[发明专利]自动立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及以下类型的自动立体显示装置（autostereoscopic display device），这种类型的自动立体显示装置包括显示面板和成像布置，显示面板具有用于产生显示的显示像素阵列，成像布置用于将不同视图导向至不同空间位置。

背景技术

用于这种类型显示器中的成像布置的第一实例为屏障，该屏障例如具有相对于显示器的基本像素（underlying pixel）来确定大小和位置的狭缝。如果观看者的头部处于固定位置，观看者就能感知3D图像。屏障定位于显示面板前方且被设计成使得来自奇数和偶数像素列的光被导向观看者的左眼和右眼。

这种类型的双视图显示设计的缺陷在于，观看者必须处于固定位置，且仅能向左或向右移动大约3cm。在一更优选的实施例中，在每个狭缝下方并不存在两个子像素列，而是若干个子像素列。以此方式，允许观看者左右移动且在其眼睛中总是感知立体图像。

屏障布置生产起来较为简单但并非光高效的。因此优选的替代是使用透镜布置作为成像布置。举例而言，能提供细长的微透镜元件阵列，其平行于彼此延伸且覆盖在显示像素阵列上，且通过这些微透镜元件来观察显示像素。

微透镜元件提供为多个元件的片，其中的每一个元件包括细长的半圆柱形透镜元件。微透镜元件在显示面板的列方向上延伸，且每个微透镜元件覆盖在显示像素的两个或两个以上相邻列的相应组上。

如果每个微透镜与两列显示像素相关联，则每列中的显示像素提供相应二维子图像的竖直切片。微透镜片将这两个切片和来自于与其它微透镜相关联的显示像素列的相应切片导向至位于该片前方的使用者的左眼和右眼处，使得使用者观察到单个立体图像。微透镜元件片因此提供光输出导向功能。

在其它布置中，每个微透镜与行方向中的四个或更多个相邻显示像素的组相关联。每组中显示像素的相应列被近似布置成从相应二维子图像提供竖直切片。随着使用者的头从左到右的移动，感知一系列连续的、不同的立体视图，从而形成例如环视（look-around）印象。

上文所述的装置提供有效的三维显示。但应了解，为了提供立体视图，需要牺牲装置的水平分辨率。这种分辨率牺牲对于特定应用是不可接受的，诸如显示小文本字符来供近距离观看。因此，建议提供一种可在二维模式与三维(立体)模式之间切换的显示装置。

实施这种切换的一种方式为，提供可电切换的微透镜阵列。在二维模式，可切换装置的微透镜元件以“通过”模式进行操作，即，它们以与光学透明材料的平面片相同的方式起作用。所得到的显示器具有等于显示面板的原分辨率（native resolution）的高分辨率，其适合于从近的观看距离来显示小文本字符。当然，二维显示模式不能提供立体图像。

在三维模式，可切换装置的微透镜元件提供光输出导向功能，如上文所述的那样。所得到的显示器能提供立体图像，但具有上文所提到的不可避免的分辨率损失。

为了提供可切换的显示模式，可切换装置的微透镜元件由诸如液晶材料的电光材料形成，该电光材料具有可在两个值之间切换的折射率。继而通过向设于微透镜元件上方和下方的平面电极施加适当电位来在各个模式之间切换该装置。该电位相对于相邻光学透明层的折射率来更改微透镜元件的折射率。可切换装置的结构和操作的更详细描述可见于美国专利号6,069,650中。

LC微透镜可切换显示器的缺点在于，在2D模式仍有透镜作用，特别是当从显示屏幕的法线上方或下方的位置观看该显示器时。这导致不合需要的图像伪像。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种自动立体显示装置，其关于2D模式中透镜作用的前述问题做出改进。

利用根据本发明的装置实现这个目的。

本发明由独立权利要求限定。附属权利要求限定有利实施例。

根据本发明，提供一种可切换的自动立体显示装置，其包括：

-显示面板，其具有用于产生显示的显示像素阵列，所述显示像素被布置成行和列；以及

-透镜布置，其用于将来自不同像素的输出导向至不同的空间位置以能观看立体图像，所述透镜布置处于平行于显示面板的平面中；

其中该透镜布置包括可电切换的LC层，其限定透镜图案或透镜复制件图案，其中LC层的LC排列可电切换以使得透镜布置可在2D模式与3D模式之间切换，

其中在2D模式， LC排列处于基本上在透镜布置平面内的第一方向上，且在3D模式， LC排列处于也基本上在透镜布置平面内的第二垂直方向上，且其中显示面板的光输出在第二方向上偏振。