[公式44]

tan(θ/2)＝b/a

具体地，在该关系中，仅仅各向异性散射装置产生最大散射的方向位于构成复眼透镜的微透镜的对角方向中。因此，也会降低复眼透镜的图像分配方向中的散射性能。除上述外，本实施例的结构与实施例16相同。

在本实施例中，各向异性散射板的散射性能在为复眼透镜的图像分配方向的0°和90°方向中最小。因此，各向异性散射板将不折衷复眼透镜的图像分配效果。在对角方向中，散射性能强，其中，图像分配效果不重要。这防止由于结合使用荚状透镜和反射面板的凹凸结构引起的显示质量的任何恶化，以及使得显示质量提高，而不折衷图像分配效果。本发明优选与在X和Y轴方向中，像素间距值和视点数量不同的显示设备一起使用。

公式44规定能示范本发明的最大效果的条件，然而，就本发明来说，使用该公式确定的值不提供为限制。例如，在实施例16中，各向异性散射方向可以保持相同，而仅改变复眼透镜的透镜间距；相反地，间距可以保持相同，而能改变各向异性散射方位角和夹角。

在实施例16中，采用在实施例17中将复眼透镜中的Y轴方向透镜间距b用作X轴方向透镜间距a的概念。因此，根据公式44，tan(θ/2)＝a/a＝1，以及θ/2＝45°。除上述外，本实施例的结构与实施例16相同。

可以单独或适当地组合实现上述实施例。

Claims (9)

1.一种显示设备，包括：

显示面板，在所述显示面板中，按矩阵排列至少包括用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素的多个显示单元；

图像分配部，用于沿第一方向将从所述像素发出的光分配到不同方向，沿所述第一方向，用于显示用于所述第一视点的图像的所述像素和用于显示用于所述第二视点的图像的所述像素被交替地排列在所述显示单元中；

各向异性散射部，用于相对于所述显示面板，散射入射光或出射光，以便在所述第一方向中的散射不同于在垂直于所述第一方向的第二方向中的散射，

其中，

所述显示面板的所述显示单元具有用于产生彩色显示的条纹状彩色像素排列，彩条的排列方向是所述第二方向，

所述显示单元中的每个像素具有在显示区的外围上的阻光区，以及

所述各向异性散射部具有多个凹凸结构，该多个凹凸结构在所述第一方向上具有不同的长度并且在所述第二方向上具有不同的宽度，从而在所述第二方向上对光进行散射以及使得在所述阻光区的所述第一方向上由延伸部分产生的条纹图案模糊，并且减少光的不均匀性。

2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述阻光区的一部分在相对于所述第二方向的倾斜方向中延伸。

3.一种显示设备，包括：

显示面板，在所述显示面板中，按矩阵排列至少包括用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素的多个显示单元；

图像分配部，用于沿第一方向将从所述像素发出的光分配到不同方向，沿所述第一方向，用于显示用于所述第一视点的图像的所述像素和用于显示用于所述第二视点的图像的所述像素被交替地排列在所述显示单元中；

各向异性散射部，用于相对于所述显示面板，散射入射光或出射光，以便在所述第一方向中的散射不同于在垂直于所述第一方向的第二方向中的散射，

其中，

所述显示单元中的所述像素具有在其显示区的外围上的阻光区，

在所述第二方向中延伸的所述阻光区的一部分相对于所述第二方向倾斜，并且

所述各向异性散射部具有多个凹凸结构，该多个凹凸结构在所述第一方向上具有不同的长度并且在所述第二方向上具有不同的宽度，从而在所述第二方向上对光进行散射以及使得在所述阻光区的所述第一方向上由延伸部分产生的条纹图案模糊，并且减少光的不均匀性。

4.如权利要求1或3所述的显示设备，其中，所述显示单元中的所述像素具有梯形显示区并且相对于相邻像素以点对称地排列。

5.一种显示设备，包括：

显示面板，在所述显示面板中，按矩阵排列至少包括用于显示用于第一视点的图像的像素和用于显示用于第二视点的图像的像素的多个显示单元；

图像分配部，用于沿第一方向将从所述像素发出的光分配到不同方向，沿所述第一方向，用于显示用于所述第一视点的图像的所述像素和用于显示用于所述第二视点的图像的所述像素被交替地排列在所述显示单元中；

各向异性散射部，用于相对于所述显示面板，散射入射光或出射光，以便在所述第一方向中的散射不同于在垂直于所述第一方向的第二方向中的散射，

其中，

所述显示单元中的所述像素具有梯形显示区，

所述显示单元中的所述像素具有在其所述显示区的外围上的阻光区，

在所述第一方向上的相邻像素被排列成以使得当一个像素围绕连接每个所述相邻像素的所述显示区的每个中心的线段的中点旋转时该一个像素与另一个像素匹配，以及被排列成以使得在所述第二方向上的所述每个显示区的中心的位置被定位成彼此不同，

在所述第二方向上的相邻像素被排列为以使得当一个像素围绕连接每个所述相邻像素的所述显示区的每个中心的线段的中点旋转时该一个像素与另一个像素匹配，并且被排列成以使得在所述第一方向上的每个显示区的中心的位置被定位成彼此相同，并且

所述各向异性散射部具有多个凹凸结构，该多个凹凸结构在所述第一方向上具有不同的长度并且在所述第二方向上具有不同的宽度，从而在所述第二方向上对光进行散射以及使得在所述阻光区的所述第一方向上由延伸部分产生的条纹图案模糊，并且减少光的不均匀性。

6.如权利要求1、3或5所述的显示设备，其中，所述各向异性散射部的最大散射方向是所述第二方向。

7.如权利要求1、3或5所述的显示设备，其中，所述显示面板在所述像素中具有反射板，并且在所述反射板上形成凹凸结构。

8.一种终端设备，包括如权利要求1、3或5所述的显示设备。

9.如权利要求3所述的显示设备，其中，在所述显示单元中的所述像素具有平行四边形显示区，

在所述第一方向上排列的多个像素被排列成，以使得所述平行四边形显示区被定向为相同的指向，并且

在所述第二方向上的相邻像素以线对称地来被排列，并且被排列成以使得在所述第一方向上的所述显示区的中心的位置被定位成彼此相同。