[发明专利]自动立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种透镜元件结构，和一种类型的自动立体显示装置， 其包括具有显示像素阵列用于产生显示的显示面板和所述透镜元件结 构。

背景技术

在GB2196166A中公开了已知的自动立体显示装置。已知的装置包 括二维液晶显示面板，其具有用作空间光调制器以产生显示的行和列 阵列显示像素。彼此平行延伸的延长透镜元件的阵列覆盖在显示像素 阵列上，并且通过这些透镜元件能观察到显示像素。透镜元件为片式 元件，每个元件包括延长的半圆柱透镜元件。透镜元件在显示面板的 列方向上延长，每个透镜元件覆盖有两个或更多相邻列的显示像素的 相应组。

在例如每个透镜(lenticular)元件与两列显示像素结合的设置 中，每列中的显示像素提供了各自的二维子图像的垂直片。透镜片从 与其它透镜元件相关的显示像素列引导这两个片和相应的片，到位于 片前的用户的左和右眼，因此用户观察到单个立体图像。透镜元件片 由此提供了光输出导向功能。

在其它设置中，每个透镜元件在行方向上与超过两个的相邻显示 像素关联。适当设置每组中相应列的显示像素以提供来自相应二维子 图像的垂直片(vertical slice)。当用户的头从左到右移动时，会 感觉到形成了一系列连续的、不同的、立体的图像，例如，形成环绕 的感觉。上述装置提供了有效的三维显示。然而，理解到为了提供立 体视觉，在装置的水平分辨率上有必要的牺牲。牺牲分辨率对于某些 应用是不可接受的，例如用于短距离观看的小文本字母显示。因此， 提出了提供一种能在二维模式和三维(立体)模式之间切换的显示装 置。

在二维模式中，可切换器件的透镜元件以“通过”模式工作，即 它们以与平板的光学透明材料相同的方式工作。所得的显示器具有等 于显示面板的本征分辨率的高分辨率，其适用于显示短观察距离的小 文本字符。二维显示模式当然不能提供立体图像。

在三维模式中，可切换装置的透镜元件提供如上所述的光输出导 向功能。所得显示器能提供立体图像，但也会遭受上述不可避免的分 辨率损失。

为了提供可切换显示模式，可切换装置的透镜元件由电光材料形 成，例如液晶材料，其具有在偏振的光的两个不同值之间切换的折射 系数。于是，该装置通过在透镜元件的上面或下面提供的电极层上施 加适当电势进行模式切换。电势改变了透镜元件相对于邻近光学透明 层的折射系数。可选择地，邻近的光学透明层可以由电光材料形成， 同样地，透镜元件相对于光学透明层的折射系数改变。

发明内容

已经认识到需要提供可切换自动立体显示装置，其中显示区域的 离散部分能单独或以组合的方式在二维和三维模式之间切换。以这种 方式，能在三维显示器中提供一个或多个二维显示窗口，反过来，可 以在二维显示器中提供一个或多个三维显示窗口。

这样的显示装置能通过提供电极层实现，每个电极层包括多个分 立的电极并使用寻址系统为电极的具体组合提供电势。然而，已经发 现分立的电极能导致亮度不均匀，例如在显示区域上产生条纹或波纹 状图案。本发明的目的是提供改进的透镜元件结构。本发明由独立权 利要求限定。从属权利要求限定优选实施例。

已经发现，在透镜元件中，通过提供包括由介电层分开的两个电 极层的电极结构，能得到更稳定的电场。特别地，通过设置一层电极 以与其它层的间隔重合，得到了更稳定的电场。电极不仅仅产生电场， 也屏蔽透镜元件使其免受周围电场的影响。

在透镜元件内更稳定的电场使得能形成更稳定的折射率系数的切 换(对于来自显示器的光)，并实现亮度非均匀度的相应减小，例如 显示区域上的条纹或波纹状图案。

因此，本发明提供了一种显示装置，其具有能在二维和三维显示 模式之间局部切换的显示区域，并且其中在每种模式中电极层不连续 性对显示质量的影响被最小化。

电极优选为平行延长的电极。

电极可以通过相邻成对的方式连接在一起，每对包括每个电极层 的电极。在这种情况下，不需要额外的驱动装置，并且在使用中电极 以成对的方式被寻址。可选择地，电极层的距离透镜元件更远的所有 电极可以电连接在一起。在这种情况下，需要额外的驱动装置以为电 极提供电势，并且电势可以“调谐”以提供最优化的透镜元件折射系 数转换。

每个电极层的电极优选至少与其它电极层的间隔一样宽。在这种 情况下，实现了电极对显示区域的完整覆盖。