[发明专利]自动立体显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及自动立体显示设备，其包括具有显示像素阵列的显示面板，以及用于将不同视图引导到不同物理位置的装置。

背景技术

已知自动立体显示设备包括具有显示像素的行和列阵列的二维液晶显示面板，其充充当图像形成构件以产生显示。平行于彼此延伸的细长透镜的阵列叠覆显示像素阵列并且充当视图形成构件。这些已知为“透镜状透镜”。作为对这些透镜状透镜的替换，透镜在平行于阵列的横截面中可以是圆形的或者具有另一形式，例如“细长圆形”。在3D显示器的领域中，这样的透镜一般指代为“微透镜”。来自显示像素的输出通过这些微透镜或透镜状透镜投影，其功能是修改输出的方向。

透镜状透镜提供为透镜元件片，其中的每一个包括细长部分柱体（例如半柱体）透镜元件。透镜状透镜在显示面板的列方向上延伸，其中每一个透镜状透镜叠覆显示子像素的两个或更多相邻列的相应组。

每一个透镜状透镜可以与显示子像素的两列相关联以使得用户能够观察单个立体图像。作为替代，每一个透镜状透镜可以与行方向上的三个或更多相邻显示子像素的组相关联。每一组中的显示子像素的对应列适当地布置成从相应的二维子图像提供竖直切片。当用户的头部从左向右移动时，观察到一系列接连的、不同的立体视图，从而创建例如环视印象。

以上描述的自动立体显示设备产生具有良好亮度水平的显示。然而，与设备相关联的一个问题在于由透镜状片投影的视图被暗区而分离，所述暗区由典型地限定显示子像素阵列的非发射黑矩阵的“成像”所导致。这些暗区容易被用户观察为以跨显示器间隔的暗竖直条带的形式的亮度非均匀性。当用户从左向右移动时，条带跨显示器移动，并且当用户朝向或远离显示器移动时条带的视觉间距改变。另一问题在于竖直对准的透镜导致仅水平方向上的分辨率中的降低，而竖直方向上的分辨率未更改。

这两个问题可以至少部分地通过使透镜状透镜以相对于显示像素阵列的列方向的锐角倾斜的公知技术来解决。倾斜透镜的使用因而被识别为产生具有近乎恒定的亮度的不同视图以及透镜后方的良好RGB分布的关键特征。

虽然自动立体3D显示器提供了针对3D视频和图片的卓越观看体验，但是良好的2D性能——如尤其针对观看文本所要求的——仅在其中使自动立体观看装置从2D可切换到3D模式的已知显示器中可获得。这同样适用于基于微透镜的全视差自动立体3D显示器。

存在实现2D/3D显示器的许多方案。然而，这些一般是昂贵的解决方案，其可能还在3D或2D性能上有所妥协，例如分别由于3D模式中的非均匀透镜形状或2D模式中的残余透镜效应。仍然存在使得能够在同样可以在3D模式中观看的非可切换显示器上获得良好2D性能方面的问题。在没有这样的解决方案的情况下，改进2D性能的仅有方式是通过将显示面板的分辨率增加至所期望的2D分辨率的倍数。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明，提供了一种自动立体显示设备，包括：具有用于产生显示输出的显示像素的阵列的显示器、布置成与显示器配准以用于在不同方向上朝向用户投影多个视图的非可切换视图形成装置，其中视图形成装置包括第一光学元件的第一阵列，每一个第一光学元件与在法线方向上从显示像素的相应第一子阵列发射的光对准，其中第一光学元件实现3D视图形成功能以用于在不同方向上引导来自子阵列的不同像素的光输出，以及与在法线方向上从形成像素的第二子阵列的其它显示像素发射的光对准的第二光学元件的第二阵列，其中第二光学元件实现2D观看功能，并且其中显示设备可操作在3D模式中，其中将关于要显示的3D图像的图像数据提供给显示像素的第一子阵列并且将3D图像的2D内容提供给显示像素的第二子阵列。

要指出的是，术语“像素”用于指代最小显示元件。在实践中，这将是单个颜色子像素。因此，除非上下文明确表示词语“像素”用于指代更小子像素的组，否则术语“像素”应当理解为最小可寻址元件。

本发明的布置提供了一种显示器，其在自动立体观看装置的光学元件之间合并2D像素。以此方式，自动立体观看装置不覆盖显示器的整个区域。3D视图形成元件下方的像素能够渲染3D观看内容，而3D视图形成元件之间的那些能够以改进的性能渲染2D内容。经改进的2D性能可以包括文本字母或图中的其它直线的边缘的锐化，从而改进2D易辨认性。