CN1607417A - 一种多视窗定向显示器 - Google Patents

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Abstract

一种多视窗定向显示器，能够沿着第一方向显示第一图象以及沿着不同于第一方向的第二方向显示第二图象。该显示器能够显示第一和第二图象，使得第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。

Description

一种多视窗定向显示器
本发明涉及一种多视窗定向显示器。这种显示器能够同时显示多个图象，当从不同的方向观察该显示器时每个图象都可看得见。从一个方向看该显示器的观察者将看到一个图象，而从不同的方向看该显示器的观察者将看到另一个不同的图象。本发明还涉及一种包括多视窗定向显示器的双视窗显示器和自动立体显示器。
图1是传统多视窗定向显示器的示意性平面图。图1的显示器1包括图象显示装置2和视差栅形式的视差光学部件。该图象显示装置2包括象素图象显示层4，假如是液晶层，它将布置在第一和第二基片5，6之间。以传统的方式把这些象素布置成行和列，这些象素列垂直于图1的纸平面延伸。象素显示层4是可通过任何传统技术寻址的，从而显示两个或多个隔行扫描图象，并且可以是，例如有效矩阵TFT液晶显示器。图1示出了图象显示层4上显示的两个图象，每隔一个象素列来显示这些图象以使得一个图象显示在象素列C1，C3，C5上，而第二图象显示在象素列C2，C4，C6上。图象显示装置由来自光源(未示出)的光7照亮。部件8，9是线性起偏器。
多视窗定向显示器1的栅3包括多个由不透明区域11分割开的透明狭缝10。栅安装在透明基片12上，以提供物理支持。由于栅3的存在，仅仅沿着一特定方向才能够看到每个显示在象素显示层4上的图象。因此，如图1所示，设立了两个观察窗13，14。在第一个观察窗中，能够看见象素列C1，C3，C5上显示的图象，而象素列C2，C4，C6上显示的图象受到栅的阻挡而看不见；相反，在第二个观察窗14中，能够看见象素列C2，C4，C6上显示的图象，而象素列C1，C3，C5上显示的图象受到栅3的不透明区域11的阻挡。沿其显示两个图象的方向彼此相差α0角，并且这两个观察窗13，14优选在显示器预期的观察距离内彼此不交迭。
图1图解说明了一种包含在自动立体显示器中的多视窗定向显示器。在使用中，观察者就位，使他们的右眼符合一个观察窗13，而他们的左眼符合另一个观察窗14-因此图1中的观察窗13，14被称作“右眼观察窗”和“左眼观察窗”。在图象显示装置1上将显示立体图象对，象素列C2，C4，C6上显示左眼图象，而象素列C1，C3，C5上显示右眼图象。因此，将其右眼和左眼定位得分别符合右眼和左眼观察窗13，14的观察者可以看到三维图象。
图1中示出视差光学部件3是一视差栅，它包括由不透明区域分割开的透明带。不透明区域防止了从特定方向观察象素显示层4上显示的图象，并且这提供了图1所示的定向效果。其它类型的视差光学部件是公知的-如已知利用双凸透镜状栅来代替视差栅-双凸透镜状栅典型地包括柱状透镜，它用于将来自象素显示器不同区域的图象指向不同方向从而获得定向效果。
多视窗定向显示器还可以包含在“双视窗”显示装置中。双视窗显示器原则上与自动立体显示器类似，即，它同时显示两个或多个图象，每个图象以不同的方向显示出来。然而在自动立体显示器中，两个图象是立体图象对的两个分量，并且被显示出来，使得单个观察者能够用相应的眼睛看到每个图象，在双视窗显示器中，显示图象，使得不同的观察者都能看见该图象，并且这些图象可以是彼此分离的。由双视窗显示器产生的观察窗足够宽，使得观察者的两只眼睛可以舒适地位于观察窗处。图2中示出双视窗显示器的一个实例，图2示出了安装在机动车上的双视窗显示器。该双视窗显示器15安装在机动车的仪表板16上。该双视窗显示器上显示的图象是地图，假如该车辆安装有GPS定位系统，那么该地图还可以显示车辆的位置。该视窗对于该车辆的驾驶者也是可以看得见的。由双视窗显示器15显示的另一个图象是娱乐节目，如电影，并且这对于，如该车辆前排的乘客是可以看得见的。在机动车辆，尤其在汽车中的应用是双视窗显示器日益重要的应用。
EP-A-0999088公开了一种上述类型的双视窗显示器。沿着垂直于显示器前面α角的第一方向显示一个图象，而沿着垂直于显示器前面β角的第二方向显示第二图象。这两个图象显示在垂直于显示器前面的相对边上。
WO99/62734公开了一种用在机动车上的多视窗显示器。该显示器能够显示三个独立的图象-“驾驶员显示”，“定位显示”和“娱乐显示”。该驾驶员显示和定位显示定向成使该车辆的驾驶员能够看见，而娱乐显示和驾驶员显示定位成使乘客能够看见。
GB-A2284487公开了一种使用两个空间光调制器(SLM)的自动立体显示器。每个SLM由单独的发光装置来照明。为了提供“观察者跟踪”，这些照明装置是可移动的。
本发明的第一方面是提供一种多视窗显示装置，该显示装置适于沿着第一方向显示第一图象，且沿着不同于第一方向的第二方向显示第二图象，从而使得第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。第一图象在以第一方向为中心的第一观察窗内是可见的，而第二图象在以第二方向为中心的第二观察窗内是可见的。(第一图象优选从第二观察窗内的任何点都看不到，而第二图象优选从第一观察窗内的任何点都看不到，从而防止串音)。第一和第二观察窗中的每个在横向和垂直方向上都具有一非零的角度范围。根据本发明，在用于第一图象的观察窗的一个方向内的角度范围不同于用于第二图象的观察窗的该方向内的角度范围。一般来说，两个图象之间不同的正是横向上观察窗的角度范围，但本发明原则上并不局限于此。
所有的传统多视窗定向显示器都显示多个图象，从而可以从空间区域能够看到两个或多个独立的图象(如自动-立体显示器中的左观察窗和右观察窗)，该区域具有相同的尺寸并且距离显示器有相同的纵向距离。因此，这些观察窗具有相同的角度范围。例如，在EP-A-0999088中，用于一个图象的观察窗的角度范围与用于另一图象的观察窗的角度范围是相同的。类似的，在WO99/62734中，驾驶员看到的图象(包括“驾驶员显示”和“定位显示”)的角度范围与乘客看到的图象(包括“定位显示”和“娱乐显示”)的角度范围是相同的。在GB-A2284487中，两个观察窗具有彼此相同的角度范围，而每个观察窗在观察者处都有一个65mm的宽度。
而且，观察窗通常都是对称定位的。在显示器产生两个观察窗的情况下，这两个观察窗通常是关于该显示器的中心轴-即，关于垂直于该显示器中心的轴对称定位的。例如，在EEP-A-0999088中，角α近似等于角β，从而使得两个图象的观察窗通常是关于该显示器的中心轴对称定位的。类似的，在WO99/62734中，将驾驶员看到的图象和乘客看到的图象设置成关于该显示器的中心轴对称。在跟踪系统相对于显示器移动的情况下，虽然在该跟踪系统中显示图象的方向随着观察者而变化，但是这两个观察窗在角度范围内将是对称的，并且该跟踪通常对称于该显示器的左边和右边。
然而，本发明者已经意识到，对称的多视窗定向显示器并不适于所有的应用。例如在图2所示的安装有双视窗显示器的汽车内，一般都会有车辆的后排乘客。假如应用对称的双视窗显示装置，那么正好坐在前排乘客后面的后排乘客将看到与前排乘客一样的图象-并且因此将能够看到前排乘客观看的电影。然而，正好坐在驾驶员后面的乘客将看到与驾驶员一样的显示-并且因此将不得不看到GPS/地图显示而不能观看电影。此外，假如存在第五个中间的后排乘客，他们将看到两个图象的混合，而这是既不希望和又不舒服的。但是，如图3所示，本发明提供了一种多视窗显示器，其中，以一个比另一图象小的角度范围显示一个图象。在本发明的显示器包含在汽车的双视窗显示器中的情况下，让所有的乘客看电影而将GPS/地图显示限制给驾驶员是可能的。
该显示器可以包括用于显示第一图象和第二图象的图象显示装置；和沿着第一方向引导第一图象及沿着第二方向引导第二图象的视差光学部件。
与第一图象的显示相关的图象显示装置的面积宽度和与第二图象的显示相关的图象显示装置的面积宽度可以不同。这是获得不同角度范围的一种简单方式。
该显示器可以包括隔行扫描驱动装置，该装置用于在图象显示装置上以隔行扫描图象显示第一和第二图象。该图象显示装置可以包括象素图象显示装置，并且可以以一个或多个第一象素列显示第一图象，而可以以一个或多个第二象素列显示第二图象。
第一象素列象素的显示宽度可以不同于第二象素列象素的显示宽度。第一象素列象素的纵横比可以不同于第二象素列相应象素的纵横比。
可以以M个第一象素列显示第一图象，而可以以N个第二象素列显示第二图象，其中N≠M。第一象素列的象素可以具有基本上与第二象素列的象素相同的显示宽度。尽管仍然使用标准象素图象显示装置，但允许两个图象以不同的宽度显示。
视差光学部件可以是视差栅，并且可透射第一图象的栅的区域面积可以不同于可透射第二图象的栅的区域面积。
栅可以具有一个或多个孔，用于传输第一和第二图象，并且用于第一图象的这些孔或每个孔的透射面积可以不同于用于第二图象的这些孔或每个孔的透射面积。部分孔或每个孔的传输频谱不同于另一部分孔或每个孔的传输频谱。部分孔或每个孔都可以传输第一图象和第二图象，而另一部分孔或每个孔都可以基本上阻挡第一和第二图象之一，且传输第一和第二图象中的另一个。
该显示器可以进一步包括至少一个漫射器，该漫射器在使用中漫射的第一图象的量不同于漫射第二图象的量，由此第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。这是获得不同角度范围的另一种简单方式。
该漫射器可以包括用于漫射第一图象的一个或多个第一漫射区域以及用于漫射第二图象的一个或多个第二漫射区域，第一区域的漫射强度大于第二区域的漫射强度。
换句话说，视差光学部件可以是视差栅，并且可透射第一图象的栅区可以具有不同于可透射第二图象的栅区的漫射强度。
视差栅横向上不与图象显示层重合，甚至第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。这是获得不同角度范围的另一种简单方式。
换句话说，该显示器可以包括用于形成图象的成像装置，其中视差光学部件或图象显示装置之一横向偏移于视差光学部件或图象显示装置的另一个，由此第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。
显示器显示的第一图象可以不与显示器显示的第二图象交迭，并且显示器显示的第一图象可以是与显示器显示的第二图象相分离的。
该显示器可以适于沿着第三方向显示第三图象，该第三方向不位于由第一和第二方向定义的平面上。如图13所示，在位于公共平面的方向上显示三个图象是可能的，但是通过将其它两个图象与一个图象垂直分离而在水平方向上增大这些图象的角度范围是可能的。
该视差光学部件可以包括可寻址的空间光调制器。
该视差光学部件可以相对于图象显示装置移动。
该视差光学部件可以停用。这允许该显示器以传统的二-维显示模式进行操作。
该图象显示装置可以是液晶显示装置。
本发明还提供一种自动立体显示装置和双视窗显示装置，该自动立体显示装置包括上面所定义的多视窗定向显示器，该双视窗显示装置包括上面所定义的多视窗定向显示器。
现在，将参照附图通过示例性实施例描述本发明的优选实施例，其中
图1是传统多视窗定向显示装置的示意性平面图；
图2说明了一种安装在汽车内的传统双视窗装置；
图3是示出了本发明原理的示意性说明；
图4(a)是传统视差栅的前视图；
图4(b)是非标准视差栅实例的前视图；
图5A(1)到5A(2)示出了根据本发明第一实施例的显示器；
图5B(1)到5B(2)示出了根据本发明第二实施例的显示器；
图5C(1)到5C(3)示出了根据本发明第三实施例的显示器；
图6A(1)到6A(3)示出了根据本发明第四实施例的显示器；
图6B(1)到6B(4)示出了根据本发明再一实施例的显示器；
图6C(1)到6C(2)示出了根据本发明又一实施例的显示器；
图7A和7B示出了根据本发明再一实施例的显示器；
图8A和8B示出了根据本发明再一实施例的显示器；
图9示出了根据本发明又一实施例的显示器；
图10示出了根据本发明又一实施例的显示器；
图11示出了根据本发明又一实施例的显示器；
图12示出了根据本发明又一实施例的显示器；
图13A示出了根据本发明的能显示三个独立图象的显示器；
图13B示出了根据本发明的能显示三个独立图象的显示器；
图14示出了根据实施例的显示器，在该实施例中显示的视窗是垂直分开的；
图15(a)和15(b)分别示出了根据本发明又一实施例的显示器的象素布置和视差光学部件；
图16(a)和16(b)说明了后排乘客和前排乘客或驾驶员看到的显示；
图17示出了根据本发明又一实施例的显示器；以及
图18示出了根据本发明又一实施例的显示器；
整个说明书和附图中相同的附图标记指示相同的部件。
将参照能显示两个图象的定向显示器来描述本发明。但是本发明也可以应用于能显示三个或多个图象的定向显示器。
将参照定向显示器描述本发明，该定向显示器安装在机动车上，显示驾驶员或一个或多个乘客将看到的图象，并且因此在实施例的描述中应用如“驾驶员图象”和“乘客图象”的术语。然而，这些术语仅仅是为了方便描述而使用，本发明并不局限于这样的显示器，该显示器显示车辆的驾驶员或乘客将观察的视窗。本发明的显示器可以用在许多其它的情况中，包括，例如飞机(为乘客或飞行员使用)，计算机游戏或安全屏幕。
图5A(2)是根据本发明第一实施例的多视窗定向显示装置的示意性平面图。装置17包括图象显示装置和设置在图象显示装置前面并以视差栅3的形式存在的视差光学部件。仅是该图缘显示装置的象素图象显示层4示在图5A(2)中，并且为了简明在图5A(2)中省略了基片，起偏振器，用于寻址象素显示层的电极等等。相似的，在图5A(2)中也没有示出用于栅3的支撑基片。
在图5A(1)中的前视图中示出了图5A(2)的多视窗定向显示器17的象素显示层4。如传统的一样，象素显示器包括布置成行和列的象素Pp，Pd矩阵。在使用中，象素显示器4由驱动电路(未示出)驱动以便显示两个隔行扫描的图象。图5A(1)示出了以隔行比1∶1驱动的图象，以便每隔象素列C1，C3，C5...显示一个图象，而在剩下的象素列C2，C4，C6...上显示第二图象。示出图5A(2)的显示装置在机动车中的应用，这样，这些象素列或者称作“驾驶员象素”列或者称作“乘客象素”列，这取决于它们是显示车辆驾驶员将观察的图象还是乘客将观察的图象。如上说明的，这些术语的使用仅仅是为了描述的方便，本发明并不局限于显示车辆驾驶员或乘客将观察的图象的显示器。
在图5A(2)的显示装置中，通过使显示乘客图象的部分象素显示层4的宽度(在水平方向，当显示器定位成图2所示或图5A(1)所示时)大于显示驾驶员图象的部分显示层的宽度，而使一个图象-乘客将观察的图象或“乘客图象”-的角度范围比第二图象-驾驶员将观察的图象或“驾驶员图象”-的角度范围要大。在该实施例中，“乘客象素”Pp要比“驾驶员象素”Pd宽，同时保持乘客象素Pp的深度近似等于驾驶员象素Pd的深度。在图5A(1)所说明的特定实施例中，乘客象素的宽度Wp似是驾驶员象素宽度Wd的两倍。乘客象素较大的宽度意味着乘客图象的角度范围大于驾驶员图象的角度范围。
在图5A(1)和5A(2)的显示器中，以列C2，C4，C6布置乘客象素，而以列C1，C3，C5布置驾驶员象素。象素列如此安排使得乘客象素的列可以跨过显示器与驾驶员象素的列进行交换。由于将栅的孔距最小化，所以对于观察者来说栅的可见度也最小化了。然而原则上，乘客象素的两个(或多个)列能够与驾驶员象素的两个(或多个)列交换。通过将象素列布置成红色驾驶员，红色乘客，绿色驾驶员，绿色乘客，蓝色驾驶员等等，而能够获得全-彩色显示器，尽管其它布置也是可能的。
图4(a)示出了显示器17的视差光学部件3的前视图。正如所看到的，视差光学部件3是传统的视差栅，该栅具有由不透明区域11分隔开的垂直延伸的透明狭缝10。(应该注意的是，在此使用的术语“垂直”和“水平”是表示象素列和象素行的方向，如在象素显示器的描述中是通用的。这些术语的使用并不意味着本发明的显示装置就局限地用于图5A(1)-5A(2)建议的特定的方向中)。如图5A(1)所示，视差栅布置成使视差栅的透射狭缝10相对于图象显示层的乘客象素列并且平行于其延伸。
在图3中示意性的说明本发明所获得的优点，图3是包含在汽车仪表板16中的本发明的多视窗定向显示器17的示意性平面图。乘客图象横向上的角度范围α1大于驾驶员图象横向上的角度范围α2。此外，布置观察窗，使得前排乘客18和所有后排乘客19，20，21均处在乘客图象的观察窗内。因此汽车内的所有乘客18-21都能够看到相同的图象，该相同的图象，例如可以是电影。仅有驾驶员22位于驾驶员图象的观察窗内，该驾驶员图象例如可以是结合示出车辆位置的GPS显示器来示出周围区域的地图。
图5B(1)和5B(2)示出了根据本发明的第二实施例的多视窗定向显示器18。图5B(2)是该显示器的示意性平面图，该显示器包括图象显示装置4’和设置在该图象显示装置的前面并以视差栅3’的形式存在的视差光学部件。如图5A(2)，仅示出了图象显示装置的图象显层4’和视差栅3’。为了简明，图5B(2)省略了图象显示装置的基片和视差栅，起偏器，寻址装置等等。
图5B(1)是图5B(2)的定向显示器的图象显示层4的前视图。同前述实施例一样，象素图象显示层4’的象素在宽度上变化，其上显示一个图象(乘客图象)的象素宽度w2大于其上显示第二图象(驾驶员图象)的象素宽度w1。象素布置成行，在每行中，用于显示驾驶员图象的象素P11，P13，P15；P22，P24，P26可与用于显示乘客图象的象素P12，P14，P16；P21，P23，P25交换。然而，象素的每一行都关于相邻的行偏移。在图5B(1)中，相邻的行偏移大约半个象素的间距，这样使得每个象素列都包括乘客象素，驾驶员象素，乘客象素，等等，但是该实施例不局限于行之间的该特定偏移。
在图4(b)的前视图中示出显示装置18的视差栅3’。视差栅的透明部分10’没有布置成象图4(a)的视差栅一样的垂直狭缝。相反，该栅的透明区域10’具有小于乘客象素宽度的宽度w3，并且具有基本上等于乘客象素深度的深度。该透明部分10布置成可在水平和垂直方向上与不透明部分11交替。视差栅3’可以看作包括多行与不透明部分交换的透明部分，与相邻行相比，每行横向偏移约1/2间距，该间距是指在相同行的一个透明部分的中心和直接相邻的透明部分的中心之间的间距。在共同处在审理中的UK专利申请号0228644.1，0306516.6和0315170.1中公开了这种视差栅的制造。当装配多视窗定向显示器时，将视差栅3’布置成使每个透明部分10’与象素图象显示层4’的乘客象素P12，P14...，P21，P22...之一相对。与驾驶员象素相比，乘客象素的较大宽度又导致乘客图象的角度范围大于驾驶员图象的角度范围。
图5B(1)-(2)的显示器尤其适用于希望显示器或者作为多视窗定向显示器或者作为传统的2-维显示器(通过停止视差栅)的情况中。当以2-维模式操作时，图5B(1)所示的象素布置能够提供改善的显示质量。
图5C(1)到5C(3)示出了根据本发明第三实施例的多视窗定向显示装置。图5C(3)是仅示出视差光学部件3和图象显示层4的示意性平面图，图5C(1)是图象显示层4的前视图，而图5C(2)是视差光学部件3的前视图。该实施例通常对应于图5A(1)和图5A(2)的实施例，除了图象显示层4的象素Pp，Pd的宽度(在横向上)远大于它们的深度(在垂直方向上)。该实施例的操作原理与图5A(1)和图5A(2)的实施例的操作原理相同，在此不作进一步描述。
上述的多视窗显示器需要象素图象显示装置，该装置具有两个不同尺寸的象素。尽管这种图象显示装置是可用的，但是如果其中所有的象素都具有相同尺寸和相同形状的传统象素显示装置是可用的话，则其是更好的选择。图6A(1)-6A(3)示出了包括传统象素图象显示层4’的本发明的多视窗定向显示器19，其中所有的象素都具有相同的尺寸和相同的形状。
图6A(3)是该实施例的显示器19的示意性平面图。它又包括图象显示装置和设置在图象显示装置前面且是视差栅形式的视差光学部件。如较早实施例一样，为了简明仅在图6A(3)中示出图象显示装置的象素显示层4’和视差栅3。
图6A(1)的前视图中示出该象素显示层4”。正如所看到的，该显示层4”包含布置成行和列的象素Pp，Pd的矩阵。这些象素具有彼此相同的尺寸和形状。在该实施例中，当在显示层上显示乘客图象和驾驶员图象时，通过利用不对称地隔行扫描这两个图象来获得显示乘客图象的部分图象显示层的较大的宽度。图6A(1)示出了一个实例，以2∶1的隔行比驱动(由合适的驱动电路，未示出)该图象显示层，其中利用两个相邻的象素列C1，C2；C4，C5来显示乘客图象。每对用来显示乘客图象的象素列由用来显示驾驶员图象的单个列象素C3，C6隔行扫描。因此，用来显示乘客图象(两个相邻象素列)的部分图象显示层的宽度大于用来显示驾驶员图象(一个象素列)的部分图象显示层的宽度，这样，乘客图象因此具有比驾驶员图象更大的角度范围。全-彩色图象可以通过例如，布置成一个在另一个上的红、绿和蓝象素或通过将象素列布置成红色驾驶员，2x红色乘客，绿色驾驶员等等而显示出来，尽管对于全-彩色显示来说其它象素布置也是可能的。
如上面提到的，图6A(1)-6A(3)的显示器19可以使用任何传统的象素显示装置，其中的象素具有彼此相同的尺寸和相同的形状。本发明不局限于图6A(1)所示、具有特定纵横比象素的显示元件，也不局限于使用图6A(1)所示的特定的2∶1的隔行扫描比。
该实施例的多视窗定向显示器需要如在图6A(2)的前视图所指示的标准视差栅3。
图6A(3)的显示器19的另一个优点是它可以或者在对称的显示模式下或者在非对称的显示模式下受到驱动，其中对称显示模式下的两个视窗相应于具有相同角度范围的两个图象，非对称模式下的两个视窗具有彼此不同的角度范围。这在图6B(1)到6B(4)中进行说明。
图6B(3)和6B(4)通常分别相应与图6A(1)和6A(3)，除了它们示出象素图象显示层4受到4∶2的隔行扫描比的驱动-所以，在四个相邻的象素列上显示乘客图象，该图象与在两个相邻象素列上显示的驾驶员图象交错。
然而，假如以相等的隔行扫描比(即，1∶1，2∶2等的隔行扫描比，如图6B(1)所示)驱动象素显示元件的话，显示层4”上的驾驶员图象的宽度就等于显示层4”上的乘客图象的宽度。图6B(2)是当以相等的隔行扫描比驱动时的显示装置19的示意性平面图，可以看到，驾驶员视窗的角度范围等于乘客视窗的角度范围。(图6B(1)和6B(3)示出了3∶3的隔行扫描比，但是对称的显示模式对于任何相等的隔行扫描比都能够获得。)
除了在对称双视窗显示模式和非对称的显示模式之间切换显示器19之外，在非对称的双视窗显示模式下变化乘客视窗和驾驶员视窗的相关角度范围也是可能的。这通过变化隔行扫描比(但是仍然保持乘客图象的宽度大于驾驶员图象的宽度)就可以获得。例如，虽然从图6B(3)所示的4∶2的隔行扫描比移动到5∶1的隔行扫描比将导致非对称的双显示模式，但是将增大乘客视窗的角度范围。当保持非对称双视窗模式时，能够变化驾驶员视窗和乘客视窗的相关角度范围，这允许构造单一显示器以适合多于一个的应用，例如适合机动车的多个型号。(在该实施例中，可以优选以不改变显示器的全部间距的这种方式来变化隔行扫描比，如上面提到的从4∶2改变到5∶1，因为这允许使用固定的视差光学部件。假如以改变显示图象全部间距的方式来变化隔行扫描比(如从4∶2改变到3∶2，这将从6到5改变间距)，那么将需要可切换的视差光学部件。)
从对称的双视窗模式到非对称的双视窗显示模式的转换取决于，例如，安装有显示器的汽车中的人数。假如该汽车仅包含一个驾驶员和一个前排乘客，那么可以使用对称的双视窗显示模式而没有必要以非对称的双视窗显示模式操作该显示装置19。仅有一个驾驶员和前排乘客存在的情况下，对称显示模式的使用为驾驶员提供了最大的可能的观察窗并且最小化了串音。
也可以驱动该实施例的显示装置19以提供从另一个观察窗分离一个观察窗的非显示区域。这在通常分别对应于图6B(3)和6B(4)的图6C(1)和6C(2)中进行说明。如图6C(1)所示，该图6C(1)是象素图象显示层4”的前视图，图象显示层由任何合适的驱动装置(未示出)控制以便在三个相邻的象素列C5，C6，C7；C11，C12，C13上显示乘客图象，并且在两个相邻的象素列C3，C4；C9，C10上显示驾驶员图象。因此，显示乘客图象的部分图象显示层4”的宽度不同于显示驾驶员图象的部分图象显示层4”的宽度，所以驾驶员图象观察窗的角度范围将比乘客图象观察窗的角度范围小。
进一步驱动象素显示元件4”以在所示乘客图象和所示驾驶员图象之间提供一个或多个黑色象素列C8。图6C(1)中示出了一列黑色象素，但是原则上可以驱动两个或多个相邻的象素列以提供黑色显示。如图6C(2)所示，黑色象素提供了黑色观察窗20，其中在驾驶员图象21的观察窗和乘客图象的观察窗22之间看不到图象。无-图象视窗20的存在减少了乘客图象和驾驶员图象之间的串音，并且也减少了假如使用者转动或移动头部而无意地看到不希望用户看到的图象的机会。该黑色的，无-图象的视窗也允许显示器对于一个或多个观察者是关掉的，所以，例如不想观看娱乐节目的乘客可以坐在黑色观察窗范围内的位置上。
其中看不到图象的黑色视窗的存在，在本发明应用到双视窗显示器的情况下也可以是有利的，其中该双视窗显示器应用到希望一个视窗仅被一个人看到的情况。该实例用在自动取款机(ATM)中，在此希望用于输入PIN号的屏幕仅被进行交易的人看到而不被其他人看到。
黑色观察窗也可以通过在制造中将图象显示层的列保留成黑色，在那些列上不提供象素来产生。
图7A和7B示出了根据本发明又一实施例的多视窗定向显示器23。图7B示出了显示器23的平面图，而图7A示出了象素图象层4的前视图。该显示装置23又包括设置在图象显示元件前面、视差栅3形式的视差光学部件。象前述实施例一样，图7B仅示出了图象显示装置的象素显示层4和视差栅3，而为了描述的简单省略了其它部件。
在该实施例中，显示乘客图象的部分图象显示层4的宽度又不同于显示驾驶员图象的部分图象显示层4的宽度，这样使得驾驶员图象的观察窗的角度范围将比乘客图象的观察窗的角度范围小。在该实施例中，显示第二图象的(乘客图象)的象素P2，P3，P5，P6，P8，P9通常水平延伸并且具有水平方向上的宽度，该宽度比它们在垂直方向上的深度要大得多。显示第一图象(驾驶员图象)的象素P1，P4，P7通常垂直延伸并且具有水平方向上的宽度，该宽度比它们在垂直方向上的深度要小得多。因此，显示第一图象(驾驶员图象)的象索P1，P4，P7的宽度w1比显示第二图象(乘客图象)的象素P2，P3，P5，P6，P8，P9的宽度w2要小，这样使得用于乘客图象的观察窗具有比用于驾驶员图象的观察窗大的角度范围。
在该实施例中，图象显示器的象素可以具有相同的尺寸和形状，但是驾驶员象素却定位成它们的长轴垂直布置而乘客象素定位成它们的长轴是水平的。当该实施例用于具有可停用的视差栅并且能以2-D或者以3-D模式操作的显示器时，使所有象素都具有相同的尺寸和形状保证了2-D图象的质量。
图7A指出了用于产生全彩色驾驶员和乘客图象的一个可行方案-在每个象素中的字母“R”，“B”和“G”表示将受到驱动分别显示图象的红色，蓝色或绿色分量的象素。
图8A是根据本发明又一实施例的多视窗定向显示器24的示意性平面图。该显示装置24又包括设置在图象显示装置的前面、视差栅形式的视差光学部件。为了描述的方便，在图8A中仅示出了图象显示装置的视差栅3和象素图象显示层4”。
该实施例的象素显示层是一传统的显示层，其中象素具有彼此相同的尺寸和形状(这样使得在其上显示乘客图象的象素Pp具有与在其上显示驾驶员图象的象素Pd相同的尺寸和形状)，并且所以通常对应于图6A(1)所示的象素显示层4”。然而在该实施例中，不能通过以两个图象之间的非对称隔行扫描比来驱动象素显示层来获得非对称双显示模式。相反，驱动该显示元件4”，这样使得可以相同的隔行扫描来显示两个图象。在图8A中示出，以1∶1的隔行扫描比来驱动显示元件4”，但是也可以以任何相同的隔行扫描比，例如2∶2，3∶3等来进行驱动。
该实施例的视差栅是如图4(a)所示的标准视差栅3。然而，视差栅定位成使透明狭缝10关于象素显示层4”的象素列错位。这种错位的效果是提供一种非对称的显示模式，其中一个图象(图8A中的驾驶员图象)的观察窗的角度范围比另一个图象(图8A中的乘客图象)的观察窗的角度范围小。
图8A的实施例也可以使用一种非标准视差栅。
已知为了提供“视点校正”，而使视差栅的间距略微小于象素图象显示板，并且在这种显示器中，在视差栅的孔和图象显示板的象素(或象素列)之间的有一些小错位。然而在图8A的实施例中，视差栅3和图象显示层4”之间的错位比公知显示器中的要大。例如，在显示器的中心，视差栅的孔典型的是从完全对准的位置移动大约20°。这种错位的效果是使得一个观察窗几何变小，并且因此产生具有彼此不同角度范围的观察窗。
图8B示出了图8A实施例的改进形式。在该实施例中，栅3的横向位置可以通过控制器25被控制。该控制器25能够使栅3在图8B中的箭头A所指示的方向上平行于象素显示层4”移动。通过平行于象素显示元件4”移动栅，可以调整栅3的透明狭缝10和象素显示层4”的象素列之间的错位度数，并且因此相对于另一个图象观察窗的角度范围改变一个图象观察窗的角度范围。通过合适地定位该栅，也可以获得对称的显示模式，其中两个观察窗具有相同的角度范围。如上参照图8A的实施例所说明的，栅3在提供对称显示模式的位置和提供非对称显示模式的位置之间的运动典型地会导致显示器中心约20°的错位。尽管观察跟踪显示器是公知的，其中视差栅相对于图象显示层是可移动的，这样使得观察窗能够“跟踪”关于显示器横向移动的观察者的位置，但在这种观察跟踪显示器中，视差栅和图象显示层的相对运动的角度是小的。这些现有装置中的视察栅和图象显示层的相对运动没有提供足够的错位以产生非对称的观察窗。
图8B的实施例可以通过利用相对于象素显示层4”可物理移动的栅3来实现。在该实施例中，控制器25将控制致动器，该致动器会将栅3移动到它希望的位置。图8B的显示装置(24’)可以选择性地通过利用可寻址空间光调制器作为栅3来实施。在这种情况下，视差栅相对于显示元件4”本身将不会物理移动；而是，SLM的不透明且透射区域将通过合适地重新-寻址SLM来“移动”到SLM不同的位置上。
图9是本发明另一个定向显示器25的示意性平面图，它是图6A(1)到6A(3)的实施例的改进形式。图9中的视差栅3和象素显示层4”从各方面都基本上等同于图6A(3)中的显示装置19的视差栅和象素显示层，在此不作进一步的描述。图9的显示装置25进一步包括能跟踪使用者眼睛的位置和/或识别使用者的跟踪/识别装置26。例如，装置26可以包括虹膜传感器和/或指纹传感器，这些传感器包含关于显示器25的授权使用者的虹膜或指纹图形的信息。当一个人想要启动该装置时，装置26将确定这个人是否为该系统的授权使用者，并且将仅允许系统由授权的使用者启动。该装置26可以进一步存储关于由每个授权使用者最常使用的显示模式的信息-并且当该系统被启动时，该装置26将优选指示隔行扫描控制器27以用提供使用者最喜爱的显示模式的隔行扫描比来驱动显示层4”。
该跟踪/识别装置26可以另外或有选择地确定或估计显示装置的使用者数。在该显示装置包含在汽车中的情况下，例如，该识别/根据装置26可以识别该车辆中的乘客数。假如它确定出仅有一个驾驶员，则该识别/跟踪装置26将指示隔行扫描控制器27来驱动显示层4”以为驾驶员提供最大的显示分辨率。假如它确定出仅有一个驾驶员和一个前排乘客，该隔行扫描控制器27可以受到该跟踪装置26的指示以驱动显示元件4”，从而象图6B(1)一样提供对称显示模式。假如它确定出该汽车是满的，该隔行扫描控制器27会受到指示从而以一个隔行扫描比来驱动显示层4”，该隔行扫描比提供如图6B(3)所示的不对称显示模式。
该识别/跟踪装置26可以另外或选择性地配备有动态眼睛跟踪检测器或移动检测器。假如装置26检测到驾驶员头部，如已经移动了，那么它将指示隔行扫描控制器27改变隔行扫描比，并因此改变驾驶员图象观察窗的角度范围，从而确保驾驶员仅能看见驾驶员图象而不能看到乘客图象。因此，该实施例允许显示器25的显示模式的不对称性，从而实时适应于使用者，如驾驶员和/或乘客的运动。
图10示出了根据本发明进一步实施例的多视窗定向显示器28。该图10的显示器28又包括设置在图象显示装置的前面且为视差栅29形式的视差光学部件。为了描述的简明，在图10中仅示出了图象显示装置的视差光学部件3和象素显示层4”。
在该实施例中，如图6A(1)所示，象素显示元件具有有尺寸和形状都彼此相同的象素。该实施例中的非对称双视窗显示模式通过使一个图象(在图10中这是乘客图象)的栅29的透明孔30，31，32比另一个图象(在图10中这是驾驶员图象)的宽而获得。在图10的实施例中，两个图象之间的透射孔30，31，32的宽度差是通过使孔的一个区域的传输频谱不同于该孔的另一区域的传输频谱而获得的。该第一孔30例如，是由仅传输绿光的第一区域30G和既传输红光又传输绿光但阻挡蓝光的第二区域30GR形成的。类似的，第二孔31，是由仅传输红光的第一区域31R和传输红光和蓝光但阻挡绿光的第二区域31GB形成的。第三孔32例如，是由仅传输蓝光的第一区域32B和既传输绿光又传输蓝光但阻挡红光的第二区域32GB形成的。
该视差栅29的第二孔31位于显示元件4”的两象素列C3，C4的对面。象素列C3显示一个图象(驾驶员图象)的蓝色分量，而象素列C4显示第二图象(乘客图象)的红色分量。象素列C3上显示的驾驶员图象的蓝色分量能够通过孔31的一个区域31RB，因为一个区域31RB能透射蓝光。但它不能通过孔31的另一区域31R，因为该区域仅传输红光。因此，用于由象素列C3发出的蓝光的有效透射孔仅是一个区域-第二孔31的区域31RB。
象素列C4显示第二图象的红色分量。由该象素发出的光可以通过孔31的整个面积-因为孔31的两个区域31R，31RB都可以传输红光。因此对于红光，孔31的透射面积是孔31的整个面积。因此，孔31对于由一个象素列C4-形成乘客图象部分-发出的光的透射面积比对于由另一个象素列C3-形成驾驶员图象部分-发出的光的透射面积要大。
对于其它孔30和32产生类似的效果。第一孔30相邻于象素列C1，C2，这些象素列分别是用于驾驶员图象的红色象素列和用于乘客图象的绿色象素列。来自驾驶员图象的象素列C1的红光不能通过第一孔30的一个区域30G，这样就使得用于驾驶员图象的第一孔30的有效面积比该孔的真实宽度要小。但是，来自乘客图象的象素列C2的绿光却能通过整个孔，因为两个区域30G，30GR都能传输绿光。
类似的，第三孔32在象素列C5，C6的对面，这些象素列分别显示驾驶员图象的绿色分量和乘客图象的蓝色分量。第三孔32的一个区域32B将不传输来自于显示驾驶员图象的象素列C5的光，所以对于由象素列C5发出的光来说，第三孔32的有效透射面积比第三孔32的真实面积要小。但是，由乘客象素列C6发出的蓝光能通过第三孔32的整个面积。
因此图10的实施例提供了一种非对称双模式显示器，其中用于一个图象的观察窗的角度范围比用于另一图象的观察窗的角速范围要大。这是因为视差栅29上的孔的有效宽度对于一个图象比对于另一个图象要大。
在图10的实施例中，视差栅的孔如图4(a)中一样在列上延伸。该图10的实施例也可以应用到具有象图4(b)中一样的非标准视差栅的显示器上，尽管孔和隔行扫描的设计对于非标准栅的不同行来说是不同的。
在图10的改进形式(未说明)中，显示一个图象的象素发出的光与显示另一图象的象素发出的光成垂直偏振状态。EP-A-0887692描述的图象显示装置可以以这种方式显示图象。在该实施例中，每个孔的一个区域由起偏器形成，该起偏器仅传输图象中的一个(例如乘客图象)而阻挡另一个图象。每个孔的另一个区域能透射两个偏光。因此，每个孔的透射面积对于一个图象比对于另一个图象要大。
图11是根据本发明又一实施例的多视窗定向显示器30的示意性平面图。
该显示器30又包括设置在图象显示装置的前面且为视差栅3形式的视差光学部件，该图象显示装置包括象素显示层4。该象素显示层4仅是图11中所示的图象显示装置的元件，并且为了简明，用于视差栅3的支撑基片也已经从图11中省略掉了。
图11的显示器30进一步包括设置在视差栅3前面的压花漫射元件31。该压花漫射元件包括与区域32可交替的区域33，区域33产生很强的光漫射，区域32产生微弱的漫射或不产生漫射。区域32，33都是垂直延伸带的形式。如图4(a)所示，视差栅是如图6A(1)所示的标准视差栅3，并且象素显示层4”是其中的象素具有相同形状和相同尺寸的显示层。
在使用中，两个图象以隔行扫描的方式通过任何合适的驱动装置(未示出)显示在显示层4”上。如图11所示，这两个图象以相同的隔行扫描比如1∶1显示。视差栅3的透射孔10与显示层4”的象素列对准。
因为压花漫射元件31的存在，在图11中出现了两个图象的观察窗之间的非对称性。该漫射元件布置成使形成一个图象的光在强漫射区域33上主要，优选专门是入射的，并且因此另一个图象的光在弱漫射区域32主要，优选专门是入射的。
在低漫射区域32上入射的图象观察窗的角度范围不能由漫射元件31大大地改变。这种合成观察窗将具有相似于下述角度的角度范围，该角度由视差栅3中的透射狭缝10的宽度和显示层4”与视差栅3之间的距离确定。
但是，漫射元件31的强漫射区域33将增大强漫射区域33上入射的图象观察窗的角度范围。因此，在图11的实施例中，第二图象的观察窗的角度范围将由强漫射区域33来增大，并且所以将比由视差栅的透射狭缝10的宽度定义的角度大很多。
已经参照图4(a)的标准视差栅3描述了上述图10和11的实施例。这些实施例也可以使用如图4(b)所示的非标准视差栅，通过合适地对图象显示层4”的象素进行寻址来实施。
图12是根据本发明又一实施例的多视窗定向显示器38的示意性平面图。该显示器38又包括设置在图象显示装置的前面且为视差栅3形式的视差光学部件，该图象显示装置包括象素显示层4。该象素显示层4仅是图12所示的图象显示装置的元件，并且视差栅3的支撑基片也已经从图12中省略掉了。
图12的视差栅3进一步包括多个压花漫射元件31’，其中每个都设置在通过视差栅各个孔的光学路径上。该压花漫射元件31’是这样的，视差栅的每个孔10由漫射区域33和区域32(为了方便称作“弱漫射区域”)部分覆盖，区域33产生高的漫射，区域32产生弱漫射或不产生漫射。在标准视差栅的情况下，漫射区域32，33是垂直延伸带(即，它们延伸进图12的纸平面)的形式，并且如图6A(1)所示，象素显示层4是其中的象素具有相同形状和相同尺寸的显示层。
在使用中，在显示层4上，以隔行扫描的方式通过任何合适的驱动装置(未示出)显示两个图象。如图12所示，以相同的隔行扫描比，如1∶1显示这两个图象，所以显示驾驶员图象(“驾驶员象素”)的象素与显示乘客图象(“乘客象素”)的象素可以交替。视差栅3的透射孔10与显示层4的象素列对准。
因为压花漫射元件31的存在，图12的显示器35中出现了两个图象的观察窗之间的非对称性。该漫射元件布置成使形成一个图象的光在强漫射的漫射区域33上主要，优选专门是入射的，并且使另一个图象的光在弱漫射或无漫射的漫射区域32上主要，优选专门是入射的。在低漫射或无漫射的漫射区域32上入射的图象观察窗的角度范围不能由漫射元件改变。但是，强漫射区域33将增大在强漫射区域33上入射的图象观察窗的角度范围。因此，在图12的实施例中，在强漫射区域33上入射的图象观察窗的角度范围将比另一个图象的角度范围大很多。
布置图12的显示器35以便使来自一个图象-图12的乘客图象-的光在强漫射区域33上主要是入射的，同时使形成另一个图象-图12中的驾驶员图象-的光在弱漫射区域主要，优选专门是入射的。在图12中，这通过在视差栅3的孔10中提供滤色元件30G，30R，30B来布置。视差栅的每个孔10都包括两个滤色器，一个与漫射元件31’的强漫射区域33对准，而另一个与漫射元件31’的弱漫射区域32对准。一个孔中的两个滤色器具有彼此不同的传输频谱。
图12所示的中心孔10布置在蓝色驾驶员象素C3的列和红色乘客象素C4的列的对面。与漫射元件31’的强漫射区域33对准的滤色器是红色传输滤色器30R，而与弱漫射区域32相邻的滤色器是蓝色传输滤色器。红色象素列C4发出红光，并且它由红色滤色器30R传输从而通过漫射元件31’的强漫射区域33；但是它由蓝色的滤色器30B阻挡从而不能通过弱漫射区域32。相反地，驾驶员象素列C3发出蓝光，并且它通过蓝色滤色器30B传输从而通过漫射元件31’的弱漫射区域32，但是它受到红色滤色器30B的阻挡不能通过强漫射区域33。
视差栅3的另一个孔10也配备有滤色器，这使得来自于相应的乘客图象列的光可以通过与孔相邻的漫射元件的强漫射区域33传输，而不通过与该孔相邻的弱漫射区域32传输。相反地，来自对应于该孔的驾驶员象素列的光通过与该孔相邻的漫射元件31’的弱漫射区域32传输，但是不通过与该孔相邻的强漫射区域33传输。
图12的实施例也可以用于具有如图4(b)的非标准视差栅的显示器，尽管孔和隔行扫描的设计对于非标准栅的不同行是不同的。
图13A是本发明的又一多视窗定向显示器39的剖视平面图。它又包括图象显示装置和设置在图象显示装置的前面且为视差栅3形式的视差光学部件。象较早实施例一样，为了简明仅在图13A中示出图象显示装置的象素显示层4和视差栅3。
本发明的显示器能够显示三个或多个图象。图13A说明了用于机动车中的显示器39，将一个图象显示给驾驶员22，第二图象给前排乘客18，以及第三图象给后排乘客19，20，21。
在图13A中，象素图象显示层4是一传统的图象显示层，其中所有的象素都具有相同的尺寸和形状。这三个图象在显示层4上显示成隔行扫描图象，并且每个图象都利用相同数量的象素显示。在图13中，驾驶员图象显示在两个象素列C1，C2上，用于后排乘客的图象显示在接着的两个象素列C3，C4上，而用于前排乘客的图象显示在接着的后两个象素列C5，C6上。通过将视差栅的孔10关于图象显示层错位来获得观察窗的角度范围之间的非对称性。结果，驾驶员图象和前排乘客图象的观察窗相对较窄，而后排乘客图象则具有大角度范围的观察窗，这样使得所有的后排乘客19，20，21都能舒适的坐在用于后排乘客图象的观察窗内。
假如希望的话，图13A的实施例可以与上述的其它实施例相结合。例如，在图象显示层4上的图象的非对称隔行扫描可以用来进一步改变三个观察窗的相对角度范围。假如希望的话，如上面参照图6C(1)和6C(2)所描述的，黑色观察窗可以出现在驾驶员图象观察窗和后排乘客图象观察窗之间，和/或出现在前排乘客观察窗和后排乘客图象观察窗之间。
图13A说明了显示三个图象的显示器39，这使得所有的后排乘客19，20，21都能看到相同的图象。通过合适地寻址图象显示层4，显示器39可以选择性地显示希望供不同的后排乘客显示使用的两个或多个图象。
图13B是本发明的又一多视窗定向显示器39’的剖视平面图。该显示器39又包括图象显示装置和设置在图象显示层4的前面且为视差栅3形式的视差光学部件。象较早实施例一样，为了简明在图13B中仅示出图象显示装置的象素显示层4和视差栅3。
该显示器39’也能显示三个或多个图象。图13B说明了具有三排座位的机动车，如所谓的“人类运载工具”中的显示器。该显示器39’将一个图象显示给驾驶员22，第二图象给前排乘客18，以及第三图象给第二排乘客座位上的乘客41，42；这种图象对于在第一排乘客座位上的中间乘客20也是能够看得见的。
图13B说明了仅有三个图象的显示器，在第一排乘客座位上的左边和右边的乘客19，21没有位于任何观察窗内。然而，可以将后排乘客图象的观察窗作得足够宽以包括前排乘客座位上的左边和右边的乘客19，21以及第二排乘客座位上的乘客41，42。换句话说，图象显示层4能够另外的显示独立的图象，该图象打算使第一排乘客座位上的左边乘客19和右边乘客21能够看得见。
在图13B的显示器中，打算供给第二排乘客41，42的图象观察窗也包括第一排乘客座位上的中间乘客20。假如不希望这样，如下图14的垂直分离技术可以用在图13B的显示器中。这将使得一个图象显示给第一排乘客座位上的中间乘客20，而另一个不同的图象显示给第二排乘客座位上的乘客41，42；对于将独立的图象显示给第二排乘客座位上的每个乘客41，42也是可能的。
图14是根据本发明的再一多视窗定向显示器36的示意性侧视图。象在前述实施例一样，该显示器30也能显示三个不同的图象。然而在图14的实施例中，一个图象的观察窗与垂直方向上的其它图象的观察窗相分离，如图14所示，这样三个图象的观察方向就不位于同一平面上。图14示出了用于两个显示图象的观察窗，一个打算供接近于显示器的观察者22观察，而一个打算供远离显示器的观察者20观察。两个图象观察窗的中心在垂直方向上是分离的，用于接近于显示器的观察者22的观察窗是在打算供远的观察者20观察的图象观察窗的上方。结果，每个观察者的头部都近似位于打算向观察者显示的图象观察窗内的垂直方向的中心上。优选地，如图14所示，两个观察窗的垂直分离使得观察窗不会交迭。
可以看到，在图14的驾驶员图象观察窗的垂直方向内的角度范围比在乘客图象观察窗的垂直方向内的角度范围要大。然而原则上，这两个观察窗在垂直方向内可以具有相似的角度范围。
图14的实施例可以用于图13A和13B所示的显示器中，该显示器能够产生在水平面上不交迭的三个分离的观察窗。但是由于图14的显示器40在不同的观察窗之间提供了垂直的分离，所以不必将所有的观察窗如图13A和13B中一样在水平方向上分离。假如在垂直方向上是分离的，那么打算在离显示器不同距离处观察的图象观察窗会在水平方向上交迭。例如在显示器40用在机动车的情况下，假如后排乘客图象观察窗与前排乘客图象观察窗和驾驶员图象观察窗在垂直方向上是分离的，那么前排乘客图象观察窗和/或驾驶员图象观察窗与后排乘客图象观察窗在水平方向上交迭就是可能的。这允许在水平方向上前排乘客图象，驾驶员图象和后排乘客图象的观察窗的角度范围比图13A所示的要大。
图14的实施例也可以用于这样的显示器中，其中如图6B(1)到6B(3)的显示器一样，这些图象的角度范围是可以控制的。这将导致可以以例如对称显示模式，非对称显示模式和一种模式操作的显示器，在对称模式中该显示器显示驾驶员图象和单个乘客图象(象图6B(1)一样)，在非对称模式中该显示器显示驾驶员图象和单一乘客图象(如图6B(2)一样)，在一种模式中该显示器显示驾驶员图象和两个乘客图象，其中一个乘客图象与另一个乘客图象和驾驶员图象垂直分离。
图15(a)和15(b)分别是适于使在图14的显示器40中的图象显示层4和视差栅3的前视图。
尽管图15(a)示出了图象显示层的三个象素列C1，C2，C3，但实际上，图象显示层4将包含更多的象素列。第一列C1包含用于显示驾驶员图象的多对象素D和用于显示前排乘客图象的象素FP。驾驶员象素D和前排乘客象素FP垂直对准，并且彼此横向分离。用于显示驾驶员图象的象素D的宽度比用于显示前排乘客图象的象素FP的宽度小，以便提供非对称的观察窗。(换句话说，象图6A(1)-6A(3)一样，列C1中的所有象素都具有相同的宽度，图象的不同角度范围通过前排乘客图象显示在比驾驶员图象多的象素上来获得。象上述参照图6B(1)到6B(3)描述的一样，这会允许前排乘客图象和驾驶员图象的角度范围可控制。)
第二个象素列C2包含使用中为后排乘客显示一个或多个图象的象素RP1，RP2，RP3。在图15(a)中，列C2包含三个水平分离的象素，但是本发明并不局限于此。
第三个象素列C3也包含用于显示驾驶员图象的象素和用于显示前排乘客图象的象素，并且以与在第一象素列C1中相同的方式布置它们。
在第一个象素列C1中，前排乘客象素和驾驶员象素的相邻对以一个垂直间距分隔开，该垂直间距比第二象素列C2中的后排乘客象素RP的垂直深度要大。相反地，第二个象素列C2中的后排乘客象素之间的垂直间距比第一象素列C1中的前排乘客象素FP和驾驶员象素D的垂直高度要大(驾驶员象素D的垂直高度优选近似与前排乘客象素FP的垂直高度相同)。而且，相邻列中的象素在垂直方向上受到隔行扫描-使得在垂直方向上在一列象素和相邻列的象素之间没有交迭。
图15(b)示出了显示器40的视差栅3。该视差栅3包括透射孔10的矩阵，每个孔在水平和垂直方向上都与相邻的孔分离。垂直方向上孔的间距约等于图象显示层4的象素列的垂直间距(图象显示层4的每个象素列都具有彼此大约相同的间距，而不管它是前排乘客/驾驶员象素列还是后排乘客象素列)。视差栅的孔的水平间距约等于图象显示层的象素列的水平间距(尽管为了获得上面提到的“视点校正”效果，它优选不是精确的等于图象显示层的间距)。
当视差栅3和图象显示层4结合在显示器40中时，其中视差栅3设置在图象显示层和观察者之间，视察栅3和图象显示层4垂直排列，使得当其头部在相对于该显示器的一个高度的观察者观察显示器时，视差栅的孔10与后排乘客的象素RP在垂直方向上对准；视差栅的孔10与列C2的后排乘客的象素RP在水平方向上也对准。但是显示前排乘客图象或驾驶员图象的象素不与视察栅的孔10对准，而是与视差栅3的不透明部分对准。这在图16(a)中示出。因此，位于相对于显示器的该高度的观察者将看到显示在后排乘客象素RP上的图象，而不会看到显示在前排乘客象素FP或驾驶员象素D上的图象。
然而，当头部处在相对于该显示器的第二较低高度的观察者观察显示器40时，从观察者的视点看，前排乘客象素FP和驾驶员象素D与视差栅的孔10对准。后排乘客象素RP不与视差栅的孔10对准，而是与视差栅的不透明部分对准。这在图16(b)中示出。因此，头部处在第二高度的观察者或者看到驾驶员图象或者看到前排乘客图象，这取决于他们关于显示器的横向位置。
假如布置显示器使得两个图象之间的边界不是水平的而是与水平成一角度(例如，如图14所示向上成一角度)，那么这两个图象对于处在离显示器不同距离处的观察者来说都是能够看得见的(假定观察者的头部高度不变)。
如图15(a)所指示的，前排乘客象素FP的水平宽度比驾驶象素D的水平宽度要大。因此，如上面参照图5A(1)和5A(2)说明的，前排乘客图象的角度范围在水平方向上将比驾驶员图象在水平方向的角度范围要大。
在图15(a)所示的实施例中，显示后排乘客图象的象素列C2包含三个水平分离的象素。这些象素可以受到独立寻址并且可以显示三个不同的图象。因此，机动车辆的三个后排乘客每人都可以看到一个不同的图象，因为视差栅中的孔10引导三个不同的图象显示在象素RP上，该象素在三个分离方向上显示后排乘客图象。应该注意，图15(a)到16(b)的实施例并不局限于能够显示三个不同后排乘客图象的显示器。该显示器原则上也能显示对于所有后排乘客都能看得见的单个图象，并且这可以通过在所有后排乘客象素RP1，RP2，RP3上显示相同的图象或通过用单个的后排乘客象素代替三个后排乘客象素RP1，RP2，RP3来实现。然而，对于显示器来说，优选显示与后排乘客一样多的独立图象，以便后排乘客能够独立地选择观看的节目(或能选择不看节目)。
图17是根据本发明的再一实施例的多视窗定向显示器34的平面图。该实施例将参照自动立体显示器进行描述，但该实施例通常也可以用于双视窗显示器或任何多视窗显示器。
图17的显示器34包括图象显示装置2，该装置通常对应于图1中显示器1的图象显示装置，并且因此将不作进一步的描述。
显示器34进一步包括视差光学部件3，在该实施例中该视差光学部件是视差栅，该视差栅具有由不透明部分11分隔开的透射狭缝10。视差栅3放置在图象显示装置2的后面-即，视差栅3位于光源(未示出)和图象显示装置之间而不是图象显示装置2和观察者之间。这种类型的装置通称“后栅显示器”，而上述的装置称为“前栅显示器”。视差栅3夹在第一基片12’和第二基片12之间。
图17的显示器34进一步包括双凸透镜阵列，该阵列位于视差栅3和图象显示装置2之间。透镜阵列35在远离视差栅3的透镜阵列35另一边的平面上形成视差栅的图象36。在图17中，视差栅3的图象36显示在显示装置2内，但原则上视差栅3的图象36可以处在显示装置2和观察者之间。
在共同未决的专利申请0320362.7中更详细地描述了图17所示的通常类型的显示器，因此结合它的内容作为参考。简单的说，通过形成视差栅的图象使得视差栅的图象36和图象显示装置2的图象显示层4之间的距离小于，或大于视差栅3和图象显示层4之间的间距，这可能增加或减低两个观察窗13，14之间的角距。视差栅3的图象36与原始视差栅3相比可以放大或者也可以不放大。
图17示出了显示器34，其中阵列35的每个双凸透镜横向定位，使得视差栅阵列的图象36的透射孔37与图象显示层4的象素横向对准以便形成对称的观察窗。但是，通过适当地横向定位透镜阵列，可以产生视差栅阵列的图象36，其中孔37关于原始视差栅的孔10横向偏移。然后，视差栅的图象36会是上述参照图8A所描述类型的错位栅，并且从而将使得观察窗具有不同的角度范围。因此图17所示的技术可以用于实现本发明。
换句话说，图17的实施例可以用于下述显示器，其中如上所述通过利用非对称隔行扫描或不同宽度的象素，在水平方向上以不同的显示宽度显示两个图象。
该实施例的又一优点是假如栅不接近图象显示层，那么错位的栅在几何上将更加不对称。通常很难将视差栅放的接近于图象显示层但是图17的再成像方法可以用于将视差栅的图象放的接近于图象显示层，并且因此减少了视差栅和图象显示层之间的有效间距。
图17的技术也可以用于图1所示的常规类型的前栅显示器上。在这种情况下，将提供双凸透镜阵列以产生象素图象显示层4的图象，并且通过利用非对称透镜阵列也可以产生象素图象显示层的图象和视差栅之间的错位从而使得观察窗具有不同的观察角度。(在图17的技术用来获得非对称观察窗的情况中，为了改变观察角距，可以使视差栅的图象和图象显示层之间(或视差栅和图象显示层的图象之间)的距离不同于视差栅和图象显示层之间的距离，但是也可能将视差栅的图象和图象显示层之间(或视差栅和图象显示层的图象之间)的距离等于视差栅和图象显示层之间的距离从而使得观察角距不发生变化。)
图18示出了本发明的多视窗定向显示器34’，该显示器能产生非对称的观察窗。该显示器34’通常对应于图17的显示器34，并且在此仅描述图18和图17之间的差别。
在图18的显示器34’中，成像装置是非对称的，成像电源对于成像装置中的每个元件都不是恒定的。在图18的特定成像装置中，成像装置是具有非对称透镜的透镜阵列35。每个透镜都包含具有长焦距的部分35a和具有短焦距的部分35b-这两部分35a，35b可以，例如在图18所示透镜的对面。因此，透镜阵列35产生了视差栅的两个图象。视差栅的第一图象36a由具有长焦距的透镜阵列的透镜部分35a产生。视差栅的第二象36b由具有短焦距的透镜阵列的透镜部分35b产生，并且因此视差栅的第二图象36b位于视察栅的第一图象36a和透镜阵列35之间。视察栅的这两个图象36a，36b横向上相互对准。而且，这两个图象具有彼此基本上相同的尺寸。
在图象显示层上以横向扫描的方式显示两个图象，图18示出了象素列C1，C3，C5上显示的左眼图象和象素列C2，C4，C6上显示的右眼图象。显示左眼图象的象素列用通过透镜的短焦距区域35b的光来照亮，而显示右眼图象的象素列用通过透镜的长焦距区域35a的光来照亮。因此，图象显示层4和视差栅的图象之间的间距不同于左眼图象和右眼图象之间的间距。左眼图象的间距(SL)等于视差栅的短焦距图象36b和图象显示层4之间的间距，而右眼图象的间距(SR)等于视差栅的长焦距图象36a和图象显示层4之间的间距，所以SL＞SR。因此，用于右眼图象的观察窗13具有比用于左眼图象的观察窗14大的角度范围。
参照图5A(1)到16(b)所描述的实施例都是前栅显示器，其中视差光学部件3设置在图象显示层4和观察者之间。图5A(1)到16(b)的实施例也可选择性地用在后栅显示器中，其中视差光学部件设置在光源和图象显示层4之间。
在上述的实施例中，视差光学部件由视差栅形成，该视差栅具有由不透明区域11分隔开的透射狭缝10。但是本发明并不局限于该特定的视差光学部件。例如，双凸透镜栅可以代替优选实施例中所示的视差栅。
在上述显示器中，视差栅3，3’可以具体化为无源栅-即，具有固定透明部分和固定不透明部分的部件。它也可以选择性地具体化为可寻址空间光调制器，例如液晶空间光调制器，为了提供希望的视差栅，寻址部分空间光调制器使其为透明或不透明。可寻址空间光调制器的应用通过使空间光调制器在它的整个区域都是透明的来使视差栅停用。停用视差栅允许显示器以传统的2维显示模式进行操作，图象显示层上显示单个图象。
在上述实施例中，图象显示装置2中的图象显示层4是液晶层。但是本发明并不局限于这种特定的图象显示装置。原则上，在前栅和后栅显示器中，任何透射象素显示装置都可以用作图象显示装置2。而且在前栅显示器的情况下，都可以应用，例如有机发光装置(OLED)的发射显示装置，等离子体显示器，或其它类似的显示器。

Claims (27)

1.一种多视窗定向显示器，用于沿第一方向显示第一图象以及用于沿不同于第一方向的第二方向显示第二图象，其中该显示器适于显示第一和第二图象使得第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。
2.如权利要求1所述的显示器，包括：用于显示第一图象和第二图象的图象显示装置；和用于沿第一方向引导第一图象以及用于沿着第二方向引导第二图象的视差光学部件。
3.如权利要求2所述的显示器，其中与第一图象的显示相关的图象显示装置的面积宽度不同于与第二图象的显示相关的图象显示装置的面积宽度。
4.如权利要求2所述的显示器，包括：用于在图象显示装置上将第一和第二图象显示成隔行扫描图象的隔行扫描驱动装置。
5.如权利要求2所述的显示器，其中图象显示装置包括象素图象显示装置，并且其中第一图象显示成一个或多个第一象素列，而第二图象显示成一个或多个第二象素列。
6.如权利要求5所述的显示器，其中第一象素列的象素的显示宽度不同于第二象素列的象素的显示宽度。
7.如权利要求5所述的显示器，其中第一象素列的象素的纵横比不同于第二象素列的相应象素的纵横比。
8.如权利要求5所述的显示器，其中第一图象显示成M个第一象素，而第二图象显示成N个第二象素列，其中N≠M。
9.如权利要求8所述的显示器，其中第一象素列的象素具有与第二象素列的象素基本上相同的显示宽度。
10.如权利要求2所述的显示器，其中视差光学部件是视差栅，并且透射第一图象的栅区域的面积不同于透射第二图象的栅区域的面积。
11.如权利要求10所述的显示器，其中栅具有一个或多个用于传输第一和第二图象的孔，用于第一图象的这些孔或每个孔的透射面积不同于用于第二图象的这些孔或每个孔的透射面积。
12.如权利要求11所述的显示器，其中这些孔或每个孔的一部分具有不同于这些孔或每个孔的另一部分的传输频谱。
13.如权利要求12所述的显示器，其中这些孔或每个孔的一部分传输第一图象和第二图象，并且其中这些孔或每个孔的另一部分基本上阻挡了第一和第二图象之一而传输第一和第二图象中的另一个。
14.如权利要求2所述的显示器，进一步包括至少一个漫射器，在使用中，该漫射器漫射第一图象的量不同于它漫射第二图象的量，由此第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。
15.如权利要求14的显示器，其中漫射器包括一个或多个用于漫射第一图象的第一漫射区域，以及一个或多个用于漫射第二图象的第二漫射区域，第一区域的漫射强度大于第二区域的漫射强度。
16.如权利要求2所述的显示器，其中视差光学部件是视差栅，并且透射第一图象的栅区域具有不同于透射第二图象的栅区域的漫射强度。
17.如权利要求2所述的显示器，其中视差光学部件与图象显示层横向错位，由此第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。
18.如权利要求2所述的显示器，具有用于形成视差光学部件或图象显示装置之一的图象的成像装置，该视差光学部件或图象显示装置之一与它们中的另一个横向偏移，由此第一图象的角度范围不同于第二图象的角度范围。
19.如权利要求1所述的显示器，在使用中，显示器显示的第一图象与显示器显示的第二图象不交迭。
20.如权利要求1所述的显示器，在使用中，显示器显示的第一图象与显示器显示的第二图象相分离。
21.如权利要求1所述的显示器，进一步适于沿第三方向显示第三图象，该第三方向不位于由第一和第二方向定义的平面上。
22.如权利要求2所述的显示器，其中栅包括可寻址的空间光调制器。
23.如权利要求2所述的显示器，其中栅相对与图象显示装置可移动。
24.如权利要求2所述的显示器，其中视差光学部件是可以停用的。
25.如权利要求1所述的显示器，其中图象显示装置是液晶显示装置。
26.一种自动立体显示装置，包括如权利要求1定义的多视窗定向显示器。
27.一种双视窗显示装置，包括如权利要求1定义的多视窗定向显示器。
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