專(zhuān)利名稱(chēng)：視差減小的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視差減小。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)范圍是場(chǎng)景的最高亮度部分與場(chǎng)景的最低亮度部分的強(qiáng)度的比率。例如，視 頻投影系統(tǒng)所投影的圖像的最大動(dòng)態(tài)范圍可以為300 1。人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)能夠識(shí)別具有非常高的動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景中的特征。例如，人可在太 陽(yáng)光照耀的明亮的白天看到無(wú)燈光的車(chē)庫(kù)的陰影，并且即使相鄰的太陽(yáng)光照耀的區(qū)域中的 亮度可能為該場(chǎng)景的陰影部分中的亮度的數(shù)千倍大，人也可看見(jiàn)陰影中的對(duì)象細(xì)節(jié)。創(chuàng)建 這樣的場(chǎng)景的逼真重現(xiàn)可需要?jiǎng)討B(tài)范圍超過(guò)1000 1的顯示器。術(shù)語(yǔ)“高動(dòng)態(tài)范圍”是指 動(dòng)態(tài)范圍為800 1或更高?，F(xiàn)代的數(shù)字成像系統(tǒng)能夠捕捉和記錄場(chǎng)景的數(shù)字表示，在這些數(shù)字表示中，保持 場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)范圍。計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)能夠合成動(dòng)態(tài)范圍高的圖像。然而，目前的顯示技術(shù)不 能以忠實(shí)再現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍的方式呈現(xiàn)圖像。Blackham等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，978，142公開(kāi)了一種用于將圖像投影到屏幕上的 系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有第一光調(diào)制器和第二光調(diào)制器，這兩個(gè)調(diào)制器對(duì)來(lái)自光源的光進(jìn)行調(diào)制。 每個(gè)光調(diào)制器以像素級(jí)別對(duì)來(lái)自光源的光進(jìn)行調(diào)制。被這兩個(gè)光調(diào)制器調(diào)制的光被投影到
屏幕上。Gibbon等人的PCT申請(qǐng)No. PCT/US01/21367公開(kāi)了一種包括前調(diào)制器的投影系 統(tǒng)。前調(diào)制器控制入射在可變形鏡顯示器件上的光量。單獨(dú)的前調(diào)制器可用于使所選擇的 區(qū)域(比如，一個(gè)象限)變暗。Whitehead等人的美國(guó)專(zhuān)利6，891，672以及相關(guān)專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)描述了許多 技術(shù)，其中包括雙調(diào)制顯示器的實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)，其中，調(diào)制背光(aka局部暗化(aka local dimming))投射到顯示器的前調(diào)制器(比如，IXD)上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到減小顯示器和相關(guān)光學(xué)設(shè)備中的視差的需求。大致地講，本發(fā)明 包括通過(guò)減小背光的立體角和/或增加顯示器輸出處的漫射/散射來(lái)減小顯示器中的視 差。提供關(guān)于每種情況的各種可供選擇的方案。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種包括背光的顯示器，所述背光包括光源陣列和 基本為朗伯型(Iabertian)的反射器的陣列，其中，每個(gè)反射器圍繞所述光源之一。反射器可包括例如，花狀結(jié)構(gòu)的反射器(比如，6面花狀反射器)。反射器可包括下述結(jié)構(gòu)，例如， 該結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為再次使從被反射器包圍的光源發(fā)出并從顯示器的面板朝向背光反射回的 光反射的結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可包括一種顯示器，該顯示器包括局部暗化的LED背 光陣列和被構(gòu)造為使光準(zhǔn)直的透鏡集合。透鏡可以例如直接安裝到LED背光上。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可包括一種高動(dòng)態(tài)范圍高清晰度顯示器，該顯示器包 括局部暗化的LED背光和被構(gòu)造為減小視差的有紋理的散射器。有紋理的散射器可包括例 如表面有紋理的散射器。表面紋理可包括例如噴砂型圖案紋理。有紋理的散射器可被構(gòu)造 為，例如與相同漫射但是更厚的漫射器相比，引起較多的漫射，具有較少的吸收。或者，有紋 理的散射器可包括例如通過(guò)噴砂處理紋理化的丙烯酸散射器。在又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種視差減小的顯示器，該顯示器包括具有基本 為朗伯型的反射器的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還可包括一種噴砂構(gòu)圖的有紋理的散射器。準(zhǔn) 直背光結(jié)構(gòu)可包括例如光源陣列，每個(gè)光源包括準(zhǔn)直透鏡。在一個(gè)示例性的替換方案中，準(zhǔn) 直背光結(jié)構(gòu)包括局部暗化的LED陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，反射器包括花狀反射器。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種局部暗化的高動(dòng)態(tài)范圍顯示器，該顯示器包 括立體角減小的背光和在顯示器的輸出處的增多漫射和散射的漫射器。例如可通過(guò)被構(gòu)造 為使從背光發(fā)射的光準(zhǔn)直的光學(xué)器件(optics)來(lái)實(shí)現(xiàn)立體角減小。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示 器的對(duì)比度超過(guò)1000 1。在另一個(gè)實(shí)施例中，背光包括LED陣列，每個(gè)LED被朗伯型反射 器包圍，朗伯型反射器被構(gòu)造為再次使從被包圍的LED發(fā)出并且沿著朝向前面板的方向朝 向被包圍的LED反射回的光反射。在其它實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的顯示器或光學(xué)裝置可包括電子裝置、處理器或用 于驅(qū)動(dòng)光源和面板(比如，LCD面板)以創(chuàng)建用于顯示的圖像的其它裝置。這樣的驅(qū)動(dòng)包 括例如提供用于以有效率地生成下述圖像的方式驅(qū)動(dòng)顯示器的信號(hào)，所述圖像沒(méi)有由任意 原因引起的偽像或者具有由任意原因引起的減小的偽像，所述原因包括，例如，顯示器的結(jié) 構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)顯示器的方案。本文所述的任意形式的本發(fā)明可以通過(guò)裝置、設(shè)備、方法、處理、算法、設(shè)備、機(jī)制 或其它形式中的一種或多種來(lái)實(shí)施。另外，本發(fā)明的各個(gè)部件，包括背光或前調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電子裝置可用計(jì)算機(jī)程序、數(shù) 據(jù)序列和/或控制信號(hào)等表示，并可被實(shí)施為被計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲(chǔ)的指令或者被實(shí)施為 以任意頻率通過(guò)任意介質(zhì)包含在電子信號(hào)廣播中(或傳輸)的指令，所述介質(zhì)包括，但不限 于，無(wú)線(xiàn)廣播和通過(guò)銅線(xiàn)、光纖線(xiàn)纜和共軸電纜等的傳輸。


當(dāng)通過(guò)參照以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖考慮，本發(fā)明變得更好理解時(shí)，將易于獲得 本發(fā)明的更完整的理解及其許多附帶優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是視差的圖示；圖2是通過(guò)減小光源的立體角減小視差的圖示；圖3是通過(guò)附加漫射減小視差的圖示；圖4是通過(guò)減小光源的立體角和附加漫射減小視差的圖示；
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圖5是LED反射器陣列的圖示；和圖6是使用LED反射器使LED輸出準(zhǔn)直的圖示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括一種新穎的通過(guò)減小視差改進(jìn)某些裝置的觀(guān)看質(zhì)量的處理。優(yōu)選地， 本發(fā)明應(yīng)用于被單個(gè)調(diào)制的直下式(direct-lit)背光顯示單元，這些單元可從它們所表 現(xiàn)出的視差量最小化中極大的受益?？赏ㄟ^(guò)本文所述的可單獨(dú)用于或組合用于減小視差的 方法和結(jié)構(gòu)中的任何一種來(lái)實(shí)施本發(fā)明?，F(xiàn)在參照附圖，更具體地，參照附圖中的圖1，示出了正被觀(guān)看的LED光源，在 附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相應(yīng)部分。如圖1所示，由于視線(xiàn)效果(line of sight effects)，當(dāng)來(lái)自光源的光在不需要它的區(qū)域中射出LED時(shí)，直下式背光中的視差發(fā)生。本發(fā)明涉及用于減小視差的解決方案，包括現(xiàn)在描述的兩種解決方案。第一種解 決方案涉及減小來(lái)自光源的出射光的立體角。作為示例，如圖2所示，出射光210的立體角 減小成減小的出射立體角220，出射立體角220趨向于使出射光準(zhǔn)直。視差減小量將取決于 立體角減小多少(S卩，光源被準(zhǔn)直多少)。第二種解決方案通過(guò)去除在背光單元的射出表面發(fā)射的光的方向性來(lái)減小視差。 作為示例，如圖3所示，通過(guò)附加散射減小視差。在傳統(tǒng)的背光顯示器中穿過(guò)LED漫射器和 膜310的光在射出背光單元時(shí)仍然包含大量方向性。通過(guò)將更多的漫射添加到膜層疊件 (比如，附加漫射漫射器320)，更多的散射將發(fā)生，這導(dǎo)致視差減小。理想情況下，這兩種解決方案的組合將提供最佳的視差減小。如圖4所示，將減小 的出射立體角220與附加漫射漫射器320組合的示例。本發(fā)明人根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定用于這兩種解決方案的三種創(chuàng)造性結(jié)構(gòu)和方法。所有這三 種創(chuàng)造性結(jié)構(gòu)和方法都幫助將視差減小到不同程度，而基本上不降低背光單元的效率。減 小視差而不增大光吸收對(duì)于保持背光單元的亮度是非常重要的。當(dāng)將這三種方法組合起來(lái) 時(shí)，這三種方法提供減小直下式背光單元中的視差的最佳方式。第一種解決方案涉及LED光源的準(zhǔn)直。一種可行的方法將會(huì)是使用直接安裝到 LED的一些類(lèi)型的準(zhǔn)直透鏡。準(zhǔn)直透鏡(比如，Cree XRE7090)將幫助減小任何視差效果， 這僅僅是由于對(duì)于準(zhǔn)直光源，LED輸出的立體角減小。造成視差的正是這個(gè)立體角。LED越 被準(zhǔn)直，產(chǎn)生越大的視差減小。然而，存在準(zhǔn)直量的實(shí)際極限。如果光源被過(guò)于準(zhǔn)直，則對(duì) 于給定的LED密度，將得不到均勻的LED背光。此外，如果在LED膜層疊件中存在亮度增強(qiáng) 膜(BEF)，則被完全準(zhǔn)直的光源可能不是最佳解決方案。這是由于BEF不允許準(zhǔn)直光通過(guò)。第二種解決方案涉及在所有傳統(tǒng)的直接CCFL背光單元中找到的標(biāo)準(zhǔn)的、厚的、體 積散射的漫射器的兩側(cè)的表面紋理化。這個(gè)表面紋理化提供消除出射光的方向性分量的附 加漫射和散射。由于造成視差的正是這個(gè)方向性，所以消除或減小這個(gè)方向性將相應(yīng)地減 小視差。類(lèi)似的方向性減小可通過(guò)使用體積散射更多的更厚的漫射器來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，由于 吸收效果增大，所以這種更厚的漫射器將顯著降低背光單元的亮度。有紋理的漫射器(比 如，通過(guò)噴砂處理紋理化的標(biāo)準(zhǔn)丙烯酸漫射器)添加減小視差所需的額外的漫射，而不顯 著增加增大吸收的代價(jià)。
第三種解決方案使用圍繞LED的反射器結(jié)構(gòu)。圖5示出這樣的反射器結(jié)構(gòu)510的 陣列500的一種變型。這種結(jié)構(gòu)的反射面本質(zhì)上基本上為朗伯型。觀(guān)察到，如果反射面基本上為鏡面的 (specular)，則通過(guò)LED膜可清楚地看見(jiàn)反射器的邊緣，這不利地影響顯示器的視覺(jué)一致 性。這些反射面的目的是使離開(kāi)LED的光準(zhǔn)直。限制(contain)被LED膜反射回的任何光和再次使這些光準(zhǔn)直也是有幫助的。有 效效應(yīng)是通過(guò)將光限制在相對(duì)于光源的特定立體角內(nèi)來(lái)減小視差，其中反射器壁的角度控 制立體角。圖6(包括單個(gè)花狀/開(kāi)花狀反射器510的剖開(kāi)側(cè)視圖)中展示了這種構(gòu)思。如 圖6所示，沒(méi)有反射器結(jié)構(gòu)的LED 610表現(xiàn)出反射620。然而，圖6還示出具有朗伯型反射 器510的LED(朗伯型反射器的一側(cè)用640表示)。在該反射器中，光輸出630在透射和反 射上均沒(méi)有顯示出與漫射器膜相關(guān)聯(lián)的漫射/散射，并且沒(méi)有顯示出與花狀反射器的朗伯 表面相關(guān)的散射。本發(fā)明可應(yīng)用于IXD式高清晰度電視(HDTV)和顯示器，它們中的任何一個(gè)也可被 構(gòu)造為產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)和大于例如1000 1的對(duì)比度。本發(fā)明可適用于LED或合 并局部暗化或者任何類(lèi)型的背光調(diào)制的其它背光裝置。在描述附圖中示出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，為了清晰的目的，采用特定術(shù)語(yǔ)。然 而，本發(fā)明的意圖并不在于限于所選擇的特定術(shù)語(yǔ)，應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)特定元件包括以類(lèi)似方 式工作的所有技術(shù)等同者。例如，當(dāng)描述通過(guò)噴砂進(jìn)行表面紋理化時(shí)，任何其它等效的紋 理化的處理或者具有等同類(lèi)型的紋理、功能或能力的材料，無(wú)論是否在本文中列出，都可用 來(lái)作為替代。此外，本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)在還未知的新開(kāi)發(fā)的技術(shù)也可替代所描述的部分， 仍然不脫離本發(fā)明的范圍。應(yīng)該按照任何和所有可利用的等同物來(lái)考慮所有其它描述的項(xiàng) 目，包括，但不限于反射器結(jié)構(gòu)(包括花狀結(jié)構(gòu))、準(zhǔn)直LED(白色或彩色)、漫射器、光源等。本發(fā)明可適當(dāng)?shù)匕ɑ蛘呋旧习ū疚乃龅脑?、部分或特征中的?何一個(gè)(比如，堆疊層中更多的漫射、紋理和/或準(zhǔn)直光源、反射器、反射器陣列)和它們的 等同物。此外，無(wú)論本文是否具體公開(kāi)，當(dāng)缺少任何元件時(shí)也可實(shí)施本文示例性公開(kāi)的本發(fā) 明。顯然，按照以上教導(dǎo)，本發(fā)明的許多變型和變更都是可行的。因此，應(yīng)該理解，在提交的 發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)之后隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以與本文具體描述的那樣不同地實(shí)施本發(fā) 明。
權(quán)利要求
一種包括背光的顯示器，所述背光包括光源陣列和基本為朗伯型的反射器的陣列，其中，每個(gè)反射器圍繞所述光源之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述反射器包括花狀結(jié)構(gòu)的反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述反射器包括6面花狀反射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述反射器被構(gòu)造為再次使從被反射器圍繞 的光源發(fā)出并且從顯示器面板朝向背光反射回的光反射。
5.一種顯示器，包括局部暗化的LED背光陣列和被構(gòu)造為準(zhǔn)直光的透鏡集合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示器，其中，所述透鏡直接安裝到LED背光。
7.一種高動(dòng)態(tài)范圍高清晰度顯示器，包括局部暗化的LED背光和被構(gòu)造為減小視差的 有紋理的漫射器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高動(dòng)態(tài)范圍高清晰度顯示器，其中，所述有紋理的漫射器為 表面有紋理的漫射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高動(dòng)態(tài)范圍高清晰度顯示器，其中，所述表面紋理為噴砂型 圖案紋理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高動(dòng)態(tài)范圍高清晰度顯示器，其中，所述有紋理的漫射器被 構(gòu)造為與相同漫射但是更厚的漫射器相比，引起較多的漫射，具有較少的吸收。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高動(dòng)態(tài)范圍高清晰度顯示器，其中，所述有紋理的漫射器為 通過(guò)噴砂處理紋理化的丙烯酸漫射器。
12.一種視差減小的顯示器，包括具有基本為朗伯型的反射器的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的視差減小的顯示器，還包括噴砂構(gòu)圖的有紋理的漫射器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的視差減小的顯示器，其中，所述準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)包括光源陣 列，每個(gè)光源包括準(zhǔn)直透鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的視差減小的顯示器，其中，所述準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)包括局部暗 化的LED陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的視差減小的顯示器，其中，所述反射器包括花狀反射器。
17.一種局部暗化的高動(dòng)態(tài)范圍顯示器，包括立體角減小的背光和在顯示器的輸出處 的增多漫射和散射的漫射器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的局部暗化的高動(dòng)態(tài)范圍顯示器，其中，所述立體角減小通 過(guò)被構(gòu)造為使從背光發(fā)射的光準(zhǔn)直的光學(xué)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的局部暗化的高動(dòng)態(tài)范圍顯示器，其中，所述顯示器具有超 過(guò)1000 1的對(duì)比度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的局部暗化的高動(dòng)態(tài)范圍顯示器，其中，所述背光包括LED陣 列，每個(gè)LED被朗伯型反射器包圍，所述朗伯型反射器被構(gòu)造為再次使從被包圍的LED發(fā)出 并且在朝向前面板的方向上朝向被包圍的LED反射回的光反射。
全文摘要
光學(xué)裝置中的視差通過(guò)應(yīng)用幾種公開(kāi)的技術(shù)中的一種技術(shù)或者組合來(lái)減小，所述技術(shù)包括減小立體角或者增加光源的準(zhǔn)直、增加裝置輸出處的漫射/散射和/或用于準(zhǔn)直和限制反射光的反射結(jié)構(gòu)。這些技術(shù)有利地應(yīng)用于背光LCD顯示器，特別是應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)范圍雙調(diào)制顯示器。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK101918884SQ200880124153
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者G·沃德, H·斯特澤恩, L·懷特海德, V·庫(kù) 申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司