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TWI875011B - 在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋(moire) - Google Patents

在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋(moire) Download PDF

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TWI875011B
TWI875011B TW112120221A TW112120221A TWI875011B TW I875011 B TWI875011 B TW I875011B TW 112120221 A TW112120221 A TW 112120221A TW 112120221 A TW112120221 A TW 112120221A TW I875011 B TWI875011 B TW I875011B
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automatic stereoscopic
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TW112120221A
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派翠克 哥特佛萊德 雅各布斯 瑪麗亞 佩特斯
庫林根 胡伯圖斯 佩特魯斯 科內利斯 凡
西爾維諾 何塞 安圖納 普雷薩
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荷蘭商戴蒙科控股有限公司
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Abstract

本發明係關於一種2D/3D可切換自動立體顯示裝置，其最佳化之處在於其展現減少的莫瑞紋。此係藉由在與液晶切換介質接觸之表面上提供奈米浮雕結構來執行。此導致散射，該散射繼而減少莫瑞紋。可藉由改變施加至該液晶介質之電場來影響散射量。本發明進一步係關於一種用於在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋之方法，及一種用於製造自動立體顯示裝置之方法。

Description

在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋(MOIRE)
本發明係關於一種展現減少的莫瑞紋之自動立體顯示裝置，用於在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋之方法，及用於製造展現減少的莫瑞紋之自動立體顯示裝置之方法。
能夠在二維與三維觀看模式之間電切換之顯示器(通常被稱為2D/3D可切換自動立體顯示器)在過去二十年內已吸引大量關注。常見方法係將像素(顯示像素元件)陣列與雙凸透鏡裝置排成一列，該雙凸透鏡裝置包括鄰近於可在電場之影響下在兩個液晶定向之間切換之液晶介質之半圓柱形微透鏡(雙凸透鏡)陣列。在第一定向中，液晶介質之指向矢在顯示器之平面中；且在第二定向中，液晶介質之指向矢垂直於顯示器之平面。
在此設置中，各雙凸透鏡與平行於透鏡或在與其成一角度下(傾斜)延伸之一群組之至少兩個(子)像素行相關聯。行進穿過雙凸透鏡裝置之像素輸出取決於雙凸透鏡及液晶介質之光學性質。雙凸透鏡之折射率係固定的，但鄰近液晶介質之折射率可藉由在兩個液晶定向之間切換而在兩個值之間切換；第一折射率對應於沿著液晶之指向矢偏振之光，且第二折射率對應於垂直於指向矢偏振之光。由於像素輸出實質上垂直於顯示器之平面行進，故其「經歷」第一抑或第二折射率。在第一觀看模式中，液晶介質處於第一定向。其折射率匹配雙凸透鏡之折射率，藉此使雙凸透鏡失去聚焦效應且引起雙凸透鏡裝置表現為透明的且平坦的光學面板。此形成自動立體顯示之二維觀看模式。在第二觀看模式中，液晶介質處於第二液晶定向。折射率不匹配，此允許各雙凸透鏡展現聚焦效應。此使得可將來自不同像素行之輸出引導至自動立體顯示器前方之不同空間位置，此繼而允許觀看者感知由左影像及右影像組成之三維影像。此形成自動立體顯示之三維觀看模式。
許多2D/3D可切換自動立體顯示器之問題在於，歸因於像素陣列之圖案與雙凸透鏡陣列之圖案之疊置，觀看者感知莫瑞紋圖案。此等圖案通常干擾觀看者。此外，莫瑞紋使螢幕自身可見，例如，反射亦如此。此打破在螢幕前方或後方之空間中的「自由浮動」三維影像之錯覺。
迄今為止，已做出許多努力以在此類型之顯示器中減少或甚至完全消除莫瑞紋圖案。例如，可識別對莫瑞紋貢獻最大之像素且接著以特定方式修改其像素輸出。然而，此具有非所要副作用，諸如降低的解析度及降低的顯示強度。其亦需要寶貴的處理器容量。其他解決方案涉及與特定雙凸透鏡傾斜角組合應用特定像素形狀及像素配置。然而，此限制自動立體顯示裝置之設計機會且使製造程序更為關鍵，此係因為小至幾分之一度之傾斜偏差可能已經引起莫瑞紋。
因此，本發明之目的係找到不展現一或多個上述副作用之對莫瑞紋圖案之出現之解決方案。目的亦為提供不如此項技術中已知之解決方案複雜之解決方案。更一般而言，本發明之目的係改良自動立體顯示器之觀看者之觀看體驗。
現已發現，此等目的之一或多者可藉由在可切換自動立體顯示器中應用對鄰近於液晶介質之表面之特定修改而達成。
因此，本發明係關於一種自動立體顯示裝置(10)，其可自第一觀看模式電切換至第二觀看模式，該自動立體顯示裝置(10)包括 - 顯示面板(1)，其具有用於產生顯示輸出之顯示像素元件陣列； - 雙凸透鏡裝置(2)，其設置於可電切換以提供該第一觀看模式或該第二觀看模式之該顯示面板(1)上方，其中在該兩個觀看模式之一者中，該雙凸透鏡裝置(2)包括能夠將來自不同顯示像素元件之該顯示輸出引導至該自動立體顯示裝置(10)之視場內之不同空間位置以允許由左影像及右影像組成之自動立體影像的顯示之雙凸透鏡區域，該雙凸透鏡裝置(2)包括 ○ 第一光學透明基板(4)，其包括設置於該第一光學透明基板(4)上方之雙凸透鏡元件陣列，其中該等雙凸透鏡元件具有具液晶配向性質之第一表面(4a)； ○ 第二光學透明基板(5)，其具有具液晶配向性質之第二表面(5a)，該第一表面(4a)及該第二表面(5a)面向彼此； ○ 第一平面切換電極(6)，其配置於該第一光學透明基板(4)之一側處； ○ 第二平面切換電極(7)，其配置於該第二光學透明基板(5)之一側處； ○ 液晶介質(8)，其包括液晶分子(9)，該液晶介質(8)係夾置於該兩個基板(4、5)之間，其中其與該第一表面(4a)及該第二表面(5a)接觸，其中 1. 在該第一觀看模式中，該等液晶分子(9)位於該等平面切換電極(6、7)之平面中；及 2. 在該第二觀看模式中，該等液晶分子(9)係該兩個平面切換電極(6、7)成法向定向； - 構件(3)，其用於跨兩個平面切換電極(6、7)施加切換電壓以實現自該第一觀看模式至該第二觀看模式之該切換； 其中該第一表面(4a)及/或該第二表面(5a)包括表面浮雕(surface relief)結構(11)，該表面浮雕結構(11)具有在含於該表面浮雕結構(11)中之液晶分子(9)具有提供不同於該表面浮雕結構(11)之折射率之折射率之定向時引起該顯示輸出之散射之表面浮雕尺寸。
本發明進一步係關於一種用於在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋之方法，其中該自動立體顯示裝置係如上文定義之自動立體顯示裝置(10)，該方法包括修改切換電壓以減少莫瑞紋。
本發明進一步係關於一種用於製造自動立體顯示裝置之方法，該方法包括 - 提供如上文描述之自動立體顯示裝置；接著 - 執行如上文描述之方法。
圖中之元件僅係為了簡單及清楚起見而繪示，且不一定按比例繪製。例如，圖中之一些元件之尺寸可相對於其他元件誇大以幫助改良本發明之各項例示性實施例之理解。例如，無法自圖導出自動立體顯示裝置之不同組件之相對尺寸。例如，此涉及奈米浮雕結構相對於雙凸透鏡元件及示意性液晶分子之尺寸之尺寸。亦無法導出奈米浮雕結構本身之尺寸之不同如何彼此相關(例如，脊之高度、脊之寬度及谷之寬度)。
此外，本描述及發明申請專利範圍中之術語「第一」、「第二」及類似者(若有)大體上用於區分類似元件且不一定用於描述循序或時間順序。
在本發明之內容背景中，藉由術語「觀看者」意謂可消費(特定言之觀看)由自動立體顯示裝置呈現之內容之人。在文本各處，將藉由像「他(he/him)」或「他的」之男性字詞提及觀看者。此僅係為了清楚及簡潔起見，且應理解，像「她」及「她的」之女性字詞同樣適用。
在本發明之內容背景中，藉由術語「莫瑞紋」意謂觀看者對圖案(「莫瑞紋圖案」)之感知，該圖案因略微移位、略微旋轉及/或具有略微不同節距之兩個真實圖案之疊置而形成。再者，當一個圖案之節距幾乎(但非完全)係另一圖案之節距之整數(2、3、4等)倍時，可出現莫瑞紋。在本發明中減少或克服之莫瑞紋通常涉及像素陣列之圖案與雙凸透鏡陣列之圖案之疊置。
應理解，液晶介質係針對沿著液晶介質之指向矢行進之線性偏振光具有第一折射率且針對垂直於液晶介質之指向矢行進之線性偏振光具有第二折射率之雙折射材料。當在文本各處關於液晶介質使用術語「折射率」時，則(除非另有明確陳述)此係指液晶介質在平面切換電極成法向之方向上之折射率，該方向係顯示輸出(即，線性偏振光)行進之方向。取決於跨液晶介質施加之電場，此折射率可指代如上文定義之第一折射率或第二折射率。
在本發明之自動立體顯示裝置中，液晶介質存在於兩個相對表面中，即，其與兩個表面接觸。此等涉及：第一表面，其係設置於第一光學透明基板上方之雙凸透鏡元件之表面；及第二表面，其係第二光學透明基板之表面。兩個表面皆具有液晶配向性質。然而，第一表面具有雙凸透鏡形狀，第二表面原則上可具有任何形狀。然而，通常，第二表面係平坦表面或雙凸透鏡表面。在後一種情況中，存在兩個相對雙凸透鏡表面。
液晶介質包括液晶分子。兩個平面切換電極係定位於液晶介質之兩側上，使得其等可將電場施加至液晶介質。液晶分子能夠在表面之配向性質之影響下在平面切換電極之平面中定向；或在跨兩個平面切換電極施加之電壓之影響下與平面切換電極之平面成法向定向。此兩個不同定向之各者導致不同觀看模式。
分別在圖1及圖2中繪示此兩個觀看模式，該等圖顯示本發明之自動立體顯示裝置(10)之液晶單元之橫截面視圖。其包括設置於具有用於產生顯示輸出之顯示像素元件陣列之顯示面板(1)上方之雙凸透鏡裝置(2)。雙凸透鏡裝置(2)包括包含液晶分子(9)之液晶介質(8)。液晶介質(8)係夾置於兩個光學透明基板(4、5)之間，該兩個光學透明基板(4、5)繼而係夾置於兩個平面切換電極(6、7)之間。液晶介質(8)鄰近於兩個各自光學透明基板(4、5)之第一表面(4a)及第二表面(5a)。雙凸透鏡裝置(2)可電切換以提供第一觀看模式或第二觀看模式。切換係藉由跨為其提供構件(3)之兩個平面切換電極(6、7)施加切換電壓來執行。圖1中之液晶分子(9)之伸長方向垂直於呈現圖之平面。圖2中之液晶分子(9)之伸長方向平行於呈現圖之平面。
在缺乏電位之情況下，分子在平面切換電極之平面中且根據第一及第二表面之液晶配向性質定向，而定義第一觀看模式。當施加足夠強之電位(「切換電壓」)時，其等切換至與對應電場一致之定向(其與平面切換電極之平面成法向)，而定義第二觀看模式。因此，切換電壓係自動立體顯示裝置在其改變為其第二觀看模式並保持在其第二觀看模式中之電壓。通常存在臨限電壓，高於該臨限電壓，發生至第二觀看模式之改變。因此，切換電壓原則上為高於此臨限電壓之任何電壓。
在可在兩個觀看模式之間電切換之自動立體顯示裝置中，存在自一個液晶定向至另一液晶定向之切換。此藉由改變液晶介質所經受之電場而發生。液晶介質之主體服從此電場且使切換透過介質均勻地發生。然而，在液晶介質與具有液晶配向性質之表面之界面處，情況並非如此。此處，在錨定力之影響下，液晶分子被錨定至配向其等之表面。其等不具有實質定向自由，特別是液晶分子之第一層。因此，當液晶分子係在表面上且在表面之平面中配向時，其等與主體之液晶分子相比較不易於切換至垂直於表面之定向。此係歸因於錨定之力且導致其中主體(即，進一步遠離表面之分子)已進行切換且接界表面之小層尚未切換之情形。在本發明之內容背景中，此層被稱為「邊界層」。據估計，邊界層不具有至主體之離散過渡，但相鄰液晶分子將其等定向逐漸調適至主體之定向。
邊界層之存在具有靠近表面之液晶介質之折射率不同於主體之液晶介質之折射率之效應。此意謂可產生一種情形：其中液晶介質之一部分具有匹配圍封液晶介質之材料(通常為雙凸透鏡元件及第二光學透明基板)的折射率之折射率；且其中另一部分具有非匹配折射率。此歸結為兩種情形：1)邊界層之折射率匹配圍封材料之折射率，而主體之折射率係不同的；及2)主體之折射率匹配圍封材料之折射率，而邊界層之折射率係不同的。
第一情形具有行進穿過圍封材料之顯示像素元件之顯示輸出(即，光)「體驗」到圍封材料比實際情況略厚之效應。此係因為光行進更長距離穿過具有特定折射率之介質；換言之，就折射而言，光未「經歷」圍封材料與邊界層之間之差異。
本發明使用此第一情形用於減少莫瑞紋。
首先，引入圍封材料(或其之一部分)之表面上之奈米浮雕結構。此結構使像素輸出散射，此繼而減少莫瑞紋。
第二，可藉由增加邊界層之厚度來控制散射之程度。當邊界層較薄時，則奈米浮雕結構對像素輸出高度「可見」。邊界層愈厚，則奈米浮雕結構變得由其「淹沒」愈多且其對像素輸出愈「不可見」。此係歸因於上文所概述之效應，具體地在情形1)中發生之效應。在本文中，奈米浮雕結構中之結構特徵變得由具有相同折射率之介質包圍，此有效地使其等失去其光散射性質。
可藉由改變切換電壓來調諧邊界層之厚度；電壓(及因此電場)愈高，則經引入以克服表面之錨定力且切換靠近液晶分子在其上配向之表面之液晶分子的定向之力愈高。因此，藉由改變切換電壓，可影響散射之劇烈性。
發明人現已發現，可藉由施加適當電場來減少莫瑞紋之發生。
進一步經審慎考慮，理論上，有利散射可具有增加的串擾作為副作用。藉由串擾意謂自動立體顯示器中來自意欲用於左眼之顯示像素元件的光之一(小)部分到達右眼(反之亦然)之現象。下文將說明本發明可如何解決因散射引起之串擾之最終發生。
如上所述，可藉由改變切換電壓來調諧邊界層之厚度。此改變像素輸出散射之程度，此影響莫瑞紋圖案。因此，根據本發明，可藉由適當調諧跨兩個平面切換電極之電壓而減少莫瑞紋。因此，本發明之自動立體顯示裝置之重要元件係用於跨兩個平面切換電極施加此切換電壓之構件。
在實施例中，此構件(3)經組態以施加切換電壓，該切換電壓允許奈米浮雕結構引起顯示輸出之散射及莫瑞紋之減少。在此實施例中，構件經製造具有已被證明與其他切換電壓相比引起較少莫瑞紋之切換電壓，及/或其中已關於莫瑞紋及影像品質達到最佳情況。此通常為在顯示裝置之整個壽命期間保持不變之出廠設定。
在另一實施例中，構件能夠施加具有不同量值之至少兩個切換電壓。在此實施例中，可選擇提供莫瑞紋之最大減少之切換電壓。因此，運用此實施例，可最佳化自動立體顯示裝置之設定。
此可在工廠中作為自動立體顯示裝置之製造之部分執行。由於小至幾分之一度之(傾斜)偏差可能已經引起莫瑞紋，故製造程序通常具有非常小之容限。當莫瑞紋之發生可在製造之後補救時，則可放寬此等容限，此係有利的。
再者，在製造期間，雙凸透鏡裝置之參數(例如，節距、傾斜)及奈米浮雕結構參數可首先被選取為大致正確的。其次，在從其不同組件組裝自動立體顯示裝置之後，可針對各產品或針對各產品系列藉由設定適當切換電壓來執行微調。然而，針對習知自動立體顯示裝置，設計及製造中之數次迭代循環係必要的，本發明之自動立體顯示裝置可跳過此等迭代循環。
替代地，通常當裝置之觀看者受莫瑞紋圖案干擾時，自動立體顯示裝置之設定之最佳化可由他自行決定執行。因此，在實施例中，本發明之自動立體顯示裝置經設計以允許自動立體顯示裝置之觀看者藉由調整切換電壓而減少莫瑞紋。
當用於施加切換電壓之構件能夠施加具有不同量值之至少兩個切換電壓時，其等數目通常高於二，例如，其至少為三，至少為四，至少為五，至少為七或至少為十。其亦可至少為15，至少為25或至少為50。其亦可為連續可變的。
奈米浮雕結構係第一光學透明基板之雙凸透鏡元件之表面及/或第二光學透明基板之表面之表面浮雕。此意謂奈米浮雕結構係疊置於各自表面上之結構。由於第一光學透明基板之表面係雙凸透鏡表面(即，雙凸透鏡元件之表面)，故奈米浮雕結構係疊置於此雙凸透鏡表面上。類似地，由於第二光學透明基板之表面係平坦表面，故奈米浮雕結構係疊置於此平坦表面上。此在圖3及圖4中繪示，其等展示本發明之自動立體顯示裝置(10)的液晶單元之橫截面視圖之部分之放大(圖1及圖2展示此單元之一較大部分但不太詳細)。圖3及圖4展示光學透明基板(4、5)之各者上之奈米浮雕結構(11)之橫截面。
圖3展示疊置於第一光學透明基板(4)上之奈米浮雕結構(11)之橫截面。此係第一光學透明基板(4)之雙凸透鏡元件(垂直於其伸長方向)之橫截面。沿著雙凸透鏡橫截面之曲線係大量相鄰谷及脊(亦從垂直於其等伸長方向之橫截面觀看)。第一光學透明基板(4)之第一表面(4a)係由谷及脊形成。
圖4展示疊置於第二光學透明基板(5)上之奈米浮雕結構(11)之橫截面。沿著第二光學透明基板(5)之筆直橫截面係大量相鄰谷及脊(從垂直於其等伸長方向之橫截面觀看)。第二光學透明基板(5)之第二表面(5a)係由谷及脊形成。
由於液晶介質(8)係夾置於兩個光學透明基板(4、5)之間，其中其與其等各自表面(4a、5a)接觸，故奈米浮雕結構係完全浸沒在液晶介質(8)中。此意謂液晶分子(9)完全填充奈米浮雕結構之谷，使得谷及脊之表面係在各自光學透明基板(4或5)與液晶介質(8)之界面處。
奈米浮雕結構具有表面浮雕尺寸，當奈米浮雕結構由顯示輸出照明時，例如當顯示輸出行進穿過其(且穿過奈米浮雕結構形成其之部分之各自光學透明基板)時，該等表面浮雕尺寸引起顯示輸出之散射。此設計要求依賴於一種情形：其中當液晶分子係兩個平面切換電極成法向定向時，奈米浮雕結構(或其之一部分)與具有不與奈米浮雕結構之折射率(其因此為奈米浮雕結構形成其之部分之各自光學透明基板之折射率)匹配的折射率之液晶介質具有界面。此需要具有此法向定向之液晶分子被包含在奈米浮雕結構中，即，其等存在於奈米浮雕結構之脊之間之谷中。換言之，此涉及一種情形：其中邊界層未完全覆蓋奈米浮雕結構；且因此其中奈米浮雕結構之至少部分(特定言之其脊)駐留在液晶介質之主體中，其中液晶分子係兩個平面切換電極成法向定向。以此方式，奈米浮雕結構變得對顯示輸出「可見」且因此引起顯示輸出之散射。
此在圖5中進行視覺化，圖5展示依據表面上之方向而變化之奈米浮雕結構(11)的高度之圖表(20)。在左側，將厚邊界層(12)疊置於圖表(20)上，而在右側，將薄邊界層(13)疊置於圖表(20)上。厚邊界層(12)中之液晶分子(14)僅存在於奈米浮雕結構「上方」，而薄邊界層(13)中之液晶分子(15)亦存在於奈米浮雕結構(11)之峰(或脊)之間。
為真正實現所需散射，奈米浮雕結構需要具有用於顯示輸出之散射之適當尺寸。熟習此項技術者已知如何藉由例行實驗產生及實施此奈米浮雕結構而無需付出創造性努力。
例如，負責散射之表面特徵通常具有在1 nm至1,000 nm之範圍內，較佳地在1 nm至500 nm之範圍內之至少一個尺寸。
通常，奈米浮雕結構(及因此表面特徵)之高度係1,000 nm或更小，較佳地500 nm或更小。較大浮雕高度需要透鏡上之較厚邊界層以達到特定散射量。由於此較厚邊界層顯著增大透鏡，故其有效地導致透鏡變形。由於透鏡變形較佳地為最小的(此係因為其導致視圖受損，特定言之串擾)，故較佳地限制奈米浮雕結構(及因此表面特徵)之高度。
奈米浮雕結構較佳地並非週期性的及/或不具有規則結構，此係因為此可導致莫瑞紋圖案。
較佳地，奈米浮雕結構包括實質上平行凹槽。此等提供以下優點，當經水平定向時，其等最小化在水平方向上之散射。此繼而最小化散射誘發之串擾，此係因為串擾係在水平方向上之光像差之結果。藉由串擾意謂自動立體顯示器中來自意欲用於左眼之顯示像素元件的光之一(小)部分到達右眼(反之亦然) (水平偏差)之現象。串擾損害所體驗三維視圖之品質。水平凹槽具有其等使光主要在垂直方向上散射之性質；且串擾在很大程度上對垂直方向上之散射不敏感。因此，當存在凹槽時，其等較佳為水平定向(即，在觀看者之視野中在左右之間延伸)。此意謂凹槽較佳地平行於左影像及右影像在其中移位之橫向方向(即，由自動立體顯示裝置經組態以產生之左影像及右影像之橫向位移設定之左-右方向)延行。凹槽亦可在與此橫向方向偏離小於30°或小於20° (較佳地小於10°或小於5°)之方向上延行。
由於自動立體顯示裝置通常為矩形且通常係在橫向方向(而非縱向)上觀看，故凹槽方向通常對應於裝置之伸長方向。此方向理想地對應於觀看者之瞳孔間方向，即，連接兩隻眼之假想線之方向。實務上，觀看者相對於顯示裝置移動及旋轉而隨著時間推移導致方向之變動。
通常，凹槽具有1,000 nm或更小之高度。較佳地，其係500 nm或更小，此係因為較大高度引起更多透鏡變形(參見上文說明)。其等寬度通常在50 nm至5,000 nm之範圍內。其等長度通常至少為10 µm。例如，其在10 µm至10,000 µm之範圍內或在20 µm至2,000 µm之範圍內。
凹槽較佳地並非週期性的及/或不具有規則結構，此係因為此可導致莫瑞紋圖案。其等長度原則上不受限制，但經審慎考慮，複數個非常長的(且平行的)凹槽亦可導致莫瑞紋效應。
當奈米浮雕結構呈現為凹槽時，則存在由其等方向定義之兩個表面性質；凹槽及液晶配向。在較佳實施例中，兩個方向係相同的或實質上相同。因此，在根據本發明之自動立體顯示裝置中，液晶配向性質包括在與實質上平行凹槽之方向一致之方向上配向液晶分子之性質。
然而，奈米浮雕結構亦可包括表面特徵而無對特定方向之偏好。例如，奈米浮雕結構包括成隨機定向且具有長度、寬度及高度之表面特徵，其中 - 寬度及長度彼此無關地在50 nm至5,000 nm之範圍內； - 高度在1 nm至500 nm之範圍內； - 長度不多於寬度之4倍。
通常較佳地，奈米浮雕結構經設計使得散射顯示輸出之50%以上，較佳地80%以上且更較佳地90%以上係在垂直於左影像及右影像在其中移位之橫向方向之方向(即，由自動立體顯示裝置經組態以產生之左影像及右影像之橫向位移設定之左-右方向)上散射。方向亦可與此橫向方向偏離小於30°或小於20°，或小於10°或小於5°。此方向理想地垂直於觀看者之瞳孔間方向，即，連接兩隻眼之假想線之方向。
由於自動立體顯示裝置通常為矩形的且通常係在橫向方向(而非縱向)上觀看，故散射方向通常對應於裝置之短方向。
奈米浮雕結構存在於液晶介質夾置於其間之一個或兩個表面上。因此，在根據本發明之自動立體顯示裝置中， - 奈米浮雕結構存在於第一表面上且未在第二表面上；或 - 奈米浮雕結構存在於第二表面上且未在第一表面上；或 - 奈米浮雕結構存在於第一表面上以及第二表面上。
本發明進一步係關於一種用於在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋之方法，其中該自動立體顯示裝置係如上文描述之自動立體顯示裝置，該方法包括修改切換電壓以減少莫瑞紋。
此方法基本上使用如上文描述之本發明之自動立體顯示裝置，包含如上文描述之全部實施例。
本發明之方法包括最佳化切換電壓以減少莫瑞紋。此通常包括修改切換電壓，特定言之提高切換電壓。此可在自動立體顯示裝置之製造期間(通常在主要組件之組裝之後)或由觀看者執行。由於莫瑞紋難以用相機進行捕捉(此係因為此可甚至在相機記錄中引入莫瑞紋)，故較佳地人工(即，由人)執行最佳化。
在實施例中，最佳化切換電壓包括應用一系列以下步驟： 1) 將跨兩個平面切換電極之電壓提高達特定量值；接著 2) 觀察自動立體顯示裝置且檢查是否可觀察到莫瑞紋圖案；接著 3) 假若可觀察到莫瑞紋圖案，則決定是否期望減少莫瑞紋圖案；接著 4) 假若期望減少莫瑞紋圖案，則重複方法步驟1)至4)，直至再也觀察不到莫瑞紋圖案；或直至可觀察到可接受莫瑞紋圖案。
較佳地，在此方法中，亦考量串擾之最終存在。此可藉由方法步驟來實施，其中檢查是否存在串擾，且其中決定是否期望減少串擾。
如上文所述，減少莫瑞紋之適當電壓可經併入於本發明之自動立體顯示裝置中作為出廠設定。因此，亦可在本發明之自動立體顯示裝置之製造期間使用本發明之方法。因此，本發明進一步係關於一種用於製造自動立體顯示裝置之方法，該方法包括 - 提供如上文描述之自動立體顯示裝置； - 執行如上文描述之方法。
實例使用單向機械磨蝕在平坦銅片中產生非週期性奈米浮雕結構。此單向奈米浮雕結構係由圖5之圖表(20)中之結構(11)表示。將光聚合性樹脂澆注在銅奈米浮雕結構上方且將ITO玻璃板放置於頂部上，其後接著進行UV固化。在從銅片卸離之後，獲得具有固化樹脂之玻璃板，其中固化樹脂上存在單向奈米浮雕結構。
提供經摩擦之聚醯亞胺塗層玻璃板，其中ITO玻璃板係夾置於聚醯亞胺與玻璃之間。
接著，藉由使用奈米浮雕玻璃板及經摩擦之聚醯亞胺塗層玻璃板來製備扭轉向列液晶單元，其中奈米浮雕結構面向經摩擦之聚醯亞胺側。單元係用扭轉向列液晶毛細管填充且用膠封閉。附接導線，其後接著在高溫下之固化步驟。
接著，製造如圖7中所顯示之設置。允許雷射指標(22)之光(21)透射穿過液晶單元(23)，且使出射光(24)投影在一張紙(25)上以使其對觀察者(26)可見。單向奈米浮雕結構係垂直於圖7之平面引導。存在用於施加切換電壓之構件(27)，其能夠跨液晶單元(23)施加連續可變電壓。指示經施加電壓之伏特計(未展示)亦對觀察者(26)可見。取決於電壓，出射光(24)之一部分係散射光24a，散射光24a亦投影在紙(25)上。
藉由施加從零緩慢提高至30 V之電壓而對液晶單元施加電場。直至大約11 V為止，出射光(24)在紙(25)上之投影係清晰的，此意謂雷射光(21)未被折射/散射。在約11 V，雷射光(21)開始垂直於單向奈米浮雕結構折射。此效應增強，直至大約18 V，在此之後其保持恆定。在圖6之六張相片中顯示在提高電壓期間之不同階段。在各相片之前景及背景中之紙(25)張上呈現實際經施加電壓之顯示。
1:顯示面板 2:雙凸透鏡裝置 3:構件 4:第一光學透明基板 4a:第一表面 5:第二光學透明基板 5a:第二表面 6:第一平面切換電極 7:第二平面切換電極 8:液晶介質 9:液晶分子 10:自動立體顯示裝置 11:表面浮雕結構/奈米浮雕結構 12:厚邊界層 13:薄邊界層 14:液晶分子 15:液晶分子 20:圖表 21:光 22:雷射指標 23:液晶單元 24:出射光 24a:散射光 25:紙 26:觀察者 27:構件
圖1示意性地顯示在第一觀看模式中之自動立體顯示裝置(10)。 圖2示意性地顯示在第二觀看模式中之自動立體顯示裝置(10)。 圖3顯示疊置於第一光學透明基板(4)之表面上之奈米浮雕結構(11)之橫截面。 圖4顯示疊置於第二光學透明基板(5)之表面上之奈米浮雕結構(11)之橫截面。 圖5顯示依據表面上之方向而變化之奈米浮雕結構(11)的高度之圖表(20)。 圖6顯示根據實例之穿過包括單向奈米浮雕結構之液晶單元的光透射之六張相片，其中跨單元施加不同電壓。 圖7示意性地顯示根據實例之實驗設置。
11:表面浮雕結構/奈米浮雕結構
12:厚邊界層
13:薄邊界層
14:液晶分子
15:液晶分子
20:圖表

Claims (14)

  1. 一種自動立體顯示裝置(10)，其可自第一觀看模式電切換至第二觀看模式，該自動立體顯示裝置(10)包括顯示面板(1)，其具有用於產生顯示輸出之顯示像素元件陣列；雙凸透鏡裝置(2)，其設置於可電切換以提供該第一觀看模式或該第二觀看模式之該顯示面板(1)上方，其中在該兩個觀看模式之一者中，該雙凸透鏡裝置(2)包括能夠將來自不同顯示像素元件之該顯示輸出引導至該自動立體顯示裝置(10)之視場內之不同空間位置以允許由左影像及右影像組成之自動立體影像的顯示之雙凸透鏡區域，該雙凸透鏡裝置(2)包括第一光學透明基板(4)，其包括雙凸透鏡元件陣列，其中該等雙凸透鏡元件具有具液晶配向性質之第一表面(4a)；第二光學透明基板(5)，其具有具液晶配向性質之第二表面(5a)，該第一表面(4a)及該第二表面(5a)面向彼此；第一平面切換電極(6)，其配置於該第一光學透明基板(4)之一側處；第二平面切換電極(7)，其配置於該第二光學透明基板(5)之一側處；液晶介質(8)，其包括液晶分子(9)，該液晶介質(8)係夾置於該兩個光學透明基板(4、5)之間，其中其與該第一表面(4a)及該第二表面(5a)接觸，其中1.在該第一觀看模式中，該等液晶分子(9)位於該等平面切換 電極(6、7)之平面中；及2.在該第二觀看模式中，該等液晶分子(9)係與該兩個平面切換電極(6、7)成法向定向；構件(3)，其用於跨兩個平面切換電極(6、7)施加切換電壓以實現自該第一觀看模式至該第二觀看模式之該切換；其中奈米浮雕結構(11)存在於該第一光學透明基板(4)之該等雙凸透鏡元件之該第一表面(4a)上；及/或該第二光學透明基板(5)之該第二表面(5a)上；其中該奈米浮雕結構(11)包括脊之間之谷，該等谷係用該液晶介質(8)之液晶分子(9)填充；能夠在其由顯示輸出照明時且在含於該奈米浮雕結構(11)之該等谷中之該等液晶分子(9)具有為該等谷中之該液晶介質(8)提供不同於該奈米浮雕結構(11)的折射率之折射率之定向時使該顯示輸出散射。
  2. 如請求項1之自動立體顯示裝置(10)，其中用於施加切換電壓之該構件(3)經設計以施加允許該奈米浮雕結構引起該顯示輸出之散射及莫瑞紋之減少之切換電壓。
  3. 如請求項1之自動立體顯示裝置(10)，其中用於施加切換電壓之該構件(3)能夠施加具有不同量值之至少兩個切換電壓。
  4. 如請求項1之自動立體顯示裝置(10)，其經設計以允許該自動立體顯 示裝置(10)之觀看者藉由調整該切換電壓來減少莫瑞紋。
  5. 如請求項1至4中任一項之自動立體顯示裝置(10)，其中該奈米浮雕結構包括在平行於該自動立體顯示裝置(10)經組態以產生之該左影像及該右影像在其中移位之橫向方向之方向或與此橫向方向偏離小於10°之方向上的實質上平行凹槽。
  6. 如請求項5之自動立體顯示裝置(10)，其中該等凹槽具有在1nm至1,000nm之範圍內之高度及在50nm至5,000nm之範圍內之寬度。
  7. 如請求項5之自動立體顯示裝置(10)，其中該等液晶配向性質包括在與該等實質上平行凹槽之該方向一致之方向上配向液晶分子之性質。
  8. 如請求項1至4中任一項之自動立體顯示裝置(10)，其中該奈米浮雕結構包括成隨機定向且具有長度、寬度及高度之表面特徵，其中該寬度及該長度彼此無關地在50nm至5,000nm之範圍內；及該高度在1nm至500nm之範圍內；及該長度不多於該寬度之4倍。
  9. 如請求項1至4中任一項之自動立體顯示裝置(10)，其中該奈米浮雕結構經設計使得該散射顯示輸出之50%以上，較佳地80%以上係在垂直於該自動立體顯示裝置(10)經組態以產生之該左影像及該右影像在其中移位之橫向方向之方向上或在與此橫向方向偏離小於10°之方向上散射。
  10. 如請求項1至4中任一項之自動立體顯示裝置(10)，其中該奈米浮雕結構存在於該第一表面(4a)上且未在該第二表面(5a)上；或該奈米浮雕結構存在於該第二表面(5a)上且未在該第一表面(4a)上；或該奈米浮雕結構存在於該第一表面(4a)上以及該第二表面(5a)上。
  11. 如請求項1至4中任一項之自動立體顯示裝置(10)，其中該奈米浮雕結構並非週期性的及/或不具有規則結構。
  12. 一種用於在自動立體顯示裝置中減少莫瑞紋之方法，其中該自動立體顯示裝置係如請求項1至11中任一項中所定義之自動立體顯示裝置(10)，該方法包括修改該切換電壓以減少莫瑞紋。
  13. 如請求項12之方法，其中修改該切換電壓包括應用一系列以下步驟：1)提高跨該兩個平面切換電極之該電壓；接著2)觀察該自動立體顯示裝置且檢查是否可觀察到莫瑞紋圖案；接著3)假若可觀察到莫瑞紋圖案，則決定是否期望減少該莫瑞紋圖案；接著4)假若期望減少該莫瑞紋圖案，則重複方法步驟1)至4)，直至再也觀察不到莫瑞紋圖案；或直至可觀察到可接受莫瑞紋圖案。
  14. 一種用於製造自動立體顯示裝置之方法，該方法包括提供如請求項1至11中任一項之自動立體顯示裝置；接著執行如請求項12或13之方法。
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