[發明專利]定向顯示裝置中的偏振恢復

有效

• 申請號: 201380026050.0
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN104380177B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: M·G·魯賓遜;G·D·夏普;G·J·伍德蓋特;J·哈羅德;M·H·舒克
• 申請（專利權）人: 瑞爾D斯帕克有限責任公司
• 主分類號: G02B27/26
• 分類號: G02B27/26;G02B27/22;G02F1/1335
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所(普通合伙) 11269
• 代理人: 嚴慎

本發明公開了一種成像定向背光源偏振恢復設備，所述設備包括成像定向背光源，所述成像定向背光源至少具有配備有任選的偏振變換和重新導向元件的偏振敏感反射組件。觀察窗可通過使單獨光源成像來形成，因此限定系統元件和光線路徑的相對位置。基礎成像定向背光源系統對于液晶顯示器(LCD)的照明主要提供基本上非偏振的光，導致當使用常規片狀偏振器作為所述顯示器的輸入時光輸出損耗至少50％。本文的發明引入偏振敏感反射元件將期望的偏振態和非期望的偏振態分離，以便變換和重新導向所述反射光以用于可用照明。偏振變換和重新導向可通過另外的組件諸如延遲膜和鏡面反射鏡表面提供。

技術領域

本發明整體涉及光調制裝置的照明，并且更具體地講，涉及用于從局部光源提供大面積照明的光導，以便在2D、3D和/或自動立體顯示裝置中使用。

背景技術

空間多路復用自動立體顯示器通常使視差組件諸如雙凸透鏡狀屏幕或視差屏障與圖像陣列對準，所述圖像陣列被布置成空間光調制器例如LCD上的至少第一組像素和第二組像素。視差組件將來自所述組像素中每組的光導向至各自不同的方向以在顯示器前面提供第一觀察窗和第二觀察窗。眼睛置于第一觀察窗中的觀察者用來自第一組像素的光可看到第一圖像；并且眼睛置于第二觀察窗中的觀察者用來自第二組像素的光可看到第二圖像。

與空間光調制器的原始分辨率相比，此類顯示器具有降低的空間分辨率，并且此外，觀察窗的結構由像素孔形狀和視差組件成像功能決定。像素之間的間隙(例如對于電極而言)通常產生不均勻的觀察窗。不期望的是，當觀察者相對于顯示器橫向移動時，此類顯示器呈現圖像閃爍，因此限制了顯示器的觀察自由度。此類閃爍可通過使光學元件散焦而減少；然而，此類散焦會導致增加的圖像串擾水平并增加觀察者的視覺疲勞。此類閃爍可通過調整像素孔的形狀而減少，然而，此類改變可降低顯示器亮度并且可包括對空間光調制器中的電子設備進行尋址。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了定向顯示裝置，所述定向顯示裝置可包括具有輸入端的波導。定向顯示裝置也可包括設置在跨波導輸入端的不同輸入位置處的光源陣列。波導還可包括用于沿波導引導光的相對的第一引導表面和第二引導表面。第一引導表面可被布置用于通過全內反射來引導光。第二引導表面可包括光提取結構特征和光提取結構特征之間的中間區域，所述光提取結構特征被取向為在多個方向上使穿過波導引導的光反射，從而允許作為輸出光穿過第一引導表面離開，所述中間區域被布置用于將光導向穿過波導而不提取光。所述波導可被布置用于將來自不同光源的輸入光作為輸出光導向穿過第一引導表面，在分布在橫向方向中的輸出方向上進入各自的光學窗，所述輸出方向取決于輸入。定向顯示裝置也可包括透射空間光調制器，所述透射空間光調制器可被布置用于接收來自第一引導表面的輸出光，并被布置用于調制具有第一偏振的輸出光的第一偏振分量。定向顯示裝置也可包括反射偏振器，所述反射偏振器可被設置在波導的第一引導表面與空間光調制器之間，并且被布置用于透射第一偏振分量并反射作為被拒絕光的輸出光的第二偏振分量，所述第二偏振分量具有與第一偏振正交的偏振。此外，定向顯示裝置也可包括可設置在第二引導表面后方的后反射器，所述后反射器被布置用于反射被拒絕光以提供回空間光調制器，定向顯示裝置還被布置用于將提供回空間光調制器的被拒絕光的偏振轉換成第一偏振。

有利地，本發明實施例使用需要偏振輸入光的透射空間光調制器可實現系統中的光的利用率提高。顯示器亮度可增加，電池壽命可延長，并且顯示器可用于更明亮的周圍環境中。此外，可為來自具有兩種入射偏振態的背光源的光提供觀察窗，使得顯示器在定向操作模式中具有高亮度。從而，可為自動立體3D顯示器、防窺顯示器和高效率2D顯示器提供高亮度高效定向顯示器。

根據本發明的另外一個方面，可提供偏振定向照明設備，所述偏振定向照明設備可包括成像定向背光源。成像定向背光源可包括用于引導光的波導。波導可包括可操作以在第一方向上導向來自照明器陣列的光的第一光引導表面，以及可操作以允許光離開波導的第二光引導表面，以及可操作以接收來自照明器陣列的光的光輸入表面，以及與波導的第一光引導表面鄰近且用于提供至少偏振選擇性反射的偏振敏感反射器。