專(zhuān)利名稱(chēng)：可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)立體顯示設(shè)備，這種類(lèi)型的自動(dòng)立體顯示設(shè) 備包括顯示面板以及設(shè)置在該顯示面板上的多個(gè)成像裝置(比如雙凸 透鏡元件)，所述顯示面板具有用于產(chǎn)生顯示的顯示像素陣列，并且 通過(guò)所述成像裝置觀看所述顯示像素。
背景技術(shù)：
在GB 2196166 A中描述了 一種已知的自動(dòng)立體顯示設(shè)備。該已知 設(shè)備包括二維液晶顯示面板，其具有充當(dāng)空間光調(diào)制器的顯示像素的 行、列陣列以便產(chǎn)生所述顯示。彼此平行地延伸的細(xì)長(zhǎng)雙凸透鏡元件 陣列覆蓋在所述顯示像素陣列之上，并且通過(guò)這些雙凸透鏡元件觀看 所述顯示像素。所述雙凸透鏡元件被提供為元件薄板，其中的每一個(gè) 元件包括細(xì)長(zhǎng)的半圓柱狀透鏡元件。所述雙凸透鏡元件在所述顯示面 板的列方向上延伸，其中每一個(gè)雙凸透鏡元件覆蓋在包括兩個(gè)或多個(gè) 相鄰的顯示像素列的對(duì)應(yīng)的組上。
在其中例如每一個(gè)雙凸透鏡元件與兩列顯示像素相關(guān)聯(lián)的設(shè)置 中，每一列中的顯示像素提供對(duì)應(yīng)的二維子圖像的一個(gè)垂直切片。所 述雙凸透鏡薄板把這兩個(gè)切片以及來(lái)自與其他雙凸透鏡元件相關(guān)聯(lián)的 顯示像素的相應(yīng)切片導(dǎo)向位于該薄板前方的用戶(hù)的左眼和右眼，從而 使得該用戶(hù)觀看到單一立體圖像。因此，所述雙凸透鏡元件薄板提供 光輸出引導(dǎo)功能。
在其他設(shè)置中，每一個(gè)雙凸透鏡元件與在行方向上包括多于兩個(gè) 相鄰顯示像素的組相關(guān)聯(lián)。每一組中的相應(yīng)的顯示像素列被適當(dāng)?shù)卦O(shè) 置成從對(duì)應(yīng)的二維子圖像提供垂直切片。隨著用戶(hù)的頭從左向右移動(dòng)， 感知到一系列連續(xù)的不同立體視圖，從而例如產(chǎn)生環(huán)視印象。
上述設(shè)備提供了有效的三維顯示。然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，為了提供 立體視圖，必須犧牲所述設(shè)備的水平分辨率。這種分辨率方面的犧牲 對(duì)于某些應(yīng)用(比如顯示小文字字符以便從近距離觀看)來(lái)說(shuō)是不可 接受的。為此，已經(jīng)提出了提供一種可以在二維模式與三維(立體)
模式之間進(jìn)行切換的顯示設(shè)備。
在二維模式下，所述可切換設(shè)備的雙凸透鏡元件操作在"穿透" 模式下，也就是說(shuō)，所述元件按照與光學(xué)透明材料的平面薄板相同的 方式操作。所得到的顯示器具有高分辨率，其分辨率等于所述顯示面 板的固有分辨率，這適于從較近的觀看距離顯示小文字字符。當(dāng)然， 所述二維顯示模式不能提供立體圖像。
在三維模式下，所述可切換設(shè)備的雙凸透鏡元件提供如上所述的 光輸出引導(dǎo)功能。所得到的顯示器能夠提供立體圖像，但是如上所述 會(huì)有不可避免的分辨率損失。
為了提供可切換的顯示模式，所述可切換設(shè)備的雙凸透鏡元件由 諸如液晶材料的電-光材料形成，其具有可以(對(duì)于特定偏振光)在 兩個(gè)不同值之間切換的折射率。隨后通過(guò)把適當(dāng)?shù)碾妱?shì)施加到提供在 所述雙凸透鏡元件上方和下方的電極層而在所述模式之間進(jìn)行切換。 所述電勢(shì)改變所述雙凸透鏡元件相對(duì)于相鄰的光學(xué)透明層的折射率。 或者，所述相鄰的光學(xué)透明層可以由電-光材料形成，其相同的結(jié)果 是改變所述雙凸透鏡元件相對(duì)于該光學(xué)透明層的折射率。
已經(jīng)認(rèn)識(shí)到希望能夠提供一種可切換的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 可以在二維與三維顯示模式之間單獨(dú)地或組合地切換顯示區(qū)域的各分 立部分。這樣，可以在三維顯示中提供一個(gè)或多個(gè)二維顯示窗口，或 者反之亦然，可以在二維顯示中提供一個(gè)或多個(gè)三維顯示窗口。
可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)這種顯示設(shè)備提供分別包括多個(gè)分立電 極的電極層；以及利用尋址方案把電勢(shì)提供到所述電極的特定組合。 然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)分立電極可能在所述顯示區(qū)域上導(dǎo)致亮度不均勻性， 比如條紋或波紋狀圖案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可切換的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括顯 示面板，其具有顯示像素陣列以用于產(chǎn)生顯示，所述顯示像素被設(shè)置 成行和列；透鏡元件的陣列，其被設(shè)置在該顯示面板之上以用于引導(dǎo) 所述顯示像素的光輸出，從而提供立體圖像，所述透鏡元件包括電-光材料，可以通過(guò)選擇性地施加第 一值與笫二值之間的電場(chǎng)來(lái)切換所 述電-光材料的折射率，所述第一值保持所述光輸出引導(dǎo)功能，第二值去除所述光輸出引導(dǎo)功能；以及被提供在所述透鏡元件的上方和下 方以便在所述透鏡元件上施加所述電場(chǎng)的電極層，至少其中一個(gè)所迷 電極層是不連續(xù)的，其中，所述電極層通過(guò)電介質(zhì)層與所述透鏡元件 間隔開(kāi)，從而減輕了所述電極層不連續(xù)性對(duì)所述透鏡元件中的電場(chǎng)的 影響。
優(yōu)選地，全部?jī)蓚€(gè)電極層都是不連續(xù)的。
通過(guò)把所述透鏡元件與所述電極層間隔開(kāi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以在所述 透鏡元件內(nèi)實(shí)現(xiàn)更加連貫的電場(chǎng)。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述電極層中的 不連續(xù)性對(duì)所述電場(chǎng)的連貫性的影響往往會(huì)隨著與所述電極層的距離 增大而減輕。所迷透鏡元件內(nèi)的更加連貫的電場(chǎng)(對(duì)于來(lái)自所述顯示 器的光)允許更加連貫的折射率切換，并且相應(yīng)地減輕所述顯示區(qū)域 上的亮度不均勻性，比如條紋或波紋狀圖案。
因此，本發(fā)明提供一種具有可以在二維與三維顯示模式之間進(jìn)行 切換的顯示區(qū)域的顯示設(shè)備，其中所述電極層不連續(xù)性對(duì)所迷顯示的 質(zhì)量的影響在任一種模式下都是最小的。
所述電極層與所述透鏡元件之間的最小間距(即在其最近點(diǎn)處的 間距)可以是至少20pm，并且優(yōu)選地處在50pm到150pm的范圍內(nèi)。 然而，其他間距也可能是適當(dāng)?shù)模?一般來(lái)說(shuō)，所述電極層與所述透鏡 元件之間的任何間距都導(dǎo)致所述透鏡元件中的電場(chǎng)連貫性的改進(jìn)。
每一個(gè)電極層都可以被模制，以便例如允許把所述顯示區(qū)域的不 同部分同時(shí)操作在二維模式和三維模式下。每一個(gè)電極層還可以包括 可以被單獨(dú)尋址的多個(gè)分立電極。
例如，每一個(gè)電極層可以包括多個(gè)平行細(xì)長(zhǎng)電極，不同層的細(xì)長(zhǎng) 電極彼此成一定角度延伸。所述角度可以是直角。隨后可以單獨(dú)地或 者組合地切換所述透鏡元件陣列的各分立部分的折射率，以便在三維 顯示中提供在其中顯示二維圖像的一個(gè)或多個(gè)窗口，或者反之亦然。
每一個(gè)電極層與所述透鏡元件的最小間距可以是所述電極層的相 鄰電極之間的間隙的最大寬度的1到io倍。
可以分別與所述透鏡元件的成形(例如凸或凹)表面和基本上平 坦的表面相鄰地提供第一和第二電介質(zhì)層。
所述第一電介質(zhì)層可以具有與所述透鏡元件的成形表面相匹配的 成形表面。所述第二電介質(zhì)層可以具有與所述透鏡元件的基本上平坦的表面相匹配的基本上平坦的表面。
所述第一和/或第二電介質(zhì)層可以包括已知具有適當(dāng)?shù)母唠娮杪?和光學(xué)透明度特性的任何光學(xué)透明層。
所述透鏡元件陣列可以包括平行雙凸透鏡元件的陣列，其中每一 個(gè)元件覆蓋基本上處在行方向上的幾個(gè)顯示像素。當(dāng)所述元件提供所 述光輸出引導(dǎo)功能時(shí)，通過(guò)所述雙凸透鏡元件把來(lái)自不同像素的光輸 出投影在不同方向上，以便允許感知到立體圖像。
所述電-光材料可以包括液晶材料，比如向列液晶。可以很容易 地在電場(chǎng)的影響下切換向列液晶材料的折射率。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人 員將認(rèn)識(shí)到，如果采用了 (雙折射)液晶材料(比如向列液晶)，則 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所述光輸出引導(dǎo)功能的切換，必須把特定偏振光輸入到所 述透鏡元件陣列。
所述電極層可以包括氧化銦錫(ITO)，其具有適當(dāng)?shù)母唠妼?dǎo)率和 光學(xué)透明度。
所述顯示設(shè)備還可以包括控制器，其#_設(shè)置成在所述電極層上選 擇性地施加電勢(shì)，以便在所述透鏡元件上施加電場(chǎng)。該控制器可以被 配置成在所迷電極層上施加交流電勢(shì)。該控制器可以被設(shè)置成把所述 電勢(shì)選擇性地施加到所述電極層的所選電極，從而切換所述透鏡元件 陣列的所選部分的折射率。
所述顯示面板可以是液晶顯示面板。所述顯示像素可以具有矩形 形狀，其中所述顯示像素的長(zhǎng)邊在所述列方向上延伸。所述顯示像素 的行與列可以是正交的。顯示像素被提供在所述顯示像素行與列的每 一個(gè)交點(diǎn)處。


下面將僅僅以舉例的方式參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例， 其中
圖1是可以對(duì)之應(yīng)用的本發(fā)明的已知的自動(dòng)立體顯示設(shè)備的示意 性透視圖2是圖1中示出的已知顯示設(shè)備的一個(gè)元件的詳細(xì)示意圖； 圖3A和3B被用來(lái)解釋圖1中示出的已知顯示設(shè)備的操作原理；
以及
圖4是根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)立體顯示設(shè)備的一個(gè)元件的詳細(xì)示意圖.
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種顯示設(shè)備，其具有可以在二維顯示模式與三維顯 示模式之間進(jìn)行切換的顯示區(qū)域。在所迷?xún)煞N模式之間的切換是通過(guò) 在由液晶材料形成的透鏡元件陣列的上施加電場(chǎng)而實(shí)現(xiàn)的。在所述二 維模式下，所述透鏡元件作為普通的透明材料薄板起作用。在所迷三 維模式下，所述透鏡元件提供光輸出引導(dǎo)功能，以便允許感知到立體 圖像。利用與所述透鏡元件間隔開(kāi)的電極層在所述透鏡元件上施加所 述電場(chǎng)。所述電極層與所述透鏡元件的間距改進(jìn)了所述透鏡元件內(nèi)的 電場(chǎng)的連貫性。
圖1是可以對(duì)之應(yīng)用的本發(fā)明的已知的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備 l的示意性透視圖。該顯示設(shè)備l以展開(kāi)形式被示出。
該已知設(shè)備1包括有源矩陣類(lèi)型的液晶顯示面板3，其充當(dāng)用以產(chǎn) 生所述顯示的空間光調(diào)制器。所述顯示面板3具有設(shè)置成行和列的顯 示像素5的正交陣列，為清楚起見(jiàn)，在圖中僅僅示出了很少數(shù)量的顯 示像素5。在實(shí)踐中，該顯示面板3可以包括大約一千行以及幾千列的 顯示像素5。
所述液晶顯示面板3的結(jié)構(gòu)完全是傳統(tǒng)的。特別地，該面板3包 括一對(duì)間隔開(kāi)的透明玻璃基板，其間提供對(duì)準(zhǔn)的扭曲向列液晶材料或 其他液晶材料。所述基板在其相向表面上攜帶透明氧化銦錫(ITO)電 極的圖案。還可以在所述基板的外表面上提供偏振層。
每一個(gè)顯示像素5包括所述基板上的相對(duì)電極，其間具有居間液 晶材料。所述顯示像素5的形狀和布局由所述電極的形狀和布局決定。 所述顯示像素5通過(guò)間隙彼此規(guī)則地間隔開(kāi)。
每一個(gè)顯示像素5與開(kāi)關(guān)元件相關(guān)聯(lián)，所述開(kāi)關(guān)元件例如是薄膜 晶體管(TFT)或者薄膜二極管(TFD)。通過(guò)向所述開(kāi)關(guān)元件提供尋 址信號(hào)，所述顯示像素被操作來(lái)產(chǎn)生圖像，本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)知道 適當(dāng)?shù)膶ぶ贩桨浮?br> 所述顯示像素5之間的間隙被不透明黑掩模所覆蓋。所述掩模是 以光吸收材料柵格的形式提供的。所述掩模覆蓋所述開(kāi)關(guān)元件并且定 義各單獨(dú)的顯示像素區(qū)域。通過(guò)光源7來(lái)照射所述顯示面板3，該光源7在本例中包括在所迷 顯示像素陣列的區(qū)域之上延伸的平面背光。來(lái)自該光源7的光被引導(dǎo) 穿過(guò)該顯示面板3，其中各單獨(dú)的顯示像素5被驅(qū)動(dòng)來(lái)調(diào)制所述光并且 產(chǎn)生所述顯示。
所述顯示設(shè)備1還包括雙凸透鏡元件設(shè)置9，其被定位在所述顯示 面板3的顯示側(cè)之上，該設(shè)置可以被控制來(lái)選擇性地執(zhí)行視圖形成功 能。該雙凸透鏡元件設(shè)置9包括彼此平行地延伸的雙凸透鏡元件11的 陣列，為清楚起見(jiàn)僅僅以夸張的尺寸示出了其中一個(gè)雙凸透鏡元件。
在圖2中更加詳細(xì)地示出了所述雙凸透鏡元件設(shè)置9。該設(shè)置9以 展開(kāi)形式被示出。
參照該圖，可以看出，所述雙凸透鏡元件設(shè)置9包括一對(duì)透明玻 璃基板13、 15，其中在所述基板的相向表面上提供了由氧化銦錫(ITO) 形成的透明電極層17、 19,每一個(gè)電極層17、 19具有多個(gè)平行細(xì)長(zhǎng)電 極的形式，并且對(duì)應(yīng)的不同層17、 19的電極被設(shè)置成彼此垂直。所述 細(xì)長(zhǎng)電極被設(shè)置成在其間具有小間隙，以便允許對(duì)所述細(xì)長(zhǎng)電極進(jìn)行 單獨(dú)尋址。
與上基板13相鄰地在基板13、 15之間提供利用復(fù)制技術(shù)形成的 反雙凸透鏡結(jié)構(gòu)21。此外，與下基板15相鄰地在基板13、 15之間提 供向列液晶材料23。如圖所示，所述反雙凸透鏡結(jié)構(gòu)21使得所述液晶 材料23在該反透鏡結(jié)構(gòu)21與下基板15之間取得平行的細(xì)長(zhǎng)雙凸透鏡 形狀。此外，該反雙凸透鏡結(jié)構(gòu)21和下基板15與所述液晶材料23相 接觸的表面還配備了用于對(duì)所述液晶材料23進(jìn)行定向的定向?qū)?未示 出)。
在使用中，圖1中示出的已知的可切換顯示設(shè)備1適于提供顯示 輸出，所述顯示輸出的各分立部分可以被單獨(dú)地或者組合地在二維顯 示模式與三維顯示模式之間進(jìn)行切換。這樣，可以在二維顯示區(qū)域中 提供一個(gè)或多個(gè)三維顯示窗口。
通過(guò)在由液晶材料23形成的所述雙凸透鏡元件的上施加電場(chǎng)來(lái)實(shí) 現(xiàn)所述顯示輸出的各分立部分在所述兩種模式之間的可切換性。通過(guò) 在所述電極層17、 19的電極上施加電勢(shì)生成該電場(chǎng)。
所述電勢(shì)被施加到每一個(gè)電極層17、 19的所選數(shù)目的相鄰細(xì)長(zhǎng)電 極上。對(duì)上電極的選擇限定將被切換的顯示窗口的高度，對(duì)下電極的
選擇限定將被切換的該顯示窗口的寬度。
所施加的電勢(shì)使得所述顯示區(qū)域的所選部分中的雙凸透鏡元件在 保持光輸出引導(dǎo)功能與去除光輸出引導(dǎo)功能之間進(jìn)行切換，下面將參
照?qǐng)D3A和3B進(jìn)行解釋?zhuān)?br> 圖3A是在沒(méi)有向所述電極施加電勢(shì)時(shí)的所述雙凸透鏡元件設(shè)置9 的一部分的示意性橫截面圖。在該狀態(tài)下，所述液晶材料23的折射率 遠(yuǎn)高于所述反雙凸透鏡結(jié)構(gòu)21的折射率，因此如圖所示，所述雙凸透 鏡形狀提供所述光輸出引導(dǎo)功能。
圖3B示出了在向所述電極施加了近似50伏特的交流電勢(shì)時(shí)所述 雙凸透鏡元件設(shè)置9的一部分的示意性橫截面圖。在該狀態(tài)下，所述 液晶材料23的折射率基本上與所述反雙凸透鏡結(jié)構(gòu)21的折射率相同， 從而如圖所示抵銷(xiāo)了所述雙凸透鏡形狀的光輸出引導(dǎo)功能，因此，在 該狀態(tài)下，所述陣列實(shí)際上在"穿透"模式下操作。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，所述液晶材料23的折射率的改變僅僅 是針對(duì)具有特定偏振的光。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，必須在所述顯示設(shè) 備1的結(jié)構(gòu)內(nèi)合并光偏振裝置，以便確保來(lái)自所述顯示面板的光輸出 以適當(dāng)?shù)钠襁M(jìn)入所述設(shè)置的液晶材料23。
在保持所述光輸出引導(dǎo)功能的情況下，如圖3A所示，由所述液晶 材料23限定的所述雙凸透鏡元件充當(dāng)凸圓柱透鏡，并且把不同的圖像 或視圖從所述顯示面板3提供到位于所述顯示設(shè)備1前方的用戶(hù)的眼 睛。因此，可以提供三維圖像。
在去除了所述光輸出引導(dǎo)功能的情況下，如圖3B所示，由所述液 晶材料23限定的所述雙凸透鏡元件操作在"穿透"模式下，即所述雙 凸透鏡元件好像是凸圓柱透鏡的平坦薄板。因此，可以提供采用了所 述所述顯示面板3的完全固有分辨率的高分辨率二維圖像。
通過(guò)控制器12把用以在兩種顯示模式之間進(jìn)行切換的電勢(shì)提供到 所述雙凸透鏡元件設(shè)置9的電極。
可以在US 6， 069， 650和WO 98/21620中找到上面描述的已知顯示 設(shè)備1的結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，其全部?jī)?nèi)容被合并在此以作參考。
上面描述的已知顯示設(shè)備1適于在二維顯示區(qū)域內(nèi)提供一個(gè)或多 個(gè)三維顯示窗口 ?？梢酝ㄟ^(guò)改變對(duì)于向其施加所述電勢(shì)的所述雙凸透 鏡設(shè)置9的電極的選擇來(lái)簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)所述顯示窗口的尺寸和位置。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以在上面描述的顯示設(shè)備1的所切換的顯示窗口內(nèi) 觀察到不合期望的條紋行或波紋狀圖案。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述波紋狀圖案是
在尋址每一個(gè)電極層17、 19中的多個(gè)電極時(shí)由電場(chǎng)中的不規(guī)則性所導(dǎo) 致的。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相鄰電極之間的間隙導(dǎo)致所述液晶材料23內(nèi) 的電場(chǎng)中的不均勻性，這導(dǎo)致不連貫的折射率切換。
本發(fā)明提供一種在圖1中示出的該類(lèi)可切換顯示設(shè)備，但是所述 顯示設(shè)備在施加電勢(shì)時(shí)不會(huì)被強(qiáng)加條紋或波紋狀圖案。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的可切換顯示設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)本 發(fā)明的可切換顯示設(shè)備具有與圖1中示出的相同的結(jié)構(gòu)，因此不提供 單獨(dú)的附圖。因此，所述設(shè)備包括液晶顯示面板3、光源7和控制器 12,在上面已經(jīng)給出了對(duì)它們的詳細(xì)描述。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括位于所述顯示面板3的顯 示側(cè)之上的雙凸透鏡元件設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的雙凸透鏡元件設(shè) 置提供與圖l和2中示出的相同的功能，但是其結(jié)構(gòu)略有不同。
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的雙凸透鏡元件設(shè)置的結(jié) 構(gòu)。該設(shè)置31的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于圖2中示出的設(shè)置9的結(jié)構(gòu)，其中在適當(dāng) 情況下采用了相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同結(jié)構(gòu)。
參照該圖，可以看出所述雙凸透鏡元件設(shè)置31包括一對(duì)透明玻璃 基板13、 15，在其相向表面上提供了由氧化銦錫(ITO)形成的透明電 極層17、 19。該設(shè)置31還包括提供在所述基板13、 14之間的電介質(zhì) 反雙凸透鏡結(jié)構(gòu)21和液晶材料23。這些組件當(dāng)中的每一個(gè)與上面參照 圖2描述的相應(yīng)組件相同，因此省略詳細(xì)的描述。
與圖2中示出的設(shè)置9不同，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的設(shè)置31還包括 提供在所述液晶材料23與所述下基板15之間的電介質(zhì)層33。該電介 質(zhì)層33基本上是平坦的，并且由光學(xué)透明的絕緣體形成。該層33可 以具有從20jiim到200 Mm的厚度。
如圖所示，所述液晶材料23在所述反雙凸透鏡電介質(zhì)結(jié)構(gòu)21與 所述電介質(zhì)層33之間采取平行的細(xì)長(zhǎng)雙凸透鏡形狀。所述反雙凸透鏡 電介質(zhì)結(jié)構(gòu)21和所述電介質(zhì)層33與所述液晶材料23相接觸的表面也 配備有用于對(duì)所述液晶材料23進(jìn)行定向的定向?qū)?未示出)。
在使用中，根據(jù)本發(fā)明的可切換顯示設(shè)備適于按照與圖1中示出 的已知設(shè)備相同的方式提供顯示輸出，因此將省略詳細(xì)描述。
因此，所述顯示區(qū)域的各分立部分可以被單獨(dú)地或者組合地在二 維顯示模式與三維顯示模式之間進(jìn)行切換。這樣，可以在三維顯示區(qū) 域中提供一個(gè)或多個(gè)二維顯示窗口。
在使用根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的過(guò)程中，不存在可以在圖1中示 出的已知顯示設(shè)備1的切換的顯示窗口內(nèi)觀看到的不合期望的條紋或 波紋狀圖案。相反，可以觀看到在所述顯示區(qū)域內(nèi)具有連貫亮度的切 換的顯示窗口。
通過(guò)在所述液晶材料23的兩側(cè)提供電介質(zhì)層21、 33在根據(jù)本發(fā) 明的顯示設(shè)備中避免了所述條紋或波紋狀圖案.特別地，所述電介質(zhì) 層21、 33把所述液晶材料23與所述電極層17、 19間隔開(kāi)。因此，雖 然由所述電極17、 19生成的所述電場(chǎng)中的不連貫性仍然存在，但是這 些不連貫性被局限在所述電極之間的間隙周?chē)⑶覂H僅影響相鄰的 電介質(zhì)層21、 33。所述液晶材料23內(nèi)的電場(chǎng)是連貫的，從而允許更加 連貫的折射率切換。
與圖1中示出的已知設(shè)備相比，根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備要求在所 述雙凸透鏡設(shè)置31的電極層17、 19上提供略微更高的電勢(shì)。需要該 更高的電壓來(lái)獲得所述液晶材料23內(nèi)的足夠強(qiáng)的電場(chǎng)，這是因?yàn)樗?液晶材料23的位置遠(yuǎn)離所述兩個(gè)電極層17、 19。
上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 將認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)該實(shí)施例做出多 種改變和〗奮改。
例如，上面描述了在二維顯示中具有三維顯示窗口的顯示設(shè)備。
但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以在三維顯示中 具有二維顯示窗口。
類(lèi)似地，上面描述的顯示設(shè)備包括液晶材料，所述液晶材料的上 凸表面與具有下凹表面的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)相接觸。但是在替換實(shí)施例中， 所述液晶可以具有凹表面，并且所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)可以具有凸表面。還 可以關(guān)于所述顯示面板交換所述液晶材料與所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的相對(duì)位 置。
上面描述的實(shí)施例采用了例如具有50|Lim到lOOOym范圍內(nèi)的顯 示像素間距的液晶顯示面板。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以采 用其他類(lèi)型的顯示面板，比如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或者陰極射線
管(CRT)顯示設(shè)備。
上面描述的實(shí)施例包括單獨(dú)且不同的雙凸透鏡元件設(shè)置。但是在 某些實(shí)施例中，各組件的基板可以被組合在一起以便減少部件數(shù)目，
上面描述的顯示設(shè)備可以采用與顯示像素的列方向成銳角傾斜的 雙凸透鏡元件，如傳統(tǒng)的自動(dòng)立體顯示設(shè)備中已知的那樣.
上面描述的實(shí)施例包括平行的細(xì)長(zhǎng)電極以用于把電場(chǎng)施加到所述 透鏡元件。但是所述電極可以采取任何形式，只要所述電極是不連續(xù) 的(即包括間隙)即可?？梢栽诿恳粋€(gè)電極層中提供單一電極.
在上面的描述中，使用了短語(yǔ)"透鏡元件"。該術(shù)語(yǔ)意指能夠提 供透鏡功能的任何元件，比如通過(guò)與折射率不同的材料具有非平坦(凸 或凹)邊界。
權(quán)利要求
1、一種可切換的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括顯示面板(3)，其具有顯示像素的陣列以用于產(chǎn)生顯示，所述顯示像素被設(shè)置成行和列；透鏡元件(23)的陣列，其被設(shè)置在該顯示面板(3)之上以用于引導(dǎo)所述顯示像素的光輸出，從而提供立體圖像，所述透鏡元件(23)包括電-光材料，可以通過(guò)選擇性地施加第一值與第二值之間的電場(chǎng)來(lái)切換所述電-光材料的折射率，所述第一值保持光輸出引導(dǎo)功能，第二值去除光輸出引導(dǎo)功能；以及被提供在所述透鏡元件(23)的上方和下方以便在所述透鏡元件(23)上施加電場(chǎng)的電極層(17、19)，至少其中一個(gè)所述電極層(17、19)是不連續(xù)的，其中，所述電極層(17、19)通過(guò)電介質(zhì)層(21、33)與所述透鏡元件(23)間隔開(kāi)，從而減輕了所述電極層不連續(xù)性對(duì)所述透鏡元件(23)中的電場(chǎng)的影響。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，全部?jī)蓚€(gè) 電極層(17、 19)都是不連續(xù)的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，每一 個(gè)電極層(17、 19)包括通過(guò)間隙分開(kāi)的多個(gè)分立電極。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，每一個(gè)電 極層(17、 19)包括多個(gè)平行細(xì)長(zhǎng)電極，不同層的電極彼此垂直地延 伸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，每一 個(gè)電極層(17、 19)與所述透鏡元件(23)的最小間距是所述電極層 (17、 19)的相鄰電極之間的間隙的寬度的1到10倍。
6、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述第一和第二電介質(zhì)層(17、 19)分別面向所述透鏡元件03)的 成形表面和基本上平坦的表面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，所述第一 電介質(zhì)層(21)具有與所述透鏡元件(23)的成形表面相匹配的成形 表面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，所述第二電介質(zhì)層(33)具有與所述透鏡元件(23)的基本上平坦的表面 相匹配的基本上平坦的表面。
9、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述第一和/或第二電介質(zhì)層包括光學(xué)透明的絕緣體。
10、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述透鏡元件(23)的陣列包括平行雙凸透鏡元件的陣列。
11、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述電-光材料包括液晶材料。
12、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述電極層(17、 19)包括氧化銦錫。
13、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，還包 括控制器，該控制器被設(shè)置成在所述電極層(17、 19)上選擇性地施 加電勢(shì)，以便在所述透鏡元件(23)上施加所述電場(chǎng)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中，所述控 制器被設(shè)置成把所述電勢(shì)選擇性地施加到所述電極層U7、 19)的所 選電極，從而切換所述透鏡元件(23)的陣列的所選部分的折射率。
15、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述顯示像素具有矩形形狀，其中所述顯示像素的長(zhǎng)邊在所述列方向 上延伸。
16、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 顯示像素的行與列是正交的。
17、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 所述顯示面板(3)是液晶顯示面板。
18、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的可切換自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中， 顯示像素被提供在所述顯示像素行與列的每一個(gè)交點(diǎn)處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可切換的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其包括顯示面板，其具有顯示像素的陣列以用于產(chǎn)生顯示，所述顯示像素被設(shè)置成行和列；透鏡元件的陣列，其被設(shè)置在該顯示面板之上以用于引導(dǎo)所述顯示像素的光輸出，從而提供立體圖像，所述透鏡元件包括電-光材料，可以通過(guò)選擇性地施加第一值與第二值之間的電場(chǎng)來(lái)切換所述電-光材料的折射率，所述第一值保持所述光輸出引導(dǎo)功能，第二值去除所述光輸出引導(dǎo)功能；以及被提供在所述透鏡元件的上方和下方以便在所述透鏡元件上施加所述電場(chǎng)的不連續(xù)電極層。所述電極層通過(guò)電介質(zhì)層與所述透鏡元件間隔開(kāi)，從而減輕了所述電極層不連續(xù)性對(duì)所述透鏡元件中的電場(chǎng)的影響。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101341433SQ200680048372
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者M·G·H·西丁克, O·H·威廉森, S·T·德茲沃特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司