[发明专利]自动立体显示设备及其滤光器

说明书

本发明涉及自动立体显示设备，包括但不限于彩色自动立体显示设备以及可在自动立体显示模式和二维(2-D)显示模式之间切换的自动立体显示设备。

立体显示器提供了由不同视点处的不同子图像构成的图像。如果向观看者的左眼和右眼提供适当调整的不同子图像(即，具有合适的双眼不一致性)，观看者将整体图像感知为三维图像。一种提供差异化图像的已知方法是通过改变色彩内容，其中观看者需要戴上在每个目镜上具有不同色彩吸收透镜的特殊眼镜。

提供由不同视点处的不同子图像构成的图像而无需观看者戴上特殊眼镜的立体显示器已知为自动立体显示器。典型的自动立体显示器包括矩阵液晶显示器(LCD)面板，其包括按行和列排列的显示元件的阵列。该显示器还包括用于引导来自显示元件阵列的输出光、以便从显示面板上的给定点提供的视觉输出依赖于视角的装置。这意味着观看者的右眼和左眼将看到不同的视图，从而提供了期望的立体或者三维图像。

输出光引导装置的公知形式是覆盖显示面板的透镜片。例如以聚合物材料的模制或机制片形式的透镜片利用其透镜元件覆盖显示面板的输出端，该透镜片包括在列方向上延伸的(半)柱镜元件，其中每个透镜元件与显示元件的两个或更多个相邻列的各个组相关联，并与显示元件列平行地延伸。在其中每个微透镜与两列显示元件相关联的布置中，驱动显示面板以显示包括两个垂直交错的2-D子图像的组合图像，其中显示元件的相隔列显示两个图像，并且每列中的显示元件提供各个2-D子图像的垂直片断(slice)。透镜片将这两个片断、以及来自与其它微透镜相关联的显示元件列的对应片段分别引导到镜片前的观看者的左眼和右眼，以便通过具有适当的双眼不一致性的子图像，使观看者感知到单个立体图像。在其它(所谓多视图)布置中，其中每个微透镜与沿行方向的超过两个相邻显示元件的组相关联，并且适当地布置每组中的显示元件的对应列，以提供来自各个2-D(子)图像的垂直片段，然后，随着观看者的头移动，感知到一系列连续、不同、立体的视图，以创建(例如)更高的观看自由度和/或环顾印象。

此类自动立体显示设备可用于各种应用，例如医学成像、虚拟现实、游戏、移动电话和CAD领域。

已知可在2-D和自动立体操作之间切换的自动立体显示设备。例如，这通过提供可在散射和非散射之间切换的散射层来提供，以便散射状态抵消掉双凸透镜的光引导效应，由此将自动立体视图降低为2-D视图。

典型地，在自动立体模式下，由于沿着给定像素的行方向为不同视图提供分离的、给定色彩的可单独寻址显示元件而损失了空间分辨率。而且，在自动立体模式下，在显示器(即，沿行方向)上出现了亮度变化。

如例如在EP-A-0791847中所公开的，已使用双凸透镜相对于像素列方向的倾斜定向来减轻如上所述的自动立体显示器中的空间分辨率损失效应。一般说来，这样的布置倾向于在行和列方向之间“分享”分辨率的损失，由此(尤其是对于多视图显示的较大量视图而言)降低行方向上的分辨率不足(starkness)。双凸透镜相对于像素列方向的倾斜定向的使用还降低了行方向上的亮度变化；但是，这不会消除亮度变化。在文章“Image preparation for 3D-LCD”，Cees Van Berkel，proc SPIE，vol.3639，pages 84-91，1999中讨论了使用双凸透镜的倾斜定向的其它细节。

图1是示出按行方向4和列方向6排列的、传统彩色滤光器1中的各个颜色如红、蓝和绿(分别表示为R、G或B)的可单独寻址显示元件2的典型传统形状和布局的示意图(未按比例)。每个可单独寻址的显示元件2的形状近似为矩形，

各种现有技术参考文献公开了这样的自动立体显示装置，其中，可单独寻址显示元件2的形状不是矩形，例如，如以下参考文献中的情况那样。US 5,833,507公开了像素被这样定形(shape)和排列，以便两列或更多列像素开口(即，像素之间的间距)的组被定义为每组中的列基本邻接。WO 2005/006777A公开了一种像素形状，其垂直高度在中心部分是平的，并向着边缘而增加。EP-A-0 833 184公开了一种自动立体显示器，其中像素水平重叠，以便存在重叠区域和非重叠区域。WO 97/02709公开了一种自动立体显示器，其成形为非矩形平行四边形或三角形、相继的形状反向、或互相交叉、或排列为两行或更多行。US 2005/0036221A公开了以三角形排列布置的彩色滤光器的八角形色彩元件，而且在元件之间没有间隙。