用于多层显示系统的衍射光栅技术方案

描述了一种显示设备，并且所述显示设备包括第一显示屏幕，所述第一显示屏幕包括像素的掩模图案。所述显示设备包括第二显示屏幕，所述第二显示屏幕包括所述掩模图案，其中，所述第二显示屏幕被定位成比所述第一显示屏幕离所述显示设备的前部更远，其中，所述显示设备的所述前部最接近于观看者。所述显示设备包括衍射元件，所述衍射元件被配置成用于将所述第二显示屏幕的所述掩模图案复制成一个或多个可视副本，以便最小化与所述第一显示屏幕的所述掩模图案的波纹干扰。

Diffraction grating for multilayer display system

The invention relates to a display device, and the display device comprises a first display screen. The display device includes a display screen second, the second display screen comprises a mask pattern, wherein, the second display screen is positioned than the first display screen from the display device in which the front further, the display of the front device proximate to the viewer. The display device includes a diffractive element, the diffraction element is configured for the second display screen of the mask pattern is copied into one or more visual copies, with the first display so as to minimize the interference of the corrugated screen mask pattern.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求具有提交日期2014年5月9日并且具有律师卷号PURE-0076.A的题为“ADIFFRACTIONGRATINGFORUSEWITHAMULTIPLELAYEREDDISPLAYSYSTEM(用于多层显示系统的衍射光栅)”的共同拥有的美国临时专利申请序号61/991,336的优先权和权益，该临时专利申请的全部内容通过引用结合在此。
技术介绍
现有技术图1示出了本领域众所周知的条纹液晶显示器(LCD100)的像素结构。当第一和第二显示层堆叠时，产生波纹干扰(moiréinterference)。当被投射到观看者的视网膜上时，所述干扰由所述层内的滤色器之间的相互作用引起。例如，当绿色滤色器相互重叠时，光被透射导致相对亮的斑。当绿色滤色器在比如说红色滤色器之上时，将没有那么多光被透射导致暗区域。由于当投射到视网膜上时，后显示层和前显示层的大小略有不同，因此像素将从同相慢慢地变成异相。这具有产生暗带和亮带(另外的被称为波纹干扰)的效果。存在几种方法来在MLD系统中去除波纹干扰。大部分方法依赖于通过空间滤波来去除不需要的频率部件。这可以通过漫散器型系统或衍射型系统两者之一来完成，具有大约l.5的衍射率的元件通过所述漫散器型系统具有随机表面扰动。这些系统在视觉美学(例如，图像看起来多模糊；留下多少剩余波纹；极化的效果；以及成本等)方面的性能很大程度上取决于系统配置。当前多层显示(MLD)系统利用漫射光学器件来使最后面的显示层模糊。虽然在商业上是成功的，但是这种方法受到以下限制：(a)最后面的图像是固有模糊的——在减少波纹干扰与最后面的图像显示层的清晰度之间存在折衷；(b)漫散元件利用难以获得的专用漫散器图案；(c)漫散元件位于偏振器之间，并且薄膜基底和加强件基底两者必须没有任何双折射；以及(d)漫散元件需要一个向最终显示系统增加重量和支出的单独的加强部件(通常为玻璃)。因此，漫射型系统并不提供减少MLD系统(尤其是具有减少的构成因素的系统)中的波纹干扰的理想解决方案。在现有技术的衍射型系统中，为了防止来自滤色器的干扰，需要图像的若干副本，其中，副本数量被定义为像素的宽度与子像素的宽度的取整比率。然而，虽然衍射光栅被配置成用于适当地生成图像的副本，但是从与电子迹线相关联的黑色矩阵掩模到每个像素的波纹干扰没有减轻。此外，衍射型系统解决方案的缺点是很难同时生成多阶，由于这需要多个周期，因此现有技术图2示出了用于一种被实施用于减少波纹干扰的衍射型系统的各种闪耀光栅的效率。如从现有技术图2中可看到的，具有简单重复结构的相位光栅仅在同时产生零阶和一阶衍射时有效。更高阶(包括二阶和三阶副本)未被示出为与一阶同时生成。期望的是一种处理由于对来自多显示层黑色矩阵掩模进行重叠而引起的波纹干扰的MLD系统。附图说明本专利技术的进一步方面将从以下仅通过举例方式并且参考附图给出的说明中变得明显，在附图中：现有技术图1示出了条纹LCD的像素结构。现有技术图2示出了各种闪耀光栅的效率。图3是根据本公开的一个实施例的多层显示系统的框图，所述多层显示系统包括被配置成用于最小化向后显示层的波纹干扰贡献的衍射元件。图4A是根据本公开的一个实施例的示例性像素的图示，展示了在水平方向上可重复的一个或多个竖直部分，以及在竖直方向上可重复的一个或多个水平部分。图4B是根据本公开的一个实施例通过透射光栅生成的衍射阶数的展示。图5是根据本公开的一个实施例的具有照亮的仅绿色子像素的显示系统的图像的展示。现有技术图6A至图6C示出了一种衍射型系统，所述衍射型系统包括代表性的3阶图像内核以及导致由于黑色掩模区域而引起的波纹干扰图案。图7是根据本公开的一个实施例的流程图700，展示了一种用于在MLD系统中最小化波纹干扰的方法中的步骤。图8A至图8C示出了根据本公开的实施例的衍射元件，所述衍射元件被配置成用于最小化由于黑色掩模区域而引起的波纹干扰，所述黑色掩模区域包括代表性的图像滤波器内核以及已经消除了黑色掩模区域在水平方向上可重复的部分的所产生的波纹干扰图案。图8D示出了根据本公开的一个实施例的用于对所需要的图像滤波器内核进行建模的MATLAB代码，所述图像滤波器内核最小化由于MLD系统中的黑色掩模区域而引起的波纹干扰。图9示出了根据本公开的一个实施例的单个像素上的代表性的图像滤波器内核的实现方式，其中，所述图像滤波器内核被配置成用于最小化由于MLD系统中的黑色掩模区域而引起的波纹干扰。图10示出了根据本公开的一个实施例的维格纳分布代码，所述维格纳分布代码用于对候选衍射光栅轮廓进行建模，所述候选衍射光栅轮廓被配置成用于最小化由于MLD系统中的黑色掩模区域而引起的波纹干扰。图11A至图11C是根据本公开的实施例的衍射元件的展示、以及示出由于MLD系统中的黑色区域而引起的波纹干扰的减少的各种响应图。
技术实现思路
在一个实施例中描述了一种显示设备，并且所述显示设备包括第一显示屏幕，所述第一显示屏幕包括掩模图案，其中所述掩模图案可以被减小到对应于像素的单位大小。显示设备包括第二显示屏幕，所述第二显示屏幕还包括掩模图案。所述第二显示屏幕被定位成比所述第一显示屏幕离所述显示设备的前部更远，这样使得所述显示设备的所述前部最接近于观看者。所述显示设备包括衍射元件，所述衍射元件被配置成用于将所述第二显示屏幕的所述掩模图案卷积成一个或多个可视副本，以便最小化与所述第一显示屏幕的所述掩模图案的波纹干扰。在另一个实施例中，公开了一种用于处理显示设备中的波纹干扰的方法。所述方法包括提供第一显示屏幕，所述第一显示屏幕包括像素的掩模图案。所述方法包括提供第二显示屏幕，所述第二显示屏幕包括所述掩模图案。所述第二显示屏幕被定位成比所述第一显示屏幕离所述显示设备的前部更远，其中，所述显示设备的所述前部最接近于观看者。所述方法包括将所述第二显示屏幕的所述掩模图案卷积成一个或多个可视副本，以便最小化与所述第一显示屏幕的所述掩模图案的波纹干扰。在一个实施例中，优选地将存在至少两个显示层。在另一个实施例中，优选地衍射光栅将位于最前面的显示层之上以便不增加双折射。在又另一个实施例中，优选地将针对红色、绿色和蓝色(RGB)显示系统来对衍射光栅的阶数(order)进行定时。在另一个实施例中，衍射光栅可以与触摸系统集成。在又另一个实施例中，优选地，衍射光栅为闪耀光栅，对所述光栅的角度进行优化以提供所需要的衍射阶数。在另一个实施例中，显示层具有偏振器和分析器两者。在又另一个实施例中，可以去除内部偏振器和分析器。具体实施方式现将详细地参照本公开的各种实施例，在附图中示出了所述实施例的示例。当结合这些实施例进行描述时，应当理解的是，所述实施例并不旨将本公开限制于这些实施例。相反，本公开旨在覆盖可以包括在所附权利要求书所定义的本公开的精神和范围内的替代形式、修改形式和等效物。此外，在本公开的以下具体实施方式中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，应当理解的是，在没有这些特定细节的情况下也可以实践本公开。在其他实例中，没有对已知的方法、程序、部件和电路进行详细描述以免不必要模糊本公开的方面。描述了根据本专利技术的实施例的用于减少多层显示系统中的波纹干扰的方法的示例的流程图。尽管在流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示设备，包括：第一显示屏幕，所述第一显示屏幕包括像素的掩模图案；第二显示屏幕，所述第二显示屏幕包括所述掩模图案，其中，所述第二显示屏幕被定位成比所述第一显示屏幕离所述显示设备的前部更远，其中，所述显示设备的所述前部最接近于观看者；以及衍射元件，所述衍射元件被配置成用于将所述第二显示屏幕的所述掩模图案卷积成一个或多个可视副本，以便最小化与所述第一显示屏幕的所述掩模图案的波纹干扰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.09 US 61/991,336;2014.08.07 US 14/454,6071.一种显示设备，包括：第一显示屏幕，所述第一显示屏幕包括像素的掩模图案；第二显示屏幕，所述第二显示屏幕包括所述掩模图案，其中，所述第二显示屏幕被定位成比所述第一显示屏幕离所述显示设备的前部更远，其中，所述显示设备的所述前部最接近于观看者；以及衍射元件，所述衍射元件被配置成用于将所述第二显示屏幕的所述掩模图案卷积成一个或多个可视副本，以便最小化与所述第一显示屏幕的所述掩模图案的波纹干扰。2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述掩模图案包括在第一方向上可重复的第一部分，并且其中所述衍射元件被配置成用于在所述第一方向上复制所述掩模图案的所述第一部分。3.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述第一方向包括水平方向。4.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述第一方向包括竖直方向。5.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述可视副本的数量基于将所述像素的宽度除以所述第一部分的宽度。6.如权利要求5所述的显示设备，其中，所述数量的可视副本在所述第一方向上完全覆盖所述像素，这样使得所述一个或多个可视副本的间隔包括所述第一部分的所述宽度。7.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述一个或多个可视副本是在所述像素的占用区内生成的。8.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述衍射元件包括奇数个狭缝。9.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述副本数量包括四阶或更多阶。10.如权利要求1所述的显示设备，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·贝尔，
申请(专利权)人：纯深度有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US