專利名稱：自動(dòng)立體顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括圖像形成裝置，諸如具有顯示像素的陣列的顯示面板；以及視圖形成模塊。視圖形成模塊將用作或者可配置成用作視圖形成元件的陣列，其布置在圖像形成裝置之上并且通過其觀看到顯示像素。本發(fā)明還涉及自動(dòng)立體成像方法。
背景技術(shù)：
在GB2196166A中描述了一種已知自動(dòng)立體顯示設(shè)備。這種已知設(shè)備包括二維發(fā)射液晶顯示面板，其具有充當(dāng)圖像形成裝置從而產(chǎn)生顯示的顯示像素的行和列的陣列。相互平行地延伸的細(xì)長柱鏡透鏡的陣列位于顯示像素陣列上并且充當(dāng)視圖形成裝置。來自顯示像素的輸出投射穿過這些柱鏡透鏡，所述透鏡起作用以調(diào)整輸出的方向。柱鏡透鏡作為多個(gè)元件的片被提供，每個(gè)元件包括細(xì)長半圓柱形透鏡元件。柱鏡透鏡在顯示面板的列方向上延伸，每個(gè)柱鏡透鏡位于相應(yīng)一個(gè)群組的兩個(gè)或更多個(gè)鄰近列的顯示像素之上。每個(gè)透鏡的焦點(diǎn)與由顯示像素的陣列限定的平面吻合。在其中例如每個(gè)柱鏡透鏡與兩列顯示像素關(guān)聯(lián)的布置中，每列中的顯示像素提供相應(yīng)二維子圖像的豎直切片。柱鏡片將這兩個(gè)切片以及來自與其它柱鏡透鏡關(guān)聯(lián)的顯示像素列的相應(yīng)切片投射到定位在該片前方的用戶的左眼和右眼，使得用戶觀察到單個(gè)立體圖像。在其它布置中，每個(gè)柱鏡透鏡與在行方向上的一個(gè)群組的三個(gè)或更多個(gè)鄰近顯示像素關(guān)聯(lián)。每個(gè)群組中相應(yīng)列的顯示像素恰當(dāng)?shù)夭贾靡蕴峁﹣碜愿鱾€(gè)二維子圖像的豎直切片。當(dāng)用戶的頭從左到右移動(dòng)時(shí)，一系列連續(xù)的不同的立體視圖被觀察到，從而產(chǎn)生例如環(huán)視印象。如上所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備產(chǎn)生具有良好亮度水平的顯示。然而，與該設(shè)備關(guān)聯(lián)的問題在于由柱鏡片投射的所述視圖被暗區(qū)分隔，所述暗區(qū)是通過對(duì)典型地限定顯示像素陣列的非發(fā)射黑矩陣的“成像”而造成的。這些暗區(qū)容易被用戶以跨過顯示器分隔開的暗豎直帶的形式作為亮度不均勻性而被觀察到。這些帶作為類似莫爾干涉效應(yīng)而被感知。 當(dāng)用戶從左到右移動(dòng)時(shí)這些帶移動(dòng)跨過顯示器，并且?guī)У墓?jié)距隨著用戶朝向或離開顯示器移動(dòng)而變化。

發(fā)明內(nèi)容
除其它之外，本發(fā)明的目的是減小帶狀的效應(yīng)。該目的利用本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求提供有利實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于布置在自動(dòng)立體顯示設(shè)備的圖像形成裝置之上并且與圖像形成裝置對(duì)齊的視圖形成模塊，該圖像形成裝置具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的顯示像素的平面陣列，
該視圖形成模塊可配置成用作布置在顯示設(shè)備寬度方向上的多個(gè)視圖形成元件，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的輸出聚焦到多個(gè)視圖中以供在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶，
其中視圖形成元件的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上的基本上周期性元件間變化，用于減小所述視圖中的亮度不均勻性。基本上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過故意地配置視圖形成元件的幾何從而具有在顯示設(shè)備寬度方向上的周期性元件間變化，可以非常有效地減小通過成像自動(dòng)立體顯示設(shè)備中的不透明矩陣造成的亮度不均勻性。出于本發(fā)明的目的，術(shù)語不透明矩陣被寬廣地解釋。因此它旨在包含與由顯示像素形成的有源區(qū)域相比為待產(chǎn)生的圖像提供更少光的圖像形成裝置的任何部分?？梢哉f， 所述像素在空間上由不透明矩陣限定。在極端情況下，不透明矩陣可以是黑矩陣，如例如在形式為陰極射線管(CRT)或液晶顯示器IXD的圖像形成裝置中所已知。在那種情況下，本發(fā)明會(huì)是特別有利的，因?yàn)橄袼睾秃诰仃囍g的對(duì)比度是高的。這種矩陣可以以例如掩模的分離層形式存在，或者作為圖像形成裝置的一部分存在。因此此外在其中圖像形成裝置的一區(qū)域具有提供光的像素和不提供光的邊界的圖像形成裝置中，由邊界部分構(gòu)成的矩陣被視為不透明矩陣。在本發(fā)明各實(shí)施例中，由視圖形成模塊的單獨(dú)的視圖形成元件投射的視圖將通常包含通過對(duì)不透明矩陣的成像造成的顯著的亮度不均勻性。然而，根據(jù)本發(fā)明的元件間變化致使視圖形成元件投射具有亮度不均勻性的各個(gè)不同分布的視圖。所述不同分布可以被選擇為使得由視圖形成元件產(chǎn)生的亮度不均勻性有效地相互抵消。以此方式，用戶可以感知到改進(jìn)的三維效果。通過將視圖形成模塊的連續(xù)的視圖形成元件布置成在至少兩種不同幾何之間交替來提供周期性元件間變化。例如，“奇數(shù)”視圖形成元件可配置成具有第一幾何且“偶數(shù)” 視圖形成元件可配置成具有不同于第一幾何的第二幾何。具有第一和第二幾何的各元件可以分別投射具有亮度不均勻性的視圖，但是根據(jù)本發(fā)明的這些亮度不均勻性可以在各個(gè)不同方向上被投射，由此最小化它們的負(fù)面效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的視圖形成模塊也可以采用其它技術(shù)用于最小化亮度不均勻性，諸如如上所述的傾斜視圖形成元件、分?jǐn)?shù)視圖布置和/或視圖形成元件的散焦的已知技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的視圖形成模塊可以適合于與這樣的圖像形成裝置一起使用，該圖像形成裝置具有布置在正交行和列的陣列中或者布置在任何其它合適布置中的顯示像素。例如，圖像形成裝置的顯示像素可以具有由行和列的電極尋址的六角形布置。視圖形成元件可以例如是透鏡或者形成于屏障層中的細(xì)長狹縫。通常，透鏡由于它們能夠提供更高效的顯示設(shè)備而是優(yōu)選的，因?yàn)榇蟛糠謥碜詧D像形成裝置的光輸出作為視圖被投射，而屏障層擋住相當(dāng)一部分的所提供的光。然而，本發(fā)明將為這些屏障類型的視圖形成元件提供所述的優(yōu)點(diǎn)，所述視圖形成元件通常為多對(duì)屏障和半透明狹縫的陣列。根據(jù)本發(fā)明的細(xì)長狹縫的幾何例如可以通過改變屏障層中狹縫的位置和寬度而改變。為視差屏障顯示系統(tǒng)的觀看者的雙眼提供不同視圖的詳細(xì)工作原理在例如102006/0684 或 US7154653中得到充分描述，并且在此處為了簡潔而不予以重復(fù)。例如根據(jù)本發(fā)明的柱鏡透鏡的幾何可以通過引入不對(duì)稱到透鏡的橫截面而改變。在視圖形成元件為柱鏡透鏡的實(shí)施例中，元件間變化可以通過改變下述中的至少一種來提供透鏡的寬度、透鏡的聚焦能力以及柱鏡透鏡的幾何軸的相對(duì)于它們縱向中心線在顯示設(shè)備寬度方向上的位置。在周期性元件間變化包含柱鏡透鏡的聚焦能力的變化的實(shí)施例中，這可以通過改變透鏡的曲率半徑和限定透鏡的介質(zhì)的折射率至少其一來提供。柱鏡透鏡的平均焦距可以基本上對(duì)應(yīng)于圖像形成裝置和視圖形成模塊的平面之間的距離(已知視圖形成模塊中的所有柱鏡透鏡情況均是如此)。單獨(dú)的透鏡的焦距可以與此平均焦距相差達(dá)1%至20%，優(yōu)選地 2%至15%以及更優(yōu)選地5%至10%。在周期性元件間變化包含柱鏡透鏡的幾何軸的相對(duì)于它們縱向中心線在顯示設(shè)備寬度方向上的位置變化的實(shí)施例中，柱鏡透鏡的幾何軸的相對(duì)于它們中心線的平均位移可以基本上為零。在一個(gè)群組的本發(fā)明這些實(shí)施例中，元件間變化的周期對(duì)應(yīng)于兩個(gè)柱鏡透鏡。所述透鏡的連續(xù)的透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置于是可以相對(duì)于透鏡的縱向中心線在交替方向上位移，并且透鏡的寬度配置成是相同的。在另一群組的這些實(shí)施例中，元件間變化的周期對(duì)應(yīng)于三個(gè)柱鏡透鏡。所述透鏡的每個(gè)三聯(lián)體中的第一透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線在第一方向上位移。所述透鏡的每個(gè)三聯(lián)體中的第二透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線不位移。所述透鏡的每個(gè)三聯(lián)體中的第三透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線在與第一方向相反的第二方向上位移。在又一群組的這些實(shí)施例中，元件間變化的周期對(duì)應(yīng)于四個(gè)柱鏡透鏡。連續(xù)多對(duì)透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置于是可以相對(duì)于透鏡的縱向中心線在交替方向上位移。每個(gè)所述對(duì)中的透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置可以相對(duì)于透鏡的縱向中心線位移不同的數(shù)量。在這些實(shí)施例中，柱鏡透鏡的寬度可配置成發(fā)生變化，使得具有在顯示設(shè)備寬度方向上對(duì)應(yīng)于透鏡的幾何軸的位置的柱鏡透鏡表面上的各點(diǎn)一起限定一平面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的這些實(shí)施例可允許改進(jìn)的像素格柵均一性。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，單獨(dú)的柱鏡透鏡的位置可以在垂直視圖形成模塊的平面的方向(即ζ方向)上被調(diào)節(jié)，從而提供具有相同寬度的透鏡。以此方式，視圖形成模塊的亮度不均勻性減小功能可以被最大化。作為柱鏡透鏡的可替換方案，視圖形成元件可以是例如分別由子柱鏡透鏡的復(fù)合布置限定的其它透鏡元件。在這些實(shí)施例中，每個(gè)透鏡元件的子柱鏡透鏡的幾何軸可具有在顯示設(shè)備寬度方向上的不同位置。周期性元件間變化于是可以包含子柱鏡透鏡的幾何軸的相對(duì)于彼此的在顯示設(shè)備寬度方向上的相對(duì)位置變化。在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，元件間變化的小的準(zhǔn)隨機(jī)分量可以添加到如上所述的周期性元件間變化。變化的準(zhǔn)隨機(jī)分量可以用于最小化任何殘余亮度不均勻性。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種多視圖自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括
圖像形成裝置，其具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的光發(fā)射顯示像素的平面陣列， 所述顯示像素在空間上由不透明矩陣限定；以及
如上所述的視圖形成模塊，其布置在圖像形成裝置之上并與圖像形成裝置對(duì)齊。圖像形成裝置的顯示像素的陣列可以布置在正交行和列的陣列中，或者布置在其它合適布置中。例如，顯示像素可具有由行和列的電極尋址的六角形布置。
顯示設(shè)備可進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置布置成利用用于多個(gè)視圖的視頻數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)圖像形成裝置。例如，驅(qū)動(dòng)裝置可布置成利用用于多個(gè)視圖的視頻數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)鄰近每個(gè)視圖形成元件的每個(gè)群組的顯示像素。根據(jù)本發(fā)明再一方面，提供了一種多視圖自動(dòng)立體成像方法，其包括
使用布置在行和列中的光發(fā)射顯示像素的平面陣列形成圖像，所述顯示像素在空間上由不透明矩陣限定；以及
使用跨過顯示像素的陣列布置的多個(gè)視圖形成元件，將所述圖像形成為在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶的多個(gè)視圖，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近多個(gè)群組的顯示像素的光輸出聚焦到多個(gè)視圖中，其中在顯示像素的陣列的寬度方向上，各群組的顯示像素的幾何限定基本上周期性群組間變化和/或視圖形成元件的幾何限定基本上周期性元件間變化，用于減小視圖中的亮度不均勻性。根據(jù)本發(fā)明再一方面，提供了一種多視圖自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括
圖像形成裝置，其具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的光發(fā)射顯示像素的平面陣列， 所述顯示像素在空間上由不透明矩陣限定；以及
視圖形成模塊，其布置在圖像形成裝置之上并與圖像形成裝置對(duì)齊，該視圖形成模塊可配置成用作布置在顯示設(shè)備寬度方向上的多個(gè)視圖形成元件，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的光輸出聚焦到多個(gè)視圖中，以供在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶，
其中各群組的顯示像素的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上的基本上周期性群組間變化，用于減小所述視圖中的亮度不均勻性。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，例如通過改變與視圖形成模塊對(duì)齊布置的顯示像素的位置、寬度和/或間隔來減小亮度不均勻性。在特定實(shí)施例中，“奇數(shù)”和“偶數(shù)”視圖形成元件下方的顯示像素與它們?cè)陲@示像素的規(guī)則陣列中的位置相比分別向左和向右略微偏移。已經(jīng)提出許多其它方法用于減小不均勻性的幅值。例如，通過相對(duì)于顯示像素陣列的列方向?qū)⒅R透鏡傾斜成銳角的公知技術(shù)，可以減小不均勻性的幅值。此技術(shù)還使得通過提供多個(gè)視圖引入的“分辨率損失”被分布在顯示器的水平和豎直方向之間。然而在某些情形中仍難以將通過成像黑矩陣引入的強(qiáng)度調(diào)制深度減小至一個(gè)水平，所述不均勻性在低于該水平仍為用戶所感知并使用戶分心。用于減小不均勻性的幅值的另一種方法為所謂的分?jǐn)?shù)視圖布置，其在 W02006/117707A2中予以詳細(xì)描述。具有分?jǐn)?shù)視圖布置的設(shè)備其特征在于，傾斜的柱鏡透鏡的節(jié)距不等于顯示像素的節(jié)距(即彩色顯示器中的子像素節(jié)距)的整數(shù)倍，以及連續(xù)的柱鏡透鏡之下的像素按照水平交替方式定位。結(jié)果，連續(xù)的透鏡同時(shí)投射不同數(shù)量的黑矩陣，從而引起在相位中互相偏移的強(qiáng)度調(diào)制?？倧?qiáng)度的第一諧波消除，從而留下弱得多的不均勻性效果。根據(jù)這種方法，通過成像黑矩陣引入的強(qiáng)度調(diào)制深度可以顯著地減小。然而需要對(duì)視圖的渲染。還發(fā)現(xiàn)，在上述設(shè)備中通過成像黑矩陣引入的不均勻性的強(qiáng)度作為柱鏡透鏡的聚焦能力的函數(shù)而變化。通常，通過增大透鏡的焦距而使設(shè)備中的透鏡散焦造成通過成像黑矩陣引入的強(qiáng)度調(diào)制深度的減小。然而，使透鏡散焦也形成由柱鏡透鏡投射的視圖之間的某些串?dāng)_，這對(duì)于由用戶感知的三維效果會(huì)是有害的。


現(xiàn)在純粹通過實(shí)例的方式參考附圖描述本發(fā)明的各實(shí)施例，在附圖中 圖1為自動(dòng)立體顯示設(shè)備的示意性透視圖2為圖1所示顯示設(shè)備的用于解釋其工作模式的示意性截面視圖； 圖3AJB和3C為用于解釋用于減小圖1所示顯示設(shè)備的輸出中的亮度不均勻性的各技術(shù)的圖示；
圖4A、4B和4C為根據(jù)本發(fā)明的第一、第二和第三視圖形成模塊的截面視圖； 圖5A、5B和5C說明使用圖4A所示的視圖形成模塊的自動(dòng)立體顯示設(shè)備的輸出中的亮度不均勻性的減??；
圖6A和6B為根據(jù)本發(fā)明的第四和第五視圖形成模塊的示意性截面視圖； 圖7A和7B為由分別使用圖6A和6B所示的第四和第五視圖形成模塊的自動(dòng)立體顯示設(shè)備投射的視圖之一的像素格柵布置的模擬；
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第六視圖形成模塊的示意性截面視圖； 圖9為使用圖8所示的第六視圖形成模塊的自動(dòng)立體顯示設(shè)備的模擬結(jié)果； 圖10為用于說明根據(jù)本發(fā)明的第七視圖形成模塊的幾何的圖示；以及圖11為使用圖10所示的第七視圖形成模塊的自動(dòng)立體顯示設(shè)備的模擬結(jié)果。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供具有圖像形成裝置和視圖形成模塊的這種類型的自動(dòng)立體顯示設(shè)備。 自動(dòng)立體設(shè)備可以是給出圖像對(duì)象的環(huán)視印象的多視圖顯示器。圖像形成裝置可以是設(shè)想適合于顯示圖像的任何圖像形成裝置。優(yōu)選地，由圖像形成裝置提供像素的輸出的方式不要求通過視圖形成模塊照明所述像素。優(yōu)選地，圖像形成裝置為有源圖像形成裝置，諸如電學(xué)顯示設(shè)備，其中像素?zé)o外部輸入地提供輸出。這種裝置包含但不限于陰極射線管、等離子體顯示面板、液晶顯示器或發(fā)光二極管顯示器。在這些情形中，顯示像素的輸出不依賴于外部照明。該設(shè)備也可以具有驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置布置成利用用于多個(gè)視圖的視頻數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)該圖像形成裝置。圖像形成裝置具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的光發(fā)射顯示像素的平面陣列， 所述顯示像素在空間上由不透明矩陣限定。視圖形成模塊布置在圖像形成裝置之上并與圖像形成裝置對(duì)齊，并且用作布置在顯示設(shè)備寬度方向上的多個(gè)視圖形成元件。每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的光輸出聚焦到多個(gè)視圖中，以供在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶。根據(jù)本發(fā)明，視圖形成元件的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上的基本上周期性元件間變化，用于減小所述視圖中的亮度不均勻性。圖1為已知的多視圖自動(dòng)立體顯示設(shè)備1的示意性透視圖。已知的設(shè)備1包括有源矩陣類型的液晶顯示面板3，該液晶顯示面板充當(dāng)圖像形成裝置從而產(chǎn)生顯示。顯示面板3具有布置在行和列中的顯示像素5的正交陣列。為了清楚起見，僅僅少數(shù)的顯示像素5示于圖中。實(shí)踐中，顯示面板3可包括大約一千行和幾千列的顯示像素 5。液晶顯示面板3的結(jié)構(gòu)完全是傳統(tǒng)的。特別地，面板3包括一對(duì)分隔的透明玻璃襯底，在所述透明玻璃襯底之間提供對(duì)準(zhǔn)扭曲向列或其它液晶材料。襯底在它們的相面對(duì)的表面上承載透明銦錫氧化物(ITO)電極的圖案。各偏振層也提供在襯底的外表面上。每個(gè)顯示像素5包括位于所述襯底上的相對(duì)電極，居間液晶材料位于所述電極之間。顯示像素5的形狀和布局由在面板3的前面上提供的電極和黑矩陣布置的形狀和布局確定。顯示像素5通過間隙彼此等間距分隔。每個(gè)顯示像素5與諸如薄膜晶體管(TFT)或薄膜二極管(TFD)的開關(guān)元件關(guān)聯(lián)。 通過提供尋址信號(hào)到開關(guān)元件，顯示像素被操作以產(chǎn)生顯示，并且合適的尋址方案將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉。顯示面板3由光源7照明，在這種情況下該光源包括在顯示像素陣列的區(qū)域之上延伸的平面背光。來自光源7的光被引導(dǎo)通過顯示面板3，單獨(dú)的顯示像素5被驅(qū)動(dòng)以調(diào)制所述光并產(chǎn)生顯示。顯示設(shè)備1還包括布置在顯示面板3的顯示側(cè)之上的柱鏡片9，該柱鏡片執(zhí)行視圖形成功能。柱鏡片9包括在顯示面板3的列方向上相互平行地延伸的一行柱鏡透鏡11，為了清楚起見僅僅以夸大的維度示出一個(gè)柱鏡透鏡。柱鏡透鏡11具有與顯示面板3的平面近似吻合的焦點(diǎn)并且充當(dāng)視圖形成元件以執(zhí)行視圖形成功能。柱鏡透鏡11呈凸圓柱形元件的形式，并且它們充當(dāng)光輸出引導(dǎo)裝置以從顯示面板3提供不同圖像或視圖到定位在顯示設(shè)備1前面的用戶的眼睛。柱鏡片9形成為復(fù)制透鏡結(jié)構(gòu)，這在本領(lǐng)域中是已知的。透鏡11的平面表面由提供剛性的玻璃襯底(未示出)界定。透鏡11的凸表面由硅樹脂填充物(未示出)界定，該填充物布置在柱鏡透鏡11和另一玻璃襯底(未示出)之間。圖1所示自動(dòng)立體顯示設(shè)備1能夠在不同方向上投射若干不同透視視圖。特別地， 每個(gè)柱鏡透鏡11位于每一行中的一小群組顯示像素5之上。柱鏡透鏡11在不同方向上投射一個(gè)群組的每個(gè)顯示像素5，從而形成所述若干不同視圖。當(dāng)用戶的頭從左到右移動(dòng)時(shí)， 他/她的眼睛將依次接收所述若干視圖的不同視圖。圖2示出如上所述的柱鏡類型成像布置的工作原理，并且示出光源7、顯示面板3 和柱鏡片9。該布置提供三個(gè)視圖，每個(gè)視圖在不同方向上被投射。使用用于一個(gè)特定視圖的信息來驅(qū)動(dòng)顯示面板3的每個(gè)像素。上述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備產(chǎn)生具有良好亮度水平的顯示。然而，與該設(shè)備關(guān)聯(lián)的問題在于，由柱鏡片9投射的視圖被暗區(qū)所分隔，所述暗區(qū)是通過成像限定顯示像素陣列的非發(fā)射黑矩陣而造成的。這些暗區(qū)作為形式為跨過顯示器的被分隔的暗豎直帶的亮度不均勻性而容易被用戶觀察到。當(dāng)用戶從左到右移動(dòng)時(shí)所述帶移動(dòng)跨過顯示器，并且當(dāng)用戶朝向或離開顯示器移動(dòng)時(shí)所述帶的節(jié)距變化。在具有高比例的其顯示面積作為黑矩陣的設(shè)備中，諸如在針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的高分辨率顯示器中，所述帶特別是有問題的。通過成像黑矩陣造成的亮度不均勻性在圖3A中予以說明，該圖示出對(duì)于圖1和2 所示的顯示設(shè)備的亮度強(qiáng)度與觀看角度的一般化曲線圖。上方曲線圖示出單獨(dú)的視圖的貢獻(xiàn)，每個(gè)所述貢獻(xiàn)具有恒定亮度強(qiáng)度，其介于通過成像黑矩陣造成的暗帶之間，每個(gè)所述帶具有零亮度強(qiáng)度。視圖和暗帶之間的轉(zhuǎn)變?yōu)殡A梯式轉(zhuǎn)變。下方曲線圖示出單獨(dú)的視圖的貢獻(xiàn)的累積效果，也就是說，跨過顯示器前方移動(dòng)的用戶觀察到的亮度水平。從下方曲線圖可以看出亮度強(qiáng)度存在顯著調(diào)制。
已經(jīng)提出許多方法用于減小不均勻性的幅值。例如，通過將柱鏡透鏡11相對(duì)于顯示像素陣列的列方向傾斜成銳角的公知技術(shù)，可以減小不均勻性的幅值。在圖3B中說明結(jié)果的亮度不均勻性。在此圖中，上方曲線圖同樣示出單獨(dú)的視圖的貢獻(xiàn)，其介于通過成像黑矩陣造成的暗帶之間?？梢钥闯鲆晥D和暗帶之間的轉(zhuǎn)變是逐漸的，亮度強(qiáng)度以恒定速率變化。下方曲線圖示出單獨(dú)的視圖的貢獻(xiàn)的累積效果，并且可以看出通過成像黑矩陣引入的強(qiáng)度調(diào)制深度顯著地減小。然而，仍難以將此強(qiáng)度調(diào)制深度減小至低于1%，在該水平處不均勻性仍為用戶所感知并使用戶分心。盡管傾斜柱鏡透鏡11的技術(shù)可用于減小所感知的通過成像黑矩陣造成的亮度不均勻性，進(jìn)一步顯著的減小可以有利地通過使柱鏡透鏡11散焦來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)此技術(shù)，柱鏡透鏡11的焦距被擴(kuò)展，使得它們的焦點(diǎn)位于顯示面板3的平面的后方。結(jié)果的亮度不均勻性在圖3C中予以說明。在上方曲線圖中可以看出，視圖和暗帶之間的轉(zhuǎn)變是逐漸的，強(qiáng)度以改變的速率變化。下方曲線圖示出單獨(dú)的視圖的貢獻(xiàn)的累積效果，并且可以看出通過成像黑矩陣引入的強(qiáng)度調(diào)制深度幾乎完全消除。通過散焦柱鏡透鏡11獲得的亮度不均勻性的進(jìn)一步減小是以在視圖之間引入一些串?dāng)_為代價(jià)的，所述串?dāng)_對(duì)于設(shè)備的所感知的三維性能是有害的。這種串?dāng)_通常在柱鏡透鏡11被散焦時(shí)增大。圖4A、4B和4C為根據(jù)本發(fā)明的第一、第二和第三視圖形成模塊101、201、301的示意性截面視圖。每一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的視圖形成模塊具有與參考圖1和2如上所述的柱鏡片9相似的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)。特別地，視圖形成模塊101、201、301被調(diào)適為與形式為液晶顯示面板的圖像形成裝置一起使用從而形成自動(dòng)立體顯示設(shè)備。因此，每一個(gè)視圖形成模塊101、201、301被形成為復(fù)制透鏡結(jié)構(gòu)。該透鏡結(jié)構(gòu)限定多個(gè)單獨(dú)的柱鏡透鏡103、203、303，所述柱鏡透鏡在顯示設(shè)備寬度方向上布置成陣列。柱鏡透鏡103、203、303相對(duì)于垂直顯示設(shè)備的寬度的方向布置成銳角(即傾斜)。 此處，在柱鏡透鏡的上下文中，表述“幾何軸”是指限定透鏡表面的曲率中心的縱軸。柱鏡透鏡103、203、303被玻璃襯底和硅樹脂填充物層夾置。玻璃襯底界定柱鏡透鏡103、203、303的平面表面，并且為視圖形成模塊101、201、301提供剛性。硅樹脂填充物層界定透鏡103、203、303的彎曲表面并且調(diào)適為經(jīng)由玻璃襯底間隔裝置耦合到形式為液晶顯示面板(未示出)的圖像形成裝置。在根據(jù)本發(fā)明的其它視圖形成模塊中，硅樹脂填充物層可以略去，至少直至該模塊耦合到圖像形成裝置。視圖形成模塊101、201、301的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其制造將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉。每一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的視圖形成模塊101、201、301與圖1和2所示柱鏡片9不同之處在于，透鏡103、203、303的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上基本上周期性透鏡間變化， 其被提供用于減小視圖中的亮度不均勻性。換言之，視圖形成模塊101、201、301中的連續(xù)的透鏡103、203、303具有不同幾何，并且這些差異限定一周期。透鏡103、203、303的幾何的透鏡間變化在下述意義上被描述成是“基本上”周期性的出于最小化任何殘余亮度不均勻性的目的，也可以存在透鏡間變化的小的準(zhǔn)隨機(jī)分量。然而，透鏡間變化的準(zhǔn)隨機(jī)分量可以略去，使得透鏡間變化在性質(zhì)上是完全周期性的。在根據(jù)本發(fā)明的第一視圖形成模塊101中，上述的透鏡間變化為柱鏡透鏡103的幾何軸相對(duì)于它們縱向中心線在顯示設(shè)備寬度方向上的位置的變化。此處，在柱鏡透鏡的上下文中，表述“縱向中心線”是指穿過透鏡的橫向中間點(diǎn)的一條線。第一視圖形成模塊101的透鏡間變化具有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)透鏡103的周期。與圖1和 2所示相同柱鏡透鏡11的規(guī)則陣列相比，通過在顯示設(shè)備的向右方向上略微位移“奇數(shù)”透鏡103a以及在顯示設(shè)備的向左方向上略微位移“偶數(shù)”透鏡103b，有效地獲得所述變化。 因此，可以看到單獨(dú)的透鏡103的橫截面是不對(duì)稱的。圖4A所示的視圖形成模塊101被特別調(diào)適用于九個(gè)視圖自動(dòng)立體顯示設(shè)備中。柱鏡透鏡103在此情形中布置成限定與顯示面板的列方向成銳角并且具有4. 5個(gè)子像素的節(jié)距。幾何軸的相對(duì)于縱向中心線的位移由下述方程給出
權(quán)利要求
1.一種用于布置在自動(dòng)立體顯示設(shè)備的圖像形成裝置之上并且與圖像形成裝置對(duì)齊的視圖形成模塊，該圖像形成裝置具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的顯示像素的平面陣列，該視圖形成模塊可配置成用作布置在自動(dòng)立體顯示設(shè)備的寬度方向上的多個(gè)視圖形成元件(103a、10;3b)，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的光輸出引導(dǎo)到多個(gè)視圖中以供在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶，其中該視圖形成元件(103a、10;3b)的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上的基本上周期性元件間變化，用于減小所述視圖中的亮度不均勻性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的視圖形成模塊，可配置成用作多個(gè)柱鏡透鏡(103a、10北)，其中每個(gè)透鏡限定所述視圖形成元件其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的視圖形成模塊，其中周期性元件間變化包含柱鏡透鏡的寬度的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的視圖形成模塊，其中周期性元件間變化包含通過改變下述至少一種而提供的柱鏡透鏡的聚焦能力的變化透鏡的曲率半徑以及限定透鏡的介質(zhì)的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的視圖形成模塊，其中周期性元件間變化包含柱鏡透鏡的幾何軸的相對(duì)于它們縱向中心線在顯示設(shè)備寬度方向上的位置的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的視圖形成模塊，其中柱鏡透鏡的幾何軸的相對(duì)于它們中心線的在顯示設(shè)備寬度方向上的平均位移基本上為零。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的視圖形成模塊，其中元件間變化的周期對(duì)應(yīng)于兩個(gè)柱鏡透鏡， 以及其中所述透鏡的連續(xù)的透鏡的幾何軸在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線在交替方向上位移。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的視圖形成模塊，其中元件間變化的周期對(duì)應(yīng)于三個(gè)柱鏡透鏡，以及其中所述透鏡的每個(gè)三聯(lián)體中的第一透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線在第一方向上位移，所述透鏡的每個(gè)三聯(lián)體中的第二透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線不位移，以及所述透鏡的每個(gè)三聯(lián)體中的第三透鏡的幾何軸的在顯示設(shè)備寬度方向上的位置相對(duì)于透鏡的縱向中心線在與第一方向相反的第二方向上位移。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的視圖形成模塊，其中所有柱鏡透鏡的寬度相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的視圖形成模塊，其中柱鏡透鏡的寬度變化，使得具有在顯示設(shè)備寬度方向上對(duì)應(yīng)于透鏡幾何軸的位置的柱鏡透鏡的表面上的各點(diǎn)限定一平面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的視圖形成模塊，可配置成用作多個(gè)透鏡元件，其中每個(gè)透鏡元件限定所述視圖形成元件其中之一并且包括多個(gè)子柱鏡透鏡，其中每個(gè)透鏡元件的子柱鏡透鏡的幾何軸具有在顯示設(shè)備寬度方向上的不同位置， 以及其中周期性元件間變化包含子柱鏡透鏡的幾何軸相對(duì)于彼此的在顯示設(shè)備寬度方向上的相對(duì)位置的變化。
12.一種自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括圖像形成裝置，其具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的顯示像素的平面陣列；以及根據(jù)權(quán)利要求1的視圖形成模塊(101)，其布置在圖像形成裝置之上并與圖像形成裝置對(duì)齊。
13.當(dāng)附加到權(quán)利要求3時(shí)根據(jù)權(quán)利要求12的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中柱鏡透鏡 (103aU03b)的平均焦距基本上對(duì)應(yīng)于圖像形成裝置和視圖形成模塊的平面之間的距離。
14.一種自動(dòng)立體成像方法，其包括使用布置在行和列中的顯示像素的平面陣列形成圖像；以及使用跨過顯示像素的陣列布置的多個(gè)視圖形成元件(103a、10;3b)，將所述圖像形成為在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶的多個(gè)視圖，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的輸出引導(dǎo)到多個(gè)視圖中，其中在顯示像素的陣列的寬度方向上，各群組的顯示像素的幾何限定基本上周期性群組間變化和/或視圖形成元件(103a、10;3b)的幾何限定基本上周期性元件間變化，用于減小所述視圖中的亮度不均勻性。
15.一種自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括圖像形成裝置，其具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的顯示像素的平面陣列；以及視圖形成模塊(101)，其布置在圖像形成裝置之上并與圖像形成裝置對(duì)齊，所述視圖形成模塊可配置成用作布置在顯示設(shè)備寬度方向上的多個(gè)視圖形成元件(103a、10;3b)，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的輸出引導(dǎo)到多個(gè)視圖中，以供在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶，其中各群組的顯示像素的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上的基本上周期性群組間變化，用于減小所述視圖中的亮度不均勻性。
全文摘要
公開了一種多視圖自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括布置在視圖形成模塊之上并與視圖形成模塊對(duì)齊的圖像形成裝置。圖像形成裝置具有布置在行和列中用于產(chǎn)生顯示的光發(fā)射顯示像素的平面陣列，所述顯示像素在空間上由不透明矩陣限定。圖像形成裝置可以例如是LCD顯示面板。視圖形成模塊可配置成用作布置在顯示設(shè)備寬度方向上的多個(gè)視圖形成元件，每個(gè)視圖形成元件將來自鄰近群組的顯示像素的光輸出聚焦到多個(gè)視圖中，以供在各個(gè)不同方向上投射朝向用戶。視圖形成模塊可以例如是柱鏡透鏡的陣列。視圖形成元件的幾何限定在顯示設(shè)備寬度方向上的基本上周期性元件間變化，用于減小視圖中的亮度不均勻性。元件間變化可以例如通過改變下述至少一種來提供寬度、聚焦能力以及柱鏡透鏡的幾何軸在顯示設(shè)備寬度方向上的相對(duì)位置。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102265191SQ200980151986
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者G. B. 巴倫布魯格 B., 范德霍斯特 J., P. C. M. 克里恩 M., M. 貝雷蒂 R-P., T. 德茲沃特 S. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司