[发明专利]双取向自动立体背光源和显示器

说明书

技术领域

本发明整体涉及背光型显示器，具体应用于提供不同的左眼和右眼图像以允许立体观看的此类显示器和背光源，以及用于与此类显示器或背光源一起使用的光学膜和其他部件。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。

背景技术

立体显示器通常从单独的右眼视点和左眼视点为观察者呈现具有视差的图像。有若干种技术来为观察者的双眼提供视差图像，以便产生立体观看的体验。在第一种技术中，观察者使用一副快门式或三维(“3D”)眼镜，所述眼镜在透射或阻挡观察者看到的光的同时交替左/右图像显示。在第二种技术中，右眼和左眼图像交替显示而且指向观察者相应的眼睛，但并未使用3D眼镜。此第二种技术被称为自动立体技术，有利于3D观看，因为观察者无需佩戴任何类型的专用眼镜。

自动立体显示器通常包括显示面板、特别设计的背光源和设置在背光源和显示面板之间的特别设计的光重定向膜。该背光源提供光导，此光导的光输出区与显示面板具有标称的相同尺寸。交替地对沿光导的相对边缘设置的光源供电，使得光导的输出区以两个不同的高倾斜角度交替地发射光。光导发射的光被光重定向膜拦截（本文中有时候也称为三维膜），该光重定向膜把发射的这两种不同光转换成交替光束，其中一束导向观察者的右眼，另一束导向观察者的左眼。在光重定向膜和观察者之间放置电子可寻址显示面板（例如，液晶显示屏面板），并控制液晶显示屏面板以与交替的光束同步呈现交替的左眼和右眼图像，使得观察者感知到三维图像。

发明内容

如果使用者相对于显示器以特定方式定向（例如，显示器具有“横向(landscape)”或“纵向(portrait)”取向），那么传统自动立体显示器能够让使用者感知到立体(3D)图像，但是如果让使用者和/或显示器旋转，从而使得使用者处于正交取向（例如，显示器相应地处于纵向或横向取向），那么使用者就不能感知到立体图像。

我们已经开发出新型光学膜、背光源、显示系统及其部件，它们能够让使用者在以下两种情况下感知到立体图像：使用者相对于显示器以一定方式定向；以及使用者处于正交取向。例如，新型膜、背光源等等可以让使用者在以下两种情况下感知到立体图像：显示器相对于使用者处于“纵向”取向；以及显示器相对于使用者处于“横向”取向。

因此，本专利申请尤其公开了立体显示器和背光源，所述立体显示器和背光源包括：光导，其具有设置在所述光导的相对边缘处的可单独寻址的光源；以及光重定向膜，其设置在所述光导的前方。来自一个光源的光作为右眼伸长光束从所述背光源发射，而来自相对光源的光作为左眼伸长光束发射。根据所述光束随传播方向变化的强度分布，例如通过描绘由极角和方位角所限定的球坐标系中的强度分布来伸长所述光束。光导和/或光重定向膜上的线性棱镜特征或线性透镜特征等结构化表面特征可以按照非传统方式来定向，以使伸长光束从背光源的光轴错开。此外，所述伸长光束中的每一者都可以定向为与第一观察平面以及垂直于第一观察平面的第二观察平面相交，所述第一观察平面由所述光轴以及所述光源设置时所沿的面内轴来限定。

本专利申请还公开了适用于自动立体显示器中的背光源，其中所述背光源可以包括光导以及设置为从所述光导接收光的光重定向膜。所述光导还具有适于从相应的第一光源和第二光源接收光的第一侧表面和第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面设置在光导的第一面内轴的相对两端上。所述光导还可以具有相对的第一结构化表面和第二结构化表面，所述第一结构化表面包括各自平行于面内透镜轴延伸的透镜特征，并且所述第二结构化表面包括各自平行于面内棱镜轴延伸的棱镜特征。所述面内透镜轴可以不平行于所述第一面内轴，或所述面内棱镜轴可以不垂直于所述第一面内轴，或者以上两种情况均存在。

在一些情况下，所述面内透镜轴可以设置成相对于第一面内轴成角度θ，并且θ的大小可以在23度到67度的范围内。在一些情况下，θ的大小可以为约45度。在一些情况下，所述面内棱镜轴可以设置成相对于第一面内轴成角度θ，并且θ的大小可以在0度到45度的范围内，或者θ的大小可以为约0度或约45度。在一些情况下，面内透镜轴可以不垂直于面内棱镜轴，或者面内透镜轴可以设置成相对于面内棱镜轴成角度θ，其中θ的大小可以在45度到81度的范围内，或在65度到70度的范围内，或者可以为约45度。