專利名稱：自動立體顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動立體顯示設備，該類型的自動立體顯示設備 包括顯示面板和多個成像裝置，所述顯示面板具有用于產生顯示的顯
示像素陣列，所述成像裝置例如是透鏡光柵元件(lenticular element), 設置在顯示面板之上，并通過其觀看顯示像素。
背景技術：
一種已知的自動立體顯示設備包括具有顯示像素的行列陣列的二 維液晶顯示面板，作為產生顯示的空間光調制器。相互平行而延伸的 細長透鏡光柵元件陣列位于顯示像素陣列之上，通過這些透鏡光柵元 件而觀看顯示像素。
透鏡光柵元件設置為元件的板(sheet)，其中的每一個包括細長 的半圓柱透鏡元件。透鏡光柵元件沿著顯示面板的列方向而延伸，每 個透鏡光柵元件在兩個或更多 個相鄰列的顯示像素的相應組之上。在 其中例如每個透鏡光柵元件與兩列顯示像素關聯(lián)的裝置中，每一列中 的顯示像素提供各二維子圖像的垂直片段(slice)。所述透鏡光柵板將 這兩個片段和來自與其他透鏡光柵元件關聯(lián)的顯示像素列的對應片段 引導至位于所述板前方的用戶的左眼和右眼，從而用戶觀察到單個的 立體圖像。因此透鏡光柵元件的板提供光輸出引導功能。
在其他的裝置中，每個透鏡光柵元件與行方向的一組四個或更多 個相鄰顯示像素關聯(lián)。適當地設置每一組中相應的顯示像素列以提供 來自各個二維子圖像的垂直片段。隨著用戶的頭從左邊移動到右邊，
感覺到一系列連續(xù)的、不同的、立體的視圖，產生例如環(huán)顧的印象。

發(fā)明內容
上述設備提供了一種有效的三維顯示器。然而，將理解的是，為 了提供立體視圖，犧牲設備的水平分辨率是必要的。對于諸如用于近 距離觀看的小文本字符顯示的某些應用來說，這種對分辨率的犧牲是 不能接受的。不得不在每個角度的視圖數量和每個視圖的分辨率之間實現折
中，對于好的3D印象而言，每個角度的視圖數量應該高，對于較少量 的視圖而言，每個視圖的分辨率更高。為數不多的透視圖將給出具有 很小的景深感覺的淺3D圖像。每個角度的視圖數量越大，3D感覺將 更加類似于真正的3D圖像(例如全息圖像)的感覺。
在具有垂直雙凸透鏡(lenticular lenses )的n-視圖3D顯示器的情 況下，每個視圖沿著水平方向的被感覺到的分辨率將相對于2D情況減 少到n分之一。在垂直方向上，分辨率將保持不變。
已經建議使用傾斜的透鏡光柵元件，這可以用來減少水平方向分 辨率和垂直方向分辨率之間的不同。在這個情況下，可以在水平和垂 直方向之間均勻地分攤分辨率損失。
與使用透鏡光柵陣列(lenticular array )關聯(lián)的另一個問題在于存 在亮度的損失，圖象清晰度也會降低。
由于光被透鏡表面折射以及隨后的全內反射，光可以被捕獲在透 鏡光柵陣列內，因而可能導致亮度損失。光可以在透鏡光柵陣列的材 料內穿透(tunneled)并因而對輸出的整體亮度并無貢獻。
該穿透的光也可以從透鏡光柵陣列以不同的位置逸出，這產生像 素之間的串擾，降低了顯示器的對比度，同時顯示器的黑輸出狀態(tài)的 質量劣化。這樣的結果特別是模糊了輸出圖像亮區(qū)域和暗區(qū)域之間的 邊緣。
本發(fā)明由獨立權利要求限定。從屬權利要求限定了有利的實施例。 根據本發(fā)明的自動立體顯示設備是基于這樣的認識變得在透鏡 光柵陣列內穿透的光量可以通過限制被引導至透鏡光柵陣列的光的入 射角范圍來減少。這可以通過提供部分準直的背光輸出來實現。
該部分準直功能優(yōu)選地將光會聚至期望的角度范圍內，但是維持 所述期望的范圍內的全部角度的光，使得可以從顯示器的單個部分照 亮多個透鏡光柵元件。因此該光會聚功能可以認為是角度覆蓋(angle capping)功負巨。
光引導裝置可以是減小在垂直于透鏡光柵(lenticular)的方向上 的光分布寬度的單個理想的會聚裝置。
然而，所述光引導裝置還可以包括第二光會聚裝置，第二光會聚 裝置用于將光朝垂直于顯示面板的方向會聚，并具有第一軸和第二垂直軸，橫過(across)第一軸光會聚度最大，橫過第二垂直軸光會聚度 最小，第二光會聚裝置的第一和第二軸基本上垂直于第一光會聚裝置 的第一和第二軸。
第一和第二光會聚裝置每個都可以包括棱鏡膜，例如亮度增強膜。 這些的獲得途徑廣泛并提供能夠容易地安裝在顯示結構中的薄的平面 裝置，而不要求任何精確的像素對齊。這些具有不完美的光覆蓋 (capping)性質，不完全消除大角度的光。兩個交叉亮度增強箔的使 用改進了光學響應。
當使用兩個交叉會聚裝置時，使用兩階段會聚過程為來自背光的 光的會聚提供垂直主軸。因此，在一個方向上提供會聚，然后在垂直 方向上提供會聚。這些方向之一垂直于透鏡光柵元件軸，這意味著， 每一側上從一個透鏡光柵元件到相鄰透鏡光柵元件的光的側向傳播得 以減少。因此，光準直功能的軸取向與透鏡光柵元件的物理結構匹配 (并且不必是行方向和列方向)，從而減小或消除了利用透鏡光柵陣 列通過全內反射對光的最終捕獲。這導致增強的對比度和亮度水平， 并導致由光學串擾引起的圖像偽像的減少。
透鏡光柵元件的細長軸優(yōu)選地偏移像素的列方向。背光優(yōu)選地為 平面背光。
所述設備可以適合于提供中心圖像和許多被透鏡光柵陣列引導至 不同空間位置的圖像的副本，所述副本可以包括N對圖像副本(即一 個中心圖像和該中心圖像每一側上的N個側圖像)，其中視圖副本的 最大數量由等式定義為
^麗二 "薩
1 2
其中N,是圖像副本對的最大數量，Il是透鏡光柵陣列材料的折 射率，d是顯示面板像素和透鏡光柵陣列之間的有效垂直距離，P是透 鏡光柵元件間距。
這個等式設置視圖副本的最大數量，使得如果從像素到將提供視 圖副本的透鏡光柵元件的光的最終角度將導致透鏡光柵陣列內的全內 反射，便不提供視圖副本。
于是可以由等式定義從顯示像素到將提供視圖副本的透鏡光柵元件的最大角度
"駆二 arctanl(7V瓶+ j^)盧J
這指定了像素能夠照亮橫向透鏡光柵元件所需的來自像素的光發(fā) 射的最大角度，所述橫向透鏡光柵元件對于最后的視圖副本是需要的。 然后可以使用這個最大角度來設計光會聚裝置。特別地，所述光會聚 裝置使其第二軸與透鏡光柵元件的細長軸對齊，可以適合于提供光的 準直，使得透鏡光柵陣列內的光基本上限于從法線的橫向發(fā)散小于角 度aMAX的光。
上文中的"橫向，，是指處于垂直于透鏡光柵元件的細長軸的方向， 即處于透鏡光柵元件的側向方向。
本發(fā)明還提供一種提供自動立體顯示器的方法，所述自動立體顯 示器使用顯示面板和顯示面板的輸出表面之上的透鏡光柵陣列，所述 顯示面板包括像素的行列陣列，所述透鏡光柵陣列包括多個細長的透 鏡光柵元件，該方法包括
提供來自背光的光輸出；
使光輸出穿過第一光會聚裝置，第一光會聚裝置用于將光朝垂直 于顯示面板的方向會聚，并具有第一軸和垂直的第二軸，橫過第一軸 光會聚度最大，橫過第二垂直軸光會聚度最小，其中光會聚裝置的第 二軸與透鏡光柵元件的細長軸對齊。


現在將參考附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明的實施例，在附圖中
圖l是已知的自動立體顯示設備的示意性透視圖2是圖1中所示已知顯示設備的示意性平面圖3用來表示怎樣由已知的自動立體顯示設備形成輸出圖像。
圖4示出了光線穿過圖1-3的結構的方式；
圖5是圖4的部分的放大視圖6是本發(fā)明自動立體顯示設備的示意性透視圖；以及
8圖7示出了光線穿過圖6的結構的方式；
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種其中使用了部分準直的背光輸出的自動立體顯 示設備，該部分準直是通過光會聚功能實現的，該光會聚功能優(yōu)選地 沿著垂直于透鏡光柵元件細長軸的軸向內會聚光，這意味著在透鏡光 柵元件之間側向地以大角度引導的光量減至最小。這減小了在透鏡光 柵陣列內穿透的光量，因此改進了顯示輸出，特別是亮度和對比度。
圖1是已知的直視自動立體顯示設備1的示意性透視圖。該已知 的設備1包括作為產生顯示的空間光調制器的有源矩陣類型的液晶顯 示面板3。
顯示面板3具有以行列布置的顯示像素5的正交陣列。為了清楚 起見，在圖中只示出了少量的顯示像素5。實際上，顯示面板3可能包 括約一千行和幾千列的顯示像素5。
液晶顯示面板3的結構完全是常規(guī)的。特別地，面板3包括一對 隔開的透明玻璃基板，在它們之間設有配向扭曲向列(aligned twisted nematic)相液晶材料或其他液晶材料。所述基板在其相面對的表面上承 栽有透明氧化銦錫UTO)電極的圖案。在基板的外表面上還設有偏振 層。
每個顯示像素5包括在各基板上的對置電極，液晶材料置于其間。 顯示像素5的形狀和布局由電極的形狀和布局確定。顯示像素5通過 間隙彼此有規(guī)則地隔開。
每個顯示像素5與諸如薄膜晶體管(TFT)或薄膜二極管(TFD) 之類的開關元件關聯(lián)。通過向開關元件提供尋址信號來操作顯示像素 以產生顯示，合適的尋址方案對于本領域技術人員來說是已知的。
通過光源7來照亮顯示面板3，在這個情況下，光源7包括在顯示 像素陣列的區(qū)域上延伸的平面背光。來自光源7的光被引導穿過顯示 面板3，使各個顯示像素5被驅動從而調制光并產生顯示。
顯示設備1還包括設置在顯示面板3的顯示側上的透鏡光柵板9。 透鏡光柵板9包括彼此平行而延伸的透鏡光柵元件行。
在圖2中更加清楚地示出了透鏡光柵元件11和顯示像素5的設置， 圖2是圖1中所示顯示設備l的示意性平面圖。同樣，為了清楚起見，只示出了少量的顯示像素5。
在圖2中示出了透鏡光柵元件的已知配置。透鏡光柵元件ll(只 示出了其中之一)相對于顯示像素5的列方向傾斜某個角度，即它們 的縱軸與顯示像素5的列方向限定了銳角。這個銳角典型地小于25度， 更典型地小于15度。
圖2還示出4象素#:劃分成子<象素顏色三個一組(color triplet)。 在圖2中標記像素的數字代表了九視圖顯示的視圖數量，虛線15示出 了相對于透鏡光柵元件ll的一個觀看位置如何能夠使僅一個視圖(視 圖4)被看到。這表明該顯示設計可以提供大量的視圖，盡管實際上分 辨率的損失意味著可能優(yōu)選更少數量的視圖。
透鏡光柵元件11采用凸柱鏡的形式，它們作為從顯示面板3向位 于顯示設備l前面的用戶的眼睛提供不同圖像或視圖的光學引導裝置。 透鏡光柵元件11還當用戶的頭在顯示設備1前面從左向右移動時向用 戶的眼睛提供許多不同圖像或視圖。這個優(yōu)選的透鏡光柵裝置允許如 上所解釋的要匹配的垂直和水平分辨率的減小。
圖3示出了上述透鏡光柵型成像裝置的操作原理，并示出了背光7、
諸如LCD的顯示設備3和透鏡光柵陣列9。
根據圖3能夠理解，像素通過透鏡光柵陣列成像至此的位置的數 量對應于顯示設備提供的不同視圖的數量。
圖4用于說明當來自不同角度的光落在透鏡光柵陣列上時便會出 現的光穿透的問題。
圖4示出了顯示面板3和上覆的透鏡光柵陣列9，并示出了穿過各 個透鏡ll的行的橫截面。因此，圖像朝透鏡光柵元件的細長軸的方向 向下看去。
示出的光以所有方向進入顯示面板3。
到達特定像素40的光由像素來調制，光到像素40的入射角的范 圍指示了被調制的光離開像素的角度范圍。因此，對照明源的控制能 夠實現對像素輸出方向的控制。
在透鏡光柵表面處發(fā)生光的折射，這進一步增大了隨后行進到透 鏡光柵陣列9內的光的角度范圍。
如圖4中所示，透鏡光柵元件11的光學功能在于將來自像素的光 劃分為中央觀看方向和更大角度處的視圖副本(repetition)(即相同的像素信息，但是通過不同的透鏡光柵元件觀看)。這些副本使多個用戶 能夠從不同的觀看位置觀看顯示。
一些離開像素并進入透鏡光柵陣列的光將具有足夠的橫向分量，
該橫向分量會在透鏡光柵陣列9的材料內被全內反射，該全內反射例 如在42處示出。
圖5更清楚地示出了透鏡輸出，并示出了中央視圖50，以及第一 副本52。在圖5的實例中，第二副本54處于的角度大于進行全內反射 的角度，從而觀看不到第二副本，圖5的配置限于三個視圖。
用于第二副本的光在透鏡光柵陣列中被捕獲并有助于上述亮度和
對比度的損失，導致模糊和其他圖像偽像。
在圖6中示出了本發(fā)明一個實例的顯示設備。
該設備包括常規(guī)背光7、顯示面板5和透鏡光柵陣列9。在背光7 的輸出表面處設有光引導裝置以提供光準直功能，該光引導裝置包括 第一光會聚裝置60，第一光會聚裝置60用于將光朝垂直于顯示面板的 方向會聚，并具有第一軸和垂直的第二軸，橫過第一軸光會聚度最大， 橫過垂直的第二軸光會聚度最小。換言之，裝置60提供單軸光會聚， 使得可以認為來自裝置60的光輸出位于垂直于背光輸出表面的平行平 面陣列內。所述光會聚裝置限制了光分布在垂直于透鏡光柵的方向上 的角寬度。
第二光會聚裝置62再次將光朝垂直于顯示面板的方向會聚，并具 有第二軸和第二垂直軸，橫過第二軸光會聚度最大，橫過第二垂直軸 光會聚度最小。因此裝置62也提供單軸光會聚，使得可以認為來自裝 置60的光輸出位于垂直于背光輸出表面的平行平面陣列內。兩個會聚 裝置的平面是垂直的(交叉的)，使得整體結構是兩個交叉的單軸光 會聚裝置，交叉配置的效果在于提供了兩軸會聚，即提供了部分準直 的光輸出，而沒有亮度的損失。
來自(單視圖)液晶顯示器的背光的光輸出的準直是已知的。US 2004/0184145A1中也披露了準直的背光與自動立體顯示器的各個透鏡 的陣列一道的使用。
根據以上描述而清楚明白的是，完美準直的光對于自動立體顯示 器不是期望的，因為來自一個像素的光需要在非法線方向發(fā)射以便穿 過橫向透鏡光柵元件以生成多個視圖。本發(fā)明使用不完美的光準直功
ii能，該功能可被認為是光角度覆蓋功能，從而視角范圍沒有減小，但 是不會有助于有用輸出的寬角度光被重定向到期望的視角內。
因此本發(fā)明基于這個認識準直功能的角度響應(即沿著不同軸 的準直度)應該與透鏡光柵陣列的光學功能相匹配。特別地，這種匹 配應該使得透鏡光柵陣列內的全內反射量應得以最小化，同時允許光 經過相鄰的透鏡光柵元件以顯示多個圖像。
這通過使(一個或多個)光會聚裝置(或其中之一)的第二軸與 透鏡光柵元件的細長軸對齊來實現。這意味著存在光在對應于透鏡光 柵元件寬度方向的方向上的會聚。這在圖6中示意性地示出。以此方 式，所述準直功能盡可能有效地用來減小在透鏡光柵陣列內橫向經過 的光的角度，所述光是產生如上所述的全內反射的光線。
因此本發(fā)明提供了一種具有改善的亮度水平和分辨率的自動立體 顯示器。
光會聚裝置60、 62可以實現為亮度增強膜。
這些對于本領域技術人員而言是公知的，并廣泛用來改善背光效 率。它們包括通過反射和折射提供光重定向的棱鏡微結構(prismatic microstructure )。
每個亮度增強膜包括以一系列凹槽和尖峰設置的棱鏡結構。棱鏡 結構的凹槽沿著平行于亮度增強膜的透射軸的一個方向延伸。因而每 個亮度增強膜以上面解釋的方式將光朝僅一個方向會聚。然而，也可 以采用其他的單軸準直設備，并以本發(fā)明的方式對齊這些設備。
本發(fā)明使由全內反射導致的不期望的偽像能夠得以減少，從而在 顯示區(qū)域上提供了改善的亮度一致性，并降低了模糊性。
圖7示出了根據本發(fā)明的自動立體顯示設備的光線路徑，并示出 了來自背光的更均勻的照明以及透鏡光柵陣列內橫向光路徑的減少。 虛線70圖示了垂直于細長透鏡光柵方向的單軸準直方向。
所述準直實現了避免或近似避免由透鏡光柵表面折射的光超出全 內反射角?？梢越柚诳狗瓷渫繉觼肀苊?消除可能導致透鏡光柵陣列 中的光捕獲的任何殘留的光反射(例如菲涅耳反射)。
全內反射要被避免的條件可以用來確定垂直于透鏡光柵元件細長 軸的方向上所需的準直水平。
圖7示出了透鏡光柵元件間距p，以及顯示像素和透鏡光柵陣列之間的有效距離d。這個有效距離典型地取為LCD面板厚度的一半，a 被定義為表面法線和透鏡光柵板內部給定觀看方向的光線之間的角 度。圖7示出了用于第一視圖副本的角度ai，并對應于遠離法線的第 一透鏡光柵和有效像素位置之間的角度。
對于完美對齊的像素和中央透鏡光柵，可以立即看到
tan aN=Np/d
實際上，所述透鏡光柵元件可能不與中央像素完美對齊，使得視 圖的第N個副本(N-O， 1, 2...)的視角取決于像素關于產生 =0視 圖的透鏡光柵的相對位置x (-0.5<x<0.5)。
在這個情況下，角度可以定義為
aA/=arctan(jY+x)/7/rf]
在圖7中，x=0，從而使像素在透鏡光柵的中心。
為了避免光被透鏡光柵板捕獲，角度 應該總是小于
aj7/ -arcsinl/w，n為透鏡光柵板的折射率。超出這個全內反射角，光
將在透鏡光柵陣列內穿透。
對于所有可能的x值考慮之，可以定義視圖副本的最大允許數量
N
(1)
trunc函數四舍五入到最近的整數。 再次考慮所有可能的x值，可以定義板內光的
大允許角度:
等式(2)中參數的典型值是像素間距p=0.4mm， LCD到透鏡光柵 間隔d-2mm，折射率n-1.5。這給出NMAx-l,只有主視圖和每一側的 一個副本將沒有全內反射損失。這產生a則,產31。。
以此方式，顯示器的物理設計指示了視圖副本的最大數量。于是 光準直功能需要保證生成的來自像素的光都不具有對于到達下一個 (禁止的)透鏡光柵元件而言足夠的角度。然而，光被允許以低于這 個臨界角的角度通過，使得可以存在通過相鄰透鏡光柵元件的顯示。 因此，故意使用不完美的準直功能，并且在本申請中術語"準直，，的
13使用應該相應地被理解為只表示光會聚功能，而不是提供單向輸出的 功能。
在這個實例中，可以通過在垂直于透鏡光柵的方向上在aM/IA=31。 的角度內準直光來避免全內反射損失，a脇;^31。約為最大全內反射角 (約為42°)的75%。
更一般地，最大角度將大于10度，通常大于25度。
這符合空氣中50。的準直角，這是背光輸出處的光準直器的要求。
為了說明起見，已經假設像素不提供來自背光的光的重定向。如 果像素確實引入一些將散布入射光的散射，這應當考慮在內，那么計 算的最大角是光已經離開像素后在LCD/透鏡光柵陣列的玻璃內部的 角度。使用上述的棱鏡亮度增強膜可以容易地實現上面要求的準直度。 這些可以從3M (商標)獲得，并已知為Vikuiti (商標)亮度增強膜。
上迷實施例耒用了一種液晶顯示面板，該液晶顯示面板具有例如 50fim到100(Him范圍中的顯示像素間距。然而，對于本領域技術人員 顯而易見的是，可以采用替換類型的使用背光照明的顯示面板。
僅僅描述了一種類型的透鏡光柵陣列，但是本發(fā)明也適用于其他 設計。例如，為了克服因使用透鏡光柵陣列而引起的分辨率損失的缺 點，建議提供能在二維模式和三維(立體)模式之間切換的顯示設備。
實現此的一種方式是提供電可切換透鏡光柵陣列。在二維模式中， 可切換設備的透鏡光柵元件以"穿過"模式操作，即它們以和光學透 明材料的平板相同的方式動作。最終的顯示具有高分辨率，等于該顯 示面板的原始分辨率(native resolution)，該分辨率適合于從近觀看 距離顯示小文本字符。當然二維顯示模式不能提供立體圖像。
在三維模式中，可切換設備的透鏡光柵元件提供了如上所述的光 輸出引導功能。最終的顯示器能夠提供立體圖像，但是具有上面提到 的不可避免的分辨率損失。
為了提供可切換的顯示模式，可切換設備的透鏡光柵元件由諸如 液晶材料之類的、具有可在兩個值之間切換的折射率的電光材料形成。 然后通過向設在透鏡光柵元件之上和之下的平面電極施加合適的電勢 來在各模式之間切換所述設備。所述電勢相對于相鄰的光學透明層的 折射率改變透鏡光柵元件的折射率?？梢栽诿绹鴮＠?069650中找 到可切換設備的結構和操作的更詳細的描述。本發(fā)明當然可以適用于這樣的設備。
本發(fā)明可以適用于具有對齊于列方向的透鏡光柵元件的顯示器， 但是優(yōu)選的實施方式適用于偏移的列。當透鏡光柵元件偏移列方向時， 光會聚設備之一的軸或者可以垂直于列透鏡光柵元件軸，或者可以處
于行方向。因此，兩個會聚裝置可以呈90度，但是替代地它們可以呈 (卯-P)度角，其中P是偏移角。這意欲處在術語"基本垂直"之內。
用于沿著一個軸會聚光的箔是商業(yè)可獲得的，因此沒有進行詳細 描述。類似地，沒有詳細描述制造透鏡光柵陣列的方法，以及沒有真 正詳細描述顯示設備和背光的制造方法，因為這些是常規(guī)的，對于本 領域技術人員是已知的。
使用兩個交叉的會聚裝置與在期望方向上使用一個會聚裝置相 比，改善了期望方向上、即橫過透鏡光柵的寬度的光學特性。這是因 為光會聚裝置具有二維響應并且不執(zhí)行完美單軸光會聚功能。另外， 兩個亮度增強箔相對于背光的安裝順序改變整體的光學響應，從而將 選擇所述順序以給出最佳光學性能，特別是超出橫過透鏡光柵元件寬 度的期望最大角的最大衰減，以及期望視場內的最平響應。因此，橫 過透鏡光柵寬度的理想光學響應將是方波形狀，具有超過期望的最大 允許角的完全衰減和期望視場內的均勻照明。然而，衰減不代表光的 吸收(即損失)，而代表角的重定向。
如上面提到的，單個光會聚裝置可以提供期望的響應。
各種其他修改對于本領域技術人員而言也是明顯的。
1權利要求
1. 一種自動立體顯示設備(1)，包括-包括像素(5)的行列陣列的顯示面板(3)；-在所述顯示面板的輸出表面上的透鏡光柵陣列(9)，該透鏡光柵陣列(9)包括多個細長的透鏡光柵元件；-背光(7)；以及-與所述背光(7)關聯(lián)的光引導裝置(60)，其中所述光引導裝置(60)包括光會聚裝置，該光會聚裝置用于將光朝垂直于所述顯示面板(3)的方向會聚，并具有第一軸和垂直的第二軸，橫過第一軸光會聚度最大，橫過垂直的第二軸光會聚度最小，其中光會聚裝置的第二軸與所述透鏡光柵元件的細長軸對齊。
2. 如權利要求1所述的自動立體顯示設備，其中所述透鏡光柵元件的細長軸偏移所述像素列方向。
3. 如權利要求2所述的自動立體顯示設備，其中所述細長透鏡光柵軸以小于25度偏移所述像素列方向。
4. 如權利要求3所述的自動立體顯示設備，其中所述細長透鏡光柵軸以小于15度偏移所述像素列方向。
5. 如前面權利要求中任意一項所述的自動立體顯示設備，其中所述光引導裝置還包括第二光會聚裝置(62)，該第二光會聚裝置用于將光朝垂直于顯示面板的方向會聚，并具有第一軸和第二垂直軸，橫過第一軸光會聚度最大，橫過第二垂直軸光會聚度最小，第二光會聚裝置(62)的第一和第二軸基本上垂直于第一光會聚裝置(60)的第一和第二軸。
6. 如前面權利要求中任意一項所迷的自動立體顯示設備，其中所述或每一個光會聚裝置(60， 62)包括棱鏡膜。
7. 如權利要求6所述的自動立體顯示設備，其中所述或每一個光會聚裝置(60， 62)包括亮度增強膜。
8. 如前面權利要求中任意一項所述的自動立體顯示設備，其中所述背光是平面背光。
9. 如前面權利要求中任意一項所迷的自動立體顯示設備，適合于提供中央圖像(50)和多個被所迷透鏡光柵陣列(9)引導至不同空間位置的圖像的副本(52)，副本的數量包括圖像副本對的數量N，其中視圖副本的最大數量由下面的等式限定:其中N腿是圖像副本對的最大數量，n是透鏡光柵陣列(9)的材 料的折射率，d是顯示面板像素和透鏡光柵陣列之間的有效垂直距離， p是透鏡光柵元件間距，其中trunc函數包括四舍五入到最近的整數。
10.如權利要求9所述的自動立體顯示設備，其中可以由下面等式 定義從顯示像素到從像素提供視圖副本的、垂直于所述顯示面板的透 鏡光柵元件的最大角度(a):
11. 如權利要求10所述的自動立體顯示設備，其中具有與所述透 鏡光柵元件的細長軸對齊的第二軸的光會聚裝置(60)適合于提供光 準直，使得所述透鏡光柵陣列內的光基本被限于具有從法線的橫向發(fā) 散小于角度aM^的光。
12. 如前面權利要求中任意一項所述的自動立體顯示設備，其中所 述或每一個光會聚裝置(60, 62 )提供光到法線任一側的期望最大角 度內的會聚，并使光路徑能夠以小于所述最大角度的所有角度從背光 形成。
13. 如權利要求12所述的自動立體顯示設備，其中所述最大角度 大于10度。
14. 如權利要求13所述的自動立體顯示設備，其中所述最大角度 大于25度。
15. —種提供自動立體顯示器的方法，所述自動立體顯示器使用顯 示面板(3)以及在所述顯示面板的輸出表面上的透鏡光柵陣列(9)， 所述顯示面板包括像素(5)的行列陣列，所述透鏡光柵陣列包括多個 細長的透鏡光柵元件，所述方法包括-提供來自背光(7)的光輸出；-使光輸出穿過光會聚裝置，該光會聚裝置用于將光朝垂直于所 述顯示面板的方向會聚，并具有第一軸和垂直的第二軸，橫過第一軸 光會聚度最大，橫過垂直的第二軸光會聚度最??；其中光會聚裝置的第二軸與所述透鏡光柵元件的細長軸對齊。
全文摘要
一種自動立體顯示設備，它使用了會聚的背光輸出，會聚是利用光會聚裝置(60，62)實現的，該會聚裝置優(yōu)選地沿著垂直于透鏡光柵元件(11)細長軸的軸向內會聚光，這意味著在透鏡光柵元件(11)之間側向地以大角度引導的光量減至最小。這減小了在透鏡光柵陣列內穿透的光量，因此改進了顯示輸出，特別是亮度和對比度。
文檔編號G02B27/22GK101512414SQ200780032421
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權日2006年8月31日
發(fā)明者M·C·J·M·維森伯格, W·L·伊澤曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司