专利名称：一种立体显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体显示设备，包括用于在第一平面内生成具有侧向分离像素的显示的装置，以及光学导向(directory)装置，包括一组光学导向元件，每一个光学导向元件与一组像素相关联，该光学导向装置叠置在第一平面内的像素上，用于将显示元件的输出导向彼此不同的角方向。
这种立体显示设备越来越多地用于其中使用多重视图的手持应用中，诸如电话，以及(TV)监视器。
在US 6.118.584中对上述类型的立体显示设备进行了说明，其示出一有源矩阵液晶显示面板，具有以像素组排列的像素以及双凸透镜状显示屏，该显示屏具有叠置在显示面板上的(柱状)双凸透镜状元件或双凸透镜。为防止产生不希望的赝像，诸如由黑色矩阵导致的暗带，每个双凸透镜与一组像素相关联，每组中的像素被设置为使得在列方向上相邻显示元件彼此交叠。在这种显示设备中，透镜和像素之间的距离大致等于透镜焦距。每个透镜覆盖数个像素。根据像素相对于透镜的位置，每个像素的光被发送到不同的明确方向中。这样典型地对应九个不同视角生成九种不同视图。观察者每只眼睛接受不同的视图，并且当使用适当图像内容时，观察到三维图像。
然而，对于观察者来说，由于显示的不同部分在不同角度下到达观察者的眼睛，在显示上依然发生强度调制，其被称作“暗带”。当观察者平行于显示器移动时，暗带在显示画面上“移动”，并且当观察者朝显示画面移动或远离显示画面移动时，暗带的节距改变。即使对于小调制深度(例如仅仅1％)，该效应也是非常令人烦恼的。
在根据本发明的器件中，第一平面基本位于光学导向元件的主焦面之外。就主焦面而言，该面是指与光学导向元件的中心部件的焦面基本一致。例如，如果使用一行柱状双凸透镜，由于制造工艺，焦距可能改变，特别是在与相邻柱状双凸透镜的邻接侧。
本发明是基于这样的认识，通过设计透镜，有意使得显示面(LCD单元)在“焦点外”，从而使暗带的调制深度最小化。如果透镜被设计为使得其焦点与主焦面精确重合，则所有视图的总强度显示出上述作为视角函数的调制。这是由于在(LCD)像素周围存在非出射区域(黑色矩阵)而引起的，其被“成像”到特定-因此较黑的方向。对于观察者来说，角度调制通常转化为上述“暗带”。
参照下文介绍的实施例，将使本发明的这些和其他方面显而易件并对其进行说明。
在附图中
图1示意性地示出根据本发明的器件的一部分；图2示出图1中的该部分器件的平面图；而图3示出根据本发明器件的、作为透镜半径函数的带结构的(相对)调制深度；以及图4示出在这种器件中，视图之间的串扰测量。
附图是概略性的，而没有按比例示出；相应元件通常用相同附图标记来表示。
图1示出根据本发明的器件1的一部分的示意图，包括显示器件5，其在第一平面3具有横向分离的像素2。器件1具有光学导向装置，在本例中为一组透镜(双凸透镜)4，每个透镜与一组像素2相关联。透镜4覆盖第一平面3中的像素2，用于将像素的输出导向互相不同的角度方向，该第一平面基本位于透镜4的主焦面之外。在本例中，透镜被设置在显示器前方的分离板5上，其弯曲侧面对显示器。角度方向由箭头6指示。双凸透镜的纵侧与垂直轴形成的角α的正切为1/6(参见图2)。因此，在该特例中，α＝atan(1/6)，其可以为正值或负值。双凸透镜被倾斜以改善感觉的像素结构。透镜的节距p基本上使得沿水平方向测得的透镜之间的间距等于子像素节距A的4.5倍，即p＝4.5×A/cos(α)。这可以得到2×4.5＝9个视图的显示。显示器前面板7的折射率和透镜的折射率被选择为n＝1.5。而且，透镜体是(部分)柱体。
图3和4示出具有图1、2的几何形状和结构的器件的典型结果。图3示出作为透镜半径的函数的带结构的(相对)调制深度。图4示出“交叠”，用于视图间的串扰的量度标准(优选为小的交叠)。对于焦面与LCD单元重合的情况，透镜半径R由虚线8指示(在本例中R＝303.3μm)。该半径提供相对高的调制深度。在半径为388.5μm时(由箭头9指示)，调制深度低两个数量级并且“交叠”的值也更令人满意。在更高的半径下，在变化中观察到更多的最低点，但是对于变化和交叠来说，它们相对不太有利。在r＝388.5μm的情况，透镜的焦面位于LCD单元以下约257μm处。
最佳半径取决于系统的结构和具体尺寸。对于图2的结构(分离板上的透镜面对显示器，9个视图，倾斜1/6)，最重要的参数是1)前面板的(玻璃)厚度d((LCD单元)像素2和透镜4之间)；2)(LCD单元)像素2的尺寸p，其特征在于p＝3×A，(假设A∶B＝1∶3)。
可以推出对于接近图1、2中所示尺寸的尺寸，最佳半径Ropt取决于厚度d和像素节距p，为Ropt＝0.3665×d+0.2403×p-0.0063(R，d和p单位为mm)
为了进行比较，应该注意到在焦面与LC单元一致的理想透镜的情况下，R与d和p的关系为R＝0.3333×d。
用类似方法，可以对α＝atan(1/3)的8视图显示器推导出取决于厚度d和像素节距p的最佳半径为Ropt＝0.3934×d+0.3805×p-0.0156(R，d和p单位为mm)这里，透镜节距使得沿水平方向测得的透镜间的距离等于子像素节距的8倍，即节距＝8×A/cos(α)。这可以得到8个视图的显示器。(透镜节距可被轻微修正以提供视点校正)。
应该注意到由于设计和制造，此处所提及的值实际上可以改变，从而导致R在0.8×Ropt和1.25×Ropt之间变化。
虽然在示例中示出液晶显示器，但是本发明也可以用于其他类型的显示器，诸如薄片(foil)显示器、LED显示器等。
本发明在于每个新颖性特征和所述特征的每个组合。权利要求中的附图标记不限制这些权利要求的保护范围。动词“包括”的使用及其变形不排除除权利要求所列元件之外的其他元件的存在。在元件前的冠词“一个”的使用不排除存在多个这种元件的情况。
权利要求
1.一种立体显示设备，包括用于在第一平面内生成具有侧向分离像素的显示的装置，以及光学导向装置，其包括一组光学导向元件，每一个光学导向元件与一组像素相关联，该光学导向装置叠置在该第一平面内的所述像素上，用于将所述像素的输出导向彼此不同的角度方向，该第一平面基本位于所述光学导向元件的主焦面之外。
2.根据权利要求1所述的立体显示设备，光学导向元件的该主焦面和中央面之间的距离至多为0.9L，L为所述光学导向元件的中央面的焦距。
3.根据权利要求1所述的立体显示设备，光学导向元件的该主焦面和中央面之间的距离至少为1.1L，L为所述光学导向元件的中央面的焦距。
4.根据权利要求1所述的立体显示设备，所述侧向分离的像素被排列成行和列。
5.根据权利要求4所述的立体显示设备，所述光学导向元件具有彼此平行延伸的双凸透镜状元件，并且所述双凸透镜状元件相对于像素的行和列之一倾斜一角度，以便产生重复的像素组，所述像素组中的每一组由所述行和列中的至少两个中的相邻像素构成。
6.根据权利要求5所述的立体显示设备，所述双凸透镜状元件倾斜于所述显示元件行和列之一延伸，该倾斜角的正切值在0.3和0.6之间。
7.根据权利要求5所述的立体显示设备，所述双凸透镜状元件生成9组重复的显示元件，该倾斜角的值α基本为arctan1/6。
8.根据权利要求7所述的立体显示设备，所述双凸透镜状元件的中央面的曲率半径R的值为0.80×ρ＜R＜1.25×ρ，其中ρ＝0.3665×d+0.2403×p-0.0063，d是第一平面和该双凸透镜状阵列元件的中央面之间的距离，单位为mm，p为像素节距，单位为mm。
9.根据权利要求6所述的立体显示设备，所述双凸透镜状元件生成8组重复的像素，该倾斜角的值α基本为arctan1/3。
全文摘要
在立体显示设备中，其具有诸如双凸透镜状元件(4)的光学导向器件，所述双凸透镜状元件(4)彼此平行延伸并且相对于像素的行和列之一倾斜一角度，像素(2)以这样的方式被设置到光学导向器件的焦点之外的位置，使得“暗带”的调制深度被最小化。
文档编号H04N13/00GK101040206SQ200580034913
公开日2007年9月19日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年10月13日
发明者西贝·T.·德兹瓦希, 威尔伯特·L.·伊扎泽尔曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司