[发明专利]多视图显示器

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/JP2005/017670，国际申请日为2005年9月20日，进入中国国家阶段的申请号为200580036367.8，名称为“多视图显示器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及多视图显示器。

例如，当两个或更多的人需要在同一显示屏上观看两个或更多的不同图像时，便可以使用这种显示器。在不同观看者之间，观看角度差异最好相当大(60度左右)。

这种显示器也可以用作三维(3D)显示，尤其是自动立体显示。这种显示器可以用于三维移动手机、三维游戏、三维计算机监视器、三维膝上型显示、三维工作站、以及三维专业成像(例如，用于医疗、设计或建筑)。在一些三维显示中，有必要针对特定的观看距离而增大眼睛分隔距离，或针对特定的眼睛分隔距离而减小观看距离。这两种情况都需要更宽的分隔角度。

背景技术

在正常视觉中，因为人的双眼在头上的位置是分开的，所以它们根据不同的透视来察觉这个世界。然后，大脑用这两种透视来估计到同一场景中不同物体的距离。为了构建出一种能有效显示三维图像的显示器，有必要重建该情形并且提供所谓的图像“立体对”，这种图像“立体对”分别对应于观看者的各个眼睛。

根据向眼睛提供不同视图所用的方法，三维显示可以分类为两种。立体显示通常在很宽的观看区域上同时显示两种视图。然而，例如，每种视图都根据显示的颜色、偏振态或时间而被编码，所以观看者所戴的玻璃滤光系统可以分离这些视图，并且只让每个眼睛看到原打算让它看到的视图。

自动立体显示不需要让观看者戴任何观看辅助设备，但上述两种视图只是在限定的空间区域中才看得到。在其整个显示有效面积上可看到图像的空间区域被称为“观看区域”。如果观看者处于这样一种情形即其一只眼睛位于一个观看区域中而另一只眼睛位于与上述图像“立体对”中另一个图像相对应的观看区域中，则将看到正确的视图组，并且将察觉到三维图像。

对于平板自动立体显示而言，观看区域通常是因显示单元的像素结构和光学元件的组合而形成的，一般被称为视差光学器件。这种光学器件的一个示例是视差栅格。这种元件是一种带有多个垂直透视狭缝的屏，这些狭缝被不透明的区域分隔开。如图1所示，该屏可以被设置在具有二维像素孔径阵列的空间光调制器(SLM)之前。

这种显示器包括以液晶器件(LCD)为形式的透射型空间光调制器，该调制器包括有源矩阵薄膜晶体管(TFT)基板1、对置基板2、由液晶层构成的像素(图片元件)平面3、偏振片4和观看角增强膜5。该SLM被背光源(未示出)照亮，其照射方向由箭头6表示。这种显示器是前视差栅格类型，并且包括具有基板7、孔径阵列8和防反射(AR)涂层9的视差栅格。

该SLM被安排成在正面观看时像素列在垂直方向上延伸，这些列具有水平节距p。该视差栅格提供孔径或狭缝阵列8，其中狭缝保持互相平行并且在与像素列平行的方向上延伸。狭缝具有宽度2w和水平节距b，并且与像素面3的分隔距离为s。

这种显示器具有预期观看距离r_o，其中左右两个观看窗口10和11位于用于定义窗口平面12的观看区域的最宽部分处。观看窗口10和11具有节距e，通常它基本上等于典型的或平均的人眼分隔距离。各个主观察窗口10、11的中心相当于显示器法线的半角是α。

视差栅格中的狭缝节距b被选择成接近SLM的像素节距p的整倍数，所以多个像素列构成的各个组与视差栅格中特定的狭缝相关联。图1示出了一种SLM，其中两个像素列与视差栅格中的一个狭缝相关联。

通过视差栅格7-9中的各个狭缝与和该狭缝相关联的像素相互配合，便形成了窗口10和11。然而，相邻的像素可以和各个狭缝相互配合，以便在窗口平面12上形成位于窗口10和11任一侧的其它观察窗口(未示出)。窗口10和11被称为主观察窗口，而任何其它窗口都被称为次观察窗口。

图2示出了从SLM和视差栅格中产生出的光线的角区域，其中视差栅格具有节距b，它是像素列节距p的整倍数。在这种情况下，在显示屏表面上，来自不同位置的角区域相互混合，并且用于图像1或图像2的纯粹视图区并不存在。为了解决这个问题，使视差光学器件的节距b稍微减小一点，使得各个角区域汇聚在显示器前的窗口平面12处。视差光学器件节距的这种变化被称为“视点校正”，并且图3示出了这种情况。以这种方式产生的观看区域大致是风筝形的。