[发明专利]自由立体显示器设备以及利用这种显示器设备的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示图像的设备和系统，更具体来说，本发明涉 及一种用于显示多个视图的自由立体显示器和显示器系统。

背景技术

在图1中示出了一种已知的自由立体显示器设备。该已知设备1 包括一个二维液晶显示面板2，其具有由充当空间光调制器以产生显 示的显示器像素3构成的行和列的阵列。为了清楚起见，在该图中仅 仅示出了少数显示器像素3。在实践中，所述显示面板2可以包括大 约一千行和几千列显示器像素3。

所述液晶显示面板2的结构完全是传统式的。在实践中，所述面 板2包括一对间隔开的透明玻璃基板，在其间提供对准的扭转向列或 其他液晶材料。

每一个显示器像素3与一个开关元件相关联，所述开关元件比如 是薄膜晶体管(TFT)或薄膜二极管(TFD)。通过为所述开关元件提 供寻址信号来操作所述显示器像素产生显示，适当的寻址方案对于本 领域技术人员来说是已知的。

所述显示面板2由光源5照明，该光源在本例中是在所述显示器 像素阵列的面积上延伸的平面背光。来自所述光源5的光被引导穿过 所述显示面板2，其中各单独的显示器像素3被驱动来调制所述光并 且产生显示。

所述显示器设备1还包括设置在所述显示面板2的显示侧上的透 镜片7，其用来执行视图形成功能。所述透镜片7包括由彼此平行延 伸的透镜元件9构成的阵列，为了清楚起见在图中仅用夸大的尺度示 出了其中之一。

因此，彼此平行延伸的细长透镜元件9的阵列覆盖所述显示器像 素阵列，并且通过这些透镜元件9观看所述显示器像素3。

所述透镜元件9充当光输出引导装置，以便把来自所述显示面板 2的不同图像或视图提供到位于所述显示器设备1前方的用户的眼 睛。上面描述的设备提供了一种有效的三维显示器设备。

在其中例如每一个透镜元件9与两列显示器像素3相关联的一种 设置中，每一列中的各显示器像素3提供对应的二维子图像的垂直切 片。所述透镜片7把这两个切片以及来自与其他各透镜元件9相关联 的各显示器像素列的相应切片导向位于该透镜片前方的用户的左眼 和右眼，从而使得该用户观看到单一立体图像。

但是对于液晶显示面板的使用通常限于特定尺寸以下的显示器 设备，并且对于大屏幕尺寸来说并不是成本有效的。因此，对于诸如 家庭影院或者公共显示之类的要求大屏幕尺寸的应用来说，仍然需要 提供一种成本有效的3维(3D)显示解决方案。

对于要求大屏幕尺寸的显示器应用来说，已经知道使用基于投影 的显示器系统，其中利用(位于面板/屏幕前方或后方的)投影仪把 图像投影到较大的平坦面板或屏幕上。

已经知道采用两个投影仪从一个立体图像对产生基于3D或立体 投影的显示。在这种系统中，所述两个投影仪分别利用具有与另一个 投影仪正交的偏振态的光来投影图像。投影屏幕被设置成保留所投影 的光的偏振态，并且借助于为一只眼选择一个偏振态同时为另一只眼 选择另一个偏振态的偏振眼镜感知所述两个重叠的图像，从而使得用 户观看到单一立体图像。

虽然这种方法提供了良好的3D深度感知，但是该方法依赖于用 户佩戴特殊的眼镜，这是不合期望的。

其他已知的基于3D投影的显示器系统需要使用许多投影仪，其 中每一个投影仪负责多视图3D图像的一个视图。除了非常昂贵之外， 这些系统还有不够可靠的缺点，这是因为每一个投影仪中的光源(通 常是超高性能灯)的使用寿命有限，预测其报废时间实际上是不可能 的。

发明内容

因此期望产生一种适用于大屏幕尺寸并且受上面提到的缺点影 响较小的3D显示器系统。

根据本发明，提供一种自由立体显示器设备，其包括：

用于反射入射光的至少一部分的反射层；

设置在所述反射层之上的偏振转换层；以及

设置在所述偏振转换层的至少一部分之上并且包括双折射材料 的透镜元件阵列，

其中，具有第一偏振态的光被设置成在不发生透镜元件聚焦的情 况下穿过所述透镜元件阵列，并且所述偏振态被所述偏振转换层变换 成使得反射光具有第二偏振态，所述第二偏振态被设置成在发生透镜 元件聚焦的情况下穿过所述透镜元件阵列以便提供多个视图。

本领域技术人员将认识到，在某些情况下可以容忍对具有所述第 一偏振态的光的一定透镜元件聚焦。