CN105009582B - 透明显示器 - Google Patents

Abstract

一种显示器，具有占据像素区域的发光显示像素的阵列，和在所述像素区域之间的偏振光透射区域。该偏振可以用于改进透明2D显示器的对比率。然而，它也可用于能够形成没有看穿透明显示器功能的失真的透明3D显示器。为此，发光显示像素可以发射与由光透射区域提供的偏振正交的偏振光。

Description

透明显示器

技术领域

本发明涉及透明显示器，并且在优选的示例集合中，涉及透明的自动立体显示器。

背景技术

透明显示器使显示器后面的背景以及显示器输出能够被观看到。显示器因而具有一定的透光率水平。透明显示器具有许多可能的应用，例如建筑物或汽车的窗户和购物商场的展示窗。除了这些大型设备的应用以外，诸如手持式平板电脑的小型设备也可得益于透明显示器，例如，使用户能够观看地图并且能够透过屏幕观看前面的景物。

预期大量的现有的显示器市场将被透明显示器取代，例如在建筑、广告和公共信息领域。具有3D观看能力的透明显示器尚不是可用的，并且特别地，使用无眼镜的自动立体方式尚不是可用的，例如采用透镜状（lenticular）透镜。

透明显示器通常具有观看者意在观看显示内容的显示模式，和显示关闭且观看者意图能够看穿显示器的窗口模式。如果显示器是透明的，在显示器顶部上的透镜状透镜的常规组合（这在自动立体3D显示器中是常见的）引起问题，因为透镜状透镜将会造成显示器后面的图像的失真的视图。因此，窗口模式没有提供窗口后面的场景的适当视图。

对于2D透明显示器，透明显示器的光学性能也可能由于过多的穿过显示器传送的光而降低，从而导致对比度差。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面，提供了一种显示器，包括：显示面板，其中该显示面板具有占据像素区域的发光显示像素的阵列，其中在像素区域之间具有光透射区域；以及仅与光透射区域关联的偏振器。

该布置在提供显示器的透明度的区域中在像素之间提供偏振器。在最基本的实施方式中，这能够用来改进显示器的对比率，和/或减少针对透射功能的眩光。

像素可被布置为仅在垂直于显示面板的两个相反的方向中的一个方向上发光。这样，显示器的一侧提供显示输出功能（与看穿功能结合），并且另一侧仅提供看穿功能。

替代地，像素可被布置为在垂直于显示面板的两个相反的方向上发光，以使得可在面板的两侧提供显示功能。如果使用相同的像素的集合在两个方向上发光，则一个观看到的图像将是另一个的镜像版本。因此，像素可包括布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合，和布置为在垂直于显示面板的相反方向上发光的第二集合。这样，可在两个相反的方向上提供不同的图像。

优选地，偏振器包括在像素之间的平面内偏振器，并且例如其可以包括线栅偏振器。

本发明对自动立体显示特别有兴趣。则将发光显示像素布置为提供与偏振器传输的第二偏振正交的第一偏振的光。然后，图像形成布置被提供用于在不同的横向观看方向上指引来自的不同的像素的集合的图像，由此能够实现自动立体观看，其中图像形成布置被提供在显示器的一侧或两侧上方。

这样，第一偏振的光用于形成自动立体图像，而第二偏振的光用于看穿功能。实施本系统不需要偏振切换。

每个显示像素可包括偏振器以阻挡第二偏振的光。因此，像素发射器可产生非偏振光，然后其由偏振器转换。像素也可具有反射器或吸收器，以阻挡在两个正交的方向中的不想要的一个方向上发射的光。

一个偏振可以是线性水平偏振，以及另一个可以是线性竖直偏振，要不一个偏振可以是顺时针圆偏振，以及另一个可以是逆时针圆偏振。

3D显示器的示例的第一集合使用透镜布置来提供视图形成功能。在这种情况下，图像形成布置包括双折射透镜结构，其对第一偏振的光提供透镜功能和对第二偏振的光提供通过功能。

双折射透镜结构可以是：

仅被提供在所述显示器的一侧上并且显示像素布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光；或者，

被提供在显示器的两侧上，并且显示像素包括布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于显示面板的相反方向上发光的第二集合；或者

被提供在显示器的一侧上，并且显示像素包括布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于显示面板的相反方向上发光的第二集合。

这提供了各种可能性，包括在显示器一侧或显示器两侧上的3D显示输出，或混合的在一侧上3D显示以及在另一侧上2D显示。

3D显示器的示例的第二集合使用屏障布置来提供自动立体视图形成功能。在这种情况下，图像形成布置包括屏障布置，屏障布置包括对第一偏振的光提供阻挡功能和对第二偏振的光提供通过功能的偏振光屏障。

再者，屏障布置可以：

仅被提供在显示器的一侧上并且显示像素被布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光；或者

被提供在显示器的两侧上，并且显示像素包括布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合，和布置为在垂直于显示面板的相反方向上发光的第二集合；或者

被提供在显示器的一侧上，并且显示像素包括布置为仅在垂直于显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于显示面板的相反方向上发光的第二集合。

附图说明

现在，将参考附图详细地描述本发明的示例。

图1示出用于本发明的显示器中的显示面板设计的三个示例，

图2示出本发明的自动立体显示设备的第一示例，

图3示出本发明的自动立体显示设备的第二示例，

图4示出本发明的自动立体显示设备的第三示例，

图5示出本发明的自动立体显示设备的第四示例。

具体实施方式

本发明提供了一种显示器，其具有占据像素区域的发光显示像素陈列和在所述像素区域之间的偏振光透射区域。

显示面板可以用作透明自动立体3D显示器的基础，该显示器使用视差屏障或透镜状透镜来产生多个视图，并且偏振器防止屏障或透镜造成穿过显示器传送的光的不期望的失真。替代性地，面板可以用作透明2D显示器的基础，由此偏振器将例如通过减少从水或其他表面的偏振的反射的传输而创建优异的光学性能。

在3D设计的情况下，显示器使观察者能够适当地看到来自显示器的3D内容和显示器后面景物的不失真的图像二者，以及具有改进的对比度的2D视图。

本发明利用透明发射的显示面板，例如具有OLED像素或透明OLED像素。发射元件之间的区域中的至少很大的部分包括偏振器，优选地是线栅偏振器。线栅偏振器是概念上最简单的线性偏振器，并且由放置在垂直于入射光束的平面中的细平行金属线的规则阵列组成。具有与这些线平行对准的它们的电场分量的电磁波诱发电子沿着这些线的长度的移动，并且其波基本上沿入射光束被向后反射。由于具有与线垂直的电场的波，电子不能非常远地跨每根线的宽度移动；因此，几乎没有能量被反射，并且入射波能够穿过网格。这些线之间的分隔距离必须小于辐射的波长，并且线宽度应该是这个距离的一小部分。

当用于3D实施时，像素发射器产生与在像素之间由偏振器传递的光正交的偏振光。

在其中可以使用面板的单独实施例之前，首先讨论显示面板的基本特征。

图1示出在本发明的显示设备的各种示例中使用的透明发射显示面板的基本特征。

显示面板包括多个发射像素1，优选地是OLED像素，具有在如图1(a)所示的两个方向上、如图1（b）中示出的一个方向上或者如图1（c）所示的在两个方向之间交替的光发射。如图1（b）和图1（c）所示的发射的方向性可以通过在像素发射器后面添加反射器而得到。

像素可以是透明的OLED像素，顶发射OLED像素，或替代性地是如目前在标准的OLED显示器制造中所使用的底发射OLED像素。

像素的开口率被有意地选取成比常规的非透明显示器中的小得多，通常小于50%口径。

发射元件之间的区域中的至少很大的部分包括偏振器。例如，这可以形成为图案化的基于聚合物的偏振器，或者更优选地作为线栅偏振器2。偏振器可以被配置为线性的（在这种情况下，可以使用线栅偏振器）或圆的或椭圆的偏振器。

图1（b）以放大的形式示出提供定向光发射的像素结构。像素包括像素的光输出面上的偏振器3（这是可选的并且取决于显示器设计）、发光层5和处于像素堆的背部的反射器6。发射方向如箭头4所示。

第一实施例提供了一种具有平面内偏振器的单侧2D透明发射显示器，并且是基于图1（b）中示出的面板。

偏振器的作用是在入射在显示器的左手侧上、将由显示器传送的光被偏振的情况下改进针对在显示器右手侧的观看者的显示的对比率。这是图1（b）中示出的配置。这样的偏振的众所周知的原因是水、雪、冰或其他反射表面对光的反射。

利用适当的偏振器选择，例如如果光被线性地偏振，则采用交叉偏振，从而可能大大地减少例如来自反射的阳光的眩光，同时仍然允许显示器的可观的透明度。

由于例如来自水表面的反射主要具有与该表面的平面平行的偏振光，则显示器优选地应该具有竖直的偏振器。

也有可能不仅抑制偏振的反射，而且抑制部分偏振的天空光。这个偏振取决于太阳的位置。

有可能在像素之间添加可切换的偏振旋转器，替代像素之间固定的偏振器。这使看穿功能能够被调整至流行的照明条件。

基于图1（a）或图1（c）中示出的面板，第二示例提供了具有平面内偏振器的双侧2D透明发射显示器。取决于哪些像素被驱动，该显示器可以从任何一侧、另一侧或同时在两侧被观看。

假定图1（a）的面板，面板可以从两侧被观看，但在一侧上图像将被镜像。使用图1（c）的面板，从任何一侧看到的图像可以以从图1（a）的面板中可得到的分辨率的一半分辨率被独立地驱动。

再次，偏振器的作用是在入射到显示器的左手侧上、将由显示器传送的光被偏振的情况下改进针对在显示器的右手侧的观看者的显示的对比率。对于在显示器的左手侧的观看者，这也起作用。

第三示例提供了具有平面内偏振器的透明双侧自动立体3D显示器。

这个示例在图2中示出。

像素布局是基于图1（c）中所示出的，并且具有与如图1（b）所示的包括可选的偏振器3的相同的像素结构。

显示层覆盖在两侧上，具有包括透镜状透镜10和复本（replica）层12的透镜状透镜布置。这些在它们的界面处定义了透镜表面。在替代性的布置中，可以使用视差屏障替代透镜状透镜布置，并且下面给出示例。

在这个示例中，站在左边和右边（即显示面板的相对侧上）的观察者可以看到显示器生成的3D内容和未被干扰的穿过显示器的景物二者。通常的应用可以是互动的橱窗、公共信息显示器，互动广告展示器，或透明的电脑屏幕。

为此，穿过显示器传送的光不应该由透镜状透镜折射（或由视差屏障阻挡），而由显示器发射的光应该由透镜状透镜折射（或由视差屏障部分地阻挡）以能够充当自动立体3D显示器。

为了实现这个目标，透镜状透镜10由双折射材料制成（或视差屏障由偏振器制成）。这样，透镜（或屏障）仅影响光的一个偏振状态，这将被命名为状态A。垂直于状态A的偏振状态（其将被命名为状态B）可以穿过透镜或屏障而不受干扰地传播。

用传送偏振状态B的平面内偏振器来偏振将穿过显示器被传送的光。由显示器生成的光应该处于偏振状态A。

这样，由像素发射的光经受透镜功能，而穿过显示器被传送的光由偏振器被限制为偏振状态B，并且这种偏振状态不经受透镜功能。

显示器的像素不应该完全阻挡偏振状态B的被传送的光，并且通过提供合适的开口率使得偏振状态B的光在像素之间的空间中被传送来确保这一点。

因此，通过将图1（c）的面板设计夹在两个双折射透镜状透镜之间，显示器能够实现穿过显示器的不失真的观看以及自动立体显示观看。这是可能做到的，而不需要任何可切换的偏振元件。

当显示器仅传送一个偏振状态时，将理解的是，通常一半的环境光被阻挡，由此减小通过显示器看过去时的亮度。

这个版本要求控制偏振状态。偏振状态A用来产生3D内容，以及正交的偏振状态B用来传送任何不受干扰地穿过显示器的光。这些偏振状态的两个可能的示例是：

例1：

状态A=线性水平地偏振

状态B=线性竖直地偏振

例2：

状态A=顺时针地圆偏振

状态B=逆时针地圆偏振。

在图2中，对于通过偏振器3传送的偏振，透镜10的材料具有与副本12不同的折射率，并且因此充当针对该偏振的透镜。

光学元件工作在偏振状态A，这意味着：

对于偏振器，它传送状态A并吸收/反射状态B；

对于透镜，状态A将双折射透镜和副本10、12有效地看作透镜状透镜，而状态B将双折射透镜和副本有效地看作间隔物。

虚线指示光学元件工作在偏振状态B，这意味着：

对于偏振器，它传送状态B和吸收/反射状态A；

对于透镜，状态B将双折射透镜和副本有效地看作透镜状透镜，而状态A将双折射透镜和副本有效地看作间隔物。

在图2的示例中，副本12的折射率应该等于透镜10的双折射材料的折射率中的一个。这样，透镜和副本的组合对于一个偏振状态将充当透镜状透镜，以及对于其它的偏振状态将充当正常的间隔层。

像素的顶部上的偏振器3确保发射的光具有所需的偏振。

应该理解，就像在其他的自动立体显示器中一样，在将透镜状透镜实施为实施例的方式方面可以有多种变化。替代的方式可以是在外侧上具有弯曲的透镜表面的堆叠体，具有平坦的外侧的固体堆叠体，或者任何其它的透镜堆叠体。因此，透镜状透镜的设计和像素的驱动应该与通常的自动立体显示器类似。

图3示出针对具有平面内偏振器的透明单侧自动立体3D显示器的进一步的示例。

这个示例使用图1（b）的面板设计，仅在显示器的一侧上具有透镜状透镜结构（如图2中）。

图4示出针对具有平面内偏振器的透明混合2D自动立体3D显示器的进一步的示例。

这个示例使用图1（c）的面板设计，并且仅在显示器的一侧具有透镜布置以实现单侧透明3D自动立体显示器。显示器的另一侧实施2D显示器，使得实现混合的2D/3D透明显示器。

以上自动立体的示例可以用视差屏障来实施，而替代透镜状透镜。然而，为了最佳的性能，普通的视差屏障会引起穿过显示器传送的图像的受干扰的视图。因此，屏障替代由偏振器制成。偏振器的状态被选择为等于显示面板的平面内偏振器2的状态，以使得穿过显示器传送的光可以不受干扰地行进至观察者，而对于由像素创建的内容，观察者通过视差屏障看到它们。

图5示出基于图2的双侧布置的一个示例。

在图5中，用相应的视差屏障布置代替图2的两个双折射透镜和副本布置。每个视差屏障布置由间隔物22顶上的偏振器20组成。偏振器20传送与面板的偏振器2相同的偏振状态。

可以对3和图4的版本做出相同的部件替代。

虽然有以上描述的仅具有2D观看的版本，但是本发明对透明的3D显示器特别感兴趣，例如交互式橱窗、公开信息显示器以及互动的3D广告显示器。

如上所述，像素之间的空间提供了透明性，所以像素本身不需要是透明的。像素优选地占据小于50%的显示区域，并且更优选地小于30%的显示区域。

从附图、公开内容、和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他的元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中这一纯粹事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (13)

1.一种具有通过透明功能的自动立体显示器，包括：

显示面板，具有占据像素区域的发光显示像素（1）的阵列和在所述像素区域之间的光透射区域（2）；以及

仅处于所述光透射区域（2）处的偏振器，

其中所述发光显示像素（1）提供与由所述偏振器（2）传输的第二偏振正交的第一偏振的光；以及

图像形成布置（10、12），用于在不同的横向观看方向上指引来自不同的像素的集合的图像，由此能够实现自动立体观看，其中所述图像形成布置（10、12）被提供在所述显示器的一侧或两侧上方，

其中所述图像形成布置用于使用所述第一偏振的光来形成自动立体图像，而所述第二偏振的光用于所述通过透明功能。

2.如权利要求1中要求保护的显示器，其中所述像素（1）布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光。

3.如权利要求1要求保护的显示器，其中所述像素（1）布置为在垂直于所述显示面板的两个方向上发光。

4.如权利要求1要求保护的显示器，其中所述像素包括布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合，和布置为在垂直于所述显示面板的相反方向上发光的第二集合。

5.如权利要求1要求保护的显示器，其中所述偏振器（2）包括所述像素之间、处于像素的光输出面上的偏振器。

6.如权利要求5要求保护的显示器，其中所述偏振器（2）包括线栅偏振器。

7.如权利要求1要求保护的显示器，其中每个所述显示像素（1）包括偏振器（3）以阻挡第二偏振的光。

8.如权利要求1要求保护的显示器，其中一个偏振是线性水平偏振，以及另一个是线性竖直偏振。

9.如权利要求1要求保护的显示器，其中一个偏振是顺时针圆偏振，以及另一个是逆时针圆偏振。

10.如权利要求1要求保护的显示器，其中所述图像形成布置（10、12）包括对第一偏振的光提供透镜功能和对第二偏振的光提供所述通过功能的双折射透镜结构。

11.如权利要求10要求保护的显示器，其中所述双折射透镜结构：

仅被提供在所述显示器的一侧上，并且所述显示像素布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光；或者，

被提供在所述显示器的两侧上，并且所述显示像素包括布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于所述显示面板的相反方向上发光的第二集合；或者

被提供在所述显示器的一侧上，并且所述显示像素包括布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于所述显示面板的相反方向上发光的第二集合。

12.如权利要求1要求保护的显示器，其中所述图像形成布置包括屏障布置（20、22），所述屏障布置包括对第一偏振的光提供阻挡功能和对第二偏振的光提供所述通过功能的偏振光屏障（20）。

13.如权利要求12要求保护的显示器，其中所述屏障布置（20、22）：

仅被提供在所述显示器的一侧上，并且所述显示像素布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光；或者

被提供在所述显示器的两侧上，并且所述显示像素包括布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于所述显示面板的相反方向上发光的第二集合；或者

被提供在所述显示器的一侧上，并且所述显示像素包括布置为仅在垂直于所述显示面板的两个方向中的一个方向上发光的第一集合和布置为在垂直于所述显示面板的相反方向上发光的第二集合。