[发明专利]多视图显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括具有用于产生显示的显示像素阵列的显示面板和布置在显示面板上且通过其观看显示像素的透镜状装置的类型的多视图显示设备。

背景技术

存在两种基本类型的多视图显示设备。一种类型是用于同时向不同空间位置处的不同观看者呈现不同图像的显示设备。例如，一个观看者可能处在车辆的驾驶员座位上，而另一个可能处在乘客座位上。可以向驾驶员显示与驾驶员相关的内容，比如卫星导航内容，并且可以向乘客显示娱乐内容。对于多个观看者，可以存在超过两个视图。

另一种类型是用于针对不同的眼睛向不同空间位置显示视图的自动立体显示器。对于在单个位置处的单个观看者，可以存在两个视图，但是可以存在更多的视图（例如9个或15个），使得多个观看者可以处在视场中和/或使得观看者可以相对于显示器移动以体验环顾的效果。

在这些设备中不同视图的生成和空间分离背后的原理是相同的。基本上，不同的2D内容同时被投影到不同的空间位置。唯一的差别在于，与对于其中观看者的两只眼睛接收相同的图像的多视图显示器相比，对于自动立体显示器而言视图的角距（近似为2度）典型地更小。典型地，不同的空间位置沿着水平线延伸，因为观看者的眼睛相对于显示器通常处于相同的垂直高度，但是处于不同的水平位置。为了说明的目的，将参照自动立体显示设备描述本发明。

已知的自动立体显示设备包括二维液晶显示面板，其具有充当空间光调制器的显示像素的行和列阵列以产生显示。相互平行地延伸的细长透镜状元件的阵列覆盖在显示像素阵列上，并且显示像素通过这些透镜状元件被观察到。透镜状元件被提供为元件片，每个元件包括细长的半圆柱形透镜元件。透镜状元件在显示面板的列方向上延伸，每个透镜状元件覆盖在显示像素的两个或更多邻近列的相应组上。

在其中例如每个透镜状元件与显示像素的两列相关联的布置中，每列中的显示像素提供相应二维子图像的垂直切片。透镜状片将这两个切片和来自与其他透镜状元件相关联的显示像素列的对应切片导向位于该片前面的用户的左眼和右眼，使得该用户观察到单个立体图像。透镜状元件的片因此提供了光输出导向功能。

在其他布置中，每个透镜状元件与例如在行方向上的四个或更多邻近显示像素的组相关联。每个组中的显示像素的对应的列被适当地布置以提供来自相应的二维子图像的垂直切片。当用户的头从左向右移动时，一系列连续的、不同的、立体视图被感知，从而创建例如环顾的印象。

上述设备提供一种有效的三维显示器。然而，应当领会，为了提供立体视图，在设备的水平分辨率方面存在必要的牺牲（这同样适用于多视图2D系统中不同图像的分辨率）。这种在分辨率方面的牺牲对某些应用而言是不可接受的，比如用于从短距离观看的小文本字符的显示或者需要高分辨率的图形应用。由于这个原因，已经提出提供一种可在二维（2D）模式和三维（3D立体）模式之间切换的自动立体显示设备。在US-A-6,069,650中描述了这种设备，所述文献的整体通过引用合并于此。在该设备中，形成一个或多个立体对的不同像素组被观看者的相应眼睛通过透镜状元件看到。透镜状元件包括具有可切换的折射率以便允许去除透镜状元件的折射效应的电光材料。

在二维模式中，可切换设备的透镜状元件在“穿过”模式中操作，即它们以与光学透明材料的平片差不多相同的方式起作用。所得到的显示器具有等于显示面板的原始分辨率的高分辨率，这适合用于从短观看距离显示小文本字符。二维显示模式当然不能提供立体图像。

在三维模式中，可切换设备的透镜状元件提供如上所述的光输出导向功能。所得到的显示器能够提供立体图像，但也遭受上面所提及的不可避免的分辨率损失。

为了提供可切换显示模式，可切换设备的透镜状元件使用诸如液晶材料之类的电光材料，其具有可在两个不同值之间切换的针对偏振光的折射率。该设备然后通过将适当的电位施加到提供在透镜状元件上面或下面的电极层来在模式之间切换。该电位相对于邻近的光学透明层的折射率改变透镜状元件的折射率。可替代地，邻近的光学透明层可以由电光材料形成，其具有相同的结果：改变透镜状元件相对于光学透明层的折射率。

然而，已经遇到了在可切换的多视图/单视图显示器的2D模式中在被以斜角观看时不想要的显示伪影的问题。在这样的角度处，在显示输出中存在可见的结构，其看来与透镜状片的结构相关，而当与显示面板和透镜状阵列的平面正交地观看时没有这样的结构是可见的。