对自动立体显示设备的感知深度的控制及其方法技术

一种自动立体显示设备，包括：显示面板，具有用于产生显示内容的显示像素阵列，所述像素以行和列布置；以及至少两个光输出引导元件阵列，所述阵列以不同深度串联布置在所述显示面板上方，每个阵列可被控制来沿不同方向引导从像素的各个组输出的光，以使得立体图像能够被感知到。所述设备可进行操作来选择性地控制所述阵列中的任一个来提供光输出引导功能，由此提供具有不同感知深度量的相应的第一和第二三维显示模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对自动立体显示设备 的感知深度的控制及其方法本专利技术涉及以下类型的自动立体显示设备，该类型的显示设备包括 具有用于产生显示内容的显示像素阵列的显示面板、和在显示面板上 排列并通过其可看到显示像素的多个成像装置(如凸透镜元件)。在GB2196166A中描述了 一种已知的自动立体显示设备。该已知设 备包括二维液晶显示面板，其具有用来产生显示内容的、起空间光调 制器作用的显示像素的行和列阵列。彼此平行地延伸的细长凸透镜 (lenticular)元件的阵列重叠在显示像素阵列上，并且通过这些凸透 镜元件可看到显示像素。凸透镜元件作为元件薄片来提供，其中每个元件都包括细长的半圆 柱透镜元件。凸透镜元件在显示面板的列方向上延伸，每个凸透镜元 件与显示像素的两个或更多个相邻列的各个组重叠。例如，在其中每个凸透镜元件与两列显示像素相关联的布局下，每 列中的显示像素提供各个二维子图像的垂直片段(slice)。凸透镜片将 这两个片段和来自与其他凸透镜元件相关联的显示像素列的相应片段 引导到位于该薄片前面的用户的左眼和右眼，以便用户看到单个立体 图像。在另一布局中，每个凸透镜元件与行方向上的具有四个或更多个相 邻显示像素的组相关联。每组中的显示像素的相应列被适当地布置为 提供来自各个二维子图像的垂直片段。当用户的头部从左向右移动时， 感知到一系列连续、不同的立体视图(view),这例如创建了环顾四周 的印象。上述设备提供了有效的三维显示设备。然而，将意识到，为了提供 立体视图，必须牺牲设备的水平分辨率。此外，为了提供用户从中感知到显著的"深度"量的三维显示内容， 需要进一步牺牲水平分辨率。水平分辨率的进一步的牺牲是由于显示 器所创建的虚拟体积元(volume element)的三维栅格的固有特性。已 知为虚拟体积元(voxel)的这些单元具有与它们在显示设备中的凸透成正比的宽度.因此，呈现出较大深度量 的显示器趋向于具有相应大的虚拟体积元，并且经受相对大的分辨率 降低。已经提出了通过增加显示面板像素和凸透镜元件之间的距离来提 供具有大深度量而没有分辨率损失的显示器。但是，这样的显示器具 有不期望的特性，即，感知三维图像的观看区域不期望地变小，并且 对于许多应用，观看距离变得过大。这样的设备不适合用于文本显示 应用(其中观看距离一般较小)。根据本专利技术，提供了一种自动立体显示设备，包括显示面板，具 有用于产生显示内容的显示像素的阵列，像素以行和列布置；以及至 少两个光输出引导元件阵列，该阵列以不同深度串联布置在所述显示 面板上方，每个阵列可被控制来沿不同方向引导从像素的各个组输出 的光，以使得立体图像能够被感知到，其中，该设备可进行操作来选 择性地控制所述阵列中的任一个来提供光输出引导功能，由此提供具 有不同感知深度量的相应的第一和第二三维显示模式。本专利技术由此提供了一种具有多个不同三维显示模式的自动立体显 示设备，其中每个模式由相应的光输出引导元件阵列来提供。在每个 模式中，除了提供光输出功能的阵列之外，所有阵列就好像它们是普 通的透明材料薄片那样起作用。阵列与显示面板隔开不同的距离，由此使得每个显示模式能够具有 不同的特性，这包括不同的感知深度量，即，以给定分辨率产生具有 离显示平面的不同最大深度的虚拟体积元的能力。例如，每个显示模 式可提供不同的水平分辨率，以使得第一模式可提供较小的感知深度 量但提供较高的水平分辨率，而第二模式可提供较大的感知深度量但 提供较小的分辨率。在此情况下，第一模式可以是用于从近范围观看的监视器模式。这 样的观看体验获益于相对高的显示分辨率，这对于文本显示应用尤其 有用。第二模式可以是用于从较远距离观看的电视模式。这样的观看 体验获益于相对大的感知深度量。每个光输出引导元件阵列可包括电光材料。在此情况下，阵列可受功能。有效地是，可开启或关闭阵列的光输出引导功能。电光材料可 包括液晶材料.本领域技术人员将理解，如果采用(双折射)液晶材 料如向列型液晶，则将有必要向光输出引导元件阵列输入特定极性的 光，以便实现光引导功能的切换。每个光输出引导元件阵列可包括形成为电光材料薄片的平行凸透 镜元件的阵列。凸透镜元件每个在一侧上可具有平坦表面，而在它们 的另 一侧上具有凸形轮廓表面。这样的凸透镜元件已被发现特别适合 于提供高效的自动立体显示设备。各个不同阵列中的凸透镜元件可彼此平行。例如，不同阵列提供的 不同显示模式可以都提供水平视差效果，如采用凸透镜元件的自动立 体显示设备所常见的那样。可替换地，各个不同阵列中的凸透镜元件可以彼此不平行。例如， 凸透镜元件可以是垂直的，以便提供具有水平和垂直视差效果的显示 模式。距离显示面板最远的阵列的凸透镜元件节距可以比更接近的阵列 的凸透镜元件节距更大。阵列的凸透镜元件节距的比率可以等于阵列 离开显示面板的距离的比率。这样的布置可提供具有基本相同的观看 区域的不同显示模式。电光材料可被布置在透明电极之间，以将电势施加到电光材料。设备还可进行操作来控制阵列，以使得这些阵列中没有一个提供光 输出引导功能。以此方式，提供了普通二维显示模式，其对于文本显 示应用是理想的。在实践极限内，显示设备可包括任何数目的光输出引导元件阵列， 这样，该设备提供具有各种特性的相应数目个三维显示模式。例如， 不同的模式可提供感知深度、水平分辨率和观看区域位置和尺寸的不 同组合。显示面板可以是液晶显示面板。面板中的显示像素可具有矩形形 状，显示像素的较长边沿列方向延伸。显示像素的行和列可以正交， 并且可在显示像素行和列的每个交叉点处提供显示像素。根据本专利技术的另 一方面，提供了 一种操作显示设备以提供自动立体 显示器的方法，该显示设备包括具有显示像素阵列的显示面板和至少 笫一和第二光输出引导元件阵列，它们以不同深度串联布置在显示面板上方，该方法包括选择第一和第二三维显示模式之一，每个显示 模式都提供不同的感知深度量；以及控制光输出引导元件阵列中的相 应一个，以在不同方向上引导从各个像素组输出的光，以使得立体图 像能够被感知到，其他阵列被控制为不提供光输出引导功能。每个光输出引导元件阵列可包括电光材料，该阵列可被控制来通过 将电势施加到电光材料以改变其折射率来提供光输出引导功能。电光材料可包括液晶材料。现在将参照附图，仅仅通过示例来描述本专利技术的实施例。 图l是已知自动立体显示设备的示意性透视图； 图2到6用于解释附图说明图1所示类型的显示设备的操作特性； 图7示意性地示出了根据本专利技术的自动立体显示设备； 图8A和8B用于解释图7所示的显示设备中的特定元件的操作原 理；以及图9A到9C用于解释图7所示的显示设备的操作原理。本专利技术提供了一种显示设备，其具有多个不同的三维显示模式，每 个模式由位于显示面板前面的光输出引导元件的相应阵列来提供。在 每个模式中，除了提供光输出引导功能的阵列之外的所有阵列都就好 像它们是透明材料的普通薄片那样起作用。阵列与显示面板隔开不同 的距离，由此使得每个显示模式能够具有不同的特性，这包括不同的 感知深度量。图1是已知直接视图自动立体显示设备1的示意性透视图。已知设 备1包括充当空间光调制器来产生显示内容的有源矩阵型的液晶显示 面板3。显示面板3具有以行和列布置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动立体显示设备，包括：　显示面板，具有用于产生显示内容的显示像素的阵列，所述像素以行和列布置；以及　至少两个光输出引导元件阵列，所述阵列以不同深度串联布置在所述显示面板上方，每个阵列可被控制来沿不同方向引导从像素的各个组输出的光，以使得立体图像能够被感知到，　其中，所述设备可进行操作来选择性地控制所述阵列中的任一个以提供光输出引导功能，由此提供具有不同感知深度量的相应的第一和第二三维显示模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WL伊泽曼，OH威廉森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]