[发明专利]自动立体显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动立体显示设备，该自动立体显示设备包含图像形成装置（例如，具有显示像素的阵列的显示面板）和视图形成装置。该视图形成装置为视图形成元件的阵列或者可配置成作为视图形成元件的阵列，该视图形成元件的阵列布置在图像形成装置之上，显示像素通过该视图形成装置被观看到。本发明还涉及一种自动立体成像方法。

背景技术

已知的自动立体显示设备描述于GB2196166A。此已知装置包含具有显示像素的行和列阵列的二维发射液晶显示面板作为图像形成装置以产生显示。相互平行地延伸的细长柱镜透镜阵列位于显示像素阵列之上并作为视图形成装置。来自显示像素的输出被投射通过这些柱镜透镜，所述透镜起到调整输出的方向的作用。

柱镜透镜是作为元件片提供的，其每一个包含细长的半圆柱形透镜元件。柱镜透镜沿显示面板的列方向延伸，每个柱镜透镜位于对应一组的两个或更多个相邻显示像素列之上。每个透镜的焦点与由显示像素阵列限定的平面吻合。

在例如每个柱镜透镜与两列显示像素关联的布置中，每一列中的显示像素提供各自的二维子图像的垂直片段。柱镜片将这两个片段以及来自与其它柱镜透镜关联的显示像素列的相应片段投射到定位在该片前方的用户的左眼和右眼，使得用户观察到单个立体图像。

在其它布置中，每个柱镜透镜与沿行方向的一组三个或更多个相邻显示像素相关联。每一组中相应的显示像素列被恰当地布置以提供来自各自的二维子图像的垂直片段。当用户的头从左移动到右时，观察到一系列连续的、不同的立体视图，建立了例如环视印象。

上述自动立体显示设备产生具有良好亮度水平的显示。然而，与该设备关联的问题在于，由柱镜片投射的视图被暗区所分离，该暗区是由“成像（imaging）”不发光的黑矩阵导致的，所述不发光的黑矩阵典型地限定显示像素阵列。作为以横过显示器分隔开的暗垂直带形式的亮度不均匀性，这些暗区容易被用户观察到。当用户从左到右移动时，所述带横过显示器移动，以及当用户朝向或者离开显示器移动时，所述带的节距改变。

已经提出许多方法用以减小不均匀性的幅度。例如，可以通过将柱镜透镜相对于显示像素阵列的列方向倾斜成锐角的公知技术来减小不均匀性的幅度。然而，将通过成像黑矩阵而引入的强度调制深度减小至低于1%仍是困难的，在该水平下不均匀性对于用户而言仍是可感知的并且分散其注意力。

发明内容

还已经发现在上面描述的设备中通过成像黑矩阵而引入的强度调制深度作为柱镜透镜的聚焦能力的函数而改变。一般而言，通过增大设备中透镜的焦距而使它们散焦导致通过成像黑矩阵而引入的强度调制深度的减小。然而，使透镜散焦也引起由柱镜透镜投射的视图之间的一些串扰，这对于用户感知到的三维效应是有害的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于与自动立体显示设备的图像形成装置对齐布置的视图形成模块，该图像形成装置具有在空间上由不透明矩阵限定的显示像素的正交阵列，该视图形成模块提供至少两种光学功能，即视图形成功能和亮度不均匀性减小功能，

其中视图形成功能调整显示像素的输出的方向，使得各组显示像素的输出在各自不同方向上作为多个视图被投射，该视图形成功能是由横过视图形成模块布置且具有第一节距的平行的视图形成元件的阵列提供，

以及其中亮度不均匀性减小功能扩展显示像素的输出，使得通过成像不透明矩阵导致的亮度不均匀性减小，该亮度不均匀性减小功能限定横过视图形成模块的比第一节距小的第二节距，以及该亮度不均匀性减小功能在垂直于视图形成元件的轴的平面内进一步限定一有效扩展角度，该有效扩展角度基本上等于或小于由视图形成功能投射的相邻视图之间的角度。

表述“有效扩展角度”是指一旦输出已经由视图形成模块发射时（即，在空气中）所测量的显示像素的输出被扩展（即，被分散）的角度。由亮度不均匀性减小功能限定的实际扩展角度将依赖于在其中提供该功能的材料的折射率。实际扩展角度还将依赖于亮度不均匀性减小功能是在视图形成功能之前还是之后被提供。例如，如果亮度不均匀性减小功能是在视图形成功能之前被提供，实际扩展角度大于有效扩展角度。如果亮度不均匀性减小功能是在视图形成功能之后被提供或者如果所述功能是在同一光学界面处被提供，实际扩展角度等于有效扩展角度。

有效扩展角度“基本上等于或小于”相邻视图之间的角度的表述是指，特别地会要求扩展角度不大于由视图形成功能投射的相邻视图之间的角度的1.5倍，优选地1.3倍，以及最优选地1.1倍。