CN100351674C

CN100351674C - 图像显示设备和便携式终端设备

Info

Publication number: CN100351674C
Application number: CNB2005100823118A
Authority: CN
Inventors: 上原伸一; 池田直康; 高梨伸彰
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: CN101158751A; CN1734311A; JP2006017820A; US7420741B2; US20060001974A1; US20080218867A1; JP4196889B2

Abstract

一种图像显示设备包括：一显示板，该显示板中的多个显示单元排列成矩阵形状，这多个显示单元至少包括有用于显示第一视点和第二视点的图像的像素；一透镜，该透镜用于将通过第一视点的像素透射的光以及通过第二视点的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，该照明元件排列在显示板的后面并且在其朝着显示板的表面上形成了多个凸面或凹面，其中照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V满足公式V≤L×S/f，其中S是像素与凸面或凹面之间的距离，f是透镜的焦距，并且L是所述透镜的排列周期。

Description

图像显示设备和便携式终端设备

技术领域

本发明涉及一种可向多个视点显示图像的图像显示设备以及装配有该图像显示设备的便携式终端设备。

背景技术

试图已研制出可向多个角度显示不同图像的图像显示设备。一个示例是三维图像显示设备。三维图像显示设备可显示右眼和左眼的视差图像，并且利用两眼观看到左右之间有区别的图像的观察者可感知到三维图像。

为了具体的实现这些功能，已研究出许多三维图像显示系统。三维图像显示系统可广泛的分为两类，一类使用眼镜并且另一类使用非眼镜。前者进一步被分成利用颜色差异的立体影片型以及偏振眼镜型。但是这两者具有观察者必须使用眼镜这样的实质问题。为此，使用非眼镜的后者更加流行，并且将其子分成视差隔板型以及双面透镜型。

首先对视差隔板型进行描述。视差隔板型是由Berthier在1896年所构想的并且由Ives在1903年所证实的。图12是示出了视差隔板系统的三维显示方法的光学模型图示。如图12所示，视差隔板105是这样的光隔板，即在该光隔板上形成有许多呈垂直带状的开口，也就是说形成有狭缝105a。在该视差隔板105的一个表面附近，排列有显示板106。在该显示板106上,右眼的像素123(在下文中“右眼像素”)和左眼的像素124(在下文中“左眼像素”)排列在与狭缝105a的纵向相垂直的方向上。在视差隔板105的另一个表面附近，也就是说在显示板106的相反侧上，排列有光源108。

视差隔板105部分的截断了光源108所发出的光。另一方面，穿过狭缝105a而没有被视差隔板105所截断的部分光通过右眼像素123以成为光通量181或者通过左眼像素124以成为光通量182。此后通过视差隔板105与该像素之间的位置关系来确定可感知到三维图像的观察者的位置。因此，观察者104的右眼141必须位于与多个右眼像素123相匹配的所有光通量181所经过的这样一个区域之内，并且观察者104的左眼142必须位于所有光通量182所经过的这样一个区域之内。当观察者右眼141与左眼142之间的中点143位于图12所示的矩形三维可见区107之内时，观察者可感知到三维图像。

三维可见区107中的在右眼像素123和左眼像素124的排列方向上延伸的线段当中，穿过三维可见区107中的对角线交点107a的线段最长。为此，因为当中点143位于交点107a上时，观察者位置的横向偏差的容许误差最大，因此这是观察最可取的位置。

因此，通过该三维图像显示方法，交点107a与显示板106之间的距离被认为是最佳观察距离OD，并且推荐观察者在该距离上观看图像。三维可见区107中的与显示板106间隔最佳观察距离OD的假定平面被认为是最佳观察面107b。这可使来自右眼像素123和左眼像素124的光分别到达观察者的右眼141和左眼142。结果是，观察者可将显示板106上所显示的图像感知为三维图像。

例如，在2003年1月6日所出版的、No.838、第26-27页、NikkeiElectronics(参考资料1)的目录1中包含了装配有3D可兼容液晶板的蜂窝式电话。构成了蜂窝式电话中的三维图像显示设备的液晶显示板的对角线大小是2.2英寸并且分别在水平上具有176显示点且在垂直上具有220显示点。此外，提供了可在视差隔板的开关效果之间进行转换的液晶显示面板以在三维显示与二维显示之间进行转换。

接下来对双面透镜类型进行描述。如chihiro Masuda，Three-Dimensional Display，Sangyo Tosho Kabushiki Kaisha，p.1(参考资料1)中所描述的，由Ives和他人在1910年左右所发明的双面透镜型。图13给出了双面透镜的透视图，并且图14给出了双面透镜型的三维显示方法的光学模型图示。如图13所示，双面透镜121的一个表面是平的，并且另一个平面上形成有彼此相平行的在一个方向上延伸的多个凸状半圆柱面透镜122。

此后，如图14所示，在双面透镜型的三维图像显示设备中，按照远离观察者的顺序而排列有双面透镜121、显示板106、以及光源108，并且显示板106的像素位于双面透镜121的焦平面上。在显示板106上，用于显示右眼14l图像的像素123和用于显示左眼142图像的像素124交替排列。在这种排列中，由彼此相邻的像素123和像素124所构成的各个组与双面透镜121的一个或另一个柱面透镜(凸面)122相匹配。该排列可使从光源108发射而出并且透过各个像素的光由双面透镜12l的柱面透镜122所划分而进入朝着左右眼的方向并且可使左眼和右眼感知到不同的图像。因此可使观察者感知到三维图像。通过显示右眼的图像以及左眼的图像而可使观察者感知到三维图像的系统被称为两视点系统，因为其包含两个视点的形成。

接下来对装备有传统双面透镜和显示板的三维图像显示设备的各个部分的大小进行详细的描述。图15给出了装备有传统双面透镜型的三维图像显示设备的光学模型示图，并且图16给出了该三维图像显示设备的三维可见区的光学模型示图。

如图15所示，双面透镜121的顶点与显示板106的像素之间的距离由H来表示、双面透镜121的折射率由n来表示、焦距由f来表示、并且透镜元件的排列周期即透镜间距由L来表示。显示板106的显示像素按照左眼像素124和右眼像素123彼此成对的方式而排列。这些像素的间距由P来表示。

因此，每一对由一个左眼像素124和一个右眼像素123所组成的显示像素的排距是2P。将一个柱面透镜122排列成与由一个左眼像素124和一个右眼像素123所组成的这些显示像素的每一对之一相匹配。

假定双面凸透镜121与观察者之间的距离是最佳观察距离OD，那么由e来表示位于该距离OD的像素的延伸投射宽度，即左眼像素124和右眼像素123在与该透镜距离OD且与该透镜相平行的虚平面上的各个投射图像的宽度。

此外，由WL来表示水平方向112上的从位于双面凸透镜121中心上的柱面透镜122的中心至位于双面凸透镜121端部上的柱面透镜122的中心的距离，并且由WP来表示透镜排列方向112上的由左眼像素124和右眼像素123所组成的成对显示像素的中心与位于显示板106端部上的显示像素的中心之间的距离。此后，由α和β来分别表示光在位于双面透镜121中心上的柱面透镜122上的入射角和发射角，并且由γ和δ分别表示位于透镜排列方向112上的双面透镜121端部上的柱面透镜122的入射角和发射角。此外由C表示距离WL与WP之间的差值，并且由2m表示包含在距离WP区域之内的像素数目。

因为柱面透镜122的排列周期L与像素的排列周期P相关，因此一个是基于另一个而确定的，但是通常将双面透镜设计成与显示板相匹配，像素的排列周期P被认为是常数。折射率n是通过选择双面透镜121的材料而确定的。与这些因素不同，将透镜与观察者之间的观察距离OD以及位于观察距离OD上的像素的延伸投射宽度e设置成所希望的值。这些值用于确定透镜顶点与像素之间的距离H以及透镜间距L。根据斯涅尔折射定律和几何关系，可保持下列公式1至6。

n×sinα＝sinβ (公式1)

OD×tanβ＝e (公式2)

H×tanα＝P (公式3)

n×sinγ＝sinδ (公式4)

H×tanγ＝C (公式5)

OD×tanδ＝WL (公式6)

还保持以下公式7至9。

W_P-W_L＝C (公式7)

W_P＝2×m×P (公式8)

W_L＝m×L (公式9)

从上述公式1至3可分别导出下列公式10至12。

β＝arctan(e/OD) (公式10)

α＝arcsin(l/n×sinβ) (公式11)

H＝P/tanα (公式12)

从上述公式6和公式9可导出下列公式13。

δ＝arctan(mL/OD) (公式13)

此外从上述公式7和公式8可导出下列公式14。

C＝2×m×P-m×L (公式14)

此外从上述公式5可导出下列公式15。

γ＝arctan(C/H) (公式15)

顺便说一下，因为双面透镜顶点与像素之间的距离H通常等于双面透镜的焦距f，所以可保持下列公式16，并且通过下列公式17可算出在这里由r所表示的透镜的曲率半径。

f＝H (公式16)

r＝H×(n-1)/n (公式17)

如图16所示，将来自右眼像素123的每个光所到达的区域定义为右眼区域171，并且将来自左眼像素124的每个光所到达的区域定义为左眼区域172。如果观察者使他的右眼141位于右眼区域171中并且使他的左眼142位于左眼区域172中，那么此后他可感知到三维图像。

然而，由于观察者两眼之间的距离是固定的，因此右眼141和左眼142不能分别位于右眼区域171和左眼区域172中的每个期望位置上，但是两眼的可见范围受限于两眼之间的距离保持恒定。因此，只有当右眼141与左眼142之间的中点位于三维可见区107中时，可进行三维观察。在距三维图像显示设备的距离等于最佳观察距离OD的位置上，在三维可见区107中沿着水平方向112的长度最长，并且因此在这里观察者位置在水平方向112上的偏差的容许误差最大。为此，距三维图像显示设备的距离等于最佳观察距离OD的位置是理想观察位置。

虽然先前所描述的视差隔板系统利用隔板而“隐藏”了不必要的光，但是双面透镜系统可改变光的传播方向，并且按照其绝对原理，由于存在双面透镜而使显示屏的明亮度没有任何降低。为此，对于对高亮度显示及低电耗的要求尤其严格的便携式装置来说该应用是很有前景的。

在上述参考资料2中描述了利用双面透镜型所开发的三维图像显示设备。构成了该三维图像显示设备的液晶显示面板的大小是对角线为7英寸并且具有水平的800显示点和垂直的480显示点。通过使双面透镜与液晶显示面板之间的距离改变0.6mm，这可实现在三维显示与二维显示之间的转换。

作为可向多个视点显示不同图像的图像显示设备的另一个例子，公开了可同时显示多个图像的一设备(参见日本专利公开号No.H06-332354(参见其图9)的申请)。在相同的条件下，通过利用双面透镜的图像部分之外的功能，该显示可同时显示一个观察方向不同于另一个的二维图象，并且因此利用单个显示设备可使多个不同观察者同时观看分别不同方向上的不同二维图像。

图17给出了同时显示多个图像的透视图。如图17所示，在同时显示多个图像的过程中，双面透镜121和显示板106排列在远离观察者104的方向上。在显示板106上，用于显示第一视点的图像的第一视点像素125以及用于显示第二视点的图像的第二视点像素126交替的排列。在该排列中，由彼此相邻的像素125和像素126所组成的每个组与双面透镜121的一个或另一个柱面透镜(凸面)122相匹配。因为该排列可使透过像素的光由双面透镜121的柱面透镜122划分而透射进入不同方向，因此观察者可在不同位置感知到不同图像。与装配与观察者一样多的显示设备相比，通过利用同时显示多个图像可节省装配空间、电功率等等。

另一方面，发现借助于低电耗及其他优点的液晶显示器尤其广泛应用在包括便携式终端这样的较小尺寸的物品上。液晶显示板要求一些外界光源，因为它是通过对外部光进行调制来显示图像的非自发光型。在普通的透射液晶显示板中，在从观察者侧所看的液晶显示板的后侧装备有称为背光的照明装置(参见Akira Tanaka，“The latest trend ofbacklights for liquid crystals”，月刊，1997年6月，p.75(参考资料3))。

参考资料3中的图1给出了液晶板所使用的背光单元的结构。通常，将背光单元配置成：一光导板，该光导板用于对来自发光源的光进行传播；发光源，该发光源即就是排列在光导板一侧上的边缘灯(侧灯)；以及一光学片，该光学片排列在光导板的观察者侧上。当边缘灯所发射出的光沿着光导板而传送时，光的一部分朝着观察者而发射出、在通过光学片根据诸如均匀性和角度分配这样的光学特性而成形之后穿过透射液晶显示板、并且入射到观察者上。

图18给出了使用双面透镜的传统三维显示设备的光学模型示图。如参考资料3所描述的，分别由许多棱镜或透镜所组成的棱镜片或透镜片经常用作背光单元的光学片。如图18所示，在该棱镜片或透镜片的表面上，存在有从棱镜或透镜的结构而得来的凸面或凹面。

然而，上述现有技术的示例存在问题。便携式终端设备要求很薄以增强可携带性，并且因此装配在便携式终端设备上的图像显示设备也要求很薄。

发明内容

鉴于上述及其他示例性问题，本发明人试图减少像素与背光单元之间的距离，并且发现了这样的问题，即在显示图像中形成了条纹并且该条纹可使显示质量严重恶化。

因此鉴于这些问题，本发明的示例性特征就是提供一种很薄且具有极好显示质量的图像显示设备以及装备有该图像显示设备的便携式终端设备。

该发明的第一示例性方面涉及一种图像显示设备，该图像显示设备包括：一显示板，该显示板中的多个显示单元排列成矩阵形状，每个显示单元至少包括用于显示第一视点的图像和第二视点的图像的像素；一由多个透镜元件构成的双面透镜或蝇眼透镜，该透镜用于将通过第一视点的像素透射的光以及通过第二视点的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，该照明元件排列在显示板的后面并且在其朝着显示板的表面上形成了多个凸面或凹面。

在这里下列公式18适用于照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V，其中S是像素与凸面或凹面之间的距离，f是透镜的焦距，并且L是双面透镜或蝇眼透镜中的所述透镜元件的间距：

V≤L×S/f (公式18)

因此，将凸面间隔或凹面间隔与透镜排列周期之间的关系设置为凸面间隔小于由像素与凸面之间的距离与透镜的焦距之间的比率所确定的给定值。然而由于凸面的倾斜角而使照明元件所发出的光在方向分配上不同，因此公式18所定义的距离V可降低由于凸面所造成的发射光的方向分配的影响。因此，通过满足公式18的条件，可使观察面上的一个透镜所投射的凸面数目为一个或多个，并且因此可使分配的影响平坦。按照这种方式，该发明可减小图像显示设备的厚度而无需牺牲显示质量。

焦距f比透镜与像素之间的距离要短。这可将透镜的焦点位置设置为比像素更靠近透镜并且因此可使更广范围的光线用在照明元件中。结果是，相邻凸面之间的距离延伸了，并且因此无需牺牲显示质量即可减小图像显示设备的厚度，因为它足以降低由于凸面所造成的发射光的方向分配的影响。此外，因为透镜的焦点位置离开了像素表面，因此像素之间的非显示区是不清楚的，并且因此还可防止由于非显示区所造成的显示图像的恶化。

在使用凹面以代替凸面而获得发射光的情况下，可将上面描述中的凸面读作“凹面”以解释相同效果。

根据本发明第二示例性方面的图像显示设备包括：一显示板，该显示板中的多个显示单元排列成矩阵形状，每个显示单元至少包括有用于显示第一视点的图像和第二视点的图像的像素；一由多个透镜元件构成的双面透镜或蝇眼透镜，该透镜用于将通过第一视点的像素透射的光以及通过第二视点的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，该照明元件排列在显示板的后面并且在其朝着显示板的表面上有规则的形成了多个凸面或凹面，其中照明元件上的相邻凸面或凹面之间的距离不大于0.6mm。

本发明可减小图像显示设备的厚度而无需牺牲显示质量，本发明使用像素间距为0.15mm并且透镜的排列周期为0.3mm的透射液晶板，并且其中显示像素包括两类像素，所述像素间距目前在便携式终端的显示板中最常使用。

该透镜可以是蝇眼透镜，在该蝇眼透镜中多个凸透镜排列成矩阵形状。因为这可将通过透镜透射的光分配在四个方向上，因此可在所分配的两维上显示不同图像。

根据本发明第三示例性方面的图像显示设备包括：一显示板，该显示板中的多个显示单元排列成矩阵形状，每个显示单元至少包括有用于显示第一视点的图像和第二视点的图像的像素；一双面透镜，该双面透镜具有用于将通过第一视点的像素透射的光以及通过第二视点的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透镜；以及一照明元件，该照明元件排列在显示板的后面并且在其朝着显示板的表面上形成有向多个凸面或凹面，所述多个凸面或凹面向一个方向延伸并且其延伸方向向柱面透镜的纵向倾斜角度θ，其中下列公式19适用于照明元件上的相邻凸面或凹面之间的距离V，中S是像素与凸面或凹面之间的距离，f是透镜的焦距，L是双面透镜的所述柱面透镜的间距，并且P_v是在柱面透镜纵向上的像素间距。

V≤L×S×(cosθ)/f+P_v×(sinθ) (公式19)

根据本发明，通过利用柱面透镜的一维透镜作用，可防止由于照明元件的凸面或凹面所造成的显示质量的恶化。

根据本发明第四示例性方面的图像显示设备包括：一显示板，该显示板中的多个显示单元排列成矩阵形状，每个显示单元至少包括有用于显示第一视点的图像和第二视点的图像的像素；一双面透镜，该双面透镜具有用于将通过第一视点的像素透射的光以及通过第二视点的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透镜；以及一照明元件，该照明元件排列在显示板的后面并且在其朝着显示板的表面上以矩阵形状形成有多个凸面或凹面，所述凸面或凹面的一条排列线向所述柱面透镜的纵向倾斜角度θ，其中下列公式20适用于在其向柱面透镜的纵向倾斜角度θ的方向上照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V_v，并且下列公式21适用于在与下述方向相垂直的方向上照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V，所述方向向柱面透镜的纵向倾斜一定角度其中S是像素与凸面或凹面之间的距离，f是透镜的焦距，L是双面透镜的所述柱面透镜的间距，并且P_v是在柱面透镜纵向上的像素间距。

V_v≤P_v/cosθ (公式20)

V≤L×S×(cosθ)/f+Pv×(sinθ) (公式21)

焦距f可以比双面透镜与像素之间的距离要短。这可将透镜的焦点位置设置的比像素更靠近透镜，并且因此更宽范围的光线用于照明元件。结果是，相邻凸面之间的距离延伸了，并且因此图像显示设备的厚度降低了而无需牺牲显示质量，因为它足以减少由于凸面或凹面所造成的发射光的方向分配的影响。此外，因为透镜的焦点位置离开像素表面，因此可减轻像素之间的非显示区的影响，并且因此还可防止由于非显示区所造成的显示图像恶化。

本发明可减小图像显示设备的厚度而无需牺牲显示质量，因为它足以减少由于形成于照明元件上的凸面或凹面所造成的发射光的方向分配的影响。

附图说明

图1给出了本发明第一示例性实施例的三维图像显示设备的光学模型示图。

图2给出了装配有图1的三维图像显示设备的便携式终端设备的透视图。

图3给出了本发明第二示例性实施例的三维图像显示设备的光学模型示图。

图4给出了蝇眼透镜的透视图。

图5给出了本发明第三示例性实施例的三维图像显示设备的部分透视图。

图6(a)和6(b)给出了本发明第三示例性实施例的三维图像显示设备的示意性剖面图。

图7给出了本发明第四示例性实施例的三维图像显示设备的部分透视图。

图8给出了本发明第五示例性实施例的三维图像显示设备的部分透视图。

图9给出了本发明第六示例性实施例的三维图像显示设备的部分透视图。

图10给出了本发明第七示例性实施例的便携式终端设备的透视图。

图11给出了具体体现了该模式下的本发明的图像显示设备的操作的光学模型示图。

图12给出了视差隔板系统的三维显示方法的光学模型示图。

图13给出了双面透镜的透视图。

图14给出了双面透镜型的三维显示方法的光学模型示图。

图15给出了装备有传统双面透镜型的双透镜三维图像显示设备的光学模型示图。

图16给出了图15所示双透镜三维图像显示设备的三维可见区的光学模型示图。

图17给出了同时显示多个图像的透视图。

图18给出了使用双面透镜的传统三维显示设备的光学模型示图。

其中，各图中使用的标号如下：

图1：2显示板，3双面透镜，3a柱面透镜，5背光单元，103D图像显示设备，41左眼像素，42右眼像素，51光学片，61、62光线组，9便携式终端设备；

图3：2显示板，5背光单元，8蝇眼透镜，203D图像显示设备，41左眼像素，42右眼像素，51光学片；

图4：8蝇眼透镜；

图5：3双面透镜，3a柱面透镜，303D图像显示设备，41左眼像素，42右眼像素，51光学片；

图6：5背光单元，51光学片：

图7：40 3D图像显示设备，52光学片；

图8：2显示板，3双面透镜，3a柱面透镜，5背光单元，41左眼像素，42右眼像素，50 3D图像显示设备，51光学片；

图9：2显示板，5背光单元，8蝇眼透镜，41左眼像素，42右眼像素，60 3D图像显示设备；

图10：3a柱面透镜，9便携式终端设备，11纵向，12横向；

图11：2显示板，3双面透镜，3a柱面透镜，5背光单元，70图像显示设备；图12：104观察者，105视差隔板，105a狭缝，106显示板，1073D可视区，107a对角线交点，107b最佳观察面，143右眼141与左眼142之间的中点，181、182光通量；

图13：121双面透镜，122柱面透镜；

图14：106显示板，108光源，123右眼像素，124左眼像素，141右眼，142左眼；

图15：106显示板，121双面透镜，122柱面透镜，123右眼像素，124左眼像素，112纵向；

图16：1073D可视区，141右眼，142左眼，171右眼区域，172左眼区域；

图17：106显示板，104观察者，121双面透镜，122柱面透镜，125第一视点的像素，126第二视点的像素；

图18：2显示板，3双面透镜，5背光单元，51光学片。

具体实施方式

为了解决上述问题，本发明人认真的力图减小诸如上述三维图像显示设备这样的同时显示多个图像的图像显示设备的厚度并且力图将该显示装配在便携式终端设备上。结果是，获得了与在所显示的图像上出现了条纹有关的下列发现。在三维图像显示设备中，如果目的仅仅是显示三维图像，那么如图16所示仅考虑像素对观察者侧的光学模型就足以了。然而，如果要减小设备的厚度并且提高图像质量，那么如图1所示应该考虑从显示像素(右眼像素42和左眼像素41)至背光单元5上的光学片51的距离以及形成于光学片51表面上的凸面形状。

(第一示例性实施例)

参考附图，以特定术语来对本发明示例性实施例的图像显示设备进行说明。首先对本发明第一示例性实施例的三维图像显示设备进行说明。图1给出了具体体现了这种模式下的本发明的三维图像显示设备的光学模型。在图1中，为了容易绘制以理解而省去了对显示板上除像素之外的其他组件进行图解。

如图1所示，在具体体现了这种模式下的本发明的三维图像显示设备10中，双面透镜3、显示板2、与背光单元5按照远离观察者的顺序而排列。图像显示设备1中的显示板2可以是例如透射液晶板，并且显示板上的显示像素可以包括相互相邻的右眼像素42和左眼像素41。各组显示像素排列在柱面透镜3a的纵向上，并且将双面透镜3排列成一个或另一个柱面透镜3a与这些所排列的显示像素的每一排相匹配。

在显示板2侧的背光单元5的表面上，将一个表面上形成有在一个方向上延伸的凸面的光学片51排列成具有该凸面的表面面对显示板2侧。形成于光学片51之上的这些凸面形状例如是棱形的，并且由V来表示相邻凸面之间的距离，即表示凸面的重复间距。在该示例性实施例的图像显示设备10中，显示像素集中，形成了双面透镜3的柱面透镜3a的焦距f等于透镜顶点与显示像素之间的距离。

此外，光学片51的凸面排列在一个方向上，并且其纵向与柱面透镜3a的纵向相同。因此，光学片51的凸面排列在与柱面透镜3a相同的方向上。由L所表示的柱面透镜的排列周期、由S所表示的显示像素与光学片51之间的距离、以及光学片51上的凸面的间距V满足下列公式24的条件。

V≤L×S/f (公式24)

接下来就显示板2的显示像素当中的一个点来对根据第一示例性实施例的三维图像显示设备10的操作进行描述。背光单元5所发出的光以多个不同角度进行传播。因此，穿过了显示像素当中某一点的光线被分散，并且同时朝着双面透镜3的方向而传播。注意形成了双面透镜3的柱面透镜3a之一，入射在柱面透镜3a上的光线组形成了这样的三角形，该三角形的底边是透镜间距L并且高度是焦距f。另一方面，背光单元5发出的并且集中到显示像素当中的上述一个点上的光线组也形成了三角形。这三角形的高度是从显示像素至光学片51的距离S。因为这两个三角形彼此相似，因此可保持下列公式25的关系，其中X是后者三角形的长度。

L∶f＝X∶S (公式25)

由上述公式25所表示的三角形的长度X不过是之前所述公式24的右侧。

因此，在具体体现了该模式下的本发明的三维图像显示设备10中，注意显示板2的显示像素当中的一个点，由背光单元5所发出的光线组所形成的且入射在显示像素当中一个点上的三角形的底的长度X不短于背光单元5的光学片51上的棱形凸面的间距V。

因为光学片51上的棱形凸面在不同位置的表面倾斜角度不同，因此背光单元5发出的光的方向分配在不同的发射位置也不同。例如，在三角形的底的长度X比凸面的间距V要短的情况下，取决于凸面位置的发射光的方向分配的效果要大。然而，因为在示例性实施例的三维图像显示设备10中三角形的底的长度X不短于凸面间距V，因此即使方向分配随着发射位置而不同，也可减轻该效果，这是因为在一个周期或多个周期中进行了平均。

此外，穿过显示像素当中一个点的且穿过柱面透镜3a的光投射到观察面上，并且基于一对一，与显示像素当中的一个点相匹配。因此，光学片51上的有限范围X与观察面上的某一个点相匹配，并且光学片51上的有限范围X与观察面上的点相匹配地进行变化。注意，在某一有限范围X之内的光学片51的亮度分布情况下，如果发射光的方向分配即亮度分布就光学片上的有限范围X的位置而不同，那么观察面上的亮度就随位置而变化。因为观察到在所显示的图像上叠加有亮度变化，因此图像质量严重恶化了。

为了解决该问题，有效的是使有限范围X中的亮度分布均匀而不管其在光学片上的位置。因为公式24适用于该示例性实施例的三维图像显示设备10并且将有限范围X设置为光学片51上的棱形凸面的间距V或之上，因此可使有限范围X中的亮度分布均匀而不管其在光学片51上的位置。这可实现使薄图像显示设备具有极好的显示质量。

接下来根据使用下述显示板2的两个视点三维图像显示设备来对三维图像显示设备的优点进行描述，所述显示板2举例来说例如是玻璃衬底(未给出)是0.7mm厚度并且像素间距是0.15mm的透射液晶显示板。在该三维图像显示设备中双面透镜3的顶点与显示像素之间的距离以及焦距f均与玻璃衬底(未给出)相等，也就是说等于0.7mm。

此外，在显示像素与光学片51之间，除了排列有上述玻璃衬底(未给出)之外，还依次排列有作为透射液晶显示板的重要部件的起偏振片(未给出)、用于增强亮度的多层光薄膜(未给出)、以及用于相互固定背光单元5和液晶显示板的光透射粘性薄膜(未给出)。玻璃衬底的厚度是0.7mm、起偏振片的厚度是0.3mm、光薄膜的厚度是0.2mm、并且粘性薄膜的厚度是0.2mm。

因此，显示像素至光学片51的距离S即最小厚度可使这些元件的排列是1.4mm。根据公式24，通过将光学片51上的凸面间距V设置为0.6mm或之下，可减轻光学片51上的凸面的方向分配的效果，这可实现使图像显示设备具有极好的显示质量。

另一方面，如果光学片51的凸面间距V大于0.6mm，那么从显示像素至光学片51的距离将应延伸以防止显示质量的恶化。例如，如果如图18所示光学片51的凸面间距V是1mm而大于X，那么显示像素至光学片51的距离S应该是2mm，这会导致浪费显示像素与光学片51之间的间隙并且随之而来的会增大图像显示设备的厚度。

因此，通过保持背光单元5上的光学片51的凸面间距为0.6mm或之下，可形成具有极好显示质量的薄三维图像显示设备。

图2给出装配有图1所示三维图像显示设备的便携式终端设备的透视图。如图2所示，该三维图像显示设备10安装在诸如蜂窝式电话这样的便携式终端设备9上。

虽然其表面上形成有在一个方向上延伸的棱形凸面的光学片用于该示例性实施例的三维图像显示设备10中，但是本发明并不局限于该结构。例如，其表面上形成有在一个方向上延伸的棱形凸面的两个光学片可排列在背光单元5上以便凸面的延伸方向在平面图内垂直相交。在这种情况下，下述光学片的间距V位于上述公式24所定义的范围之内，所述光学片的凸面在与柱面透镜3a的排列方向相同的方向上延伸。

还可使用棱形凸面排列成矩阵形状的光学片。因为下述照明元件排列在背光单元上，所述照明元件包括有其上形成有凸面的光学片，因此使用其上的凸面排列成矩阵形状的光学片可给出与其上的凸面在一个方向上延伸的光学片用于两个层相同的效果。其结果是，组件的数目减少了，同时相应成本节省了。

虽然在该示例性实施例的三维图像显示设备10中在光学片51上形成了凸面，但是本发明并不局限于该结构。例如在凸面形成于背光单元5上的光导板的表面上的情况下，通过使凸面间距保持在上述公式24所定义的范围之内可实现相同效果。如果该凸面具有面内分配，那么更可取的是间距V的最小值满足上述公式24的要求。因此，即使距离V具有面内分配，图像显示设备无需牺牲其显示质量也可具有较小厚度。

此外，凸面的形状并不局限于棱形，但是作为替代凸面可位于背光单元5的表面上，并且存在凸面会导致发射光在微小区域中不同方向的分配。此外光散元件，更准确地说其具有光散射效果的光薄膜等等可形成于在背光单元5上所形成的凸面上。这可降低凸面的影响。

虽然上面的描述是指棱形凸面，但是与反转棱镜形状类似的凹面证明是有效的。

此外，虽然在该示例性实施例的三维图像显示设备10中透射液晶板被认为是用作显示板2，然而该发明并不局限于此，但是可应用于其利用背光单元5的任何显示板。液晶板可由诸如薄膜晶体管(TFT)系统或薄膜二极管(TFD)系统这样的有源矩阵系统或者诸如超扭向列型液晶(STN)系统这样的矩阵系统来驱动。该示例性实施例中的图像显示设备1不但可应用于蜂窝式电话或个人数字助理(PDA)而且还可应用于其包括有游戏机、数字式照相机、数字摄像机、笔记本电脑、视频播放机、DVD播放机、自动售货机、供医学之用的监视器、以及ATM(自动柜员机)的多种其他便携式终端。

(第二示例性实施例)

接下来对根据本发明第二示例性实施例的三维图像显示设备进行描述。图3给出了具体体现了该模式下的本发明的三维图像显示设备的光学模型示图，并且图4给出了蝇眼透镜的透视图。如图3所示，该示例性实施例的三维图像显示设备20与上述第一示例性实施例的三维图像显示设备10相同，除了使用下述蝇眼透镜而非双面透镜之外，在所述蝇眼透镜中形成了矩阵形状的组成透镜。因为该示例性实施例的三维图像显示设备20使用蝇眼透镜8，因此可将穿过透镜透射的像素的光分配到上下左右这四个方向上。其结果是，即使转动了三维图像显示设备20的排列方向，也可显示三维图像。

顺便说一下，在蝇眼透镜8的透镜间距随排列方向不同的情况下，优选的是使光学片51的凸面间距V最好是在间距减小方向上的上述公式24的范围之内。在该示例性实施例的三维图像显示设备20中，与上述第一示例性实施例的三维图像显示设备10相同，在光学片51上所形成的凸面排列在一个方向上或者排列成矩阵形状。

在排列其表面上形成有在一个方向上的棱形凸面的两个光学片51的每一个，使得在平面图中凸面的方向彼此相垂直的情况下，显示板2侧上的光学片的间距V最好是在上述公式24所定义的范围之内。也就是说，因为显示板2侧上的光学片的距离比显示像素要短，因此要防止显示质量恶化的条件更严格。

此外，除上面所描述的之外，该示例性实施例的三维图像显示设备20的结构和优点的另一方面与先前所描述的第一示例性实施例的三维图像显示设备10相同。

(第三示例性实施例)

接下来对本发明第三示例性实施例的三维图像显示设备进行描述。图5给出了根据本发明第三示例性实施例的三维图像显示设备的部分透视图。顺便说一下，图5仅给出了双面透镜的一部分，即就是给出了光学片及一对显示像素这一部分，但是省去了对所有其他组成元件的图解。

如图5所示，在该示例性实施例的三维图像显示设备30中，其形成了双面透镜3的柱面透镜3a的纵向与光学片表面上所形成的棱形凸面的延伸方向不同。光学片51上的凸面的重复间距V满足下列公式26的条件，其中θ是由柱面透镜3a的纵向与棱形凸面的延伸方向所形成的角度，并且P_v是柱面透镜3a在纵向上的像素间距。

V≤L×S×(cosθ)/f+P_v×(sinθ) (公式26)

图6(a)和6(b)示意性的给出了该示例性实施例的三维图像显示设备的背光单元的剖面图，其中图6(a)是沿着图5中的线A-A的剖面图并且图6(b)是沿着线B-B的剖面图。在该示例性实施例的三维图像显示设备中，因为将双面透镜3和光学片51排列成在柱面透镜3a的纵向与棱形凸面的延伸方向之间所形成的角度是θ，因此图6(a)和6(b)中的凸形的相对位置相差值(P_v×tanθ)。

在光学片51的凸面间距V处在柱面透镜3a的排列方向上的分量是值(V/cosθ)。

因为在该示例性实施例中光学片相对于柱面透镜而倾斜，因此应该考虑倾斜角θ。此外，因为柱面透镜在其连续方向(以下简称为纵向)上不具有透镜作用，因此在纵向上不存在分离作用。因此，虽然在透镜的排列方向上(以下简称为横向)存在显著的分离，但是在纵向上不存在分离。

在光学片具有纵向上的凸面或者凹面的情况下，只需考虑透镜的分离作用，但是在其旋转式排列的情况下，还应考虑柱面透镜的透镜作用的各向异性。

在本发明的示例性实施例中，肯定利用柱面透镜在纵向上不存在分离作用。在纵向上不存在分离作用是指允许叠加。然而，如果叠加范围超过了纵向上的像素间距，那么将会发生像素之间的差异，这将极可能导致不平的观测。因此，保持纵向上的叠加范围在纵向上的像素间距范围之内。

由于倾斜角度θ所造成的凸面/凹面形状在横向上的相对位置的差异在纵向像素间距P_v范围之内为P_v×tanθ。可以想得到的是，由于柱面透镜作用以及旋转式排列所造成的纵向上的叠加结果是，凸面/凹面间距相应降低了。

因为固有的凸面/凹面间距是V并且横向上的间距是V/cosθ，因此在凸面/凹面相对于柱面透镜而旋转式排列的情况下间距是

V/cosθ-P_v×tanθ

该值要小于本发明第一示例性实施例中的L×S/f。

因为柱面透镜3a在其连续方向上不具有透镜效果，因此光学片51的效果归因于图6(a)和6(b)所示的凸面排列的叠加。因此，光学片51上的凸面变得与当其以扩大了值(P_v×tanθ)的宽度而排列时的凸面相等同。此外，因为由值(V/cosθ)来表示在光学片51的凸面间距V处柱面透镜3a排列方向上的分量，因此当保持下列公式27时，该示例性实施例的三维图像显示设备提供了与上述第一示例性实施例的三维图像显示设备10相同的效果。

V/cosθ-P_v×tanθ≤L×S/f (公式27)

此外，可将上述公式27重新排列为先前所述的公式26。通过对下述光学片51进行排列，所述光学片51上形成有其在一个方向上延伸的凸面相对于柱面透镜3a的纵向而倾斜，并且因此利用柱面透镜的一维透镜作用以防止由于光学片51的凸面所造成的显示质量的恶化，该示例性实施例的三维图像显示设备30更薄并且显示质量很高。

虽然该示例性实施例的三维图像显示设备中的光学片51相对于柱面透镜3a的纵向而旋转式的排列，但是只要使光学片51上的凸面延伸方向与柱面透镜3a的纵向不同就足以了。

例如，可将光学片51排列成利用旋转式排列的双面透镜3而使其凸面的延伸方向与三维图像显示设备的某一侧相平行。然而，因为双面透镜3的倾斜排列可使用户感觉难以使用，因此可将双面透镜3排列成柱面透镜3a的纵向与显示板的一侧相平行。从难以使用的意义上来说这可解除用户。

此外，光散元件最好是排列在显示板与光学片51之间。这可减轻显示图像上的由于光板51的凸面所造成的发射光的方向分配的影响。其结果是，可获得具有显示质量极好的薄图像显示设备。

(第四示例性实施例)

接下来对本发明第四示例性实施例的三维图像显示设备进行描述。图7给出了本发明示例性实施例的三维图像显示设备的部分透视图。顺便说一下，图7仅给出了双面透镜的一部分，即就是给出了光学片及一对显示像素这一部分，但是省去了对所有其他组件的图解。如图7所示，该示例性实施例的三维图像显示设备40具有其上形成有矩阵形状的凸面的光学片52以代替其上形成有在一个方向上延伸的凸面的光学片51。顺便说一下，该示例性实施例的三维图像显示设备40的结构的其他方面与上述第三示例性实施例的三维图像显示设备30相类似。

在该示例性实施例的三维图像显示设备40中，柱面透镜3a的纵向与形成于光学片52表面上的棱形凸面的延伸方向不同，并且其相对于柱面透镜3a的延伸方向而倾斜角度θ的凸面的间距V_v满足下列公式28的条件。顺便说一下，下列公式28中的P_v表示柱面透镜3a纵向上的像素间距。

V_v×cosθ≤P_v (公式28)

与第三示例性实施例相同，该示例性实施例通过利用柱面透镜的透镜作用的各向异性可提高显示质量。因此，使用纵向上的叠加原理要求必须对纵向上的间距进行定义。

在其上形成有矩阵形状的凸面的光学片52上，在纵向上所投射的凸面间距是V_v×cosθ，其中V_v是凸面间距并且θ是该片的转动角。因为如果该值未超过纵向上的像素间距P_v，那么为每个像素排列多个凸面，因此可降低凸面的影响。

虽然横向上的凸面间距是规定的并且在第一和第二示例性实施例中极其细微，但是其仅在横向上细微将会招致不平衡并且会使制造设备更困难，因此还使用纵向上的效果。

因为这可使每个像素(右眼像素42或者左眼像素41)覆盖两个或多个凸面，因此通过柱面透镜3a的一维透镜作用还可等效的提高凸面的空间频率并且因此可防止由于凸面所造成的显示质量的恶化。

通过对下述光学片52进行排列，所述光学片52上形成有其在一个方向上延伸的矩阵形状的凸面相对于柱面透镜3a的纵向而倾斜，并且因此利用柱面透镜的一维透镜作用以防止由于凸面所造成的显示质量的恶化，该示例性实施例的三维图像显示设备40更薄并且显示质量很高。

通过利用其上形成有矩阵形状的凸面的光学片52可产生与其上使用在一个方向上延伸的凸面的两个光学片相同的效果。其结果是，可减少组件数目，同时相应的可节省制造成本。

(第五示例性实施例)

接下来对本发明第五示例性实施例的三维图像显示设备进行描述。图8给出了该示例性实施例的三维图像显示设备的光学模型示图。在图8中，利用视图以使示图更易理解，省去了对除显示板2上的像素之外的其他组件的图解。在该示例性实施例的三维图像显示设备50中，将其形成了双面透镜3的柱面透镜3a的焦点设置成比显示像素更靠近双面透镜3，从而使焦距f比透镜顶点与像素之间的距离H要短。因此可保持下列公式29。

f＜H (公式29)

在该示例性实施例的三维图像显示设备50中，因为将透镜3a的焦点设置成比显示像素更靠近双面透镜3，因此可使用背光单元5上的更宽范围的光线。

其结果是，可使用凸面间距更长的光学片，并且因此可减轻由于凸面所造成的发射光的方向分配的影响。此外，因为透镜的焦点位置离开像素表面，因此可减轻像素之间的非显示区的影响，并且因此还可防止由于非显示区所造成的显示图像的恶化。另外，除上述之外的该示例性实施例的三维图像显示设备50的结构和优点的其他方面与先前所描述的第一示例性实施例的三维图像显示设备10相类似，虽然该示例性实施例的三维图像显示设备50中的从透镜焦点位置至光板51的距离由S来表示。

(第六示例性实施例)

接下来对本发明第六示例性实施例的三维图像显示设备进行描述。图9给出了该示例性实施例的三维图像显示设备的光学模型示图。在该示例性实施例的三维图像显示设备中，将其形成了蝇眼透镜8的透镜的焦点设置成比显示像素更靠近蝇眼透镜8，从而使焦距f比透镜顶点与像素之间的距离H要短。因此可保持下列公式30。另外，该示例性实施例的三维图像显示设备60的结构的其他方面与上述第二示例性实施例的三维图像显示设备20相同。

f＜H (公式30)

在该示例性实施例的三维图像显示设备60中，因为将透镜的焦点位置设置成比显示像素更靠近蝇眼透镜8，因此除了上述第二示例性实施例的三维图像显示设备20的效果之外，还可使用背光单元5上的更宽范围的光线。其结果是，可使用凸面间距更长的光学片，并且因此可减轻由于凸面所造成的发射光的方向分配的影响。此外，因为透镜的焦点位置离开像素表面，因此可减轻像素之间的非显示区的影响，并且因此还可防止由于非显示区所造成的显示图像的恶化。

第一至第六示例性实施例的三维图像显示设备也可作为二维图像显示设备。例如在将该图像显示设备装配在便携式终端设备上的情况下，用户通过仅仅改变便携式终端设备的角度即可观看多个视点的图像。尤其是在多个视点的图像相关的情况下，通过改变视角这样的简单方法即可观看每个图像，这将从实质上改善了便利性。或者在多个视点的图像排列在纵向上的情况下，观察者利用两眼可一直观看每个视点的图像，这将提高对每个视点的图像的感知力。此外，液晶显示板可用作显示板。

(第七示例性实施例)

接下来对本发明第七示例性实施例的便携式终端设备进行描述。图10给出了该示例性实施例的便携式终端设备的透视图，并且图11给出了装配在具体体现了该模式下的本发明的便携式终端设备上的图像显示设备的操作的光学模型示图。

如图10和图11所示，该示例性实施例的便携式终端设备9是内嵌有图像显示设备70的蜂窝式电话。在该便携式终端设备9中，形成了双面透镜3的柱面透镜3a的排列方向是纵向11，也就是图像的垂直方向，并且柱面透镜3a的纵向是横向12，也就是图像的水平方向。显示板的一对显示像素中的第一视点像素43和第二视点像素44的排列方向是与柱面透镜3a的排列方向相同的纵向11。顺便说一下，虽然为了使图解简单化，图10仅给出了四个柱面透镜，但是事实上形成了其与显示像素的阵列一样多的柱面透镜3a。该示例性实施例的便携式终端设备9中的图像显示设备70的结构的其他方面与先前所描述的第一示例性实施例中的三维图像显示设备相同。

接下来，对该示例性实施例的便携式终端设备9中的图像显示设备70的操作进行描述。如图11所示，背光单元5发射入射到显示板2的光。此后，显示板2的第一视点像素43显示第一视点图像，并且第二视点像素44显示第二视点图像。入射到显示板2的第一视点像素43和第二视点像素44上的光通过这些像素而透射，并且朝着双面透镜3的方向而传播。这些光通过双面透镜3的柱面透镜3a而折射，并且朝着区域E1和E2的方向而射出。区域E1和E2排列在纵向11上。此后如果观察者使他的眼睛位于区域E1中，那么他可观看到第一视点图像，或者如果他使他的眼睛位于区域E2中，那么他可观看到第二视点图像。

该示例性实施例的便携式终端设备9具有这样的优点，即观察者通过仅仅改变便携式终端设备9的角度即可使他的眼睛位于区域E1或者E2中，并且因此可观看第一视点图像或者第二视点图像。尤其是在第一视点图像和第二视点图像相关的情况下，他通过改变视角的简单方法可观看每个图像，这将从实质上改善了便利性。

顺便说一下，如果多个视点的图像排列在横向上，那么将存在右眼和左眼可看到不同视点的图像这样的一位置，并且观察者将会混淆以至于不能感知到每个视点的图像。如本发明的示例性实施例中所示在多个视点的图像排列在纵向上的情况下，观察者总是可利用两眼而观看到不同视点的图像并且因此可很容易感知到这些图像。该示例性实施例的便携式终端设备9的其他优点与先前所描述的第一示例性实施例的三维图像显示设备相类似。该第七示例性实施例还可应用于上述第三、第四、以及第五示例性实施例的三维图像显示设备。

上述实施例可使本领域普通技术人员制造出并使用本发明。此外，本领域普通技术人员可很容易明白对这些实施例的各种修改，并且无需使用创造性能力即可将这里所定义的一般原则和具体示例应用到其他实施例中。因此，本发明并不局限于这里所描述的实施例，而是基于权利要求及其等效体的限制所定义的最宽的范围。

此外，发明人的意图是即使在申请期间对权利要求进行了修订，也要保留有请求权项的发明的所有等效体。

Claims

1.一种图像显示设备，包括：

一显示板，该显示板中的多个显示单元排列成矩阵形状，每个显示单元至少包括有用于显示第一视点的图像和第二视点的图像的像素；

一由多个透镜元件构成的双面透镜或蝇眼透镜，该透镜用于将通过所述第一视点的像素透射的光以及通过所述第二视点的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及

一照明元件，该照明元件排列在所述显示板的后面并且在其朝着所述显示板的表面上形成了多个凸面或凹面，其中：

所述照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V满足公式：

V≤L×S/f，

其中S是所述像素与所述凸面或凹面之间的距离，f是所述透镜的焦距，并且L是所述双面透镜或蝇眼透镜中的所述透镜元件的间距。

2.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述焦距f比所述透镜与所述像素之间的距离短。

3.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述距离V是相邻凸面或凹面之间的最小可能距离。

4.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述双面透镜包括多个在其纵向上彼此相平行地排列的柱面透镜。

5.如权利要求4所述的图像显示设备，其中所述凸面或者凹面在一个方向上延伸，并且所述凸面或者凹面的延伸方向与所述柱面透镜的纵向彼此相平行。

6.如权利要求4所述的图像显示设备，其中所述凸面或者凹面成矩阵形状。

7.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述蝇眼透镜包括多个排列成矩阵形状的凸透镜。

8.如权利要求1所述的图像显示设备，进一步包括一光散元件，该光散元件排列在所述显示板与所述照明元件之间。

9.如权利要求1所述的图像显示设备，其包括三维图像显示设备。

10.如权利要求1所述的图像显示设备，其包括二维图像显示设备。

11.如权利要求1所述的图像显示设备，其中所述显示板包括液晶显示板。

12.一种图像显示设备，包括：

一照明元件，该照明元件排列在所述显示板的后面并且在其朝着所述显示板的表面上有规则的形成了多个凸面或凹面，其中

所述照明元件上的相邻凸面或凹面之间的距离不大于0.6mm。

13.如权利要求12所述的图像显示设备，其中所述双面透镜包括多个在其纵向上彼此相平行地排列的柱面透镜。

14.如权利要求12所述的图像显示设备，其中所述蝇眼透镜包括多个排列成矩阵形状的凸透镜。

15.一种图像显示设备，包括：

一双面透镜，该双面透镜具有用于将通过所述第一视点的像素透射的光以及通过所述第二视点的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透镜；以及

一照明元件，该照明元件排列在所述显示板的后面并且在其朝着所述显示板的表面上形成有多个凸面或凹面，所述多个凸面或凹面向一个方向延伸并且其延伸方向向所述柱面透镜的纵向倾斜角度θ，其中：

公式V≤L×S×cosθ/f+P_v×sinθ适用于所述照明元件上的相邻凸面或凹面之间的距离V，其中，

S是所述像素与所述凸面或凹面之间的距离，

f是所述透镜的焦距，

L是所述双面透镜的所述柱面透镜的间距，并且

P_v是在所述柱面透镜纵向上的像素间距。

16.如权利要求15所述的图像显示设备，其中将所述双面透镜排列成使所述显示板的一侧与所述柱面透镜的纵向彼此相平行。

17.如权利要求15所述的图像显示设备，其中所述焦距f比所述双面透镜与所述像素之间的距离短。

18.一种图像显示设备，包括：

一照明元件，该照明元件排列在所述显示板的后面并且在其朝着所述显示板的表面上以矩阵形状形成多个凸面或凹面，所述凸面或凹面的一条排列线向所述柱面透镜的纵向倾斜角度θ，其中：

公式V_v≤P_v/cosθ和V≤L×S×cosθ/f+P_v×sinθ适用于在向所述柱面透镜的纵向倾斜角度θ的方向上所述照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V_v、以及在与向所述柱面透镜的纵向倾斜角度θ的方向相垂直的方向上所述照明元件中的相邻凸面或凹面之间的距离V，其中，

S是所述像素与所述凸面或凹面之间的距离，

f是所述透镜的焦距，

L是所述双面透镜的所述柱面透镜的间距，并且

P_v是在所述柱面透镜纵向上的像素间距。

19.如权利要求18所述的图像显示设备，其中将所述双面透镜排列成使所述显示板的一侧与所述柱面透镜的纵向彼此相平行。

20.如权利要求18所述的图像显示设备，其中所述焦距f比所述双面透镜与所述像素之间的距离短。

21.一种具有权利要求1所述的图像显示设备的便携式终端设备。