自动立体显示设备制造技术

一种可切换自动立体显示设备，包括：显示面板（60）；以及成像装置（62），用于将不同像素的输出导向至不同空间位置，以使得能够观看立体图像。成像装置包括蓝相LC材料。控制器将蓝相材料切换至用于2D模式的各向同性状态和用于3D模式的双折射状态。该装置使得能够在没有配向层的情况下形成可切换透镜装置。这可以给出较高角度性能的薄可切换装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种自动立体显示设备的类型，其包括具有用于产生显示的显示像素的阵列的显示面板以及用于将不同视图导向至不同空间位置的成像装置。
技术介绍
已知设备将透镜装置用作成像装置。例如，可以提供彼此平行延伸且位于显示像素阵列之上的伸长的微透镜元件(lenticular element)阵列，并且，通过这些微透镜元件来观察显示像素。微透镜元件是作为元件片而提供的，每个元件包括伸长的半圆柱形透镜元件。微透镜元件沿显示面板的列方向延伸，其中，每个微透镜元件位于显示像素的两个或更多个相邻列的相应组之上。在其中例如每个微透镜(Ienticule)与显示像素的两个列相关联的装置中，每个列中的显示像素提供相应二维子图像的垂直切片。微透镜片将这两个切片和来自与其他微透镜相关联的显示像素列的对应切片导向至位于该片前的用户的左眼和右眼，使得用户观察到单个立体图像。因此，微透镜元件片提供了光输出导向功能。在其他装置中，每个微透镜与行方向上的四个或更多个相邻显示像素的组相关联。适当地布置每个组中的显示像素的对应列，以提供来自相应二维子图像的垂直切片。随着用户的头从左向右移动，感知到一系列连续不同的立体视图，从而创建例如环视印象。上述设备提供了有效的三维显示。然而，将认识到，为了提供立体视图，对设备的水平分辨率存在必要的牺牲。分辨率的这种牺牲对于某些应用(例如，从短距离处观看的小文本字符的显示)来说是不能接受的。为此，已经提出，提供一种可在二维模式与三维(立体)模式之间切换的显示设备。实现这一点的一种方式是提供电可切换微透镜阵列。在二维模式中，可切换设备的微透镜元件操作于“穿透”模式，即，这些微透镜元件以与光学透明材料的平面片相同的方式进行操作。所得的显示具有等于显示面板的原生分辨率(native resolution)的高分辨率，其适合于短观看距离的小文本字符的显示。当然，二维显示模式无法提供立体图像。在三位模式中，如上所述，可切换设备的微透镜元件提供了光输出导向功能。所得的显示能够提供立体图像，但具有上述不可避免的分辨率损失。为了提供可切换显示模式，可切换设备的微透镜元件由具有可在两个值之间切换的折射率的电光材料(如液晶材料)形成。然后，通过对在微透镜元件之上和之下设置的平面电极施加适当的电势，在这些模式之间切换该设备。电势将微透镜元件的折射率相对于相邻光学透明层的折射率而改变。可切换设备的结构和操作的更详细描述可见于美国专利 No. 6，069，650 中。存在两种不同的用于控制可切换LC材料的方案。如上所述的第一种方案将可切换材料用作透镜元件并将不可切换材料用作复膜(replica)。第二种方案使用串联的两个单元具有双折射透镜复膜的第一无源单元；以及第二偏振切换单元。在一个模式中，第二单元使入射光的偏振旋转，而在另一模式中，第二单元不使入射光的偏振旋转。该系统是在 US7058252中更详细描述的。这两种方案都导致两个模式中的至少一个模式中的角度性能降低。此外，多单元方案需要非标准双折射复膜材料，并且由于对串联单元的需要而相对较厚。那么，难以实现用于移动设备应用的薄透镜系统。这些方案还需要LC模式和显示的偏振方向之间的对准。因此，需要一种改进的可切换2D/3D显示系统。特别是，需要利用可切换装置尽可能小地影响2D性能以及需要尽可能高的切换速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现上述目标。本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利实施例。根据本专利技术的第一方面，提供了一种具有2D和3D操作模式的可切换自动立体显示设备，包括-显示面板，具有用于产生显示的显示像素的阵列，所述显示像素是以行和列布置的；以及-透镜装置，包括透镜元件装置和复膜结构，其中之一由蓝相LC材料形成，另一个由不可切换各向同性材料形成，所述透镜装置用于将不同像素的输出导向至不同空间位置， 以使得能够观看自动立体图像，其中，所述设备还包括控制器，所述控制器适于将蓝相材料切换至用于2D模式的各向同性状态和用于3D模式的双折射状态，并且，其中在所述2D模式中，蓝相材料的折射率与不可切换各向同性材料的折射率相匹配。这提供了可切换成像装置的简化结构。该装置使得能够在没有配向层的情况下仅使用透镜装置、复膜装置和切换电极来形成可切换透镜装置，其中，所述透镜装置或所述复膜装置由蓝相LC材料形成。这可以给出较高角度性能的薄可切换装置。由于各向同性状态用于2D模式，因此与在现有可切换透镜装置中使用的电场对准模式相比，这显著改进了 2D模式。因此，本专利技术的特定装置增强了 2D性能，这是由于通过使用蓝相材料的各向同性模式将2D模式中的残差衍射减小至最小值。蓝相材料还给出较高的切换速度。各向同性模式是角度和偏振无关的。根据本专利技术的第二方面，提供了一种具有2D和3D操作模式的可切换自动立体显示设备，包括-显示面板，具有用于产生显示的显示像素的阵列，所述显示像素是以行和列布置的；以及-成像装置，用于将不同像素的输出导向至不同空间位置，以使得能够观看自动立体图像，其中，所述成像装置包括蓝相LC材料，并且，其中所述设备还包括控制器，所述控制器适于将蓝相材料切换至用于2D和3D模式中的一个模式的各向同性状态和用于2D和3D 模式中的另一模式的双折射状态，其中，所述成像装置包括透镜装置(62)和可切换偏振修改设备，其中，所述可切换偏振修改设备包括所述蓝相LC材料。在该示例中，所述成像装置包括透镜装置和可切换偏振修改设备，其中，所述可切换偏振修改设备包括所述蓝相LC材料。本专利技术的第一方面还提供了一种提供可在2D和3D操作模式之间切换的自动立体显示的方法，包括-从具有显示像素的阵列的显示面板产生显示，所述显示像素是以行和列布置的；以及-使用透镜装置将不同像素的输出导向至不同空间位置，以使得能够观看自动立体图像，所述透镜装置包括透镜元件装置(72)和复膜结构(70)，其中之一由蓝相LC材料形成， 另一个由不可切换各向同性材料形成；以及-将蓝相材料切换至用于2D模式的各向同性状态和用于3D模式的双折射状态，并且其中，在所述2D模式中，蓝相材料的折射率与不可切换各向同性材料的折射率相匹配。本专利技术的第二方面还提供了一种提供可在2D和3D操作模式之间切换的自动立体显示的方法，包括-从具有显示像素(5)的阵列的显示面板产生显示，所述显示像素是以行和列布置的；以及-使用成像装置将不同像素的输出导向至不同空间位置，以使得能够观看自动立体图像，所述成像装置包括透镜装置和可切换偏振修改设备，其中，所述可切换偏振修改设备包括蓝相LC材料；以及-将蓝相材料切换至用于2D和3D模式中的一个模式的各向同性状态和用于2D和3D 模式中的另一模式的双折射状态。附图说明现在将参照附图、完全通过示例的方式描述本专利技术的实施例，在附图中 图1是已知自动立体显示设备的示意透视图2和3用于说明图1所示的显示设备的透镜阵列的操作原理； 图4示出了微透镜阵列如何将不同视图提供至不同空间位置； 图5示出了本专利技术的自动立体显示设备的示例； 图6用于说明一种可能的偏振装置；以及图7示出了本专利技术的自适应显示系统的示例。具体实施例方式本专利技术提供了一种可切换自动立体显示设备，其中，透镜装置将不同像素的输出导向至不同空间位置，以使得能够观看立体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：J范德霍尔斯特，
申请(专利权)人：J范德霍尔斯特，
类型：发明
国别省市：