專(zhuān)利名稱(chēng)：用于顯示立體圖像的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)方案I前序部分的用于顯示立體圖像的顯示裝置。
背景技術(shù)：
這種顯示裝置例如可以由此實(shí)現(xiàn)，為了在觀察者中再現(xiàn)三維的觀感產(chǎn)生用于右眼或左眼的子圖像；觀察者佩戴眼鏡以再現(xiàn)三維圖像，該眼鏡有選擇地對(duì)于右眼只允許通過(guò)右側(cè)的子圖像，對(duì)于左眼只允許通過(guò)左側(cè)的子圖像。這種所期望的選擇例如可以在時(shí)分多路方法中通過(guò)所謂的“快門(mén)眼鏡”或者通過(guò)產(chǎn)生不同的極化子圖像并在上述眼鏡中使用偏轉(zhuǎn)過(guò)濾器而利用光極化來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，由現(xiàn)有技術(shù)已知一個(gè)方法，在該方法中產(chǎn)生處于不同光譜范圍的子圖像并且利用過(guò)濾眼鏡分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)于相應(yīng)的眼睛的子圖像的選擇，其中過(guò)濾眼鏡通過(guò)使用適配于各個(gè)眼睛的光譜圖像來(lái)匹配用于左眼或右眼的子圖像的光譜特征。尤其是，通過(guò)多個(gè)相互銜接的、具有周期變化的折射率的介電層構(gòu)成光譜清晰的濾波的干涉濾波器，不僅可以用于產(chǎn)生子圖像，還可以用于眼睛選擇地過(guò)濾。例如在歐洲專(zhuān)利文獻(xiàn)EP I 101 362 BI中示出通過(guò)干涉濾波器產(chǎn)生具有特殊光譜特征的子圖像，但是其存在一些缺陷。尤其在通過(guò)干涉濾波器產(chǎn)生子圖像時(shí)，需要使通常寬帶的光源準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)干涉濾波器，以保證用于產(chǎn)生圖像使用的光的光譜純度，由此抑制各個(gè)子圖像相互間的串?dāng)_。此外，濾出寬帶光譜的寬的分量導(dǎo)致圖像亮度的負(fù)荷。使用干涉濾波器來(lái)產(chǎn)生圖像的另一選擇是使用窄帶的光源，例如激光。在德國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)DE 198 08 264 C2中示出這個(gè)變型。但是在這種情況下產(chǎn)生通常對(duì)于再現(xiàn)圖像必需的六個(gè)窄帶的光譜范圍需要使用六個(gè)不同的激光器，由此明顯增加用于3D圖像的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種顯示裝置，其中，可以產(chǎn)生具有高能譜密度的用于再現(xiàn)圖像的光學(xué)射線，且費(fèi)用可控。該目的通過(guò)具有方案I中所述的特征的顯示裝置實(shí)現(xiàn)。其他方案涉及本發(fā)明的有利的實(shí)施例和變型。按照本發(fā)明的用于顯示立體圖像的顯示裝置在至少部分相互不同的光譜范圍中產(chǎn)生子立體圖像。在此，設(shè)有用于產(chǎn)生圖像的窄帶發(fā)射的發(fā)射元件，其中，為了在不同的光譜范圍中產(chǎn)生光譜上窄帶的光學(xué)射線，設(shè)有不同的發(fā)射元件，發(fā)射元件中的至少一個(gè)發(fā)射元件包含光轉(zhuǎn)換材料，它由用于發(fā)射光學(xué)射線的激發(fā)元件激發(fā)。換言之，用于產(chǎn)生圖像的窄帶的光學(xué)射線至少部分地在不使用干涉濾波器或激光的條件下產(chǎn)生，而是相反地通過(guò)用于發(fā)射窄帶光學(xué)射線的外部激發(fā)來(lái)激發(fā)光轉(zhuǎn)換材料、即所謂的磷。由此，一方面實(shí)現(xiàn)高的能譜密度，另一方面實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)化的解決方案，因?yàn)樵跇O限情況下可以放棄使用光學(xué)濾波器。在此“窄帶的光學(xué)射線”理解為光譜窄帶的射線，足以用于顯示兩維彩色圖像。與按照現(xiàn)有技術(shù)的寬帶光源不同，通過(guò)匹配光源(峰值)如上所述地提高系統(tǒng)的光譜光效率。
目前通過(guò)除了激光器以外的窄帶發(fā)射體(LED)，對(duì)于通過(guò)波長(zhǎng)多路技術(shù)的3D可視化還不能給出沒(méi)有附加干涉濾波器的技術(shù)解決方案，因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)射還是太寬。LED光譜可以近似地通過(guò)高斯曲線描述。為了顯示高品質(zhì)的三維圖像，右邊與左邊的子圖像之間的串?dāng)_應(yīng)該小于1%。對(duì)于高斯光譜發(fā)射器(spektralen Gaussemittern)的應(yīng)用(其中要利用超過(guò)95% (2 Σ )的光譜發(fā)射，并且其在相鄰?fù)ǖ乐械墓庾V串?dāng)_要小于1%，傳輸最大值的距離必須至少為3Σ。兩個(gè)輸送區(qū)域的寬度和它們的距離為9Σ。在綠光范圍的情況下，對(duì)于作為可用范圍的為500-560nm的關(guān)鍵數(shù)據(jù)得出一 Σ約6.7納米。由此，示例性地，通過(guò)FWHM=約2.4Σ的換算得出，例如對(duì)于綠光FWHM的最大值為15納米。這個(gè)值通常還要以干涉濾波器的偏移通過(guò)傾斜的視角修正，由此FWHM進(jìn)一步明顯減小。因此按照本發(fā)明的教示，在所需的不同光譜范圍中的窄帶光學(xué)射線的發(fā)射尤其可以如下地實(shí)現(xiàn)，至少兩個(gè)不同的發(fā)射元件附設(shè)相同形式的、用于光學(xué)激發(fā)發(fā)射元件的激發(fā)元件。不同的光譜范圍例如可以通過(guò)使用不同的磷實(shí)現(xiàn)，所述磷利用作為用作激發(fā)元件的共同的源激發(fā)。所述激發(fā)元件尤其適合于，發(fā)出光學(xué)射線以激發(fā)光學(xué)發(fā)射元件。例如，所述激發(fā)元件可以是能夠以簡(jiǎn)單的方式集成在半導(dǎo)體芯片上的LED。作為激發(fā)元件例如可以使用UV-LED，它發(fā)出比發(fā)射元件的波長(zhǎng)短的光學(xué)射線，其發(fā)射光譜一般位于可見(jiàn)光的光譜范圍內(nèi)。由于至少一個(gè)發(fā)射元件含有納米材料，例如量子點(diǎn)納米顆粒，由此可以實(shí)現(xiàn)特定光譜純度的窄帶發(fā)射。對(duì)于綠光譜范圍的典型值在這里位于約20-30nm的范圍內(nèi)。上述材料目前在市場(chǎng)上以CdSe-ZnSe納米顆?；駽dS納米顆粒的形式提供。其可提供從380nm至640nm的發(fā)射峰值波長(zhǎng)，其中波長(zhǎng)原則上也可以在這個(gè)范圍以外。典型的半寬根據(jù)生產(chǎn)對(duì)于CdS為<30nm (FWHM)，并且對(duì)于CdSe-ZnSe為<40nm。但是原則上可以得到小得多的半寬。尤其在使用對(duì)熱相對(duì)敏感的納米材料時(shí)有利的是，所述激發(fā)元件與發(fā)射元件相互間隔地設(shè)置。由此減少在發(fā)射元件上源于激發(fā)元件的熱負(fù)荷；此外得到用于布置發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)上擴(kuò)大的可能性。此外，尤其在集成到共用的芯片上的情況下，所述激發(fā)元件也可以與發(fā)射元件直接接觸。通過(guò)這種措施例如可以形成緊湊的、集成的微型顯示器。所述發(fā)射元件設(shè)置在分色鏡上，由此一方面可以使發(fā)射的射線對(duì)準(zhǔn)所期望的方向，同時(shí)實(shí)現(xiàn)附加的光譜濾波。為此，所述分色鏡優(yōu)選透過(guò)由激發(fā)元件發(fā)射的光并且優(yōu)選反射由發(fā)射元件發(fā)射的光。此外，所述分色鏡優(yōu)選反射由激發(fā)元件發(fā)射的光并且優(yōu)選透過(guò)由發(fā)射元件發(fā)射的光。在本發(fā)明的變型中可以實(shí)現(xiàn)直接發(fā)射的顯示裝置，為此所述發(fā)射元件本身至少部分地設(shè)計(jì)成顯示器的像素或子像素。為此，所述顯示裝置具有至少一襯底，該襯底具有多個(gè)設(shè)置在襯底上的LED和附屬于LED的多個(gè)發(fā)射元件的至少一部分。通過(guò)像素或子像素可以發(fā)射在可見(jiàn)藍(lán)色、可見(jiàn)綠色和可見(jiàn)紅色光譜范圍內(nèi)的窄帶光學(xué)射線，其中對(duì)于每個(gè)上述光譜范圍存在兩個(gè)發(fā)射帶。通過(guò)這種方式能夠在共用的芯片上并行地產(chǎn)生立體圖像的兩個(gè)子圖像，所述子圖像接著可以利用適合的過(guò)濾眼鏡有選擇地被提供給觀察者的右眼或左眼。
本發(fā)明的可選實(shí)施例是，所述像素或子像素設(shè)置在不同的襯底上，并且在襯底上產(chǎn)生的像素圖像利用光學(xué)疊加單元形成疊加。通過(guò)這種變型例如可以實(shí)現(xiàn)，每個(gè)所使用的襯底必須使用較少的不同的磷作為光轉(zhuǎn)換材料，由此簡(jiǎn)化具有設(shè)置在襯底上的發(fā)射元件的襯底的制造。也可以如下實(shí)現(xiàn)可選擇的顯示裝置，它具有用于產(chǎn)生圖像的投影單元并且至少一個(gè)發(fā)射元件設(shè)置在色輪上。在這種情況下，例如如下實(shí)現(xiàn)所期望的立體圖像，旋轉(zhuǎn)的色輪設(shè)置在投影光源與投影屏幕之間的光程中，并且接續(xù)地產(chǎn)生不同的光譜范圍的子圖像。此外，所述顯示裝置可以是IXD顯示器，其中至少一部分發(fā)射元件設(shè)計(jì)成用于IXD顯不器背光的發(fā)光單兀的一部分。在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，所述發(fā)射元件位于光導(dǎo)體的進(jìn)入面或離開(kāi)面上，通過(guò)該光導(dǎo)體可以實(shí)現(xiàn)均勻的IXD顯示器背光。


下面借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中:圖1示出了一種配置，在該配置中激發(fā)元件2與發(fā)射元件I處于直接接觸，圖2示出了一種變型，在該變型中發(fā)射元件I與激發(fā)元件2間隔地構(gòu)造，圖3示出了另一種變型，在該變型中兩個(gè)發(fā)射元件Ia和Ib由不同的材料制成，圖4示出了圖3的一種變型，圖5示出了在共用的襯底22上布置六個(gè)不同發(fā)射元件Ia至If，圖6示出了由圖1至5介紹的解決方案的示范應(yīng)用，圖7示出了使用圖6所示的部件的顯示裝置，圖8示出了一實(shí)施例，在該實(shí)施例中用于所有譜線的發(fā)射元件設(shè)置在共用的襯底上，圖9示出了一種IXD顯示器30，在該顯示器中使用本發(fā)明的另一種變型，圖10示出了用于在投影系統(tǒng)中使用上述光轉(zhuǎn)換的第一種可能的配置，圖11示出了圖10的一種變型，圖12示出了在圖10和11中所示的解決方案的另一種變型，圖13示出了本發(fā)明的一實(shí)施例，在該實(shí)施例中使用分光體，圖14示出了本發(fā)明的一實(shí)施例，在該實(shí)施例中使用濾波器/轉(zhuǎn)換輪，圖15示出了圖14的一種變型。
具體實(shí)施例方式為了解釋本發(fā)明基于的原理，圖1示出了一種配置，其中激發(fā)元件2與發(fā)射元件I直接接觸，其中發(fā)射元件I具有光轉(zhuǎn)換材料、即所謂的磷(Phosphor)。激發(fā)元件2例如可以是LED或0LED，它發(fā)出可見(jiàn)藍(lán)光或近紫外光譜范圍內(nèi)的光學(xué)射線。其一個(gè)示例是發(fā)出藍(lán)光的InGaN-LED。發(fā)射元件I的光轉(zhuǎn)換材料根據(jù)所期望的波長(zhǎng)范圍可以是摻雜鈰或銪的YAG晶體或者摻雜銅和鋁的硫化鋅晶體，由此在通過(guò)激發(fā)元件2進(jìn)行光激發(fā)以后能夠發(fā)射三基色光譜范圍的光學(xué)射線。
在圖2中示出另一變型，在該變型中發(fā)射元件I與激發(fā)元件2間隔地構(gòu)造。所示結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)這種措施，發(fā)射元件I不會(huì)象在圖1中所示的變型中那樣由于激發(fā)元件2而被過(guò)度加熱。發(fā)射元件I被加熱可能導(dǎo)致發(fā)射元件I的性能變差直至其損壞。因此圖2所示的實(shí)施例尤其適用于下述情況，對(duì)于發(fā)射元件I使用量子點(diǎn)材料，因?yàn)檫@種材料對(duì)于溫度升高的反應(yīng)特別敏感。在圖3中示出一種變型，在該變型中兩個(gè)發(fā)射元件Ia和Ib由不同的材料制成，因此發(fā)射不同波長(zhǎng)范圍的光學(xué)射線。兩個(gè)發(fā)射元件Ia和Ib的激發(fā)通過(guò)由LED構(gòu)成的共用激發(fā)元件2實(shí)現(xiàn)。在發(fā)射元件Ia和Ib面對(duì)LED 2的側(cè)面上分別設(shè)置介電反射鏡3a和3b，所述反射鏡的反射峰位于發(fā)射兀件Ia和Ib的發(fā)射波長(zhǎng)范圍內(nèi)。反射鏡3b的反射峰位于與發(fā)射兀件Ib的發(fā)射波長(zhǎng)相同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，而介電反射鏡3a的反射峰位于與發(fā)射兀件Ia的發(fā)射波長(zhǎng)相同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。由LED 2發(fā)出的光學(xué)射線由于介電反射鏡3a和3b的窄帶反射特性實(shí)際上無(wú)削弱地穿過(guò)反射鏡并且激發(fā)發(fā)射元件Ia或Ib的材料，用于光譜窄帶地發(fā)射。由于介電反射鏡3a、3b，兩個(gè)發(fā)射元件Ia和Ib —方面基本與其表面垂直地直接發(fā)射射線，另一方面發(fā)射激發(fā)的、由介電反射鏡3a或3b反射的射線。由此保證在圖3中所示配置的良好的效率。圖4示出了圖3的變型，在該變型中激發(fā)元件2設(shè)置成由其發(fā)出的光學(xué)射線直接落到與其間隔設(shè)置的發(fā)射元件I上。在發(fā)射元件I的背離激發(fā)元件2的側(cè)面上設(shè)置介電反射鏡3，該反射鏡可以與圖4的介電反射鏡3a和3b類(lèi)似地起作用。在圖5中示出了在共用的襯底22上布置六個(gè)不同發(fā)射元件Ia至If。在發(fā)射元件Ia至If下面分別設(shè)置由LED構(gòu)成的激發(fā)元件2，它們可以相同地構(gòu)造。由于對(duì)于發(fā)射元件Ia至If不同的材料選擇，所以發(fā)射元件Ia至If中的每一個(gè)在由附屬于它的激發(fā)元件2激發(fā)以后窄帶地以自有的光譜范圍發(fā)射。因此，兩個(gè)發(fā)射元件Ia和Ib例如可以發(fā)射在可見(jiàn)紅光譜范圍內(nèi)的、兩種彼此不同的窄帶的光譜線。類(lèi)似地，這也可以適用于兩個(gè)發(fā)射元件Ic和Id (綠光譜范圍)和Ie和If (藍(lán)光譜范圍)。在此尤其有利的是，能夠?qū)崿F(xiàn)圖5中所示的解決方案，在同一襯底上以空間上緊湊相鄰的方式設(shè)置發(fā)射特性明顯不同的光源。圖5中所示的布置能夠以簡(jiǎn)單的方式用現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝技術(shù)制成。在圖6中示出由圖1至5介紹的用于實(shí)現(xiàn)顯示3D立體圖像的顯示裝置的解決方案的示例應(yīng)用。在分圖6a中所示的第一顯示器10示出了襯底22，該襯底具有多個(gè)設(shè)置在襯底22上、作為激發(fā)元件的LED和分別附屬于LED 2的發(fā)射元件la、lb和lc。在此，三種不同類(lèi)的發(fā)射元件位于襯底22上，其中Ia以紅色可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍窄帶地發(fā)射，Ib以綠色可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍同樣窄帶地發(fā)射，Ic以藍(lán)色可見(jiàn)光譜范圍窄帶地發(fā)射。在圖6b中所示的第二顯示器20在其結(jié)構(gòu)上基本對(duì)應(yīng)于在圖6a中所示的顯示器10，襯底22’尤其可以設(shè)有作為激發(fā)元件2的LED，它們與在圖6a中所示的激發(fā)元件2相同地構(gòu)造。設(shè)置在顯示器20上的發(fā)射元件Id、Ie和If也分別以可見(jiàn)的紅色、綠色和藍(lán)色的光譜范圍發(fā)射，但是分別具有與圖6a的發(fā)射元件Ia至Ic不同的發(fā)射光譜。為了簡(jiǎn)化，下面對(duì)于圖6a的發(fā)射元件Ia-1c發(fā)出的射線使用標(biāo)記符號(hào)R1、G1、B1，而對(duì)于圖6b的發(fā)射元件Id-1f發(fā)出的射線使用標(biāo)記符號(hào)R2、G2、B2。在圖5和6中所示的示例中，通過(guò)光轉(zhuǎn)換來(lái)激發(fā)所有光譜窄帶的發(fā)射。此外，也可以設(shè)想，對(duì)于基色使用由激發(fā)元件發(fā)射的射線，例如用于基色“藍(lán)色”的一個(gè)或兩個(gè)發(fā)射元件直接由激發(fā)元件替換，由此在藍(lán)色光譜范圍中直接、即沒(méi)有光轉(zhuǎn)換地產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)窄帶的發(fā)射?，F(xiàn)在為了構(gòu)成顯示裝置，如圖7所示，圖6a或6b的兩個(gè)顯示器10和20以直角相互設(shè)置。在兩個(gè)顯示器10與20之間的角平分線上設(shè)置有作為光學(xué)疊加單元(opticalsuperposition unit)的分色鏡35,它例如對(duì)于由顯示器20發(fā)出的光學(xué)射線是高反射的，但是對(duì)于由顯示器10發(fā)出的射線是透明的。通過(guò)這種方式可以在所示的觀察方向上實(shí)現(xiàn)在顯示器10和20上顯示的兩個(gè)圖像的疊加。在此處，如下實(shí)現(xiàn)在觀察方向上的三維圖像觀感，觀察者佩戴眼鏡，其右眼鏡片配有光譜特征上適配于顯示器20的發(fā)射特性的干涉濾波器。即，附屬于右眼的干涉濾波器能夠使由顯示器20發(fā)出的光學(xué)射線完全或部分地通過(guò)，但是阻止由顯示器10發(fā)出的光學(xué)射線。反之，附屬于觀察者左眼的干涉濾波器阻止由顯示器20發(fā)出的射線，但是使由顯示器10發(fā)出的射線同樣完全或部分地通過(guò)。如果現(xiàn)在在顯示器20上顯示立體圖像的右子圖像，并且在顯示器10上顯示左子圖像，那么對(duì)于觀察者，由于兩個(gè)顯示器10和20的發(fā)射特征與位于其眼睛前面的不同透過(guò)特征的干涉濾波器的相互作用來(lái)產(chǎn)生空間的觀感。如圖8所示，也可以如下實(shí)現(xiàn)兩個(gè)用于產(chǎn)生空間觀感的子圖像的疊加，用于所有光譜線R1、G1、B1和R2、G2、B2的發(fā)射元件I設(shè)置在共用的襯底40上。在圖8所示的情況下，直接在襯底上實(shí)現(xiàn)用于右眼和左眼的兩個(gè)子圖像的疊加，在該襯底上設(shè)置有激發(fā)元件2和發(fā)射元件I。在圖8中所示的變型尤其適合于實(shí)現(xiàn)單芯片微型顯示器。在圖6-8中所示的產(chǎn)生3D圖像的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，由于至少部分地使用光轉(zhuǎn)換材料，原則上可以不使用光譜濾波器(如干涉濾波器)地產(chǎn)生為了顯示而使用的、所需的窄帶光學(xué)射線。使用所述的干涉濾波器技術(shù)的傳統(tǒng)的3D圖像的產(chǎn)生使用相對(duì)寬帶的光源并且通過(guò)傳輸光譜窄帶的子區(qū)域(例如通過(guò)干涉濾波器)來(lái)產(chǎn)生三維顯示所需的子圖像。但是由此一方面損失了強(qiáng)度，另一方面需要使，由寬帶光源發(fā)射的光學(xué)射線在其入射到干涉濾波器之前在相對(duì)較小的角度范圍內(nèi)準(zhǔn)直，從而抑制光譜偏移，進(jìn)而抑制子圖像相互間的串?dāng)_。與此不同，本發(fā)明中窄帶的光學(xué)射線不是通過(guò)濾波器，而是通過(guò)光轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，由此不產(chǎn)生或者明顯減少上述問(wèn)題。但是可以設(shè)想，為了改善所使用射線的光譜純度使用附加的濾波器，尤其是干涉濾波器。在圖6-8中介紹了一變型，在該變型中可以同時(shí)顯示兩個(gè)子圖像。但是以下變型也是可行的，在該變型中接續(xù)地先后產(chǎn)生子圖像和/或子圖像的各光譜部分，但是由于視覺(jué)暫留得到彩色的、三維的圖像觀感。在圖9中示出基于此原理的本發(fā)明的實(shí)施例。圖9示意性示出了 IXD顯示器30，其中使用本發(fā)明的另一變型。在此，IXD矩陣31從背面被光線照亮，該光線具有用于產(chǎn)生三維圖像觀感所需的上述的光譜特性。光源發(fā)射用于實(shí)現(xiàn)彩色的總體觀感所需的6個(gè)光譜范圍Rl、G1、B1和R2、G2、B2。在此，光譜范圍R1、G1、B1例如附屬于左眼，光譜范圍R2、G2、B2附屬于右眼。然后通過(guò)相應(yīng)地同步控制IXD矩陣為每個(gè)子圖像配置矩陣的從屬的光閥，由此在本示例中，當(dāng)光源在至少一個(gè)或者所有3個(gè)光譜范圍Rl、G1、B1中發(fā)射時(shí)，通過(guò)IXD矩陣顯示用于左眼的子圖像。相應(yīng)地也適用于用于右眼的子圖像。為了背光照明在至少一個(gè)光譜范圍中使用發(fā)射元件，該發(fā)射元件通過(guò)激發(fā)元件激發(fā)而發(fā)射窄帶光學(xué)射線，由此能夠省去使用附加的光學(xué)濾波器，由此一方面可以克服上述的關(guān)于幾何的入射條件和強(qiáng)度損失的問(wèn)題，另一方面由于需要更小的結(jié)構(gòu)空間得到用于實(shí)現(xiàn)緊湊的3D適用的IXD顯示器的改善的結(jié)構(gòu)可能性。如上所述，背光照明也可以如下地發(fā)生，對(duì)于特定的光譜范圍使用用于產(chǎn)生窄帶光學(xué)射線的不同方法。因此例如，一方面激光的窄帶光學(xué)初始射線直接用于在光譜范圍中產(chǎn)生圖像，另一方面可以利用光轉(zhuǎn)換由激光射線產(chǎn)生在另一光譜范圍的光譜窄帶的射線。此外，也可以通過(guò)濾波器、例如利用干涉濾波器由寬帶初始射線產(chǎn)生所需的窄帶射線。在所示示例中，為了實(shí)現(xiàn)LCD矩陣31的均勻照明，使背光照明所使用的光耦入到設(shè)置在LCD矩陣后面的平面光導(dǎo)體32中，光從該光導(dǎo)體均勻地越過(guò)整個(gè)LCD矩陣表面再離開(kāi)。通過(guò)側(cè)面322或321或者通過(guò)與所述側(cè)面相對(duì)的未示出的側(cè)面獨(dú)立或任意組合地實(shí)現(xiàn)耦入到光導(dǎo)體32 ;側(cè)面在此可以完全或者部分地通過(guò)光轉(zhuǎn)換材料覆層，由此構(gòu)成本發(fā)明意義上的發(fā)射元件。也可以設(shè)想使光導(dǎo)體32的發(fā)出用于IXD矩陣背光照明的光線的區(qū)域覆層。此外，也可以在光導(dǎo)體材料本身中通過(guò)光導(dǎo)體體積實(shí)現(xiàn)光轉(zhuǎn)換。光導(dǎo)體不必一定如圖所示地單件式地構(gòu)造；除了矩陣結(jié)構(gòu)形式以外也可以是成行或列形式地細(xì)分。在所示示例中，用于背光照明的光導(dǎo)體32在所有所使用的光譜范圍中使用；同樣對(duì)于背光照明可以在不同的光譜范圍中設(shè)有多個(gè)前后設(shè)置的光導(dǎo)體。在此，光導(dǎo)體可以在其耦入側(cè)面上或者在其耦出側(cè)面上由相應(yīng)的光轉(zhuǎn)換材料覆層。因此，例如可以使用兩個(gè)通過(guò)空氣縫隙分開(kāi)的前后設(shè)置的方形光導(dǎo)體，它們?cè)隈畛雒?即面對(duì)LCD矩陣的側(cè)面)上由光轉(zhuǎn)換材料覆層。此外，也可以使用兩個(gè)楔形的光導(dǎo)體，它們以共同形成方形的方式由空氣縫隙分開(kāi)地設(shè)置。在這種情況下，也可以提供使光導(dǎo)體的耦入面、即分別與楔尖對(duì)置的側(cè)面的覆層。也可以設(shè)想，通過(guò)可選地以矩陣形式分布的發(fā)射元件或激發(fā)元件直接對(duì)顯示器進(jìn)行背光照明。本發(fā)明也可以用于利用投影方法產(chǎn)生三維的圖像觀感。在本發(fā)明中存在一種方案，利用所謂的色輪快速地、接續(xù)地產(chǎn)生在不同光譜范圍中的子圖像。在德國(guó)公開(kāi)文獻(xiàn)DE102 49 815 Al中公開(kāi)了一種基于這種原理的投影系統(tǒng)。為此，首先在利用光源進(jìn)行照明的成像單元(例如DLP芯片)上產(chǎn)生要投影圖像的子圖像，接著利用成像單元將圖像的子圖像投影在投影屏幕(例如銀幕)上。在光源與投影屏幕之間、例如在光源與成像單元之間的光程中設(shè)置旋轉(zhuǎn)的色輪，該色輪包含至少兩個(gè)用于產(chǎn)生子圖像的各個(gè)光譜分量的不同的扇形段。與在上述德國(guó)公開(kāi)文獻(xiàn)中所示的、構(gòu)造為過(guò)濾輪的色輪不同，按照本發(fā)明，色輪的至少一個(gè)扇形段設(shè)有光轉(zhuǎn)換材料，該光轉(zhuǎn)換材料在通過(guò)激發(fā)元件激發(fā)以后發(fā)生光譜窄帶的發(fā)射，由此色輪的這個(gè)扇形段作為本發(fā)明意義上的發(fā)射元件起作用。如上所述，在這種情況下，也不必一定需要使所有用于產(chǎn)生圖像的光譜范圍通過(guò)光轉(zhuǎn)換產(chǎn)生；在使用色輪時(shí)、尤其與光學(xué)窄帶激發(fā)組合的情況下也可以設(shè)想混合形式。例如色輪6可以含有6個(gè)扇形段，其中5個(gè)構(gòu)成用于光譜范圍GU G2、B1、Rl和R2的干涉濾波器，另一扇形段由在藍(lán)色激發(fā)發(fā)射(BI)時(shí)窄帶地以藍(lán)色范圍(B2)發(fā)射的光轉(zhuǎn)換材料覆層。在使用藍(lán)色激光作為附加光源時(shí)，通過(guò)這種方式可以通過(guò)激光器的激發(fā)射線BI和光轉(zhuǎn)換材料B2發(fā)射的射線來(lái)定址藍(lán)色光譜范圍。為了清楚地區(qū)分藍(lán)色光譜的兩個(gè)子范圍BI和B2，有利的是，使具有光轉(zhuǎn)換材料的色輪扇形段附加地設(shè)有分色鏡，該分色鏡只能使由光轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的分量B2通過(guò)。此外，分色鏡的選擇可以使得它也阻止在光轉(zhuǎn)換材料中激發(fā)的發(fā)射的邊頻帶(sideband)，以盡可能抑制在各個(gè)子圖像之間的串?dāng)_。同樣可以設(shè)想多種變型，在這些變型中分色鏡能夠允許激發(fā)光通過(guò)以及反射由光轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光。下面借助于其它附圖解釋本發(fā)明的用于投影的一些示例性實(shí)施例；在此還首先說(shuō)明沒(méi)有色輪的變型。圖10示出在投影系統(tǒng)中使用上述光轉(zhuǎn)換的第一種可能的配置。在此，激發(fā)光102遇到發(fā)射元件101，該發(fā)射元件的背面具有分色鏡103，如同從圖1Oa看到的那樣。在圖1Ob中示出了激發(fā)光102和作為激發(fā)的結(jié)果的發(fā)射光線的光譜分布；在此，左邊的峰值表示激發(fā)光102，右邊的峰值表示通過(guò)光轉(zhuǎn)換獲得的發(fā)射光。在圖1Oc和IOd中示出分色鏡103的可能的反射特性；在此，表示分色鏡的反射性與波長(zhǎng)\的關(guān)系。如同從圖1Oc看到的那樣，在第一變型中分色鏡103的反射性在發(fā)射光的波長(zhǎng)的整個(gè)范圍上是高的，并且在激發(fā)光的整個(gè)范圍上是低的，即分色鏡103對(duì)于激發(fā)光102實(shí)際上是透明的，使得激發(fā)光102的未轉(zhuǎn)換的分量實(shí)際上可以無(wú)偏轉(zhuǎn)地通過(guò)分色鏡103。但是激發(fā)光102的轉(zhuǎn)換分量在分色鏡上反射，如同在圖1Oa中通過(guò)未示出的箭頭表示的那樣。圖1Od示出一變型，在該變型中分色鏡103的反射性只在發(fā)射光的光譜帶寬的子范圍是高的，因此分色鏡103對(duì)于發(fā)射的光線如同窄帶濾波器那樣起作用(反射)，結(jié)果是減小發(fā)射的以及進(jìn)而減小反射的光線的光譜寬度。圖11示出一變型，在該變型中分色鏡103’完全或者部分地透過(guò)發(fā)射的光并且反射激發(fā)光102。在圖1lc和Ild中定性地示出分色鏡103’的相應(yīng)的透過(guò)特性作為關(guān)于波長(zhǎng)透過(guò)率。圖1lb示出激發(fā)光和發(fā)射光的光譜分布，并且基本對(duì)應(yīng)于已經(jīng)在圖1Ob中所示的視圖。如同從圖1la看到的那樣，在所示情況下發(fā)射的光在其全部光譜寬度(參見(jiàn)圖lie)上穿過(guò)反射鏡103’或者在另一光譜濾波后穿過(guò)分色鏡103’，如同在圖1ld中所示那樣。激發(fā)光102在圖1lc和Ild中分別所示的情況下完全被分色鏡103’反射回去。當(dāng)發(fā)射的光對(duì)于在3D可視化中的應(yīng)用具有太大的光譜寬度時(shí)，在圖1ld中所示的光譜邊緣切除是必需的。圖12示出在圖10和11中所示的解決方案的另一變型，其具有相對(duì)于激發(fā)光102的方向傾斜的分色鏡103’和發(fā)射元件101’的取向。圖13不出本發(fā)明的一種實(shí)施例,其中使用分光體400或400’。在此激發(fā)光102分成三條子射線。在圖13a中所示的示例中每個(gè)產(chǎn)生的子射線(通過(guò)箭頭表示)分別遇到發(fā)射元件101a、IOlb和101c，分色鏡103a、103b和103c位于所述發(fā)射元件之后。在此，分色鏡可以如同在前面的圖10至12中所述的那樣起作用。在分圖13b中示出一變型，在該變型中激發(fā)光102的未偏轉(zhuǎn)分量未轉(zhuǎn)換地穿過(guò)分光體400’，而激發(fā)光102的偏轉(zhuǎn)分量如圖13a所示地輸送到發(fā)射元件IOla或IOlb和分色鏡103a或103b。圖14示出本發(fā)明的一種實(shí)施例，在該實(shí)施例中使用濾波器/轉(zhuǎn)換輪200 ;在此濾波器/轉(zhuǎn)換輪200示出兩個(gè)前后設(shè)置的子盤(pán)201和202，所述子盤(pán)在分圖14a和14b中分別以俯視圖示出。子盤(pán)201也可以稱(chēng)為轉(zhuǎn)換盤(pán)，它含有多個(gè)不同發(fā)射元件的扇形段以及對(duì)于激發(fā)光102基本透明的色中性的扇形段203。盤(pán)202也可以稱(chēng)為過(guò)濾盤(pán)，它同樣包含多個(gè)分色鏡扇形段，并且同樣包含對(duì)于激發(fā)光透明的、中性的扇形段204。在濾波器/轉(zhuǎn)換輪200的工作中，兩個(gè)中性扇形段204和203重合并且濾波器/轉(zhuǎn)換輪200旋轉(zhuǎn)。如圖14所示，由激光器產(chǎn)生的激發(fā)光102穿過(guò)光學(xué)器件205并且遇到濾波器/轉(zhuǎn)換輪200，在那里光根據(jù)輪200的位置被轉(zhuǎn)換或通過(guò)。在此，轉(zhuǎn)換的光在分盤(pán)202上反射并且在光學(xué)元件205的方向上離開(kāi)濾波器/轉(zhuǎn)換輪200的區(qū)域,該光學(xué)元件進(jìn)行轉(zhuǎn)換的光的并行化(parallelization)。在透明的或色中性的扇形段203和204位于光程中的情況下，穿過(guò)濾波器/轉(zhuǎn)換輪200的激發(fā)光入射到在轉(zhuǎn)換光的方向上反射激發(fā)光的反射鏡206上，由此激發(fā)光也可以用于在3D立體投影系統(tǒng)中產(chǎn)生圖像。圖15示出圖14的變型，在該變型中激發(fā)光102必然被轉(zhuǎn)換；相應(yīng)地示出的子盤(pán)301和303沒(méi)有透明的或光學(xué)中性的扇形段，如同在圖15a以及15b中所示的那樣。如圖15所示，激發(fā)光102聚焦并且遇到濾波輪300，在那里以上述的方式實(shí)現(xiàn)發(fā)射光的轉(zhuǎn)換和濾波。在通過(guò)準(zhǔn)直透鏡304和均化器305以后，轉(zhuǎn)換的光供3D投影目的使用。在所示示例中涉及具有附加的次級(jí)色或白色的RGB系統(tǒng)，由此形成濾波器或轉(zhuǎn)換輪300的八個(gè)扇形段。通過(guò)所示的各個(gè)扇形段的不同角度分量，可以適配于眼睛的敏感度光譜關(guān)系或者適配于不同的發(fā)射強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示立體圖像的顯示裝置，其中，在至少部分相互不同的光譜范圍中產(chǎn)生子立體圖像，設(shè)有用于產(chǎn)生圖像的窄帶地發(fā)射的發(fā)射元件(1)，其特征在于，設(shè)有不同的發(fā)射元件(I)以在不同的光譜范圍中產(chǎn)生光譜窄帶的光學(xué)射線，所述發(fā)射元件中的至少一個(gè)發(fā)射元件包含光轉(zhuǎn)換材料，該光轉(zhuǎn)換材料通過(guò)用于發(fā)射光學(xué)射線的激發(fā)元件(2 )激發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述發(fā)射元件(I)本身至少部分地構(gòu)造成顯示器(10、20)的像素或子像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置具有至少一個(gè)襯底(22、22’)，所述襯底具有多個(gè)設(shè)置于所述襯底(22、22’ )的LED和附屬于所述LED的發(fā)射元件(la、lb、lc、ld、le、 lf)的至少一部分，其中，能通過(guò)像素或子像素發(fā)射可見(jiàn)藍(lán)色、可見(jiàn)綠色和可見(jiàn)紅色光譜范圍內(nèi)的窄帶光學(xué)射線(Rl、G2、B1、R2、G2、B2)，其中對(duì)于每個(gè)上述光譜范圍設(shè)有兩個(gè)發(fā)射帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，所述像素或子像素設(shè)置于不同的襯底，并且產(chǎn)生于襯底的像素圖像利用光學(xué)疊加單元(35)被疊加。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置具有用于產(chǎn)生圖像的投影單元，并且至少一個(gè)發(fā)射元件(I)設(shè)置于色輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置是LCD顯示器，所述發(fā)射元件(I)中的至少一部分發(fā)射元件構(gòu)造成發(fā)光單元的一部分，用于所述IXD顯示器的背光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其特征在于，所述發(fā)射元件(I)位于光導(dǎo)體進(jìn)入面或離開(kāi)面。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，至少兩個(gè)不同的發(fā)射元件(I)附設(shè)有相同形式的、用于光學(xué)地激發(fā)所述發(fā)射元件(I)的激發(fā)元件(2)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，所述激發(fā)元件(2)適于發(fā)出光學(xué)射線以激發(fā)光學(xué)的所述發(fā)射元件(I)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，至少一個(gè)激發(fā)元件(2)發(fā)出比所述發(fā)射元件(I)波長(zhǎng)短的光學(xué)射線。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，至少一個(gè)發(fā)射元件(I)包含納米材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其特征在于，所述納米材料包括量子點(diǎn)納米顆粒。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，所述激發(fā)元件(2)和所述發(fā)射元件(I)直接接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，所述激發(fā)元件和所述發(fā)射元件相互間隔地設(shè)置。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，所述發(fā)射元件(I)設(shè)置于分色鏡(35)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于，所述分色鏡優(yōu)選透過(guò)由所述激發(fā)元件(2)發(fā)射的光并且優(yōu)選反射由所述發(fā)射元件(I)發(fā)射的光。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于，所述分色鏡優(yōu)選反射由所述激發(fā)元件(2)發(fā)射的光并且優(yōu) 選透過(guò)由所述發(fā)射元件(I)發(fā)射的光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于顯示立體圖像的顯示裝置，其中在至少部分相互不同的光譜范圍中產(chǎn)生子立體圖像，其中設(shè)有用于產(chǎn)生圖像的窄帶地發(fā)射的發(fā)射元件(1)，其中為了在不同的光譜范圍中產(chǎn)生光譜窄帶的光學(xué)射線設(shè)有不同的發(fā)射元件(1)，所述發(fā)射元件中的至少一個(gè)發(fā)射元件包含光轉(zhuǎn)換材料，該光轉(zhuǎn)換材料通過(guò)用于發(fā)射光學(xué)射線的激發(fā)元件(2)激發(fā)。
文檔編號(hào)G02B27/22GK103119949SQ201180045073
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者阿諾德·西蒙, 赫爾穆特·約克 申請(qǐng)人:德國(guó)銀菲泰克光譜分色技術(shù)股份有限公司