CN102387389A - 显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示设备，该显示设备包括：显示单元；阻挡单元，其包含多个透射部分；滤光器，其具有的透射率分布使得光通过所述阻挡单元的所述透射部分的中心部分的透射率低于光通过所述阻挡单元的所述透射部分的周围部分的透射率。

Description

显示设备

技术领域

本发明涉及显示设备，并且更具体地，涉及由阻挡(barrier)朝向多个视点定向地分离图像的显示设备。

背景技术

如下的显示设备业已被开发：包含透射部分的阻挡在空间上朝向多个视点定向地分离图像，从而可以观看到各自视点不同的多个图像。在这样的显示设备中，通过设置包含观看者的左眼和右眼的位置在内的多个视点并且反映朝向处于右眼的位置的视点定向的图像与朝向处于左眼的位置的视点定向的图像之间视差，观看者可以利用其裸眼观看立体图像。用于显示设备的阻挡被具体称为视差阻挡。此外，利用视差阻挡的显示设备也可以显示平面图像，这例如通过不将视差反映到朝向多个视点定向的图像来实现，就是说，通过在多个视点处显示相同图像来实现。

在朝向多个视点定向的图像被周期性地排列显示的显示设备中，产生称为波纹(moire)的亮度不均匀性。波纹以图像中的条形图案的形式被观察到，因而可能给观看者带来不适感。因此，业已设计了用于减少在图像中观察到的波纹的技术。例如，日本专利No.4023626公开了如下的减少波纹的技术：使得阻挡中的透射部分的比例可以大于正常比例。此外，日本专利No.3955002公开了如下的减少波纹的技术：将阻挡的透射部分形成为斜条状，使得透射部分的宽度等于水平像素间距。

发明内容

在日本专利No.4023626中，阻挡的透射部分的比例被设为视点数量的倒数的1.1到1.8倍，但是没有阐明推导出透射部分的比例的过程。在日本专利No.3955002中，仅仅描述了使得阻挡的透射部分的宽度等于水平像素间距的事实，但是根本没有描述推导出透射部分的宽度的过程。必须考虑各种要求以及考虑减少波纹从而不给观看图像的观看者带来不适或疲劳感，来设计显示设备。因此，当试图通过上述技术减少波纹时，可能引起如下问题：显示设备的设计灵活性可能由于对于其构造的限制而劣化。

期望提供一种新型的并经改进的显示设备，其能够减少波纹，同时保证设计其中阻挡朝向多个视点定向地分离图像的构造的灵活性。

根据本发明的实施方式，提供了一种显示设备，其包括：显示单元；阻挡单元，其包含多个透射部分；滤光器，其具有的透射率分布使得：通过所述阻挡单元的所述透射部分的中心部分的光透射率低于通过所述阻挡单元的所述透射部分的周围部分的光透射率。

利用这样的构造，滤光器被设置在阻挡单元的透视部分中。因此，滤光器被设计成具有如下的透射率分布：光通过所述透射部分的中心部分的透射率低于光通过所述透射部分的周围部分的透射率。因此，滤光器可以执行控制，使得不通过所述阻挡单元的所述透射部分的中心部分的光的量大于不通过透射部分的周围部分的光的量。因此，通过截除通过阻挡单元的透视部分的中心部分的具有低阶频率分量的光(其是产生波纹的原因)，可以抑制波纹的产生。

所述显示单元可以在显示表面上显示N个视点图像。所述滤光器可以被设计成：根据所述透射率分布消除通过所述阻挡单元的所述透射部分的光中的具有至少等于或小于N阶频率分量的频率分量的光。

所述滤光器可以被设计成：在所述透射分布中，所述透射率从所述阻挡单元的所述透射部分的所述周围部分向所述阻挡单元的所述透射部分的所述中心部分以曲线形状减小。

所述滤光器可以被设计成：在所述透射分布中，所述透射率从所述阻挡单元的所述透射部分的所述周围部分向所述阻挡单元的所述透射部分的所述中心部分以阶梯形状减小。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种显示设备，其包括：显示单元；阻挡单元，其包含多个透射部分；滤光器，其具有的透射率分布使得：通过所述显示单元的开口部分的中心部分的光透射率低于通过所述显示单元的所述开口部分的周围部分的光透射率。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种显示设备，其包括：显示单元，其以自发光方式显示图像；阻挡单元，其被布置在所述显示单元的显示表面一侧并且分离在所述显示单元上显示的图像；滤光器，其具有的透射率分布使得：通过所述显示单元的开口部分的中心部分的光的光强度低于通过所述显示单元的所述开口部分的周围部分的光的光强度。

在所述显示单元中，一个像素可以由三个子像素形成。所述滤光器可以被设计成根据所述透射率分布消除通过所述显示单元的所述开口部分的光中的具有至少等于或小于3阶频率分量的频率分量的光。

所述滤光器可以被设计成在所述透射分布中，所述透射率从所述显示单元的所述开口部分的所述周围部分向所述显示单元的所述开口部分的所述中心部分以曲线形状减小。

所述滤光器可以被设计成在所述透射分布中，所述透射率从所述显示单元的所述开口部分的所述周围部分向所述显示单元的所述开口部分的所述中心部分以阶梯形状减小。

在所述显示单元中，子像素可以沿屏幕的第一方向以第一子像素间距周期性地排列，每一个像素可以由多个所述子像素形成，并且在显示表面上可以显示多个视点图像。所述阻挡单元可以被布置在所述显示单元的所述显示表面的前方，并且所述阻挡单元中的具有沿所述第一方向的第一宽度的所述透射部分可以被周期性排列，从而分离所述多个视点图像。所述第一宽度可以被设为接近所述第一子像素间距的m倍，其中，m＝1，2，...，N，其中N为所述多个视点图像的数量。

所述第一宽度可以是所述第一子像素间距的m倍。

根据本发明的另外一个实施方式，提供了一种显示设备，其包括：显示单元；阻挡单元，其包含多个透射部分。所述阻挡单元具有的透射率分布使得：光通过所述阻挡单元的所述透射部分的中心部分的透射率低于光通过所述阻挡单元的多个所述透射部分的周围部分的透射率。

所述阻挡单元可以由液晶面板构造。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种显示设备，其包括：显示单元；阻挡单元，其包含多个透射部分。所述透射部分的中心部分中的光透射率低于所述透射部分的周围部分中的光透射率。

根据本发明的实施方式，在其中阻挡单元朝向多个视点定向地分离图像的显示设备中，通过控制从阻挡单元的透射部分或从显示单元的开口部分发射的光的量，可以减少波纹。

附图说明

图1是示出了根据本发明的第一实施方式的显示设备的构造的示意图；

图2是示出了当从侧面观察时根据本发明的第一实施方式的显示器和视差阻挡的示意性正视图；

图3是示出了根据本发明的第一实施方式的像素开口部分的视图；

图4是示出了根据本发明的第一实施方式的显示器的光强度分布的视图；

图5是示出了根据本发明的第一实施方式的透射部分的视图；

图6是示出了根据本发明的第一实施方式的视差阻挡的光强度分布的视图；

图7是示出了根据本发明的第一实施方式的光强度分布的频率谱的视图；

图8是示出了根据本发明的第一实施方式的光强度部分的频率谱之间的叠加的视图；

图9是示出了根据本发明的第一实施方式的沿第一和第二方向的光强度的频率的组合的视图；

图10是示出了安装到根据本发明的第一实施方式的显示设备上的滤光器的实施例的视图。

图11是示出了安装到根据本发明的第一实施方式的显示设备上的滤光器的另一实施例的视图。

图12是示出了根据本发明的第二实施方式的显示器和视差阻挡的示意性正视图；

图13是示出了根据本发明的第二实施方式的阻挡开口宽度的视图；

图14是示出了根据本发明的第二实施方式的沿第一和第二方向的光强度的频率的组合的视图；

图15A是示出了根据一个实施方式的滤光器的视图；

图15B是示出了根据一个实施方式的滤光器的视图；

图15C是示出了根据一个实施方式的滤光器的视图；以及

图16是示出了根据一个实施方式的滤光器的视图。

具体实施方式

此后将参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在说明书全文和全部附图中，具有基本相同的功能的组成元件具有相同的标号，并且将不重复对其的描述。

说明将按以下次序进行。

1.第一实施方式First Embodiment

1-1.显示设备的构造

1-2.图像中的光强度分布

1-3.产生波纹的原因

1-4.用于减少波纹的设计

1-5.滤光器

2.第二实施方式

2-1.显示设备的构造

2-2.图像中的光强度分布

2-3.产生波纹的原因

2-4.用于减少波纹的设计

3.滤光器的实施方式

1.第一实施方式

首先将参考图1-10描述本发明的第一实施方式。

1-1.显示设备的构造

图1是示出了根据本发明的第一实施方式的显示设备100的总体构造的视图。如图1所示，显示设备100包括显示器110和视差阻挡120。

显示器110是利用多个具有三个子像素的像素显示N个视点图像的显示单元，这些视点图像分别朝向N个视点(N是任何复数)定向。例如，显示器110可以是LCD(液晶显示器)、PDP(等离子体显示面板)、有机EL(电致发光)面板等。

视差阻挡120被布置在显示器110的显示表面115的前方，或设置在显示器110的背光和显示表面115之间、离显示表面115预定间距处。视差阻挡120包括透射部分120A，所述透射部分120A沿倾斜方向形成为阶梯形状。视差阻挡120通过透射部分120A透射来自显示器110的光，并且在其它部分中阻隔光。透射部分120A被排列成与显示器110中显示的朝向N个视点定向的图像的排列一致，使得视差阻挡120将图像分离成朝向N个视点定向的图像，分别作为视点图像。

在此，可以通过如下来实现视差阻挡120：通过使用透射液晶显示装置在对应于透射部分120A中的部分中以比其它部分中更高的透光率显示图像。在此情况下，透射部分120A可以不一定是实体开口部分。透射部分120A中的透光率可以不必是100％，而是可以比其他部分更高。

图2是示出了当从视点那侧观察时根据本发明的第一实施方式的显示器100和视差阻挡120的示意性正视图。在显示器110中，如图2所示，子像素110S被周期性排列。在此实施方式中，1个像素110P包括3个子像素110S。像素的子像素数量可以是多个，并且本发明的实施方式不限于3个。在视差阻挡120中，透射部分120A被周期性排列。在此实施方式中，视点的数量N为4。

子像素110S沿x轴方向以第一子像素间距p_xS以及沿y轴方向以第二子像素间距p_yS排列，x轴方向是屏幕的第一方向，y轴方向是屏幕的第二方向。显示R(红)，G(绿)和B(蓝)三种颜色的子像素110S沿x轴向以R、G和B的次序周期性排列。显示R(红)，G(绿)和B(蓝)三种颜色之一的子像素110S被沿y轴方向周期性排列。

像素110P包括分别显示R，G和B三种颜色的三个子像素110S。多个像素110P沿x轴方向以第一像素间距p_xP以及沿y轴方向以第二像素间距p_yP排列。在此，因为像素110P包括沿x轴方向排列的三个子像素110S，所以第一像素间距p_xP与第一子像素间距p_xS满足由表达式(1)表示的关系：

$p_{\mathrm{xS}}=\frac{p_{\mathrm{xP}}}{3}...\left(1\right)$

此外，第二像素间距p_yP与第二子像素间距p_yS满足由表达式(2)表示的关系：

p_yS＝p_yP…(2)

透射部分120A被周期性地排列在视差阻挡120中，并且具有与子像素110S的形状基本相似的形状。在第一实施方式中，视差阻挡120是一种被称为阶梯阻挡的阻挡，其中，透射部分120A以阶梯形状沿角度θ的倾斜方向排列。透射部分120A沿x轴方向以第一阻挡间距p_xB以及沿y轴方向以第二阻挡间距p_yB排列。

在此，在显示器110中，图像被朝向N个视点定向地分离，并且朝向一个视点定向的每个图像被显示于沿角度θ的倾斜方向排列的子像素110S中。就是说，朝向第一视点定向的图像、朝向第二视点定向的图像、......、朝向第N个视点定向的图像以沿角度θ的倾斜方向排列的子像素110S为单位顺序地重复排列。因此，第一阻挡间距p_xB、第一子像素间距p_xS和第一像素间距p_xP满足由表达式(3)表示的关系：

$p_{\mathrm{xB}}=N\·p_{\mathrm{xS}}=N\·\frac{p_{\mathrm{xP}}}{3}...\left(3\right)$

此外，第二阻挡间距p_yB、第二子像素间距p_yS和第二像素间距p_yP满足由表达式(4)表示的关系：

p_yB＝N·p_yS＝N·p_yP…(4)

由子像素110S的x轴方向与y轴方向之间的比值确定角度θ。例如，当第一像素间距p_xP和第二像素间距p_yP彼此相同时，满足由表达式(5)表示的关系：

θ＝arctan3…(5)

1-2.图像中的光强度分布

显示器的光强度分布

图3是示出了根据本发明的第一实施方式的像素开口部分110A的视图。如图3所示，像素开口部分110A是形成像素110P的多个子像素110S中的一个子像素的开口部分。

像素开口部分110A是像素110P对于R，G和B三种颜色之一的光透射部分。在附图所示的实施例中，像素110P的G(绿)光透射部分被设为像素开口部分110A。在此情况下，像素开口部分110A充当显示G(绿)光的子像素110S的开口部分。像素开口部分110A具有沿x方向的第一像素开口宽度w_xP和沿y轴方向的第二像素开口宽度w_yP。

类似地，在与图中所示的像素110P相邻的像素110P(没有示出)中存在相同的像素开口部分110A。因此，在显示器110中，像素开口部分110A沿x轴方向的间隔与第一像素间距p_xP相同，并且像素开口部分110A沿y轴方向的间隔与第二像素间距p_yP相同。

图4是示出了根据本发明的第一实施方式的显示器110的光强度分布的视图。如图4所示，显示器110中的G(绿)光强度在x轴方向和y轴方向上周期性分布。

显示器110在作为像素110P的G(绿)光透射部分的像素开口部分110A中发射G(绿)光。如图所示，像素110P沿x轴方向以第一像素间距p_xP排列，沿y轴方向以第二像素间距p_yP排列。在每个像素110P中，像素开口部分110A具有沿x轴方向的第一像素开口宽度w_xP和沿y轴方向的第二像素开口宽度w_yP。

因此，显示器110的光强度分布沿x轴方向具有周期p_xP以及宽度w_xP的脉冲形周期性结构。此外，光强度分布沿y轴方向具有周期p_yP以及宽度w_yP的脉冲形周期性结构。所观察到的具有二维周期性结构的光强度由表达式(6)利用傅立叶级数表示为x和y坐标的函数f_P(x，y)。在该表达式中，m和n表示级数阶，a_mn，a_m和a_n表示傅立叶系数。

$f_P(x,y)=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{mn}}\·\exp [-i2\mathrm{\π}(\frac{m}{p_{\mathrm{xP}}}x+\frac{n}{p_{\mathrm{yP}}}y)]$ …(6)

$=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{xP}}}x]\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{n}{p_{\mathrm{yP}}}y]$

通过视差阻挡得到的光强度分布

图5是示出了根据本发明的第一实施方式的透射部分120A的视图。如图5所示，透射部分120A在视差阻挡120中周期地排列。

透射部分120A具有沿x轴方向的第一宽度w_xB，并具有沿y轴方向的第二宽度w_yB。如图2所示，透射部分120A沿x轴向以第一阻挡间距p_xB排列，并且沿y轴向以第二阻挡间距p_yB排列。

图6是示出了根据本发明的第一实施方式的视差阻挡120的光强度分布的视图。如图6所示，视差阻挡120中的光强度沿x轴方向和Y轴方向周期性分布。

在视差阻挡120中，透射部分120A使来自显示器110的光通过。如图所示，透射部分120A沿x轴向以第一阻挡间距p_xB排列，并且沿y轴向以第二阻挡间距p_yB排列。此外，透射部分120A具有沿x轴方向的第一宽度w_xB，并具有沿y轴方向的第二宽度w_yB。

因此，视差阻挡120的光强度分布沿x轴方向具有周期p_xB以及宽度w_xB的脉冲形周期性结构。此外，光强度分布沿y轴方向具有周期p_yB以及宽度w_yB的脉冲形周期性结构。所观察到的具有二维周期性结构的光强度由表达式(7)利用傅立叶级数表示为x和y坐标的函数f_B(x，y)。在该表达式中，m和n表示级数阶，b_mn，b_m和b_n表示傅立叶系数。

$f_B(x,y)=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{mn}}\·\exp [-i2\mathrm{\π}(\frac{m}{p_{\mathrm{xB}}}x+\frac{n}{p_{\mathrm{yB}}}y)]$ …(7)

$=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{xB}}}x]\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_n\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{n}{p_{\mathrm{yB}}}y]$

在图像中观察到的光强度分布

如上所述，在由根据本发明的第一实施方式的显示设备100显示的图像中观察到的光强度是通过将显示器110中的光强度叠加在视差阻挡120中的光强度上所形成的光强度。通过叠加形成的光强度由表示各光强度的函数的积来表示。因此，在图像中观察到的光强度分布由表示显示器110中的光强度的表达式(6)的函数f_P(x，y)与表示视差阻挡120中的光强度的表达式(7)的函数f_B(x，y)的积来表示，如表达式(8)。

$f_P(x,y)\·f_B(x,y)=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{mn}}\·\exp [-i2\mathrm{\π}(\frac{m}{p_{\mathrm{xP}}}x+\frac{n}{p_{\mathrm{yP}}}y)]$

$\·\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{mn}}\·\exp [-i2\mathrm{\π}(\frac{m}{p_{\mathrm{xB}}}x+\frac{n}{p_{\mathrm{yB}}}y)]$ …(8)

$=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{xP}}}x]\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{n}{p_{\mathrm{yP}}}y]$

$\·\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{xB}}}x]\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_n\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{n}{p_{\mathrm{yB}}}y]$

图7是示出了根据本发明的第一实施方式的光强度分布的频率谱的视图。如图7所示，具有周期p和宽度w的脉冲形周期性结构的光强度具有间隔为1/p的离散谱。

具有脉冲形周期性结构的函数的离散谱的包络线是辛格函数(sincfunction)。当将离散谱的包络线应用于表示显示器110的光强度的表达式(6)的函数f_P(x，y)时，辛格函数的积形式的傅立叶系数如表达式(9)计算：

$a_{\mathrm{mn}}=a_m\·a_n=\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{xP}}}{p_{\mathrm{xP}}}\mathrm{m\π}\right)}{\mathrm{m\π}}\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{yP}}}{p_{\mathrm{yP}}}\mathrm{n\π}\right)}{\mathrm{n\π}}...\left(9\right)$

类似地，当将包络线应用于表示视差阻挡120中的光强度的表达式(7)的函数f_B(x，y)时，将系数应用于辛格函数的傅立叶系数如表达式(10)中所计算的(其中j为任意整数)：

$b_{\mathrm{mn}}=\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{xB}}}{p_{\mathrm{xB}}}\mathrm{m\π}\right)}{\mathrm{m\π}}\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{yB}}}{p_{\mathrm{yB}}}\mathrm{n\π}\right)}{\mathrm{n\π}}\·\underset{j=1}{\overset{\frac{N}{2}}{\mathrm{\Σ}}}2\cos \left[\frac{2j-1}{N}(m+n)\mathrm{\π}\right]$ (偶数)...(10)

$b_{\mathrm{mn}}=\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{xB}}}{p_{\mathrm{xB}}}\mathrm{m\π}\right)}{\mathrm{m\π}}\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{yB}}}{p_{\mathrm{yB}}}\mathrm{n\π}\right)}{\mathrm{n\π}}\·\{1+\underset{j=1}{\overset{\frac{N-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}2\cos [\frac{2j}{N}(m+n)\mathrm{\π}]\}$ (奇数)

当w_xB≤p_yB/N且w_yB≤p_yB/N时，表达式(10)成立。在其它情况下，即使系数部分是变化的，辛格函数的乘积部分也相同。

1-3.产生波纹的原因

图8是示出了根据本发明的第一实施方式的光强度部分的频率谱之间的叠加的视图。在图8的上部示出了沿x轴方向的显示器110的光强度分布的频率谱。在图8的下部示出了沿x轴方向的视差阻挡120的光强度分布的频率谱。

如上所述，具有脉冲形周期性结构的光强度分布具有周期性间隔的倒数的离散谱。图中上侧所示的显示器110的光强度分布具有间隔为1/p_xP的离散谱。类似地，图中下侧所示的视差阻挡120的光强度分布具有间隔为1/p_xB的离散谱。

下面将将描述产生波纹的原因。波纹以亮度不均匀性的形式产生，亮度不均匀性是在当多个光强度分布被彼此叠加时各个被叠加的光强度分布的频率分量中包含频率彼此稍微不同的频率分量的情况下，由频率分量之间的拍(振动)所造成的。亮度不均匀性的大小取决于发生拍的各频率分量的幅值(光强度的大小)的乘积。

因此，当发生拍的频率分量的幅值(光强度)大时，产生大的亮度不均匀性，从而观察到强的波纹。因为第一像素间距p_xP和第一阻挡间距p_xB的实际值取决于机加工精度，并且可能具有小的误差，所以在由设计值计算出的各光强度分布中共同包含的频率分量中很可能产生波纹。

当使用表达式(3)时，沿x轴方向的显示器110和视差阻挡120的各自光强度分布中共同包含的频率分量的条件由表达式(11)表示。

$\frac{N}{p_{\mathrm{xB}}}=\frac{3}{p_{\mathrm{xP}}}...\left(11\right)$

在此实施方式中，因为视点数量N为4，所以满足关系″4/p_xB＝3/p_xP″。因此，在图8所示的实施例中，满足上述条件的分量包括显示器110的频率分量中频率为3/p_xP的分量，视差阻挡120的频率分量中频率为4/p_xB的分量，显示器110的频率分量中频率为6/p_xP的分量以及视差阻挡120的频率分量中频率为8/p_xB的分量。

到目前为止已经描述了使用x轴方向的情形，但是相同的关系也适用于作为第二方向的y轴方向。当使用表达式(4)时，沿y轴方向的显示器110和视差阻挡120的各自光强度分布中共同包含的频率分量的条件由表达式(12)表示。

$\frac{N}{p_{\mathrm{yB}}}=\frac{1}{p_{\mathrm{yP}}}...\left(12\right)$

根据表达式(11)和表达式(12)，在观察到的图像中产生波纹的条件由表达式(13)表示，其中s和t是任意整数。

$(s\frac{N}{p_{\mathrm{xB}}},t\frac{N}{p_{\mathrm{yB}}})=(s\frac{3}{p_{\mathrm{xP}}},t\frac{1}{p_{\mathrm{yP}}})...\left(13\right)$

在此实施方式中，如上所述，在表达式(12)和表达式(13)中，N为4。

图9是示出了根据本发明的第一实施方式的沿x轴方向(第一方向)和y轴方向(第二方向)的光强度的频率的组合的视图。如图9所示，沿x轴方向和y轴方向的显示器110的光强度分布的空间频率和视差阻挡120的光强度分布的空间频率的组合被绘出。

在此所示的频率分布是通过组合沿x轴方向和y轴方向的、参考图8所述的频率分布所形成的频率分布。因此，在沿x轴方向和y轴方向的、显示器110的光强度分布和视差阻挡120的光强度部分中共同包含的频率分量的组合被示出为发生拍的频率分量的组合。在此，由于显示器110的光强度分布的周期性和视差阻挡120的光强度分布的周期性，发生拍(波纹)的频率在xy空间中等间隔出现。

1-4.用于减少波纹的设计

如表达式(8)所表示的，在图像中观察到的光强度由显示器110的光强度和视差阻挡120的光强度的积表示。因此，当在产生波纹的频率分量的组合中，光强度中的一个接近0时，可以减少波纹。

首先，当在显示器110的光强度分布中由表达式(9)表示的傅立叶系数变为0时，可以使得产生波纹的频率的光强度(幅值)接近0，从而防止产生波纹。傅立叶系数变为0的条件由表达式(14)表示，其中j是任意整数。

$\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{xP}}}{p_{\mathrm{xP}}}3\mathrm{j\π}\right)}{3\mathrm{j\π}}=0$ 或 $\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{yP}}}{p_{\mathrm{yP}}}\mathrm{j\π}\right)}{\mathrm{j\π}}=0...\left(14\right)$

根据表达式(1)和表达式(2)，上述条件由表达式(15)表示。在此条件中，因为第一像素开口宽度w_xP不大于第一子像素间距p_xS，并且第二像素开口宽度w_yP不大于第二子像素间距p_yS，所以表达式(14)的条件被限制到j＝1的情形。

w_xP＝p_xS或w_yP＝q_yS…(15)

此外，在视差阻挡120的光强度分布中由表达式(10)表示的傅立叶系数变为0的条件由表达式(16)表示，其中j是任意整数。

$\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{xB}}}{p_{\mathrm{xB}}}\mathrm{jN\π}\right)}{\mathrm{jN\π}}=0$ 或 $\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{yB}}}{p_{\mathrm{yB}}}\mathrm{jN\π}\right)}{\mathrm{jN\π}}=0...\left(16\right)$

根据表达式(3)和表达式(4)，上述条件由表达式(17)表示。在此条件中，因为第一宽度w_xB不大于第一阻挡间距p_xB，并且第二宽度w_yB不大于第二阻挡间距p_yB，所以j为1，2，...，N。就是说，j为等于或小于视点数量N的自然数。

$\frac{w_{\mathrm{xB}}}{p_{\mathrm{xS}}}=j$ 或 $\frac{w_{\mathrm{yB}}}{p_{\mathrm{ys}}}=j...\left(17\right)$

当联立针对显示器110的由表达式(15)表示的条件和针对视差阻挡120的由表达式(17)表示的条件时，为了减少在由显示设备100显示的图像中观察到的波纹，可以满足如下条件中的一个。

(a)第一宽度w_xB与第一子像素间距p_xS之比为等于或小于N的自然数。

(b)第二宽度w_yB与第二子像素间距p_yS之比等于或小于N的自然数。

(c)第一像素开口宽度w_xP等于第一子像素间距p_xS。

(d)第二像素开口宽度w_yP等于第二子像素间距p_yS。

在显示设备100的实际设计中，难以精确地满足上述条件，因为必须在子像素110S之间形成用于驱动电路的空间。但是，通过设计显示设备从而近似于上述条件，则可以一定程度地减少波纹。在此情况下，通过设计显示设备从而满足条件(a)-(d)中的几个，表达式(8)所示的4项傅立叶系数的乘积具有较小的值，从而进一步减少波纹。

1-5.滤光器

在此实施方式中，膜可以被贴附到视差阻挡120的透射部分120A和显示器110的像素开口部分110A中的至少一者上。

在图10中，可以贴附膜300以覆盖透射部分120A。在此实施方式中，视差阻挡120和膜300可以通过胶粘剂等彼此贴附从而成为一体，但是本发明的实施方式不限于此。例如，视差阻挡120和膜300可以是彼此分离的。在各种情形中，视差阻挡120和膜300彼此靠近或贴附，使得通过透射部分120A的光必须通过膜300而被发射。

滤光器300被设计成具有如下的透射率分布：通过透射部分120A的中心部分的光透射率低于通过透射部分120A的周围部分的光透射率。因此，当光通过滤光器300时，可以执行控制，使得没有通过透射部分120A的中心部分的光的量大于没有通过透射部分120A的周围部分的透射率。

滤光器300被设计成在该透射率分布中消除了在通过透射部分120A的光中的、等于或小于第N阶的频率分量的光。具体地，滤光器300被设计成使其透射率分布从透射部分120A的周围部分到其中心部分以曲线形状E1减小。如图11所示，滤光器300可以被设计成使滤光器300的透射率分布从透射部分120A的周围部分到透射部分120A的中心部分以阶梯形状E2减小。根据以此方式设计的透射率分布，通过透射部分120A的中心部分的低阶的光大部分被滤光器300消除，并且通过透射部分120A的周围部分的高阶的光大部分被滤光器300消除。

例如，当在显示器110的显示表面上显示四个视点图像时，滤光器300具有下述透射率分布：在通过透射部分120A的光中消除了包括至少4阶频率分量的低阶的光。因此，通过使用滤光器300可以消除具有四阶频率分量的光(该光主要通过透射部分120A的中心部分，并且其中最强烈地表现出图8的下部中所示的波纹)。这样，通过利用滤光器300截除具有低阶频率分量的光(其是产生波纹的原因)，可以减少波纹的产生。

当在显示器110的像素开口部分110A中设置滤光器时，滤光器被类似地设计，以具有下述透射率分布：通过像素开口部分110A的中心部分的光透射率低于通过像素开口部分110A的周围部分的光透射率。

具体地，在自发光型显示器110诸如有机EL(没有示出)的情况下，可以使用具有下述透射率分布的滤光器(没有示出)：通过显示器110的像素开口部分110A的中心部分的光透射率低于通过显示器110的像素开口部分110A的周围部分的光透射率。

滤光器被设计成如下：根据该透射率分布，消除了通过显示器110的像素开口部分110A的中心部分的光中的至少等于或低于3阶频率分量的频率分量的光。例如，当在显示器110中一个像素由三个子像素形成时，滤光器具有如下的透射率分布：在通过显示器110的像素开口部分110A的光中至少等于或低于3阶频率分量的频率分量的光被消除了。因此，可以消除通过显示器110的像素开口部分110A的中心部分的并包括最强烈地显示图8的下部中所示的波纹的三阶频率分量的低阶光。这样，通过截除具有低阶频率分量的光(其是产生波纹的原因)，可以减少波纹的产生。

滤光器可以被设计成如下：贴附到显示器110的像素开口部分110A的滤光器的透射率分布从显示器110的像素开口部分110A的周围部分到中心部分以曲线形状减小(参见图10)。此外，滤光器可以被设计成如下：滤光器的透射率分布从显示器110的像素开口部分110A的周围部分到像素开口部分110A的中心部分以阶梯形状减小(参见图11)。

2.第二实施方式

接着将参考图12-16描述本发明的第二实施方式。本发明的第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于视差阻挡120的构造。但是，因为其余构造与第一实施方式的是相同的，所以将不再对其进行详细描述。

2-1.显示设备的构造

图12是示出了当从视点那侧观察时，根据本发明的第二实施方式的显示器110和视差阻挡220的示意性正视图。在显示器110中，如图12所示，子像素110S被周期性排列。在此实施方式中，像素110P由3个子像素110S形成。像素的子像素数量可以是多个，并且本发明的实施方式不限于3个。在视差阻挡220中，透射部分220A被周期性排列。在此实施方式中，视点的数量N为4。

透射部分220A被周期性地排列在视差阻挡220中，并且具有条形形状。在第二实施方式中，视差阻挡220是一种被称为条形阻挡的阻挡，其中，具有透射部分220A沿角度θ的倾斜方向排列。下面将描述透射部分220A的阻挡间距。

图13是示出了根据本发明的第二实施方式的透射部分220A的视图。如图13所示，透射部分220A被周期性地排列在视差阻挡220中。

透射部分220A具有相对于x轴以角度θ的倾斜方向延伸的条形形状。在此，沿垂直于透射部分220A的延伸方向的方向被设定为u轴。沿u轴方向的距离与x和y轴之间的关系由表达式(18)表示。

x＝u cosθ

y＝u sinθ…(18)

透射部分220A具有沿u轴方向的宽度w_uB。此外，透射部分220A沿u轴方向以阻挡间距p_uB排列。下面将描述视差阻挡220中的沿u轴方向的光强度分布。在透射部分220A中，沿x轴方向的宽度w_xB和沿x轴方向的阻挡间距p_xB可以如表达式(19)中所定义：

w_xB＝w_uB cosθ

…(19)

p_xB＝p_uB cosθ

虽然没有示出，但是沿y轴方向的宽度w_yB和沿y轴方向的阻挡间距p_yB可以如表达式(20)中所定义：

w_yB＝w_uB sinθ…(20)

p_yB＝p_uB sinθ

2-2.图像中的光强度分布

与第一实施方式中参考图6所述的视差阻挡120的光强度分布一样，视差阻挡220的光强度分布具有沿u轴方向的、周期为p_uP以及宽度为w_uP的脉冲形周期性结构。所观察到的具有周期性结构的光强度利用傅立叶级数表示为沿u轴方向的距离u的函数f_B(u)，如表达式(21)。在该表达式中，m表示级数阶，b_m表示傅立叶系数。

$f_B\left(u\right)=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{uB}}}u]...\left(21\right)$

在由根据本发明的第二实施方式的显示设备100显示的图像中观察到的光强度是通过将显示器110中的光强度叠加在视差阻挡220中的光强度上所形成的光强度。通过叠加形成的光强度由表示各光强度的函数的积来表示。因此，在图像中观察到的光强度分布由第一实施方式的表示显示器110中的光强度的表达式(6)的函数f_P(x，y)与表示视差阻挡220中的光强度的表达式(21)的函数f_B(u)的积来表示，如表达式(22)。

$f_P(x,y)\·f_B\left(u\right)=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{mn}}\·\exp [-i2\mathrm{\π}(\frac{m}{p_{\mathrm{xP}}}x+\frac{n}{p_{\mathrm{yP}}}y)]$

$\·\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{uB}}}u]$ …(22)

$=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{xP}}}x]\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{n}{p_{\mathrm{yP}}}y]$

$\·\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m\·\exp [-i2\mathrm{\π}\frac{m}{p_{\mathrm{uB}}}u]$

具有脉冲形周期性结构的函数的离散谱的包络线是辛格函数。因此，当将离散谱的包络线应用于表示视差阻挡220中的光强度的表达式(21)的函数f_B(u)时，辛格函数形式的傅立叶系数如表达式(23)中所计算的：

$b_m=\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{uB}}}{p_{\mathrm{uB}}}\mathrm{m\π}\right)}{\mathrm{m\π}}...\left(23\right)$

2-3.产生波纹的原因

视差阻挡220的光强度分布具有沿u轴方向间距为1/p_uB的离散谱。在考虑与显示器110的光强度分布叠加时，将视差阻挡220的光强度分布沿x轴和y轴方向分解。根据表达式(19)，视差阻挡220的沿x轴方向的光强度分布具有间隔为1/p_uBcosθ的离散谱。

如在第一实施方式中参考图8所述的，在显示器110和视差阻挡220的光强度分布中共同包含的频率分量中很可能产生波纹。使用表达式(3)，对于x轴方向的条件由表达式(24)表示。

$\frac{N}{p_{\mathrm{uB}}\cos \mathrm{\θ}}=\frac{3}{p_{\mathrm{xP}}}...\left(24\right)$

使用表达式(4)，对于y轴方向的条件由表达式(25)表示。

$\frac{N}{p_{\mathrm{uB}}\sin \mathrm{\θ}}=\frac{1}{p_{\mathrm{yP}}}...\left(25\right)$

在此表达式中，假设p_xS是沿x轴方向的第一子像素间距，p_yS是沿y轴方向的第二子像素间距，则沿u轴方向的子像素间距p_uS如表达式(26)中所定义。

$p_{\mathrm{uS}}=\frac{p_{\mathrm{xS}}}{\cos \mathrm{\θ}}=\frac{p_{\mathrm{yS}}}{\sin \mathrm{\θ}}...\left(26\right)$

当利用表达式(26)沿u轴方向联立表达式(24)和表达式(25)时，在所观察到的图像中产生波纹的条件由表达式(27)表示，其中，S是任意整数。

$s\frac{N}{p_{\mathrm{uB}}}=s\frac{1}{p_{\mathrm{uS}}}...\left(27\right)$

在此实施方式中，如上所述，在表达式(24)、表达式(25)和表达式(27)中，N为4。

图14是示出了根据本发明的第二实施方式的沿x轴方向(第一方向)和y轴方向(第二方向)的光强度的频率的组合的视图。如图14所示，沿x轴方向和y轴方向的显示器110的光强度分布的空间频率和视差阻挡220的光强度分布的空间频率的组合被绘出。

在此所示的频率分布是根据表达式(24)、表达式(25)和表达式(27)，通过组合沿x轴方向和y轴方向的、在第一实施方式中参考图8所述的频率分布所形成的频率分布。因此，在沿x轴方向和y轴方向的、显示器110的光强度分布和视差阻挡220的光强度部分中共同包含的频率分量的组合被示出为发生拍的频率分量的组合。在此，由于显示器110的光强度分布的周期性和视差阻挡220的光强度分布的周期性，发生拍(波纹)的频率在xy空间中等间隔出现。

2-4.用于减少波纹的设计

如表达式(22)所表示的，在图像中观察到的光强度由显示器110的光强度和视差阻挡220的光强度的积表示。因此，当在产生波纹的频率分量的组合中，这些光强度之一接近0时，可以减少波纹。

首先，当在视差阻挡220的光强度分布中由表达式(23)表示的傅立叶系数变为0时，可以使得产生波纹的频率的光强度(幅值)接近0，从而防止产生波纹。傅立叶系数变为0的条件由表达式(28)表示，其中j是任意整数。

$\frac{\sin \left(\frac{w_{\mathrm{uB}}}{p_{\mathrm{uB}}}\mathrm{j\π}\right)}{\mathrm{j\π}}=0...\left(28\right)$

对于u轴方向，上述条件由表达式(29)表示。在此表达式中，因为宽度w_uP不大于阻挡间距p_uB，所以j为1，2，...，N。就是说，j为等于或小于视点数量N的自然数。

$\frac{p_{\mathrm{uB}}}{p_{\mathrm{uS}}}=j...\left(29\right)$

当联立针对显示器110的由表达式(15)表示的条件和针对视差阻挡220的由表达式(29)表示的条件时，为了减少在由显示设备100显示的图像中观察到的波纹，可以满足如下条件中的一个。

(a)宽度w_uB与子像素间距p_uS之比为等于或小于N的自然数。

(b)第一像素开口宽度w_xP等于第一子像素间距p_xS。

(c)第二像素开口宽度w_yP等于第二子像素间距p_yS。

在显示设备100的实际设计中，难以精确地满足上述条件，因为必须在子像素110S之间形成用于驱动电路的空间。但是，通过设计显示设备从而近似于上述条件，则可以一定程度地减少波纹。在此情况下，通过设计显示设备从而满足条件(a)-(c)中的几个，表达式(22)所示的3项傅立叶系数的乘积具有较小的值，从而进一步减少波纹。

3.滤光器的实施方式

在第一实施方式中所述的滤光器300可应用于根据第一实施方式和第二实施方式的显示设备100的显示器110或视差阻挡120。此外，滤光器可以被贴附到一般显示设备的图像显示单元或阻挡单元。

例如，在图15A中，滤光器300可以被贴附到在视差阻挡220中周期性排列的纵长透射部分120A。在图15B中，滤光器300可以被贴附到具有沿倾斜方向的阶梯形状的透射部分120A。

在图15C中，滤光器300可以被贴附到在视差阻挡220中沿倾斜方向周期性排列的透射部分220A。在图16中，滤光器300可以被贴附到显示器110中的像素开口部分110A，所述像素开口部分110A是用于三种颜色R，G和B之一的像素中的光透射部分。

至此已经参考附图描述了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于这些实施方式。对于本领域技术人员应该明显的是，在所述权利要求书及其等同物的范围内，可以作出各种修改以及更改，并且应该理解，这些修改以及更改当然属于本发明的技术范围。

例如，在上述实施方式中已经使用了滤光器。但是，可以使用其它构件，只要可以控制光的量，使得光通过阻挡单元的透射部分的中心部分的透射率低于光通过阻挡单元的透视部分的周围部分的透射率，以消除具有低阶频率分量的光。

根据本发明的实施方式的阻挡单元可以由液晶面板来构造。在此情况下，因为可以通过施加到液晶面板上的电压来改变透射率，所以不必使用专门的滤光器。因此，在此情况下，阻挡单元具有如下的透射率分布：光通过阻挡单元的透射部分的中心部分的透射率低于光通过阻挡单元的透视部分的周围部分的透射率。利用这样的构造，通过截除具有低阶频率分量的光(其在不使用滤光器的情况下通过阻挡单元的透视部分的中心部分，并且是产生波纹的原因)，可以抑制波纹的产生。

在上述实施方式中已经描述了一个像素由R，G和B三个子像素形成的情形，但是本发明不限于此。例如，滤光器300可以被贴附到显示器110中的像素开口部分110A，所述像素开口部分110A是用于四种颜色R，G，B和Y之一的像素中的光透射部分。

本申请包含与2010年9月2日向日本特许厅递交的日本在先专利申请JP 2010-196818中公开的主题相关的主题，通过引用将该在先申请的全部内容结合于此。

本领域技术人员应该理解，在权利要求书及其等同物的范围内，可以基于设计要求及其它因素作出各种修改、组合、附加组合及替代。

Claims (14)

1.一种显示设备，包括：

显示单元；

阻挡单元，其包含多个透射部分；以及

滤光器，其具有的透射率分布使得：通过所述阻挡单元的所述透射部分的中心部分的光的透射率低于通过所述阻挡单元的所述透射部分的周围部分的光的透射率。

2.如权利要求1所述的显示设备，

其中，所述显示单元在显示表面上显示N个视点图像，

所述滤光器被设计成：根据所述透射率分布，消除通过所述阻挡单元的所述透射部分的光中的至少具有等于或小于N阶频率分量的频率分量的光。

3.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述滤光器被设计成：在所述透射率分布中，透射率从所述阻挡单元的所述透射部分的所述周围部分向所述阻挡单元的所述透射部分的所述中心部分以曲线形状减小。

4.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述滤光器被设计成：在所述透射率分布中，透射率从所述阻挡单元的所述透射部分的所述周围部分向所述阻挡单元的所述透射部分的所述中心部分以阶梯形状减小。

5.一种显示设备，包括：

显示单元；

阻挡单元，其包含多个透射部分；以及

滤光器，其具有的透射率分布使得：通过所述显示单元的开口部分的中心部分的光的透射率低于通过所述显示单元的所述开口部分的周围部分的光的透射率。

6.一种显示设备，包括：

显示单元，其以自发光方式显示图像；

阻挡单元，其被布置在所述显示单元的显示表面一侧，并把所述显示单元上显示的图像分离；以及

滤光器，其具有的透射率分布使得：通过所述显示单元的开口部分的中心部分的光的光强度低于通过所述显示单元的所述开口部分的周围部分的光的光强度。

7.如权利要求5所述的显示设备，

其中，在所述显示单元中，一个像素由三个子像素形成，

所述滤光器被设计成：根据所述透射率分布，消除通过所述显示单元的所述开口部分的光中的至少具有等于或小于3阶频率分量的频率分量的光。

8.如权利要求5所述的显示设备，其中，所述滤光器被设计成：在所述透射率分布中，透射率从所述显示单元的所述开口部分的所述周围部分向所述显示单元的所述开口部分的所述中心部分以曲线形状减小。

9.如权利要求5所述的显示设备，其中，所述滤光器被设计成：在所述透射率分布中，透射率从所述显示单元的所述开口部分的所述周围部分向所述显示单元的所述开口部分的所述中心部分以阶梯形状减小。

10.如权利要求1所述的显示设备，

其中，在所述显示单元中，子像素沿屏幕的第一方向以第一子像素间距周期性地排列，每个像素由多个所述子像素形成，多个视点图像显示在显示表面上，

其中，所述阻挡单元被布置在所述显示单元的所述显示表面的前方，所述阻挡单元中的、沿所述第一方向具有第一宽度的所述透射部分被周期性地排列，从而分离所述多个视点图像，以及

其中，所述第一宽度被设定为接近所述第一子像素间距的m倍，其中，m＝1，2，...，N，其中N为所述多个视点图像的数量。

11.如权利要求10所述的显示设备，其中，所述第一宽度是所述第一子像素间距的m倍。

12.一种显示设备，包括：

显示单元；

阻挡单元，其包含多个透射部分，

其中，所述阻挡单元具有的透射率分布使得：通过所述阻挡单元的所述多个透射部分的中心部分的光的透射率低于通过所述阻挡单元的所述多个透射部分的周围部分的光的透射率。

13.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述阻挡单元由液晶面板构造。

14.一种显示设备，包括：

显示单元；

阻挡单元，其包含多个透射部分，

其中，所述透射部分的中心部分中的光透射率低于所述透射部分的周围部分中的光透射率。

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