显示设备和用于图像显示装置的光源的制作方法_2

文档序号:8270310阅读:来源:国知局
的光源的开始发光的时段可不同。另外,为简洁起见,将具有这种形式的显示设备称为“本发明的作为第二构造的用于图像显示装置的光源”。在本发明的用于图像显示装置的光源的第二构造中,在一个图像显示子时段内,用于左眼图像显示装置的光源的发光时段和用于右眼图像显示装置的光源的发光时段可不具有任何时间重叠。更具体地,可进行如下布置,其中,对于一个图像显示子时段,用于左眼图像显示装置的光源的发光时段和用于右眼图像显示装置的光源的发光时段可不具有时间重叠,并且在这种情况下,优选地,时间重叠介于一个图像显示子时段的50-99%范围内。这里,M被指定为多种颜色的数量,在这种情况下,M可等于N,或者N可大于Μ。
[0067]对于本发明的与实施方式I和实施方式2相关的显示设备和本发明的用于图像显示装置的光源,例如,可被用作多种颜色的三种类型的颜色的示例包括:红、绿和蓝。额外地,一种类型或多种类型颜色可被添加至这三种类型的颜色。例如,可添加白色光以增加亮度,可添加用于扩展色度可再现范围的互补色或诸如黄色、品红色和青色之类的其他颜色。
[0068]对于包括如上所述的优选形式的本发明的与实施方式I和实施方式2相关的显示设备和包括如上所述的优选形式的本发明的用于图像显示装置的光源,可进一步具有图像信号处理电路,以用于接收来自外部源的信号,对图像信号进行预定信号处理,并且将该信号转换成场序驱动信号。在这种情况下,图像信号处理电路可被构造成包括:第一图像信号处理电路,其用于对与多种颜色相关的图像信号进行信号处理;第二图像信号处理电路,其用于生成场序驱动信号;第三图像信号处理电路,其用于针对一个显示帧对场序驱动信号进行信号处理;以及存储器单元,其用于存储一个显示帧的场序驱动信号。在这种情况下,第二图像信号处理电路可包括:图像信号确定电路,其用于确定与多种颜色相关的图像信号;与存储器单元之间的存储接口 ;以及存储器控制电路,其用于控制存储器单元。电路的构造不局限于这些形式。在这种情况下,存储器控制电路可用于控制在存储器单元中存储的一个显示帧的场序驱动信号的读取顺序,使得左眼图像显示装置显示左眼图像时的图像显示颜色与右眼图像显示装置显示右眼图像时的图像显示颜色不同。相反地,存储器控制电路用于控制在存储器单元中存储的一个显示帧的场序驱动信号的读取顺序,使得左眼图像显示装置在一个显示帧内显示左眼图像时的图像显示时段与右眼图像显示装置在一个显示帧内显示右眼图像时的图像显示时段不同。实际的图像信号处理电路可由相关技术的电路构成。
[0069]对于包括上述优选形式和构造的本发明的与实施方式I和实施方式2相关的显示设备,图像形成装置可被构造成包括:光源,其用于发射多种颜色的光;以及液晶显示装置,其用于控制从光源发射的光的传输和反射。相反地,图像形成装置可被构造成包括:光源,其用于发射多种颜色的光;以及多个数字微镜装置,其用于控制从光源发射的光的反射。相反地,图像形成装置也可被构造成包括:电湿润元件,其包括疏水性绝缘膜(hydrophobic insulating film)、无极性液体(nonpolar liquid)和极性液体,并用于通过施加的电压来控制与疏水性绝缘膜相对应的极性液体的接触角以由此控制从具有不透明特性的非极性液体中截除的光量。
[0070]对于包括上述优选形式和构造的本发明的与实施方式I和实施方式2相关的显示设备,每个图像显示装置还具有光学装置(导光单元),该光学装置用于将来自图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔。光学装置(导光单元)可被构造成具有:导光板,其用于在通过全反射将照射光传播至内部后对光进行发射;第一偏转器,其用于偏转由导光板照射的光,使得照射在导光板上的光被完全反射至导光板内部;以及第二偏转器,其用于完全多次偏转通过全反射而在导光板内部传播的光,使得通过全反射而在导光板内部传播的光从导光板发射。另外,对于这种构造,光学装置可被指定为半透明型(透视型)。具体地,光学装置的至少与观察者的瞳孔相对应的一部分(更具体地,导光板)被指定为半透明型(透视型),因而可通过光学装置的该部分观察外部图像。这里,术语“全反射”表示内部全反射或导光板的内部的全反射。这同样适用于以下说明。相反地,每个图像显示装置可还具有光学装置(导光单元),该光学装置用于将来自图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔。光学装置(导光单元)可被构造成具有:反射镜(其可以是半透明型或不透明型),其用于反射来自图像形成装置的图像;以及透镜组,其用于照射由反射镜反射的图像。另外,对于这种构造,光学装置可被构造成半透明型(透视型)或可被构造成不透明型。相反地,光学装置可被构造成使用于构成左眼图像显示装置的图像形成装置与观察者的左眼相对,使得来自用于构成左眼图像显示装置的图像形成装置的图像到达观察者的左眼。光学装置还可被构造成使用于构成右眼图像显示装置的图像形成装置与观察者的右眼相对,使得来自用于构成右眼图像显示装置的图像形成装置的图像到达观察者的右眼。
[0071]这里,第一偏转器可被构造成对照射在导光板上的光进行反射,并且第二偏转器可被构造成是透明的,并因此多次反射通过全反射而在导光板内部传播的光。在这种情况下,第一偏转器可被构造成充当反射镜,并且第二偏转器可被构造成充当半透镜。
[0072]在这种构造中,例如,第一偏转器可由包括合金的金属、用于对照射在导光板上的光进行反射的光反射膜(一种面镜)和用于对照射在导光板上的光进行衍射的衍射光栅(例如,全息衍射光栅膜)构成。第二偏转器可通过由多层的介电层叠膜层叠成的多层式层叠结构、半反射镜、偏振光束分光器以及全息衍射光栅膜构成。第一偏转器和第二偏转器布置在导光板的内部(嵌入在导光板的内部),并且第一偏转器对照射在导光板上的平行光进行反射或衍射,使得照射在导光板上的平行光被导光板的内部完全反射。相反地,第二偏转器多次完全反射或衍射通过全反射而在导光板内部传播的平行光,并且接着从导光板中输出这种状态下的平行光。
[0073]可选地,第一偏转器可衍射照射在导光板上的光,并且第二偏转器可用于多次衍射通过全反射而在导光板内部传播的光。在这种情况下,第一偏转器和第二偏转器可被构造成由衍射光栅元件形成。衍射光栅元件可被构造成由反射型衍射光栅元件或透明型衍射光栅元件形成。可选地,一个衍射光栅元件可被构造成由反射型衍射光栅元件形成,并且另一衍射光栅元件可被构造成由透明型衍射光栅元件形成。另外,反射型体积全息衍射光栅(reflecting-type volume hologram diffract1n grating)可也充当反身寸型衍身寸光栅元件的示例。为简洁起见,将由反射型体积全息衍射光栅形成的第一偏转器称为“第一衍射光栅元件”,并且将由反射型体积全息衍射光栅形成的第二偏转器称为“第二衍射光栅元件”。
[0074]因为本发明的图像形成装置的图像是彩色显示的,所以第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件可被构造成具有如下形式:用于形成反射型体积全息衍射光栅的M个衍射光栅层层叠在一起,以便与包括M种不同类型的波段或波长的M种光的反射和衍射相对应(例如,如果M= 3,那么这三种类型为红、绿和蓝)。与一种类型的波段或波长相对应的干涉条纹形成在各衍射光栅层中。可选地,可指定如下构造:在由一个衍射光栅层形成的第一衍射光栅元件或第二衍射光栅元件中形成M种干涉条纹,以便与包括M种不同类型的波段(或波长)的M种光的反射和衍射相对应。可选地,视场角可被划分为三个部分,并且第一衍射光栅元件或第二衍射光栅元件可被构造成通过层叠与各视场角相对应的衍射光栅层形成。可选地,可在第一导光板中布置如下第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件,该第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件由通过用于衍射和反射包括红色波段(或波长)的光的反射型体积全息衍射光栅形成的衍射光栅层构成。可在第二导光板中布置如下第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件,该第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件由通过用于衍射和反射包括绿色波段(或波长)的光的反射型体积全息衍射光栅形成的衍射光栅层构成。可在第三导光板中布置如下第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件,该第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件由通过用于衍射和反射包括蓝色波段(或波长)的光的反射型体积全息衍射光栅形成的衍射光栅层构成。可采用如下构造:第一导光板、第二导光板和第三导光板层叠成使得它们之间具有空隙。通过采用这些构造,当包括各波段(或波长)的光在第一衍射光栅元件或第二衍射光栅元件中被衍射或反射时,可提高衍射效率的增加、衍射接收角的增加和衍射角的优化。优选地,保护元件可布置成使得反射型体积全息衍射光栅不与空气直接接触。
[0075]光聚合物材料可充当用于构成第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件的材料的示例。由反射型体积全息衍射光栅形成的第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件的构成材料和基本构造可以是与相关技术的反射型体积全息衍射光栅相同的构成材料和基本构造。反射型体积全息衍射光栅表示仅衍射和反射+1级衍射光的全息衍射光栅。干涉条纹从内部形成在衍射光栅元件的表面周围,并且用于形成干涉条纹的方法可以与相关技术的形成方法相同。具体地,例如,从与用于构成衍射光栅元件的元件(例如,光聚合物材料)相对应的第一预定方向的一侧处发射物体光,并且同时,从与用于构成衍射光栅元件的元件相对应的第二预定方向的另一侧处发射基准光,并且因此可在用于构成衍射光栅元件的元件的内部记录由物体光和基准光形成的干涉条纹。通过适当地选取第一预定方向、第二预定方向以及物体光和基准光的波长,可获得沿衍射光栅元件表面的期望的干涉条纹间距和倾斜角。干涉条纹倾斜角表示在衍射光栅元件(或衍射光栅层)的表面和干涉条纹之间形成的角度。当第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件由通过反射型体积全息衍射光栅形成的M个衍射光栅层的层叠结构构成时,例如,在单独地制造M个衍射光栅层后,可使用紫外线固化粘合剂来层叠(粘合)M个衍射光栅层。可通过使用具有粘性的光聚合物材料制造一个衍射光栅层,并接着顺序地在所述一个衍射光栅层上涂覆具有粘性的光聚合物材料来制造衍射光栅层,由此制造M个衍射光栅层。
[0076]可选地,对于包括上述优选形式和构造的本发明的与实施方式I和实施方式2相关的显示设备(在下文中,可通常将这些显示设备称为“本发明的显示设备”),光学装置可由半透镜形成,从图像形成装置发射的光照射在该半透镜上,并接着朝向观察者的瞳孔发射。另外,从图像形成装置发射的光可被构造成在空气中传播并照射到半透镜上。例如,该光可传播至诸如玻璃板或塑料板之类的透明元件(具体地,由与用于构成稍后说明的导光板的材料类似的材料形成的元件)的内部,并且照射在半透镜上。另外,这种半透镜可隔着该透明元件安装至图像形成装置,或者半透镜可隔着与该透明材料不同的元件安装至图像形成装置。
[0077]在本发明的显示设备中,图像形成装置可形成为包括以二维矩阵形式布置的多个像素。对于由反射型空间光调制器和光源形成的图像形成装置或对于由透明型空间光调制器和光源形成的图像形成装置,这种图像形成装置的示例包括灯泡。对于反射型空间光调制器的具体示例,可采用诸如LCOS(硅上液晶)之类的反射型液晶显示装置和偏振光束分光器的组合,其中,该偏振光束分光器用于反射自光源的部分光并引导至液晶显示装置,并且将被液晶显示装置反射的部分光传输并引导至光学系统、数字微镜装置(DMD)和电湿润元件。透明型液晶显示装置可充当透明型空间光调制器的具体示例。用于构成光源的光发射元件的示例包括红色光发射元件、绿色光发射元件、蓝色光发射元件、白色光发射元件等。光发射元件的示例包括半导体激光元件、固定式激光器或LED。可以有一个或多个与各颜色相对应的发光元件。像素的数量可基于本发明的显示设备所期望的规格而确定。像素的数量的具体示例包括诸如320 X 240,432 X 240,640 X 480、1024X 768和1920 X 1080之类的分辨率。
[0078]图像显示装置的光学系统(用于发射作为平行光的光学系统,其具体示例为准直光学系统,并且可被称为“平行光发射光学系统”)将多束平行光照射在导光板上。对这种光的期望基于如下需求:即使在光通过第一偏转器和第二偏转器从导光板发射之后,也对当该光照射在导光板上时的光波阵面信息(optical wave front informat1n)进行存储。另外,例如,图像形成装置中的光发射单元可布置在由(作为具体示例的)平行光发射光学系统的焦点距离分离的位置(方位)处,以便形成多束平行光。平行光发射光学系统包括用于将像素的位置信息转换成光学装置中的光学系统的角度信息的功能。平行光发射光学系统的示例包括单独凸透镜、凹透镜、非曲棱镜、全息透镜或它们的组合,其中,光学系统在整体上具有正的光焦度。包括开口的遮挡元件也可布置在平行光发射光学系统和导光板之间以防止不需要的光从平行光发射光学系统中投射出并且照射在导光板上。
[0079]导光板包括沿导光板的轴线(X轴)平行延伸的两个平行表面(第一表面和第二表面)。当将导光板的照射有光的表面指定为导光板入射表面,并且将导光板的发射光的表面指定为导光板发射表面时,导光板入射表面和导光板发射表面可由第一表面构成,或者导光板入射表面可由第一表面构成且导光板发射表面可由第二表面构成。用于构成导光板的材料的示例包括诸如石英玻璃和BK7之类的光学玻璃以及塑料材料(例如,包含PMMA的苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、非晶聚丙烯树脂和AS树脂)。由于不局限于平板形式,导光板的形式可包括弯曲形式。
[0080]在本发明的显示设备中,框架可被构造成由布置在观察者前方的前部以及安装至前部的两端部以在铰链上转动的两个边撑单元形成。另外,下垂端部(下垂端部)安装至每个边撑单元的端部。图像显示装置安装至框架,并且作为具体示例,图像形成装置可安装至边撑单元。前部和两个边撑单元可被构造成单件的形式。也就是说,当观察本发明的显示设备的整体时,框架具有几乎与一副普通眼镜相同的结构。用于构成包括垫部的框架的材料可由与用于构成普通眼镜相同的材料构成,例如金属、合金、塑料或它们的组合。该构造也可包括安装至前部的鼻垫。也就是说,当观察本发明的显示设备的整体时,除没有边沿之外,框架和鼻垫的组合件具有几乎与普通眼镜相同的结构。鼻垫也可具有相关技术的构造和结构。
[0081]对于本发明的显示设备,从设计角度和易安装性来看,如下情况是优选的:来自两个图像形成装置的配线(信号线、电源线等)形成为在外部经由边撑单元以及下垂端部的内部从下垂端部的端部延伸,并且连接到控制装置(控制电路或控制单元)。每个图像形成装置还也具有耳机单元,并且来自每个图像形成装置的用于耳机单元的配线可形成为经由边撑单元的内部以及下垂端部从下垂端部的端部向耳机单元延伸。耳机单元的示例包括内耳型耳机和管型耳机。更具体地,用于耳机单元的配线优选地形成为从下垂端部的端部向环绕在耳朵(外耳)后面的耳机单元延伸。
[0082]摄像装置可形成为安装在前部的中心部中。具体地,例如摄像装置构造成包括透镜和由CCD或COMS传感器形成的固定摄像元件。例如,来自摄像装置的配线可经由前部连接至一个图像显示装置,并且可包含在从图像显示装置(或图像形成装置)延伸的配线中。
[0083]从图像形成装置的中心处发射并穿过光学系统的图像形成装置节点的光束将被称为“中心光束”,并且中心光束中的垂直地照射在光学装置上的光将被称为“中心入射光束”。光学装置上的照射中心入射光束的位置处的点被指定为光学装置中心点,与光学装置的轴向平行并且穿过光线装置中心点的轴被指定为X轴,并且与光学装置的法向量匹配并穿过光学装置中心点的轴被指定为Y轴。对于本发明的显示设备,水平方向为与X轴平行的方向,并且在下文中可被称为“X轴方向”。这里,光学系统布置在图像形成装置和光学装置之间,使得从图像形成装置发射的光变成平行光。被光学系统平行化的光通量照射在光学装置上,被引导,并接着发射。第一偏转器中心点被指定为“光学装置中心点”。
[0084]例如,包括上述各种变形例的本发明的显示设备可用于显示与各种装置的驱动、操作、维护和可视物体(摄像主体)的分析时间有关的各种说明、符号、编码、指示符、标记、设计等等。上述显示设备可用于显示与诸如人或其他物体之类的可视物体(摄像主体)相关的各种说明、符号、编码、指示符、标记、设计等。上述显示设备可用于显示动态图像和静态图像。上述显示设备可用于显示电影字幕或与同步视频相关的说明和隐藏字幕。上述显示设备可用于在诸如戏剧、日本歌舞伎、日本戏剧、日本能剧喜剧、歌剧、音乐会、芭蕾、各种表演、游乐园、博物馆、旅游景区、旅游胜地、旅游信息中心等之类的各种可视物体(摄像主体)的背景上显示各种说明、内容、进度和说明。上述显示设备还可用于显示隐藏字幕。另外,上述各种内容与对应于与摄像主体相关的数据的信息相对应。与可视物体相关的图像的戏剧、日本歌舞伎、日本戏剧、日本能剧喜剧、歌剧、音乐会、芭蕾、各种表演、游乐园、博物馆、旅游景区、旅游胜地、旅游信息中心、作为图像的字符可适时显示在图像显示装置中。具体地,例如,根据电影的进度状态或
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