自动立体显示设备制造技术

一种自动立体显示器，包括像素化显示面板和视图形成布置，像素化显示面板包括单个颜色的像素的阵列或不同颜色的子像素的阵列，视图形成布置包括透镜元件的阵列。像素形成方形（或接近方形）网格，并且透镜也在方形（或接近方形）网格中重复。定义矢量

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动立体显示设备
本专利技术涉及自动立体显示设备和用于这样的显示设备的驱动方法。
技术介绍
已知的自动立体显示设备包括二维液晶显示面板，所述显示面板具有充当图像形成部件以产生显示的显示像素的行和列阵列（其中“像素”典型地包括“子像素”的集合，并且“子像素”是最小的可单独寻址、单个颜色的图片元素）。平行于彼此延伸的细长透镜的阵列叠覆显示像素阵列并且充当视图形成部件。这些被称为“透镜状透镜”。来自显示像素的输出通过这些透镜状透镜投射，这些透镜状透镜的功能是修改输出的方向。像素包括子像素的最小集合，其可以被寻址以产生所有可能的颜色。出于本说明书的目的，还定义了“单位单元”。将单位单元定义为重复以形成完整子像素图案的子像素的最小集合。单位单元可以是与像素相同的子像素布置。然而，单位单元可以包括比像素更多的子像素。如果存在例如具有不同取向的子像素的像素，则情况是这样。总体子像素图案然后以比像素更大的基本单位（单位单元）重复。将透镜状透镜提供为透镜元件片，其中每一个包括细长的部分柱形（例如半柱形）透镜元件。透镜状透镜在显示面板的列方向上延伸，其中每一个透镜状透镜叠覆显示子像素的两个或更多相邻列的相应组。每一个透镜状透镜可以与显示子像素的两列相关联，以使得用户能够观察单个立体图像。替代性地，每一个透镜状透镜可以与行方向上的三个或更多相邻显示子像素的组相关联。每一个组中的显示子像素的对应列适当地布置成从相应的二维子图像提供竖直切片。当用户的头部从左向右移动时，观察到一系列接连、不同的立体视图，创建例如环顾印象。图1是已知的直视自动立体显示设备1的示意性透视图。已知设备1包括有源矩阵类型的液晶显示面板3，其充当空间光调制器以产生显示。显示面板3具有显示子像素5的行和列的正交阵列。为了清楚起见，在图中仅示出小数目的显示子像素5。在实践中，显示面板3可能包括大约一千行和几千列的显示子像素5。在黑白显示面板中，子像素事实上构成完整的像素。在彩色显示器中，子像素是完整的彩色像素的一个颜色分量。根据通用术语，完整的彩色像素包括对于创建所显示的最小图像部分的所有颜色而言必要的所有子像素。因此，例如，完整的彩色像素可以具有红色（R）绿色（G）和蓝色（B）子像素，可能地扩充有白色子像素或一个或多个其它基本颜色子像素。液晶显示面板3的结构完全是常规的。特别地，面板3包括一对间隔的透明玻璃衬底，在它们之间提供对准的扭曲向列或其它液晶材料。衬底在其面对的表面上承载透明氧化铟锡（ITO）电极的图案。偏振层也提供在衬底的外表面上。每一个显示子像素5包括衬底上的相反电极，其中居间液晶材料处在其之间。显示子像素5的形状和布局由电极的形状和布局确定。显示子像素5以间隙与彼此规则间隔。每一个显示子像素5与开关元件相关联，所述开关元件诸如薄膜晶体管（TFT）或薄膜二极管（TFD）。显示像素操作成通过向开关元件提供寻址信号来产生显示，并且合适的寻址方案对于本领域技术人员将是已知的。显示面板3由光源7光照，光源7在该情况下包括在显示像素阵列的区域之上延伸的平面背光。来自光源7的光定向穿过显示面板3，其中驱动各个显示子像素5以调制光并且产生显示。显示设备1还包括布置在显示面板3的显示侧之上的透镜状片9，透镜状片9执行光定向功能以及因而视图形成功能。透镜状片9包括平行于彼此延伸的透镜状元件11的行，为了清楚起见仅以夸大的尺寸示出其中的一个。透镜状元件11以凸柱形透镜的形式，每一个具有垂直于元件的柱形弯曲延伸的细长轴12，并且每一个元件充当光输出定向部件以便从显示面板3向位于显示设备1前方的用户的眼睛提供不同的图像或视图。显示设备具有控制器13，控制器13控制背光和显示面板。图1中所示的自动立体显示设备1能够在不同方向上提供若干不同视角的视图，即它能够使像素输出定向到显示设备的视场内的不同空间位置。特别地，每一个透镜状元件11叠覆每一行中的显示子像素5的小组，其中，在当前示例中，行垂直于透镜状元件11的细长轴延伸。透镜状元件11在不同方向上投射组中的每一个显示子像素5的输出，以便形成若干不同视图。当用户的头部从左向右移动时，他/她的眼睛将依次接收若干视图中的不同个体。技术人员将领会到，光偏振部件必须结合以上描述的阵列来使用，因为液晶材料是双折射的，其中折射率切换仅适用于特定偏振的光。可以将光偏振部件提供为设备的视图形成布置或显示面板的部分。图2示出如以上描述的透镜状类型视图形成布置的操作原理，并且示出光源7、显示面板3和透镜状片9。该布置提供三个视图，每一个投射在不同的方向上。显示面板3的每一个子像素以用于一个特定视图的信息来驱动。在以上设计中，背光生成静态输出，并且所有视图方向通过透镜状布置实施，所述透镜状布置提供空间复用方案。类似的方案通过使用视差屏障来实现。透镜状布置仅提供关于显示器的一个特定取向的自动立体效果。然而，许多手持设备可在竖向和横向观看模式之间旋转。因此，固定的透镜状布置不允许不同观看模式中的自动立体观看效果。将来的3D显示器，特别是用于平板电脑、移动电话和其它便携式设备，将因而具有从许多方向并且针对不同屏幕取向观察3D图像的可能性。具有现有像素设计的现代LCD和OLED显示面板不适于该应用。已经认识到该问题，并且存在各种解决方案。动态解决方案牵涉提供可切换的透镜布置，可切换的透镜布置可以在不同模式之间切换以激活不同取向中的视图形成效果。本质上可以存在两种透镜状布置，其中一个在穿过模式中起作用并且另一个在透镜化模式中起作用。可以通过切换透镜状布置自身（例如使用LC可切换透镜阵列）或通过控制入射在透镜状布置上的光的偏振来控制用于每一个透镜状布置的模式。静态解决方案牵涉设计在不同取向中起作用的透镜布置。简单的示例可以组合显示器中的方形子像素的矩形网格与微透镜的矩形网格（其中透镜网格方向关于像素网格方向倾斜或不倾斜）以创建两个显示取向中的多个视图。子像素形状应当优选地接近1:1横纵比，因为这将允许避免用于竖向/横向取向中的各个视图的不同角宽度的问题。该方案的一个可能的缺陷是条带效应，其中子像素之间的黑矩阵区域作为规则图案投射到观看者。部分地，它可以通过使透镜阵列倾斜而解决。具体地，为了减少由于周期性黑色像素矩阵的投射所致的条带效应，视图形成布置需要关于像素寻址方向（行/列）进行选择。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据示例，提供了一种自动立体显示器，包括：像素化显示面板，包括单个颜色的像素的阵列或不同颜色的子像素的阵列，其中子像素的相应组一起定义完整的彩色像素；以及视图形成布置，包括透镜元件的阵列，位于显示面板之上，用于使来自不同像素或子像素的光定向到不同空间位置，从而使得三维场景的不同视图能够显示在不同空间位置中，其中显示面板的像素形成具有从90度到20度或更小的最大内部角度偏差的矩形或平行四边形网格，并且其中矩形或平行四边形网格以基本平移矢量x和y重复，并且基本平移矢量x和y的长度具有在0.66和1之间的较短者与较长者的横纵比，并且其中视图形成布置包括微透镜的二维阵列，微透镜以基本平移矢量p’和q’在规则网格中重复；其中将无量纲矢量p定义为(px,py)，其满足：并且将矢量p的分量py和px的空间中的圆形区定义为：其中对于整数值n和m，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动立体显示器，包括：像素化显示面板（3），包括单个颜色的像素的阵列或不同颜色的子像素的阵列，其中子像素的相应组一起定义完整的彩色像素；以及视图形成布置（42），包括透镜元件（44）的阵列，位于显示面板之上，用于使来自不同像素或子像素的光定向到不同空间位置，从而使得三维场景的不同视图能够显示在不同空间位置中，其中显示面板的像素形成具有从90度到20度或更小的最大内部角度偏差的矩形或平行四边形网格，并且其中矩形或平行四边形网格以基本平移矢量

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.24 EP 14200328.41.一种自动立体显示器，包括：像素化显示面板（3），包括单个颜色的像素的阵列或不同颜色的子像素的阵列，其中子像素的相应组一起定义完整的彩色像素；以及视图形成布置（42），包括透镜元件（44）的阵列，位于显示面板之上，用于使来自不同像素或子像素的光定向到不同空间位置，从而使得三维场景的不同视图能够显示在不同空间位置中，其中显示面板的像素形成具有从90度到20度或更小的最大内部角度偏差的矩形或平行四边形网格，并且其中矩形或平行四边形网格以基本平移矢量x和y重复，并且基本平移矢量x和y的长度具有在0.66和1之间的较短者与较长者的横纵比，并且其中视图形成布置包括透镜（44）的二维阵列，透镜（44）以基本平移矢量p’和q’在规则网格中重复；其中将无量纲矢量p定义为(px,py)，(px,py)满足：并且将矢量p的py和px分量的空间中的圆形区定义为：其中对于整数值n和m，其中定义每一个圆形的半径并且定义圆形中心，基本平移矢量x、y、p’和q’选择有值使得p落在排除集合P1,1或P2,2或P4,4的矢量空间中，其中并且。2.如权利要求1中所要求保护的显示器，其中基本平移矢量x、y、p’和q’具有值使得p落在排除集合的矢量空间中，其中并且。3.如权利要求1或2中所要求保护的显示器，其中基本平移矢量x、y、p’和q’具有值使得p落在排除集合的矢量空间中，其中并且。4.如任一项前述权利要求中所要...

【专利技术属性】
技术研发人员：OV维多文，B克鲁恩，MT约翰逊，EG范普坦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL