CN1573492A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

一种能制作的较小和较薄的显示装置。该显示装置包括：光源，其包括在一个平面内布置的多个发光区域；发光控制器，其实施每一发光区域在点亮状态和熄灭状态之间的切换控制；透射型图像显示面板，其包括多个像素，从光源发出的光通过这些像素透射；图像信号输出部，其向每一像素传送一组相关的图像数据；以及光定向元件，其包括用于定向穿过像素的光的结构，并且位于与透射型图像显示面板相对的位置处。一组排列在透射型图像显示面板的水平方向的发光区域，其与该透射型图像显示面板的相关像素相对。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置，尤其涉及在不使用任何聚光元件的情况下，在不同位置显示不同图像的显示装置。

背景技术

多视点三维显示器是公知的，其向观看者提供一种身临其境的观看三维图像的感觉。通常通过迫使观看者的眼睛在水平方向移动以获得这种图像。日本专利公开文本第11-308642号公开了一种三维视频显示器，其具有包括多个发光区域的光源，并能开启和关闭每一发光区域的光。该显示器进一步包括能根据时间互换显示的图像显示装置，其八幅图像通过视差彼此之间分开。在该显示器中设置光入射侧双凸透镜(以下也称为“聚光元件”)和光出射侧双凸透镜(以下也称为“光定向元件”)。光入射侧双凸透镜将来自光源的光引向像素，并在每一像素内为来自光源的光形成一个窄宽度区域以到达每一宽度窄于像素的光出射区域。光出射侧双凸透镜将窄宽度区域射出的光会聚至离显示器一定距离的位置处。光会聚到具有瞳孔距离或更小距离的位置处。该三维显示器进一步包括发光控制器，其按照图像显示的顺序打开发光区域。

但是这种三维显示器不利于减小尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供一种在不使用聚光元件的情况下，能做得小而薄的显示装置。与采用相同液晶显示面板显示的二维图像相比，在不降低水平方向分辨率的情况下，该显示装置能在不同位置分别显示多幅图像。

为达成本发明的目的，提供一显示装置，其包含一光源，该光源包括在平面内布置的多个发光区域。该装置还包括发光控制器，其实施每一发光区域在点亮状态和熄灭状态之间的切换控制。该显示装置也具有一包括多个像素的透射型图像显示面板，光源发出的光透过这些像素以在该显示面板上显示图像。另外还包括一个向每个像素发出一系列相关图象数据的图像信号输出部。最后，该显示装置包括光定向元件，该光定向元件包括用于定向透过像素的光的结构，并且该光定向元件与该透射型图像显示面板对置。关于这一点，一系列发光区域设置在透射型图像显示板的水平方向，与透射型图像显示板的相关像素相对。尤其是，图像信号输出部顺序向每一像素传送一组与多幅图像相关的图像数据。因此，发光控制器控制每一发光区域，以照亮多个发光区域的一部分，并顺序切换该照亮的发光区域。

附图说明

参照对本发明优选实施例及其附图的下述描述，可最佳理解本发明及其目的和优点，其中：

图1是根据本发明第一实施例的透射型液晶显示装置的截面图；

图2(a)是图1的透射型液晶显示装置主要部件的截面图；

图2(b)是图1的透射型液晶显示装置的等效电路图；

图3图示了从外部输入至图1的透射型液晶显示装置的图像信号输出部的图像信号示意图；

图4是根据另一实施例的透射型液晶显示装置的截面图；

图5是图4的透射型液晶显示装置的透视图；

图6是根据本发明的再一实施例的透射型液晶显示装置的截面图；

图7是图6实施例的透射型液晶显示装置的透视图；

图8是根据又一实施例的透射型液晶显示装置的截面图；

具体实施方式

参照图1-3描述显示八幅不同图像的本发明透射型液晶显示装置的第一实施例。

图1和2中的透射型液晶显示装置1包括：用作透射型液晶显示面板的液晶面板3；图像信号输出部4；发光控制器5；用作光定向元件的双凸透镜6；以及用作光源的有机电致发光器件2。液晶面板3使用公知的薄膜晶体管LCD。

液晶面板3包括彼此对置的第一透明基板20和第二透明基板21，以及夹持在第一透明基板和第二透明基板之间的液晶层22。偏振片32设置在第一透明基板20和第二透明基板21的外表面。

如图2(b)的等效电路图所示，在第一透明基板20接触液晶层22的一侧设置扫描线24，信号线25，像素电极26，作为驱动部的薄膜晶体管(TFT)27，存储电容28和存储电容线29，以作为一组形成每一像素16。

用作开关器件的TFT27连接至扫描线24和信号线25的交叉区域，信号线与扫描线24相交叉。

TFT27的栅极连接至扫描线24，其源极(或漏极)连接至信号线25，其漏极(或源极)连接至像素电极26。

用于保持电荷电力的存储电容28并连至像素电极26。存储电容28在像素电极26和存储电容线29之间形成电容Cs。注意，从图中未示出的外部控制电路施加一恒定电压。

现在描述图2(b)的等效电路图的操作过程。

当图像数据供给至信号线25，且行选择脉冲与图像数据的供给同步输出至扫描线24时，TFT27的源—漏极切换至导通状态。因此，供给至信号线25的图像数据通过TFT27写入像素电极26。与所提供的图像数据相应的电压施加到每一像素电极26。通过分别驱动与像素电极26对置的液晶层形成整幅显示图像。

用作与像素电极相关的公共电极26的铟锡氧化物(ITO)电极23形成在第二透明基板21接触液晶层22的一侧的整个表面上。

有机电致发光器件2具有多个隔壁35，其节距与液晶面板3的像素节距(像素与其相邻像素之间的距离)相同。在每一对隔壁之间，顺序层压由铟锡氧化物(ITO)制成的透明电极36、包括发光层的有机层37和金属电极34。透明电极36和有机层37与扫描线24平行，并分成条状，以在液晶面板3的水平方向布置发光区域7、8、9、10、11、12、13、14，使它们与液晶面板3的单个像素16相对。换句话说，透明电极36和有机层37分成条状，以便与显示图像的数目相应数目的发光区域与液晶面板3的单个像素16相对设置。

注意，本文使用的术语“相对”包括两个对置的表面彼此紧密接触的状态。

双凸透镜6与液晶面板3的观看侧相对，并与液晶面板3间隔一定距离。双凸透镜具有一装置，该装置的数目与液晶面板3的像素数目相应，其能定向由有机电致发光器件2发出的光。

图像信号输出部4包括通用信息处理单元，例如微机，并通过外部输入的图像信号将图像数据输出至液晶面板3的每一个像素16。在本实施例中，由八台以间距41分开设置的相机a、b、c、d、e、f、g和h拍摄物体40的图像。由每一相机拍摄的这八幅图像输入到图像信号输出部4，然后，在经过为以a至h的顺序时分复用显示进行的图像信号处理后，输入至液晶面板3。

注意，输出至像素的图像数据显示所观看的一幅图像的一部分。

发光控制器5包括逻辑部和驱动部。逻辑部进行有机电致发光器件2的每一像素内的发光区域7、8、9、10、11、12、13、14的切换控制，驱动部向每一发光区域7、8、9、10、11、12、13、14施加预定电压。发光控制器5控制每一发光区域的顺序切换和发光，其中，发光区域的数目与所显示的图像种类的数目相应。控制每一像素16内的同一位置的发光区域同时点亮和熄灭。

例如，在所有像素16中与发光区域7相应的发光区域同时点亮，而与发光区域8、9、10、11、12、13、14相应的发光区域则熄灭。接着当与发光区域8相应的发光区域同时点亮时，其它的发光区域7、9、10、11、12、13、14全部熄灭。随后，以相同方式控制与发光区域9、10、11、12、13、14相应的发光区域同时点亮和熄灭。

响应于从图像信号输出部4传送的图像信号，与液晶面板3的显示图像的切换基本同步地进行发光区域7、8、9、10、11、12、13、14和每一像素中与这些发光区域相应的发光区域的顺序点亮的操作。尤其在本实施例中，与在液晶面板3的每一像素16上的输出至每一像素16的时分复用信号中相机a拍摄的图像帧的图像数据显示同步，点亮发光区域7。与相机b拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域8。与相机c拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域9。与相机d拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域10。与相机e拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域11。与相机f拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域12。与相机g拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域13。与相机h拍摄的图像帧的显示数据在每一像素16上的显示同步，点亮发光区域14。

注意，严格的说，在发光区域的顺序点亮操作和液晶面板3中显示图像切换的起始时间之间存在时间差，然而，这些差值小到可以忽略，以至于所描述的这些操作看起来是同步的。

以下参照图1更详细的描述上述透射型液晶显示装置1的操作。

首先，当时分复用信号中的相机a拍摄的图像帧的图像数据从图像信号输出部4输出至每一像素16时，显示相机a的图像帧。与该显示同步，由发光控制器5同时在有机电致发光器件2的电极间施加一电压，以从每一像素16的发光区域7向液晶面板3发射白光。

进入液晶面板3的光穿过液晶面板3的每一像素16。接着该光穿过双凸透镜6，并相对于该透射型液晶显示装置1的前表面成一预定角度射出。类似地，光可取道其它像素16而射出，观看者可在观看点A看到相机1的图像帧，在该观看点A处，每一射出的光线共同穿过该点。

当时分复用信号中的相机b拍摄的图像帧的图像数据从图像信号输出部4输出至液晶面板3的每一像素16时，显示相机b的图像帧。与该显示同步，发光的发光区域7熄灭，接着点亮发光区域8。从发光区域8发出的光穿过液晶面板3的每一像素16，接着穿过双凸透镜6。以与上述在观看点A相同的方式，在观看点B也能看到相机b拍摄的图像帧。

随后，通过顺序点亮发光区域9、10、11、12、13和14，在观看点C、D、E、F、G和H能分别看到与发光区域9、10、11、12、13和14相应的来自相机c、d、e、f、g和h的图像。

当以超出一预定周期的速率重复上述发光区域的切换过程时，不同的图像得到显示，并且这些图像可在不同的观看点同时看到，从而与使用相同液晶面板显示的二维图像相比，在不降低水平分辨率的情况下，多幅图像能在各个不同位置显示。

根据第一实施例，由于在光源内设置多个发光区域，以与液晶面板的在液晶面板水平方向内的单个像素相对，因此不需要将来自光源的光会聚至每一像素。因而，能在各个不同位置显示多幅不同图像，而不需要在液晶面板和光源之间使用任何例如双凸透镜的会聚元件。

在每微小区域形成发光区域，发光区域能做的很小，所以面发光器件能够在不降低水平分辨率的情况下显示图像。此外，由于响应速度增加了，因此能稳定且高分辨率地显示多幅图像。

形成根据第二实施例的液晶面板51，其中，在第二透明基板21上的液晶面板51接触液晶层22的表面上，依次形成彩色滤光片30、钝化膜31、用作公共电极的ITO电极23。在第一透明基板20接触液晶层22的一侧上，每一像素内在液晶面板51的水平方向上排列三个子像素，以使得单个像素能分别显示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。每一子像素包括：像素电极100，扫描线，信号线，薄膜晶体管，存储电容和存储电容线(图中未示出)。发光区域7、8、9、10、11、12、13和14排列在液晶面板51的水平方向上，以与单个子像素对应。其它结构与第一实施例描述的相同。

如图5所示，形成带有在液晶面板51内单个像素的水平方向排列的R、G和B区域的彩色滤光片30。

根据第二实施例，从每一像素射出的与三种基本颜色相应的光分别穿过双凸透镜的凸形部，以在每一观看点重现彩色图像。因此，在不使用光定向元件的情况下，能在各个不同位置显示多幅彩色图像。此外，也能使用常规的液晶面板。

如图6所示，形成根据本发明第三实施例的液晶面板61，其中，在第二透明基板21接触液晶层22的表面上，依次形成彩色滤光片62、钝化膜31、用作公共电极的ITO电极23。在第一透明基板20接触液晶层22的一侧上，每一像素内在液晶面板51的垂直方向上排列三个子像素，以使得单个像素能分别显示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。每一子像素包括：像素电极110，扫描线，信号线，薄膜晶体管，存储电容和存储电容线(图中未示出)。如图7所示，形成带有在单个像素内液晶面板61的垂直方向排列的红、绿和蓝色区域的彩色滤光片62。其它结构与第一实施例的描述相同。

根据第三实施例，在不使用光定向元件的情况下，能在各个不同位置显示多幅彩色图像。此外，当在每一像素的垂直方向上排列子像素时，不管发光区域的水平位置在哪里，光都能以基本一致的方式进入子像素，因此显示图像的色度不依赖于点亮的发光区域而变化。

图8所示的第四实施例的透射型显示装置80具有发光区域83、84、85和86，它们与液晶面板3的单个像素在水平方向相对。在第四实施例中，视差栅87取代双凸透镜而设置在与液晶面板相对并与其分开的位置上。视差栅87是特殊的滤光片型元件，其表面具有垂直狭缝，通过该精细狭缝来定向光。

本领域技术人员应该清楚，可以许多其它的特定形式来实施本发明，而不背离本发明的精神和范围。尤其可以理解的是，可以以下形式实施本发明。

虽然上述实施例使用有机电致发光器件作为面发光器件，但是面发光器件并不限于有机电致发光器件，其也可是例如无机电致发光器件。在此类情况下，可获得与上述采用有机电致发光器件时的优点类似的优点。

在上述实施例中，控制在每一像素内的同一位置处的所有发光区域同时发光。然而，在一个像素内的发光区域的位置可与另一像素内的发光区域的位置不同，例如，如图2(a)所示，与一个像素内位置7相应的发光区域和与另一像素内的位置14相应的发光区域可同时点亮。在这种结构中，在不使用光定向元件的情况下也能显示多幅不同图像。然而，注意，在这种情况下，与点亮的发光区域相应的图像需要输出至液晶面板的每一像素。

在上述实施例中，控制与每一像素内的同一位置相应的所有发光区域同时发光。然而，依据应用的情况可选择发光区域。例如，当在观看点A处显示左瞳孔图像，在观看点B处显示右瞳孔图像，并且观看点A和B分开的距离为两瞳孔之间的距离时，能在观看点A和B之间显示三维图像。通过在点亮发光区域7的同时，点亮发光区域9、11和13并熄灭发光区域8、10、12和14，与在观看点A处显示的图像相同的图像能显示在观看点C、E和G处。另一方面，通过熄灭发光区域7、9、11和13，以及发光区域8，而点亮发光区域10、12和14，因为与在观看点B处看到的图像相同的图像也能在观看点D、F和H处看到，因此，与观看点A和B处看到的图像相同的图像也能显示在C和D、E和F、G和H之间的观看点处。

虽然在上述实施例中划分透明电极和有机层，以提供在液晶面板的水平方向的多个发光区域，但是它们也可以在液晶面板的垂直方向划分。在这种情况下，也能获得与本发明优点类似的优点。

在上述实施例中，八种图像的图像信号从外部输入至图像信号输出部4，接着处理这些图像信号成为以a到h的顺序的显示时分复用图像信号，然后将信号输出至液晶面板3。然而本发明并不限于这个处理，例如，图像信号可以按信号的每一种类向图像信号输出部发送。在这种情况下，也能获得与本发明优点类似的优点。

在第一、第二和第三实施例中，虽然双凸透镜放置在与液晶面板成一定距离的位置处，但是其也可与液晶面板紧密接触，只要其能将光源的光会聚至一预定位置处。

虽然第三实施例使用第一实施例的液晶面板，但是其也可使用第二实施例的液晶面板。在这种情况下，也能获得与第二实施例获得的优点类似的优点。

虽然在上述实施例中，电致发光器件和液晶面板是分别形成的，如图2(a)所示，但是它们的结构可不限于这种方式，例如，光源可设置在与第一透明基板相对的表面上。即，每一像素可与发光区域紧密接触。在这种情况下，该设备能做得较小和较薄。

虽然本实施例使用透射型图像显示面板，但是显示面板并不限于这种类型的液晶面板，只要它们能通过透射光而显示图像即可。例如，也可使用由PLZT制成的显示面板。

在第一和第二实施例中将双凸透镜用作光定向元件，而在第三实施例中使用了视差栅。然而，可以使用任何元件，只要其能定向来自光源的光，例如，可以使用凸透镜或交叉双凸透镜。在这种情况下，不仅在水平方向，也能在垂直方向提供视差。

双凸透镜可放置在第三实施例的视差栅的垂直狭缝处，在这种情况下，能提高光的分布效率。

因此，本发明的实例和实施例可认为是例证性的说明，而不是限定性的说明，而且本发明也不限于本文所给出的详细说明，而是可以在由附属权利要求书的范围和等价物内变化。

Claims (20)

1、一种显示装置，其包括：

光源，其包括在一个平面内布置的多个发光区域；

发光控制器，其实施每一发光区域在点亮状态和熄灭状态之间的切换控制；

包括一水平方向和多个像素的透射型图像显示面板，光源发出的光透过这些像素以在该显示面板上显示图像；

图像信号输出部，其向每一像素传送一组相关的图像数据；以及

光定向元件，其包括用于定向透过像素的光的结构，并且该光定向元件位于与该透射型图像显示面板相对的位置处；其特征在于：

在该透射型图像显示面板的水平方向排列一组发光区域7-14，其与该透射型图像显示面板的相关像素16相对，该图像信号输出部4顺序向每一像素16传送多幅图像的一组相关图像数据，该发光控制器5控制每一发光区域7-14，以仅仅点亮多个发光区域7-14的一部分，并顺序切换点亮的发光区域7-14。

2、根据权利要求1的显示装置，其特征在于：

该透射型图像显示面板显示彩色图像，并且每一像素16分别显示红色、蓝色和绿色。

3、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

该透射型图像显示面板包括一垂直方向，并且该透射型图像显示面板的像素16分成在该透射型图像显示面板的垂直方向排列的三个部分，每一个部分具有一红色、蓝色和绿色的显示区域。

4、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

在切换显示面板上显示的多幅图像的像素的同时，发光控制器5控制与透射型图像显示面板的像素16相对的发光区域7-14的点亮。

5、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

光源为面发光器件。

6、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

透射型图像显示面板是液晶面板3。

7、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

定向元件是双凸透镜6。

8、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

定向元件是视差栅87。

9、根据权利要求1或2的显示装置，其特征在于：

由光会聚元件定向的光会聚在至少两个观看点A-H上。

10、根据权利要求9的显示装置，其特征在于：

该两个观看点A-H以与视差相应的距离41分开，或以小于视差的距离分开。

11、一种显示装置，其包括：

光源，其包括在一个平面内布置的多个发光区域；

包括一水平方向和多个像素的透射型图像显示面板，光源发出的光透过这些像素以在该显示面板上显示图像；以及

光定向元件，其位于与该透射型图像显示面板相对的位置处，并包括定向来自光源的光的装置；其特征在于：

在该透射型图像显示面板1的水平方向排列光源的发光区域7-14，其与该透射型图像显示面板1的像素16相对。

12、根据权利要求11的显示装置，其特征在于：

该透射型图像显示面板显示彩色图像，并且每一像素16分别显示红色、蓝色和绿色。

13、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

该透射型图像显示面板包括一垂直方向，并且该透射型图像显示面板的像素16分成在该透射型图像显示面板的垂直方向排列的三个部分，每一个部分具有一红色、蓝色和绿色的显示区域。

14、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

在该显示面板上显示多幅图像，并且在切换显示面板上显示的多幅图像的像素16的同时，发光控制器4控制与透射型图像显示面板的像素16相对的发光区域7-14的点亮。

15、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

光源为面发光器件。

16、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

透射型图像显示面板是液晶面板3。

17、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

定向元件是双凸透镜6。

18、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

定向元件是视差栅87。

19、根据权利要求11或12的显示装置，其特征在于：

由光会聚元件定向的光会聚在至少两个观看点A-H上。

20、根据权利要求19的显示装置，其特征在于：

该两个观看点A-H以与视差相应的距离41分开，或以小于视差的距离分开。

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