[发明专利]定向显示装置中的偏振恢复

说明书

本发明公开了一种成像定向背光源偏振恢复设备，所述设备包括成像定向背光源，所述成像定向背光源至少具有配备有任选的偏振变换和重新导向元件的偏振敏感反射组件。观察窗可通过使单独光源成像来形成，因此限定系统元件和光线路径的相对位置。基础成像定向背光源系统对于液晶显示器(LCD)的照明主要提供基本上非偏振的光，导致当使用常规片状偏振器作为所述显示器的输入时光输出损耗至少50％。本文的发明引入偏振敏感反射元件将期望的偏振态和非期望的偏振态分离，以便变换和重新导向所述反射光以用于可用照明。偏振变换和重新导向可通过另外的组件诸如延迟膜和镜面反射镜表面提供。

技术领域

本发明整体涉及光调制装置的照明，并且更具体地讲，涉及用于从局部光源提供大面积照明的光导，以便在2D、3D和/或自动立体显示装置中使用。

背景技术

空间多路复用自动立体显示器通常使视差组件诸如双凸透镜状屏幕或视差屏障与图像阵列对准，所述图像阵列被布置成空间光调制器例如LCD上的至少第一组像素和第二组像素。视差组件将来自所述组像素中每组的光导向至各自不同的方向以在显示器前面提供第一观察窗和第二观察窗。眼睛置于第一观察窗中的观察者用来自第一组像素的光可看到第一图像；并且眼睛置于第二观察窗中的观察者用来自第二组像素的光可看到第二图像。

与空间光调制器的原始分辨率相比，此类显示器具有降低的空间分辨率，并且此外，观察窗的结构由像素孔形状和视差组件成像功能决定。像素之间的间隙(例如对于电极而言)通常产生不均匀的观察窗。不期望的是，当观察者相对于显示器横向移动时，此类显示器呈现图像闪烁，因此限制了显示器的观察自由度。此类闪烁可通过使光学元件散焦而减少；然而，此类散焦会导致增加的图像串扰水平并增加观察者的视觉疲劳。此类闪烁可通过调整像素孔的形状而减少，然而，此类改变可降低显示器亮度并且可包括对空间光调制器中的电子设备进行寻址。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了定向显示装置，所述定向显示装置可包括具有输入端的波导。定向显示装置也可包括设置在跨波导输入端的不同输入位置处的光源阵列。波导还可包括用于沿波导引导光的相对的第一引导表面和第二引导表面。第一引导表面可被布置用于通过全内反射来引导光。第二引导表面可包括光提取结构特征和光提取结构特征之间的中间区域，所述光提取结构特征被取向为在多个方向上使穿过波导引导的光反射，从而允许作为输出光穿过第一引导表面离开，所述中间区域被布置用于将光导向穿过波导而不提取光。所述波导可被布置用于将来自不同光源的输入光作为输出光导向穿过第一引导表面，在分布在横向方向中的输出方向上进入各自的光学窗，所述输出方向取决于输入。定向显示装置也可包括透射空间光调制器，所述透射空间光调制器可被布置用于接收来自第一引导表面的输出光，并被布置用于调制具有第一偏振的输出光的第一偏振分量。定向显示装置也可包括反射偏振器，所述反射偏振器可被设置在波导的第一引导表面与空间光调制器之间，并且被布置用于透射第一偏振分量并反射作为被拒绝光的输出光的第二偏振分量，所述第二偏振分量具有与第一偏振正交的偏振。此外，定向显示装置也可包括可设置在第二引导表面后方的后反射器，所述后反射器被布置用于反射被拒绝光以提供回空间光调制器，定向显示装置还被布置用于将提供回空间光调制器的被拒绝光的偏振转换成第一偏振。

有利地，本发明实施例使用需要偏振输入光的透射空间光调制器可实现系统中的光的利用率提高。显示器亮度可增加，电池寿命可延长，并且显示器可用于更明亮的周围环境中。此外，可为来自具有两种入射偏振态的背光源的光提供观察窗，使得显示器在定向操作模式中具有高亮度。从而，可为自动立体3D显示器、防窥显示器和高效率2D显示器提供高亮度高效定向显示器。

根据本发明的另外一个方面，可提供偏振定向照明设备，所述偏振定向照明设备可包括成像定向背光源。成像定向背光源可包括用于引导光的波导。波导可包括可操作以在第一方向上导向来自照明器阵列的光的第一光引导表面，以及可操作以允许光离开波导的第二光引导表面，以及可操作以接收来自照明器阵列的光的光输入表面，以及与波导的第一光引导表面邻近且用于提供至少偏振选择性反射的偏振敏感反射器。