3D显示装置制造方法及图纸

描述了显示装置140，该显示装置用于使用户能够在由该显示装置呈现视觉信息时体验3D感知。该显示装置具有：一个图像形成单元142，具有一个二维图像子像素阵列，该二维图像子像素阵列被布置成发射用于呈现相关联的视觉信息的光；以及一个光学系统144，具有一个衍射光学元件阵列150，该衍射光学元件阵列150与该图像子像素阵列中的相应的图像子像素相关联。每个衍射光学元件被布置成将来自相关联的图像子像素的光衍射成具有多个衍射级的衍射图案，以将来自相关联的图像子像素的视觉信息提供到与所述多个衍射级相关联的多个方向性观看区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D显示装置
本专利技术涉及一种显示装置，该显示装置用于使用户能够在由该显示装置呈现视觉信息时体验3D感知。
技术介绍
用于使用户能够在由显示装置呈现视觉信息时体验3D感知的显示装置的多种变体是已知的。一些已知系统要求用户佩戴眼镜，例如，以使呈现给左眼的视觉信息与呈现给右眼的视觉信息分离。通过所谓的自由立体系统(autostereoscopicsystem)可以克服需要佩戴眼镜的不便。一些用于3D感知的系统使用双凸透镜(lenticularlens)以在空间上引导视觉信息。在SPIE会议记录中，第2653卷，第32至39页出版的C.vanBerkel等人的“Multiview3D-LCD”中描述了双凸系统的一个实例。由于物理约束，一些系统方法遭受它们的设计限制。例如，一些高分辨率小尺寸显示系统将需要具有负厚度的双凸透镜。在一些其他系统(特别是具有大显示尺寸的系统)中，为了允许用户体验高质量的3D感知，使用双凸透镜或视差屏障(parallaxbarrier)的显示装置可能需要双凸透镜与具有二维图像子像素阵列的显示面板之间的相当大的距离。另外，光学公差可能需要额外的机械措施来限定和维持此距离，例如通过使用固体透明板来提供该距离，这可能导致重量和成本的显著增加。提供具有更好的可控设计参数(诸如厚度、重量和成本)的显示装置将是有利的。
技术实现思路
本专利技术在此提供一种显示装置，该显示装置用于使用户能够在由该显示装置呈现视觉信息时体验3D感知，其中该显示装置包括：一个图像形成单元，包括一个二维图像子像素阵列；以及一个光学系统，包括一个衍射光学元件阵列。该二维图像子像素阵列被布置成发射用于呈现相关联的视觉信息的光。该衍射光学元件阵列与该图像子像素阵列中的相应的图像子像素相关联。每个衍射光学元件被布置成将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案，以将来自相关联的图像子像素的视觉信息提供到与所述多个衍射级相关联的多个方向性观看区域。因此，该光学系统可以被认为将由一个子像素呈现的视觉信息有效地复制到多个方向性观看区域，这是因为视觉信息被提供到所述多个衍射级中的每个，使得用户可以在所述多个方向性观看区域中的每个中体验3D感知。该衍射光学元件例如可以是衍射光栅。该衍射光学元件可以是薄的。该衍射光学元件可以提供用于体验3D感知的视觉信息，而在这样的系统中不需要附加的空间分离，在使用常规光学器件(诸如双凸透镜或视差屏障)的显示装置中，在该双凸透镜或视差屏障与该二维图像子像素阵列之间需要附加的空间分离。据此，该显示装置可以更薄、更轻和/或更便宜。在一个实施方案中，该衍射光学元件阵列中的每个衍射光学元件被布置成根据衍射级之间的多个预先限定的强度比，将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案。据此，所述方向性观看区域中的每个的相对强度可以被限定以例如在最常用的观看位置处(即，在中心观看区域处)为所述方向性观看区域提供较高的强度。在另一实施方案中，所述多个预先限定的强度比对应于强度从中心衍射级到外部衍射级的逐渐变化，所述逐渐变化对应于朗伯余弦定律，以为对应的方向性观看区域提供对应的预先限定的强度比。在一个实施方案中，所述多个方向性观看区域被限制到一个或多个预先限定的有限的方向性范围。例如，在一个实施方案中，所述多个方向性观看区域被限制到一个预先限定的有限的方向性范围。所述衍射光学元件至此可以被设计为使得较高的衍射级被抑制。所述预先限定的有限的方向性范围可以例如对应于水平平面中-60°至+60°或更小的角范围，其中0°对应于显示装置的法线。限制到该预先确定的有限的方向性范围可以允许提供到多个方向性观看区域的视觉信息的亮度增加。所述预先限定的有限的方向性范围可以例如对应于水平平面中-30°至+30°或更小的角范围，其中0°对应于显示装置的法线。限制到该预先确定的有限的方向性范围可以替代地或附加地将该显示装置的使用限制到仅在所述预先限定的有限的方向性范围内的用户，并且提供减少的其他人的干扰和/或防止其他人观看视觉信息。在一个实施方案中，所述多个方向性观看区域被限制到两个预先限定的有限的方向性范围。所述衍射光学元件至此可以被设计为使得中心的衍射级被抑制。所述两个预先限定的有限的方向性范围可以例如对应于水平平面中-45°至-15°或更窄的第一角范围，以及水平平面中+15°至+45°或更窄的第二角范围，其中0°对应于显示装置的法线。限制到两个预先确定的有限的方向性范围可以允许两个空间上分离的区域，其中能够在两个空间上分离的区域中体验3D感知，例如汽车中驾驶员和副驾驶。在实施方案中，每个衍射光学元件是一个衍射光栅。光栅节距和形状可以被设计为提供由相关联的子像素发射的光的衍射图案的衍射级的想要的方向和强度比。因此，所述衍射光栅可以被布置成为所述衍射级提供多个预先限定的强度比。在实施方案中，该衍射光学元件阵列中的每个衍射光学元件被布置成将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案，其中与所述方向性观看区域相关联的所述多个衍射级中的邻近的未被抑制的衍射级由一个或多个被抑制的衍射级分离。因此，所述衍射光学元件不将光衍射成未与用于方向性观看区域的相应的视觉信息有效地相关联的被抑制的衍射级，且不将光衍射成与方向性观看区域相关联的衍射级。例如，每个第三衍射级可以被用于重复用于方向性观看区域的视觉信息，其中每两个中间级被抑制。这可以允许所述衍射光学元件的附加的设计自由度，诸如在衍射光栅的节距和形状上的附加的设计自由度。在实施方案中，该衍射光学元件阵列包括衍射光学元件的多个子集。衍射光学元件的每个子集中的衍射光学元件被布置成为来自相关联的衍射光学元件的衍射图案提供相关联的预先确定的子集方向。不同的子集的预先确定的子集方向是不同的，以将来自与不同的子集相关联的图像子像素的视觉信息以不同的方向提供到方向性观看区域，从而使用户能够在所述多个方向性观看区域的每个中以3D感知观看。因此，衍射光学元件的子集将来自相关联的子像素的子集的视觉信息提供到各个所述方向性观看区域中的相关联的多个不同方向。因此，每个衍射光学元件可以衍射入射光以提供衍射图案，并且将相关联的预先确定的子集方向提供到所述衍射图案。在其他实施方案中，衍射光学元件的每个子集中的衍射光学元件被布置成为来自相关联的衍射光学元件的衍射图案提供相关联的预先确定的子集方向，与方向性观看区域相关联的多个衍射级的邻近的衍射级由一个或多个被抑制的衍射级分离，且抑制对于不同的子集是不同的，以为来自相关联的衍射光学元件的衍射图案提供预先确定的子集方向。因此，每个衍射光学元件可以衍射入射光以提供衍射图案，并且通过根据用于相关联的子像素的预先确定的子集方向抑制衍射级，将相关联的预先确定的子集方向提供到所述衍射图案。在实施方案中，该光学系统还包括一个其他光学元件阵列，该其他光学元件阵列与该衍射光学元件阵列中的相应的一个或多个衍射光学元件相关联。该其他光学元件阵列包括其他光学元件的多个子集，其他光学元件的每个子集中的其他光学元件被布置成为来自相关联的一个或多个衍射光学元件的衍射图案提供相关联的预先确定的子集方向。不同的子集的预先确定的子集方向是不同的，以将来自与不同的子集相关联的图像子像素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.显示装置(140)，该显示装置用于使用户能够在由该显示装置呈现视觉信息时体验3D感知，该显示装置包括：‑一个图像形成单元(142)，包括一个二维图像子像素阵列，该二维图像子像素阵列被布置成发射用于呈现相关联的视觉信息的光，以及‑一个光学系统(144)，包括一个衍射光学元件阵列(150)，该衍射光学元件阵列(150)与该图像子像素阵列中的相应的图像子像素相关联，每个衍射光学元件被布置成将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案，以将来自相关联的图像子像素的视觉信息提供到与所述多个衍射级相关联的多个方向性观看区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.显示装置(140)，该显示装置用于使用户能够在由该显示装置呈现视觉信息时体验3D感知，该显示装置包括：-一个图像形成单元(142)，包括一个二维图像子像素阵列，该二维图像子像素阵列被布置成发射用于呈现相关联的视觉信息的光，以及-一个光学系统(144)，包括一个衍射光学元件阵列(150)，该衍射光学元件阵列(150)与该图像子像素阵列中的相应的图像子像素相关联，每个衍射光学元件被布置成将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案，以将来自相关联的图像子像素的视觉信息提供到与所述多个衍射级相关联的多个方向性观看区域。2.根据权利要求1所述的显示装置，其中该衍射光学元件阵列中的每个衍射光学元件被布置成根据衍射级之间的多个预先限定的强度比，将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案。3.根据权利要求1-2中的任一项所述的显示装置，其中所述多个方向性观看区域被限制到一个或多个预先限定的有限的方向性范围。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的显示装置，其中每个衍射光学元件是一个衍射光栅。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的显示装置，其中该衍射光学元件阵列中的每个衍射光学元件被布置成将来自相关联的图像子像素的光衍射成包括多个衍射级的衍射图案，其中与所述方向性观看区域相关联的所述多个衍射级中的邻近的未被抑制的衍射级由一个或多个被抑制的衍射级分离。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的显示装置，其中该衍射光学元件阵列包括衍射光学元件的多个子集，衍射光学元件的每个子集中的衍射光学元件被布置成为来自相关联的衍射光学元件的衍射图案提供相关联的预先确定的子集方向，不同的子集的预先确定的子集方向是不同的，以将来自与不同的子集相关联的图像子像素的视觉信息以不同的方向提供到方向性观看区域，从而使用户能够在所述多个方向性观看区域的每个中以3D感知观看。7.根据从属于权利要求5的权利要求6所述的显示装置，其中抑制对于不同的子集是不同的，以为来自相关联的衍射光学元件的衍射图案提供预先确定的子集方向。8.根据权利要求1-5中的任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·A·H·勒伦，H·G·马斯曼，
申请(专利权)人：奥崔迪合作公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL