可切换的双折射柱面透镜阵列制造技术

提供一种可切换的双折射柱面透镜阵列及具有该可切换双折射透镜阵列的显示设备。该显示设备包括：显示装置，具有空间光调制器和输出偏振器；电可切换双折射透镜阵列，布置成接收来自所述空间光调制器的光，其中，所述透镜阵列布置在所述显示装置的所述空间光调制器和所述输出偏振器之间。

【技术实现步骤摘要】
可切换的双折射柱面透镜阵列本申请是申请日为2004年2月4日、申请号为200480003660.X、专利技术名称为可切换的双折射柱面透镜阵列的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及的是光学显示设备，尤其是用于显示设备的可切换能动透镜。 这种可切换能动透镜可用来提供可切换二维(2D) /三维(3D)自动立体 显示设备；可切换高亮度反射型显示系统；或者，多用户显示系统。这些显 示系统可用于计算机监视器、手持型通信装置、数码相机、膝上型和台式计 算机、游戏机、车用以及其他移动显示应用领域。3D显示正常的人的视觉是有立体感的，即每只眼睛看到的世界的图像稍有不同。 大脑将两个图像合并起来(称为立体像对)，产生出深度的感觉。对应于假 若看真实世界的景物会看到的那种情形，三维立体显示将单独的、大致平面 的图像重现给各眼睛。大脑再次合成立体像对，而在图像中产生出深度的表现。图la以平面视图的方式显示出显示面1中的显示表面。右眼2看到的是 显示面上的右眼同源像点3，左眼4看到的是显示面上的左眼同源像点5，从 而生成了被屏幕面后面的用户所接收到的视在像点6。图lb以平面视图的方式显示出显示面1中的显示表面。右眼2看到的是 显示面上的右眼同源像点7，左眼4看到的是显示面上的左眼同源像点8，从 而生成了幕面前面的视在像点9。图lc显示的是左眼图像10和右眼图像11的形式。左眼图像IO中的同 源像点5位于基准线12上，右眼图像ll中对应的同源像点3相对于基准线 12位于不同的相对位置3上。像点3离开基准线12的距离13称为视差，在 本情形中，对于将位于屏幕面后面的点来说，该—见差为正视差。对于景物中一般的点来说，在图la所示立体像对的每个图像中都有对应 的点。这些点称为同源点。两个图像之间同源点相对分开的距离称为视差。 零视差的点对应着显示装置景深面上的点。图la显示的是视差不为零的点出现在显示装置的后面，图lb显示的是视差不为零的点出现在显示装置的前面。同源点分开的大小、到观看者的距离以及观看者两眼分开的距离，产生 了在显示装置上感觉到的深度量。立体感型显示装置在现有技术中是公知的，指的是用户戴上某些种类的 观看辅助装置而将送给左、右眼的图像实质上分开的显示装置。例如，观看 辅助装置可以是将图像进行颜色编码(即红色和绿色)的滤色器，可以是按 照正交的偏振态对图像进行编码的偏振眼镜，或者可以是将视像与眼镜快门 的打开同步地编码成图像时间序列的快门眼镜。自动立体显示装置工作时不需要观看者戴观看辅助装置。在自动立体显示装置中，如图2所示，能够从在空间中受到限制的区域看每个视像。图2a所示的显示装置16具有附加的视差光学元件17。该显示装置对于 右眼路径生成右眼图像18。视差光学元件17沿着箭头19所示的方向引导光， 在显示装置前面的区域生成右眼观看窗口 20。观看者将其右眼22置于观看 窗口 20的位置。示出了左眼观看窗口 24的位置作为参照。观看窗口 20也可 以称为竖直延伸的光瞳。图2b示出的是左眼光学系统。显示装置16对于左眼路径生成左眼图像 26。视差光学元件17沿着箭头28所示的方向引导光，在显示装置前面的区 域生成左眼观看窗口30。观看者将其左眼32置于观看窗口 30的位置。示出 了右眼观看窗口 20的位置作为参照。该系统包括显示装置和光学导向机构。从左图像26来的光送给被称为观 看窗口 30的显示装置前受限区域。如果眼32放在观看窗口 30的位置，那么， 观看者就能够在整个显示装置上看到合适的图像26。类似地，该光学系统将 用于从右图像18来的光送给单独的观看窗口 20。如果观看者将其右眼22放 在该观看窗口的位置，那么将会在整个屏幕上看到右眼图像。总的来说，从 任何一个图像来的光都可以被认为被光学导向(即引导)成为了各自的方向 分布。图3以平面视图的形式示出了显示装置16、 17在显示面34中于窗口面 42上生成左眼观看窗口 36、 37、 38和右眼观看窗口39、 40、 41。窗口面从 显示装置分开的距离称为名义观看距离43。相对于显示装置位于中央位置的 观看窗口 37、 40处于零级波瓣44，零级波瓣44右侧的观看窗口 36、 39处 于+1级波瓣46，而零级波瓣44左侧的观看窗口 38、 41处于-1级波瓣48。显示装置的观看窗口面表示从显示装置开始横向观看自由度最大的距 离。对于离开窗口面的点来说，如图3平面视图所示的那样，有一个菱形的 自动立体观看区。如能够看到的那样，来自横跨整个显示装置的每一个点的 光按照宽度有限的锥形传播到观看窗口 。锥的享度可以定位为角宽度。如果在一对观看区，例如观看区37、 40，中的每一个区上放一只眼睛， 那么，在就会在显示装置的整个面积上看到自动立体图像。首先，显示装置 的纵向观看自由度取决于这些观看区的长度。图4a中示出的是，对于理想观看窗口，相对于位置51,横跨显示装置 窗口面的强度50的变化(构成了一种光方向分布的可感知的形式)。右眼观 看窗口位置强度分布52对应于图3中的观看窗口 41,强度分布53对应于观 看窗口37,强度分布54对应于观看窗口 40,强度分布55对应于观看窗口 36。图4b示意性地示出了对于更真实观的看窗口的强度随位置的分布。右眼 观看窗口位置强度分布56对应于图3中的观看窗口 41，强度分布57对应于 观看窗口37,强度分布58对应于观看窗口 40，强度分布59对应于观看窗口 36。如图4所示，图像分开的特性以及显示装置横向、纵向的观看自由度范 围取决于观看窗口特性。图4a显示的是理想观看窗口，而图4b是可能从显 示装置输出的实际观看窗口的示意图。由于观看窗口性能不够，而出现了一 些赝像。当来自右眼图像的光被左眼看到时，会发生串扰，反之亦然。这就 是3D图像严重恶化的机理，能够引起用户视觉过度疲劳。另外，观看窗口 特性不好还将导致观看者观看自由度减小。对光学系统进行设计，以优化观 看窗口的性能。视差光学元件可以是视差屏障。如图5的平面视图所表示的，显示装置 包括背光、按行列布置的电可调节的象素(已知的空间光调制器，SLM)阵 列、附加到显示装置前面的视差屏障。视差屏障依靠的是阻挡来自显示装置某些区域的光，因此，降低了亮度 和装置效率， 一般可降低到原始显示亮度的约20~40%。由于对相对于显示装 置象素结构的屏障子象素对准允差的要求，不容易拆下并更换视差屏障以优 化显示装置的观看自由度。2D模式具有一半的分辨率。在本领域中公知的用于立体显示的另一种类型的视差光学部件(与视差屏障相比而言)叫做透镜状屏幕，它是竖向延伸柱状微透镜的阵列。这里使 用的术语柱状具有本领域通常含义，不仅包括精确的球面透镜形状，而且 还包括非球面透镜形状。透镜的间距对应于视点校正条件，即，视差屏障的 间距稍小于象素阵列间距的2倍，以将来自每个象素的光导向到观看窗口 。在这种显示装置中，每个立体像对图像的分辨率是基本LCD水平分辨率的一半，并且产生两个视像。设定透镜的曲率主要是为了在窗口面上生成LCD象素的图像。当透镜汇 集来自象素的锥形光并将它分布到观看窗口上时，透镜显示装置具有基本面 板的全部亮度。图6所示为使用透镜阵列的透镜显示装置的典型结构。背光60产生光输 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示设备，包括：显示装置，具有空间光调制器和输出偏振器；电可切换双折射透镜阵列，布置成接收来自所述空间光调制器的光，其中，所述透镜阵列布置在所述显示装置的所述空间光调制器和所述输出偏振器之间。

【技术特征摘要】
GB 2003-2-5 0302658.01.一种显示设备，包括显示装置，具有空间光调制器和输出偏振器；电可切换双折射透镜阵列，布置成接收来自所述空间光调制器的光，其中，所述透镜阵列布置在所述显示装置的所述空间光调制器和所述输出偏振器之间。2. 如权利要求1所述的显示设备，其中，所述空间光调制器布置成使每 个象素处的光的偏振方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆约翰伍德盖特，乔纳森哈罗德，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]