CN119301945A - 在裸眼立体显示设备中减少摩尔纹 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种2D/3D可切换的裸眼立体显示设备，该裸眼立体显示设备经过优化，使其表现出减少的摩尔纹。这是通过在与液晶切换介质接触的表面上提供纳米浮雕结构来实现的。这导致散射，进而减少摩尔纹。散射量可以通过改变施加到液晶介质上的电场来影响。本发明还涉及一种用于减少裸眼立体显示设备中摩尔纹的方法和一种用于制造裸眼立体显示设备的方法。

Description

在裸眼立体显示设备中减少摩尔纹

技术领域

本发明涉及一种表现出减少摩尔纹(moire)的裸眼立体(autostereoscopic)显示设备、一种在裸眼立体显示设备中减少摩尔纹的方法，以及一种制造表现出减少摩尔纹的裸眼立体显示设备的方法。

背景技术

能够在二维和三维视图模式之间进行电切换(switching)的显示器，通常称为2D/3D可切换裸眼立体显示器，其在过去二十年中引起了极大的关注。一种常见的方法是用透镜器件排列像素阵列(显示像素元件)，该透镜器件由与液晶介质相邻的半圆柱形微透镜(柱状透镜(lenticulars))阵列组成，该液晶介质可以在电场的作用下在两个液晶取向之间切换。在第一个取向中，液晶介质的指向矢位于显示器的平面中；在第二个取向中，液晶介质的指向矢垂直于显示器的平面。

在这种设置中，每个柱状透镜都与一组至少两列(子)像素相关联，这些像素与透镜平行延伸，或与其成一定角度(倾斜)。通过柱状透镜器件的像素输出受柱状透镜和液晶介质的光学特性的影响。柱状透镜的折射率是固定的，但相邻液晶介质的折射率可以通过在两个液晶方向之间切换来在两个值之间切换；第一折射率对应于沿液晶指向矢偏振的光，第二折射率对应于垂直于指向矢偏振的光。当像素输出基本上垂直于显示器平面移动时，它会“看到”第一或第二折射率。在第一视图模式下，液晶介质位于第一取向。它的折射率与柱状透镜的折射率相匹配，从而使得柱状透镜失去了聚焦效应，并使柱状透镜器件表现为透明和平坦的光学面板。这构成了裸眼立体显示的二维视图模式。在第二视图模式下，液晶介质处于第二液晶取向。折射率不匹配，这使得每个柱状透镜都表现出聚焦效果。这使得可以将不同像素列的输出定向到裸眼立体显示器前面的不同空间位置，从而允许观看者感知由左图像和右图像组成的三维图像。这形成了裸眼立体显示的三维视图模式。

许多2D/3D可切换裸眼立体显示器的一个问题是，由于像素阵列的图案和柱状透镜阵列的图案叠加，观看者会感知到摩尔纹图案。这样的图案通常会对观看者造成干扰。此外，摩尔纹使屏幕本身可见，例如反射也是如此。这打破了屏幕前后空间中“自由浮动”三维图像的错觉。

迄今为止，已经采取了许多措施来减少甚至完全消除此类显示器中的摩尔纹图案。例如，可以识别对摩尔纹贡献最大的像素，然后以特定方式修改其像素输出。然而，这会产生不希望的副作用，例如分辨率降低和显示强度降低。它还需要宝贵的处理器容量。其他解决方案涉及特定像素形状和像素排列与特定柱状透镜倾斜角度相结合的应用。然而，这限制了裸眼立体显示设备的设计机会，并使制造过程变得更加关键，因为小到几分之一度的倾斜偏差就已经会导致摩尔纹。

发明内容

因此，本发明的目的在于找到一种解决摩尔纹图案出现的解决方案，尤其是一种不表现出上述一种或多种副作用的解决方案。另一种目的是提供比本领域已知的解决方案更简单的解决方案。更一般地说，本发明的目的在于改善裸眼立体显示器的观看者的观看体验。

现在已经发现，通过在可切换的裸眼立体显示器中对液晶介质相邻的表面进行某种修改，可以实现这些目的中的一个或多个。

因此，本发明涉及一种可从第一视图模式电切换至第二视图模式的裸眼立体显示设备(10)，所述裸眼立体显示设备(10)包括

-显示面板(1)，具有用于产生显示输出的显示像素元件阵列；

-设置在所述显示面板(1)上的柱状透镜器件(2)，该柱状透镜器件(2)可电切换以提供所述第一视图模式或所述第二视图模式，其中，在两种视图模式之一中，所述柱状透镜器件(2)包括透镜区域，所述透镜区域能够将来自不同显示像素元件的显示输出引导至所述裸眼立体显示设备(10)的视场内的不同空间位置，以允许显示由左图像和右图像组成的裸眼立体图像，所述柱状透镜器件(2)包括

o第一光学透明基板(4)，其包括设置在所述第一光学透明基板(4)上的柱状透镜元件阵列，其中，所述柱状透镜元件具有带有液晶对准特性的第一表面(4a)；

o第二光学透明基板(5)，所述第二光学透明基板(5)具有带有液晶对准特性的第二表面(5a)，所述第一表面(4a)和所述第二表面(5a)彼此相对；

o第一平面切换电极(6)，其设置于所述第一光学透明基板(4)的一侧；

o第二平面切换电极(7)，其设置于所述第二光学透明基板(5)的一侧；

o液晶介质(8)，其包含液晶分子(9)，所述液晶介质(8)夹在两个基板(4、5)之间，其中，它与所述第一表面(4a)和所述第二表面(5a)接触，其中

1.在第一视图模式下，液晶分子(9)位于平面切换电极(6、7)的平面内；和

2.在第二视图模式下，液晶分子(9)定向垂直于两个平面切换电极(6、7)；

-装置(3)，其用于在两个平面切换电极(6、7)之间施加切换电压以实现从第一视图模式到第二视图模式的切换；

其中，第一表面(4a)和/或第二表面(5a)包括表面浮雕结构(11)，该表面浮雕结构具有表面浮雕尺寸，当表面浮雕结构(11)中包含的液晶分子(9)具有使其折射率与表面浮雕结构(11)的折射率不同的取向时，能够引起显示输出的散射。

本发明还涉及一种在裸眼立体显示设备中减少摩尔纹的方法，其中，所述裸眼立体显示设备是如上所述的裸眼立体显示设备(10)，该方法包括修改切换电压以减少摩尔纹。

本发明还涉及一种制造裸眼立体显示设备的方法，所述方法包括

-提供如上所述的裸眼立体显示设备；然后

-执行上述方法。

附图说明

图1示意性地示出了第一视图模式下的裸眼立体显示设备(10)。

图2示意性地示出了第二视图模式下的裸眼立体显示设备(10)。

图3示出了叠加在第一光学透明基板(4)的表面上的纳米浮雕(nanorelief)结构(11)的横截面。

图4示出了叠加在第二光学透明基板(5)的表面上的纳米浮雕结构(11)的横截面。

图5示出了纳米浮雕结构(11)的高度随表面上的方向的函数关系图(20)。

图6示出了通过液晶单元的光传输的六张照片，该液晶单元包含单向纳米浮雕结构，其中根据示例，在单元上施加不同的电压。

图7示意性地示出了根据示例的实验设置。

具体实施方式

图中的元件是为了简单明了而进行了说明，不一定按比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸相对于其他元件可能被夸大，以帮助提高对本发明的各种示例性实施例的理解。例如，裸眼立体显示设备的不同部件的相对尺寸不能从图中得出。例如，这涉及纳米浮雕结构相对于柱状透镜元件和示意的液晶分子的尺寸。也不能推导出纳米浮雕结构本身的不同尺寸是如何相互关联的(例如，脊的高度、脊的宽度和谷的宽度)。

此外，本说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果有的话)通常用于区分相似的元件，而不一定用于描述顺序或时间顺序。

在本发明的上下文中，术语“观看者”是指能够消费(尤其是观看)由裸眼立体显示设备呈现的内容的人。在整个文本中，对观看者的引用将由男性词语如“他(he)”、“他(him)”或“他的(his)”来表示。这仅是为了清晰和简洁，并且可以理解，像“她(she)”和“她的(her)”这样的女性词同样适用。

在本发明的上下文中，术语“摩尔纹”是指观看者感知到的由两个真实图案稍微位移、稍微旋转和/或具有稍微不同的间距(pitch)而叠加形成的图案(“摩尔纹图案”)。此外，当一个图案的间距几乎是(但不完全是)另一图案间距的整数(2、3、4等)的多路时，可能会出现摩尔纹。在本发明中减少或克服的摩尔纹通常涉及像素阵列的图案和柱状透镜阵列的图案的叠加。

应当理解，液晶介质是一种双折射材料，具有沿液晶介质的指向矢传播的线偏振光的第一折射率和垂直于液晶介质指向矢传播的线偏振光的第二折射率。当术语“折射率”在整个文本中与液晶介质相关时，除非另有明确说明，否则这是指液晶介质在垂直于平面切换电极的方向上的折射率，即显示输出(即线性偏振光)传播的方向。该折射率可以指上面限定的第一折射率或第二折射率，具体取决于施加在液晶介质上的电场。

在本发明的裸眼立体显示设备中，液晶介质存在于两个相对的表面之间，即它与两个表面接触。这些涉及第一表面和第二表面，该第一表面是设置在第一光学透明基板上的柱状透镜元件的表面；该第二表面为第二光学透明基板的表面。两个表面都具有液晶对准特性。第一表面是柱状透镜状的，而第二表面原则上可以是任何形状。但是，通常第二表面是平面或柱状透镜状表面。在后一种情况下，有两个相对的柱状透镜表面。

液晶介质包括液晶分子。两个平面切换电极位于液晶介质的两侧，因此该两个平面切换电极可以对液晶介质施加电场。液晶分子能够在表面对准特性的影响下在平面切换电极的平面上取向；或在施加在两个平面切换电极之间的电压的影响下，取向在平面切换电极的平面法线方向。这两个不同的方向中的每一个都会产生不同的视图模式。

这两种视图模式分别如图1和图2所示，其中图示出了本发明的裸眼立体显示设备(10)的液晶单元的横截面视图。该裸眼立体显示设备包括柱状透镜装置(2)，该柱状透镜器件(2)设置在显示面板(1)上，该显示面板(1)具有用于产生显示输出的显示像素元件阵列。该柱状透镜器件(2)包括液晶介质(8)，该液晶介质(8)包括液晶分子(9)。液晶介质(8)夹在两个光学透明基板(4、5)之间，而该两个光学透明基板(4、5)又夹在两个平面切换电极(6、7)之间。该液晶介质(8)与两个各自的光学透明基板(4、5)的第一表面(4a)和第二表面(5a)相邻。柱状透镜器件(2)可电切换以提供第一视图模式或第二视图模式。通过在两个平面切换电极(6、7)上施加切换电压来执行切换，为此提供了装置(3)。图1中的液晶分子(9)的拉长方向垂直于显示图形的平面。图2中的液晶分子(9)的拉长方向平行于显示图的平面。

在没有电位的情况下，分子在平面切换电极的平面上定向，并根据第一表面和第二表面的液晶对准特性，从而限定第一视图模式。当施加足够强的电位(“切换电压”)时，它们会切换到与相应电场一致的取向，该电场垂直于平面切换电极的平面，从而限定第二视图模式。因此，切换电压是裸眼立体显示设备变为并保持其第二视图模式的电压。通常有阈值电压，超过该阈值电压时，会发生对第二视图模式的更改。因此，切换电压原则上是高于此阈值电压的任何电压。

在可通过电切换在两种视图模式之间切换的裸眼立体显示设备中，可以从一个液晶取向切换到另一个液晶取向。这是通过改变液晶介质所承受的电场来实现的。液晶介质的主体部分遵循该电场并进行切换，整个介质内部均匀地发生变化。然而，在液晶介质与具有液晶对准特性的表面的界面处，情况并非如此。在这里，液晶分子在锚定力的通量下锚定到对齐它们的表面上。它们没有实质性的取向自由度，特别是液晶分子的第一层没有实质性的取向自由度。因此，当液晶分子在表面和表面的平面上对齐时，它们相对于液晶介质的主体部分的分子更不容易切换到垂直于表面的方向。这是由于锚定的力，并导致大部分液晶分子(即距离表面较远的分子)已经进行了切换，而与表面接壤的一小层没有进行切换。在本发明的上下文中，该层称为“边界层”。据估计，边界层与主体部分之间没有明显的过渡，邻近的液晶分子会逐渐将其取向适应于主体部分的取向。

边界层的存在使靠近表面的液晶介质的折射率与主体部分的折射率不同。这意味着可以创建这样一种情况：其中液晶介质的一部分具有与包围液晶介质的材料(通常是柱状透镜元件和第二光学透明基板)的折射率相匹配的折射率；并且其中，另一部分具有不匹配的折射率。这归结为两种情况：1)边界层的折射率与包围材料的折射率相匹配，而主体部分的折射率是不同的；2)主体部分的折射率与包围材料的折射率相匹配，而边界层的折射率不同。

第一种情况的效果是，穿过包围材料的显示像素元件(即光)的显示输出“体验”到包围材料比实际材质略厚。这是因为光在具有特定折射率的介质中传播更长的距离；换句话说，就折射而言，光线“看不到”包围材料和边界层之间的差异。

本发明利用第一种情况来减少摩尔纹。

首先，在包围材料(或其一部分)的表面引入纳米浮雕结构。这种结构散射了像素输出，进而减少了摩尔纹。

其次，可以通过增加边界层的厚度来控制散射的程度。当边界层较薄时，纳米浮雕结构对像素输出高度“可见”。边界层越厚，纳米浮雕结构就越被它“淹没”，它对像素输出就越“不可见”。这是由于上文所述的影响，尤其是在情况1)中发生的影响。在此，纳米浮雕结构中的结构特征被具有相同折射率的介质包围，这有效地剥夺了它们的光散射特性。

边界层的厚度可以通过改变切换电压来调整；电压越高(即电场越强)，施加的力就越大，这有助于克服表面的锚定力，并改变靠近表面且已被对齐的液晶分子的取向。因此，通过改变切换电压，可以影响散射的严重程度。

发明者目前发现，可以通过施加适当的电场来减少摩尔纹的出现。

进一步考虑，从理论上讲，有利的散射可能会增加串扰(crosstalk)作为副作用。串扰是指裸眼立体显示器中的现象，即来自显示像素元件的(小部分)光线，原本是为了左眼而设计的，却进入了右眼，反之亦然。下面将解释本发明如何解决由散射引起的串扰的最终发生。

如上所述，可以通过改变切换电压来调整边界层的厚度。这会更改像素输出的散射程度，从而影响摩尔纹图案。因此，根据本发明，可以通过适当调整两个平面切换电极之间的电压来减少摩尔纹。因此，本发明的裸眼立体显示设备的重要元件是在两个平面切换电极上施加此切换电压的装置。

在一个实施例中，该装置(3)配置成施加切换电压，该切换电压允许纳米浮雕结构引起显示输出的散射和摩尔纹的减少。在本实施例中，该装置设定了一个切换电压，该切换电压已被证明比其他切换电压引起的摩尔纹更少，和/或其中在摩尔纹和图像质量方面已经达到最佳。这通常是出厂设置，在显示设备的整个生命周期内保持不变。

在另一个实施例中，该装置能够施加至少两个不同幅度的切换电压。在本实施例中，可以选择提供最大程度减少摩尔纹的切换电压。因此，通过本实施例，可以优化裸眼立体显示设备的设置。

这在工厂中可以作为制造裸眼立体显示设备制造的一部分进行。由于小至几分之一度的(倾斜)偏差就已经会导致摩尔纹，因此制造过程通常具有非常小的公差。当摩尔纹可以在制造后补偿时，这些公差就可以放宽，这具有一定优势。

此外，在制造过程中，柱状透镜器件的参数(例如间距、倾斜度)和纳米浮雕结构参数可以首先选择大致正确。其次，在用不同的部件组装裸眼立体显示设备后，可以通过设置适当的切换电压来为每个产品或每个产品系列进行微调。而对于常规的裸眼立体显示设备，设计和制造中的多个迭代周期是必要的，而使用本发明的裸眼立体显示设备可以跳过这些迭代周期。

裸眼立体显示设备的设置优化也可以由设备的观看者自行决定执行，通常是当其受到摩尔纹图案的干扰时执行。因此，在一个实施例中，本发明的裸眼立体显示设备设计成允许裸眼立体显示设备的观看者通过调节切换电压来减少摩尔纹。

当施加切换电压的装置能够施加至少两个不同幅度的切换电压时，它们的数量通常大于两个，例如至少三个、至少四个、至少五个、至少七个或至少十个。也可能是至少15个、至少25个或至少50个。它也可以是连续可变的。

纳米浮雕结构是第一光学透明基板的柱状透镜元件表面和/或第二光学透明基板表面的表面浮雕。这意味着纳米浮雕结构是叠加在相应表面上的结构。由于第一光学透明基板的表面是柱状透镜表面(即柱状透镜元件的表面)，因此纳米浮雕结构叠加在该柱状透镜表面上。类似地，由于第二光学透明基板的表面是平面，因此纳米浮雕结构叠加在该平面上。这在图3和图4中进行了说明，图3和图4示出了本发明的裸眼立体显示设备(10)的液晶单元的横截面视图的一部分的放大图(图1和图2示出了该单元的较大部分，但细节较少)。图3和图4示出了每个光学透明基板(4、5)上纳米浮雕结构(11)的横截面。

图3示出了叠加在第一光学透明基板(4)上的纳米浮雕结构(11)的横截面。这是第一光学透明基板(4)的柱状透镜元件(垂直于其细长方向)的横截面。沿着柱状透镜横截面的曲线是大量相邻的谷和脊(也从垂直于它们的细长方向的横截面上看)。第一光学透明基板(4)的第一表面(4a)由谷和脊形成。

图4示出了叠加在第二光学透明基板(5)上的纳米浮雕结构(11)的横截面。沿着第二光学透明基板(5)的直线横截面是大量相邻的谷和脊(垂直于它们的细长方向观察横截面)。第二光学透明基板(5)的第二表面(5a)由谷和脊形成。

由于液晶介质(8)夹在两个光学透明基板(4、5)之间，其中该液晶介质(8)与两个光学透明基板(4、5)各自的表面(4a、5a)接触，因此纳米浮雕结构完全沉入液晶介质(8)中。这意味着液晶分子(9)完全填充了纳米浮雕结构的谷，因此谷和脊的表面位于相应的光学透明基板(4或5)与液晶介质(8)的界面处。

纳米浮雕结构具有表面浮雕尺寸，当纳米浮雕结构被显示输出照亮时，例如当显示输出穿过它时(以及通过纳米浮雕结构构成其部分的相应光学透明基板)，会导致显示输出散射。该设计要求依赖于以下情况：当液晶分子取向垂直于两个平面切换电极时，纳米浮雕结构(或其一部分)与折射率与纳米浮雕结构的折射率(因此是其所属的相应光学透明基板的折射率)不匹配的液晶介质有界面。这要求具有这种垂直定向的液晶分子包含在纳米浮雕结构中，即它们存在于纳米浮雕结构的脊之间的谷中。换句话说，这涉及边界层不完全覆盖纳米浮雕结构的情况；因此，其中纳米浮雕结构的至少一部分(尤其是其脊)驻留在液晶介质的主体部分中，其中液晶分子垂直于两个平面切换电极取向。通过这种方式，纳米浮雕结构对显示输出变得“可见”，从而导致显示输出的散射。

这在图5中进行了可视化，示出了纳米浮雕结构(11)的高度的曲线图(20)与表面方向的函数关系。在左侧，厚边界层(12)叠加在图形(20)上，而在右侧，薄边界层(13)叠加在图形(20)上。厚边界层(12)中的液晶分子(14)仅存在于纳米浮雕结构的“上方”，而薄边界层(13)中的液晶分子(15)也存在于纳米浮雕结构(11)的峰(或脊)之间。

为了真正实现所需的散射，纳米浮雕结构需要具有适当的尺寸，以便显示输出的散射。本领域技术人员知道如何通过常规实验创建和实现这种纳米浮雕结构，而无需付出创造性的努力。

例如，负责散射的表面特征通常至少有一个尺寸在1nm至1.000nm范围内、优选在1nm至500nm范围内。

通常，纳米浮雕结构(以及表面特征)的高度为1.000nm或更小、优选是500nm或更小。较大的浮雕高度需要在透镜上具有较厚的边界层，以达到一定程度的散射。由于该厚的边界层会显著增加透镜的厚度，实际上导致了透镜变形。由于透镜变形优选最小(因为它会导致视野受损、尤其是串扰)，因此优选限制纳米浮雕结构(以及表面特征)的高度。

纳米浮雕结构优选是非周期性的结构和/或不具有规则的结构，因为这可能会产生摩尔纹图案。

优选地，所述纳米浮雕结构包括基本平行的凹槽。这些凹槽在水平定向时，具有最小化水平方向散射的优势。这反过来又最小化了由散射引起的串扰，因为串扰是由光在水平方向的偏差引起的。在裸眼立体显示器中，串扰是指来自显示像素元件的(小部分)光，原本是为左眼设计的，却到达了右眼的一种现象，反之亦然——即一种水平方向的偏差。串扰会影响体验3D视图的质量。水平的凹槽的特性是其主要在垂直方向上散射光线；串扰在很大程度上对垂直方向的散射不敏感。因此，当存在凹槽时，它们优选是水平方向的(即在观看者的视野中延伸到左和右之间)。这意味着凹槽优选地平行于左图像和右图像发生位移的横向方向，即由裸眼立体显示设备配置为生成的左图像和右图像的横向位移设定的左右方向。凹槽也可以沿偏离该横向方向小于30°或小于20°的方向延伸、优选小于10°或小于5°。

由于裸眼立体显示设备通常是矩形的，并且通常以横向方向(而不是纵向方向)观看，因此凹槽方向通常对应于设备的拉长方向。该方向理想地对应于观看者的瞳孔间方向，即连接双眼的假想线的方向。在实践中，观看者会相对于显示设备移动和旋转，从而导致方向随时间变化。

通常，凹槽的高度为1.000nm或更小。凹槽的高度优选为500nm或更小，因为较大的高度会导致更多的透镜变形(参见上面的解释)。凹槽的宽度通常在50nm至5.000nm的范围内。凹槽的长度通常至少为10μm。例如，凹槽的长度在10μm至10.000μm的范围内或20μm至2.000μm的范围内。

凹槽优选是非周期性的结构和/或不具有规则的结构，因为这可能会产生摩尔纹图案。凹槽的长度原则上不受限制，但考虑到多个非常长(和平行)的凹槽也可能产生摩尔纹效果。

当纳米浮雕结构以凹槽形式存在时，有两种表面特性由它们的方向限定；凹槽和液晶对齐。在一个优选的实施例中，两个方向是相同的或基本相同的。因此，在根据本发明的裸眼立体显示设备中，液晶对准特性包括使液晶分子沿与基本平行的凹槽的方向对齐的特性。

然而，纳米浮雕结构也可能包含没有特定方向偏好的表面特征。例如，纳米浮雕结构包括随机取向的、具有长度、宽度和高度的表面特征，其中

-宽度和长度在50nm至5.000nm范围内彼此独立；

-高度在1nm至500nm范围内；

-长度不超过宽度的4倍。

通常优选的是，纳米浮雕结构以这样的方式设计，即使得散射的显示输出的50％以上、优选80％以上、更优选90％以上，以沿垂直于左图像和右图像位移的横向方向的方向散射，即由裸眼立体显示设备配置为生成的左图像和右侧图像的横向位移设置的左右方向。方向也可能与该横向方向的偏差小于30°或小于20°、或小于10°或小于5°。这个方向理想地垂直于观看者的瞳孔间方向，即连接双眼的假想线的方向。

由于裸眼立体显示设备通常是矩形的，并且通常以横向(而不是纵向)观看，因此散射方向通常对应于设备的短方向。

纳米浮雕结构存在于液晶介质夹在其中一个或两个表面上。因此，在根据本发明的裸眼立体显示设备中，

-纳米浮雕结构存在于第一表面，而不存在于第二表面；或

-纳米浮雕结构存在于第二表面而不存在于第一表面；或

-纳米浮雕结构存在于第一表面和第二表面。

本发明还涉及一种在裸眼立体显示设备中减少摩尔纹的方法，其中，所述裸眼立体显示设备是如上所述的裸眼立体显示设备，该方法包括修改切换电压以减少摩尔纹。

该方法基本上利用了如上所述的本发明的裸眼立体显示设备，包括如上所述的所有实施例。

本发明的方法包括优化切换电压以减少摩尔纹。这通常包括修改切换电压、尤其是提高切换电压。这可以在裸眼立体显示设备的制造过程中(通常在主要部件组装之后)或由观看者执行。由于照相机很难捕捉到摩尔纹(因为这甚至可能在照相机录制中引入摩尔纹)，因此优选手动进行优化，即由人进行。

在一个实施例中，优化切换电压包括应用以下步骤的顺序：

1)将两个平面切换电极之间的电压增加一定幅值；然后

2)观察裸眼立体显示设备并检查是否可以观察到摩尔纹图案；然后

3)如果可以观察到摩尔纹图案，则决定是否要减少摩尔纹图案；然后

4)如果需要减少摩尔纹，重复方法步骤1)至4)，直到不再观察到摩尔纹图案；或者直到可以观察到可接受的摩尔纹图案。

优选地，在这种方法中，还考虑了串扰的最终存在。这可以通过方法步骤来实现，其中检查是否存在串扰，并决定是否需要减少串扰。

如上所述，作为出厂设置，可以将减少摩尔纹的适当电压合并到本发明的裸眼立体显示设备中。因此，本发明的方法也可以在制造本发明的裸眼立体显示设备时使用。因此，本发明还涉及一种制造裸眼立体显示设备的方法，所述方法包括

-提供如上所述的裸眼立体显示设备；

-执行上述方法。

示例

使用单向机械研磨在一块扁平的铜片中形成非周期性的纳米浮雕结构。该单向纳米浮雕结构由图5的图表(20)中的结构(11)表示。将光聚合树脂倾倒在铜纳米浮雕结构上，将ITO玻璃面板放在上面，然后进行UV固化。从铜片上分离后，获得带有固化树脂的玻璃面板，其中固化树脂上存在单向纳米浮雕结构。

提供了一种经摩擦处理的涂有聚酰亚胺的玻璃面板，其中ITO玻璃面板夹在聚酰亚胺和玻璃之间。

然后，利用纳米浮雕玻璃面板和经摩擦处理的涂有聚酰亚胺的玻璃面板制备了扭曲的向列液晶单元，其中纳米浮雕结构面向摩擦处理的聚酰亚胺一侧。通过毛细作用将扭曲的向列液晶填充到单元中，并用胶水封闭。将线连接起来，然后在高温下进行固化步骤。

然后进行设置，如图7所示。允许激光指示器(22)的光(21)通过液晶单元(23)传输，并且射出的光(24)投射在一张纸(25)上，使其对观看者(26)可见。单向纳米浮雕结构垂直于图7的平面。存在施加切换电压的装置(27)，能够在液晶单元(23)上施加连续可变的电压。指示施加电压的电压表(未显示)对观看者(26)也可见。根据电压的不同，出射光(24)的一部分是散射光24a，它也投射在纸(25)上。

通过施加从0到30V缓慢增加的电压，在液晶电池上施加电场。直到大约11V，出射光(24)在纸(25)上的投影很清晰，这意味着激光(21)没有被折射/散射。在11V左右时，激光(21)开始垂直于单向纳米浮雕结构折射。这种效应会增强到大约18V，之后它保持恒定。图6的六张照片示出了增加电压期间的不同阶段。每张照片的前景显示实际施加的电压，背景中是纸(25)。

Claims (14)

1.一种裸眼立体显示设备(10)，其能够从第一视图模式电切换至第二视图模式，所述裸眼立体显示设备(10)包括

-显示面板(1)，其具有用于产生显示输出的显示像素元件的阵列；

-柱状透镜器件(2)，其设置在所述显示面板(1)上，所述柱状透镜器件(2)能够通过电切换以提供所述第一视图模式或所述第二视图模式，其中，在两种视图模式之一中，所述柱状透镜器件(2)包括柱状透镜区域，所述透镜区域能够将来自不同显示像素元件的显示输出引导至所述裸眼立体显示设备(10)的视场内的不同空间位置，以允许显示由左图像和右图像组成的裸眼立体图像，所述柱状透镜器件(2)包括

o第一光学透明基板(4)，其包括柱状透镜元件的阵列，其中，所述柱状透镜元件具有第一表面(4a)，所述第一表面(4a)具有液晶对准特性；

o第二光学透明基板(5)，其具有第二表面(5a)，所述第二表面(5a)具有液晶对准特性，所述第一表面(4a)和所述第二表面(5a)彼此相对；

o第一平面切换电极(6)，其设置于所述第一光学透明基板(4)的一侧；

o第二平面切换电极(7)，其设置于所述第二光学透明基板(5)的一侧；

o液晶介质(8)，其包括液晶分子(9)，所述液晶介质(8)夹在两个光学透明基板(4、5)之间，其中，所述液晶介质(8)与所述第一表面(4a)和所述第二表面(5a)接触，其中

1.在第一视图模式下，所述液晶分子(9)位于平面切换电极(6、7)的平面内；和

2.在第二视图模式下，所述液晶分子(9)定向垂直于两个平面切换电极(6、7)；

-装置(3)，其用于在两个平面切换电极(6、7)之间施加切换电压以实现从第一视图模式到第二视图模式的切换；

其中，在以下位置存在纳米浮雕结构(11)

-所述第一光学透明基板(4)的柱状透镜元件的第一表面(4a)上；和/或

-所述第二光学透明基板(5)的第二表面(5a)上；

其中，所述纳米浮雕结构(11)

-包括脊之间的谷，所述谷中填充有液晶介质(8)的液晶分子(9)；

-当所述纳米浮雕结构(11)被显示输出照亮时，并且当包含在纳米浮雕结构(11)的谷中的液晶分子(9)的取向使谷中的液晶介质(8)的折射率与纳米浮雕结构(11)的折射率不同时，能够散射显示输出。

2.根据权利要求1所述的裸眼立体显示设备(10)，其中，用于施加切换电压的装置(3)设计成施加切换电压，所述切换电压允许纳米浮雕结构引起显示输出的散射和摩尔纹的减少。

3.根据权利要求1或2所述的裸眼立体显示设备(10)，其中用于施加切换电压的装置(3)能够施加至少两个不同幅值的切换电压。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的裸眼立体显示设备(10)，其设计成允许所述裸眼立体显示设备(10)的观看者通过调节切换电压来减少摩尔纹。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的裸眼立体显示设备(10)，其中，所述纳米浮雕结构包括基本上平行的凹槽，所述凹槽的方向与左图像和右图像在其上发生位移的横向方向平行，所述左图像和右图像由所述裸眼立体显示设备(10)配置生成，或者所述凹槽的方向与所述横向方向偏离不超过10°。

6.根据权利要求5所述的裸眼立体显示设备(10)，其中所述凹槽的高度在1nm至1.000nm的范围内以及其宽度在50nm至5.000nm的范围内。

7.根据权利要求5或6所述的裸眼立体显示设备(10)，其中所述液晶对准特性包括使液晶分子沿与基本平行的凹槽的方向一致的方向对准的特性。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的裸眼立体显示设备(10)，其中所述纳米浮雕结构包括具有随机取向的表面特征，所述表面特征具有长度、宽度和高度，其中

-宽度和长度在50nm至5.000nm范围内彼此独立；和

-高度在1nm至500nm范围内；和

-长度不超过宽度的4倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的裸眼立体显示设备(10)，其中所述纳米浮雕结构的设计方式使得散射的显示输出的50％以上、优选80％以上，以垂直于左图像和右图像在其上发生位移的横向方向的方向散射，或者以与所述横向方向偏离不超过10°的方向散射，所述左图像和右图像由所述裸眼立体显示设备(10)配置生成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的裸眼立体显示设备(10)，其中，

-所述纳米浮雕结构存在于第一表面(4a)上，而不存在于第二表面(5a)上；或

-所述纳米浮雕结构存在于第二表面(5a)上，而不存在于第一表面(4a)上；或

纳米浮雕结构存在于第一表面(4a)和第二表面(5a)上。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的裸眼立体显示设备(10)，其中，所述纳米浮雕结构是非周期性的结构和/或不具有规则的结构。

12.一种用于在裸眼立体显示设备中减少摩尔纹的方法，其中，所述裸眼立体显示设备是如权利要求1至11中任一项所限定的裸眼立体显示设备(10)，所述方法包括通过修改切换电压以减少摩尔纹。

13.根据权利要求12所述的方法，其中修改切换电压包括应用以下步骤的顺序：

1)增加两个平面切换电极之间的电压；然后

2)观察裸眼立体显示设备并检查是否可以观察到摩尔纹图案；然后

3)如果可以观察到摩尔纹图案，从而决定是否要减少摩尔纹图案；然后

4)如果需要减少摩尔纹图案，则重复方法步骤1)至4)，直到不再观察到摩尔纹图案；或者直到可以观察到可接受的摩尔纹图案。

14.一种用于制造裸眼立体显示设备的方法，所述方法包括

-提供一种根据权利要求1至11中任一项所述的裸眼立体显示设备；然后

-执行根据权利要求12或13所述的方法。