自動立體顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動立體顯示設(shè)備，其包括具有顯示像素陣列的顯示面板，以及用于將不同視圖引導(dǎo)到不同物理位置的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知自動立體顯示設(shè)備包括具有顯示像素的行和列陣列的二維液晶顯示面板，其充充當(dāng)圖像形成構(gòu)件以產(chǎn)生顯示。平行于彼此延伸的細(xì)長透鏡的陣列疊覆顯示像素陣列并且充當(dāng)視圖形成構(gòu)件。這些已知為“透鏡狀透鏡”。作為對這些透鏡狀透鏡的替換，透鏡在平行于陣列的橫截面中可以是圓形的或者具有另一形式，例如“細(xì)長圓形”。在3D顯示器的領(lǐng)域中，這樣的透鏡一般指代為“微透鏡”。來自顯示像素的輸出通過這些微透鏡或透鏡狀透鏡投影，其功能是修改輸出的方向。
[0003]透鏡狀透鏡提供為透鏡元件片，其中的每一個包括細(xì)長部分柱體(例如半柱體)透鏡元件。透鏡狀透鏡在顯示面板的列方向上延伸，其中每一個透鏡狀透鏡疊覆顯示子像素的兩個或更多相鄰列的相應(yīng)組。
[0004]每一個透鏡狀透鏡可以與顯示子像素的兩列相關(guān)聯(lián)以使得用戶能夠觀察單個立體圖像。作為替代，每一個透鏡狀透鏡可以與行方向上的三個或更多相鄰顯示子像素的組相關(guān)聯(lián)。每一組中的顯示子像素的對應(yīng)列適當(dāng)?shù)夭贾贸蓮南鄳?yīng)的二維子圖像提供豎直切片。當(dāng)用戶的頭部從左向右移動時，觀察到一系列接連的、不同的立體視圖，從而創(chuàng)建例如環(huán)視印象。
[0005]以上描述的自動立體顯示設(shè)備產(chǎn)生具有良好亮度水平的顯示。然而，與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個問題在于由透鏡狀片投影的視圖被暗區(qū)而分離，所述暗區(qū)由典型地限定顯示子像素陣列的非發(fā)射黑矩陣的“成像”所導(dǎo)致。這些暗區(qū)容易被用戶觀察為以跨顯示器間隔的暗豎直條帶的形式的亮度非均勻性。當(dāng)用戶從左向右移動時，條帶跨顯示器移動，并且當(dāng)用戶朝向或遠(yuǎn)離顯示器移動時條帶的視覺間距改變。另一問題在于豎直對準(zhǔn)的透鏡導(dǎo)致僅水平方向上的分辨率中的降低，而豎直方向上的分辨率未更改。
[0006]這兩個問題可以至少部分地通過使透鏡狀透鏡以相對于顯示像素陣列的列方向的銳角傾斜的公知技術(shù)來解決。傾斜透鏡的使用因而被識別為產(chǎn)生具有近乎恒定的亮度的不同視圖以及透鏡后方的良好RGB分布的關(guān)鍵特征。
[0007]雖然自動立體3D顯示器提供了針對3D視頻和圖片的卓越觀看體驗，但是良好的2D性能一一如尤其針對觀看文本所要求的一一僅在其中使自動立體觀看裝置從2D可切換到3D模式的已知顯示器中可獲得。這同樣適用于基于微透鏡的全視差自動立體3D顯示器。
[0008]存在實現(xiàn)2D/3D顯示器的許多方案。然而，這些一般是昂貴的解決方案，其可能還在3D或2D性能上有所妥協(xié)，例如分別由于3D模式中的非均勻透鏡形狀或2D模式中的殘余透鏡效應(yīng)。仍然存在使得能夠在同樣可以在3D模式中觀看的非可切換顯示器上獲得良好2D性能方面的問題。在沒有這樣的解決方案的情況下，改進(jìn)2D性能的僅有方式是通過將顯示面板的分辨率增加至所期望的2D分辨率的倍數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明由權(quán)利要求限定。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種自動立體顯示設(shè)備，包括:具有用于產(chǎn)生顯示輸出的顯示像素的陣列的顯示器、布置成與顯示器配準(zhǔn)以用于在不同方向上朝向用戶投影多個視圖的非可切換視圖形成裝置，其中視圖形成裝置包括第一光學(xué)元件的第一陣列，每一個第一光學(xué)元件與在法線方向上從顯示像素的相應(yīng)第一子陣列發(fā)射的光對準(zhǔn)，其中第一光學(xué)元件實現(xiàn)3D視圖形成功能以用于在不同方向上引導(dǎo)來自子陣列的不同像素的光輸出，以及與在法線方向上從形成像素的第二子陣列的其它顯示像素發(fā)射的光對準(zhǔn)的第二光學(xué)元件的第二陣列，其中第二光學(xué)元件實現(xiàn)2D觀看功能，并且其中顯示設(shè)備可操作在3D模式中，其中將關(guān)于要顯示的3D圖像的圖像數(shù)據(jù)提供給顯示像素的第一子陣列并且將3D圖像的2D內(nèi)容提供給顯示像素的第二子陣列。
[0011]要指出的是，術(shù)語“像素”用于指代最小顯示元件。在實踐中，這將是單個顏色子像素。因此，除非上下文明確表示詞語“像素”用于指代更小子像素的組，否則術(shù)語“像素”應(yīng)當(dāng)理解為最小可尋址元件。
[0012]本發(fā)明的布置提供了一種顯示器，其在自動立體觀看裝置的光學(xué)元件之間合并2D像素。以此方式，自動立體觀看裝置不覆蓋顯示器的整個區(qū)域。3D視圖形成元件下方的像素能夠渲染3D觀看內(nèi)容，而3D視圖形成元件之間的那些能夠以改進(jìn)的性能渲染2D內(nèi)容。經(jīng)改進(jìn)的2D性能可以包括文本字母或圖中的其它直線的邊緣的銳化，從而改進(jìn)2D易辨認(rèn)性。
[0013]在一些實施例中，2D性能可以通過此外還在3D像素上渲染圖像來進(jìn)一步增強，例如在其中不存在銳利細(xì)節(jié)(諸如筆直邊緣)的圖像區(qū)域中，即在均勻顏色區(qū)域、漸變顏色區(qū)域等中。除了2D圖像的增加的表觀分辨率以外，這可以增加亮度。類似地，2D像素可以用于渲染3D內(nèi)容，如果對象在等于面板的深度處的話，使得不存在差異并且用于每一個視圖的局部內(nèi)容將是相同的。
[0014]優(yōu)選地，“像素的子陣列”和“其它顯示像素”一起構(gòu)成所有像素。
[0015]在第一示例集合中，第一光學(xué)元件包括細(xì)長透鏡，諸如透鏡狀透鏡(特別地，平凸透鏡狀透鏡)或梯度折射率透鏡。它們可以關(guān)于列方向傾斜或?qū)?zhǔn)。第二光學(xué)元件然后定位在相鄰?fù)哥R之間。這意味著直立或略微傾斜的顯示器部分提供較高分辨率2D顯示能力。這些直立部分可以改進(jìn)如出現(xiàn)在文本中的豎直線的渲染。
[0016]第二光學(xué)元件可以延伸細(xì)長透鏡的完整長度，或者否則包括沿透鏡的長度方向的不連續(xù)部分。在任一情況下，可以提供以全分辨率觀看的直立像素組的部分。第二光學(xué)元件可以定位在每一相鄰?fù)哥R對之間，或者透鏡可以分組，其中第二光源元件提供在相鄰?fù)哥R組之間。不同布置提供3D像素中的視圖數(shù)目的損失與改進(jìn)的2D銳度的增益之間的不同折衷。
[0017]每一個細(xì)長透鏡可以具有小于對應(yīng)屏幕尺寸(即顯示屏的高度或傾斜高度)的一半的長度使得沿對應(yīng)屏幕尺寸提供至少兩個透鏡，其中第二光學(xué)元件在透鏡的端部之間。以此方式，還可以使用2D像素來渲染水平線。取決于所期望的應(yīng)用，設(shè)備可以設(shè)計成改進(jìn)豎直或水平線或二者的2D渲染。
[0018]第一光學(xué)元件可以替代性地包括微透鏡，并且第二光學(xué)元件圍繞每一個微透鏡或微透鏡的組。這意味著可以在2D中渲染水平和豎直線。
[0019]第一光學(xué)元件可以替代性地包括屏障開口，并且第二光學(xué)元件提供在相鄰屏障之間。因此，本發(fā)明可以應(yīng)用于透鏡以及屏障類型自動立體顯示器。
[0020]在所有情況中，顯示器可以具有第二光學(xué)元件下方的綠色像素，或者第二光學(xué)元件下方的顯示器所使用的所有顏色的像素。甚至在只有綠色像素的情況下，可以改進(jìn)所感知到的銳度。
[0021 ]第二光學(xué)元件可以包括平面非透鏡化表面，使得實現(xiàn)簡單的穿過功能。然而，它們可以包括具有與第一光學(xué)元件不同的透鏡功能的透鏡化表面或散射元件。這些可以用于增加通過第二光學(xué)元件觀看的像素的視場。
[0022]可以在視圖形成裝置之上提供偏振選擇層，使得僅輸出已經(jīng)穿過第一光學(xué)元件的來自像素的子陣列的光，以及僅輸出已經(jīng)穿過第二光學(xué)元件的來自其它像素的光。這提供了避免兩種類型的像素之間的串?dāng)_的方式。
[0023]如果顯示器提供偏振輸出，則可以將偏振旋轉(zhuǎn)器與像素的子陣列或其它像素相關(guān)聯(lián)。如果顯示器提供非偏振輸出，則可以為其提供第二偏振選擇層。
[0024]防止串?dāng)_的可替換方式是使用在顯示器與視圖形成裝置之間延伸的屏障結(jié)構(gòu)，以防止來自像素的子陣列的光到達(dá)第二光學(xué)元件并且防止來自其它像素的光到達(dá)第一光學(xué)元件。
[0025]改進(jìn)與第二光學(xué)元件相關(guān)聯(lián)的像素的角度觀看的另一方式是使像素的子陣列提供在距視圖形成裝置的一個距離處，并且使其它像素提供在距視圖形成裝置的不同距離處。
[0026]本發(fā)明還提供了一種向自動立體顯示設(shè)備遞送內(nèi)容的方法，所述自動立體顯示設(shè)備包括具有用于產(chǎn)生顯示輸出的顯示像素的陣列的顯示器和布置成與顯示器配準(zhǔn)以用于在不同方向上朝向用戶投影多個視圖的非可切換視圖形成裝置，其中方法包括:在3D模式中，向顯示像素的第一子陣列提供關(guān)于要顯示的3D圖像的圖像數(shù)據(jù)，其中在法線方向上從像素的第一子陣列發(fā)射的光穿過視圖形成裝置的第一光學(xué)元件的第一陣列，其中第一光學(xué)元件實現(xiàn)用于在不同方向上引導(dǎo)來自第一子陣列的不同像素的光輸出的3D視圖形成功能；在2D模式中，向顯示像素的第二子陣列提供關(guān)于2D圖像的圖像數(shù)據(jù)，其中在法線方向上從像素的第二子陣列發(fā)射的光穿過視圖形成裝置的第二光學(xué)元件的第二陣列，其中第二光學(xué)元件實現(xiàn)2D觀看功能;其中在3D模式中向顯示像素的第二子陣列提供3D圖像的2D內(nèi)容。
[0027]該方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)2D和3D模式而不需要提供可切換視圖形成裝置。第一和第二子陣列優(yōu)選地一起限定所有像素，并且不存在兩個集合之間的重疊。
[0028]在2D模式中，關(guān)于2D圖像的圖像數(shù)據(jù)還可以提供給顯示像素的第一子陣列。
【附圖說明】
[0029]現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例，其中:
圖1示出已知的自動立體顯示設(shè)備；
圖2示出針對圖1的顯示器的光路；
圖3示出如何使用圖1和2的顯示器形成不同的3D視圖；
圖4示出如從