АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ, ИМЕЮЩЕЕ ОПТИЧЕСКОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ Российский патент 2016 года по МПК H04N13/04 G02B27/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству отображения, имеющему оптическое увеличение изображения, производимого панелью отображения. Наиболее общим примером является автостереоскопическое устройство отображения, имеющее линзообразный лист над панелью отображения.

Уровень техники

Стереоскопические устройства отображения предоставляют изображение, которое составлено из различных фрагментов изображений в различных точках обзора. Если соответствующим образом настроенные различные фрагменты изображения (то есть с соответствующим бинокулярным несоответствием) предоставляются левому глазу и правому глазу зрителя, то полное изображение воспринимается зрителем как трехмерное изображение. Одним известным способом для предоставления различных изображений является изменение цветового контента, с необходимостью для зрителя носить специальные очки с различными поглощающими цвет линзами в каждом окуляре.

Стереоскопические устройства отображения, которые предоставляют изображение, составленные из различных фрагментов изображений, в различных точках обзора без необходимости для зрителя носить специальные очки, известны как автостереоскопические устройства отображения. Типичное автостереоскопическое устройство отображения содержит матричную жидкокристаллическую панель отображения (LCD), содержащую массив элементов отображения, расположенных в ряды и столбцы. Устройства отображения дополнительно содержит средство для направления выходного света от массива элементов отображения, так что визуальный вывод, предоставляемый от данной точки на панели отображения, зависит от угла обзора. Это означает, что правым глазом зритель увидит вид, отличный от того, который он увидит левым глазом, предоставляя требуемое стереоскопическое или трехмерное изображение.

Одной из хорошо известных форм средства направления выходного света является линзообразный лист, лежащий выше панели отображения. Линзообразный лист, например, в форме формованного или обработанного листа полимерного материала лежит на выходной стороне панели отображения, причем его линзообразные элементы содержат (полу)цилиндрические элементы линзы, проходят в направлении столбцов с каждым линзообразным элементом, связываемым с соответствующей группой из двух или более смежных столбцов элементов отображения, и проходят параллельно со столбцами элементов отображения.

При компоновке, в которой каждая цилиндрическая линза связана с двумя столбцами элементов отображения, панель отображения приводится в действие для отображения комбинированного изображения, содержащего два вертикально чередующихся 2-D фрагмента изображения, причем альтернативные столбцы элементов отображения отображают два изображения, и элементы отображения в каждом столбце предоставляют вертикальную часть соответствующего 2-D фрагмента изображения. Линзообразный лист направляет эти две части и соответствующие части от столбцов элементов отображения, связанных с другими цилиндрическими линзами, к левому и правому глазам зрителя соответственно впереди листа так, что с помощью фрагментов изображений, имеющих соответствующее бинокулярное несоответствие, зритель воспринимает единое стереоскопическое изображение. В других так называемых компоновках со многими видами, в которых каждая цилиндрическая линза связана с группой из более чем двух смежных элементов отображения в направлении рядов и соответствующие столбцы элементов отображения в каждой группе размещаются соответствующим образом, чтобы предоставить вертикальную часть из соответствующего 2-D (фрагмента) изображения, тогда, по мере того как перемещается голова зрителя, последовательности последовательных различных стереоскопических видов воспринимаются для создания, например, большей степени свободы просмотра и/или впечатления от просмотра вокруг.

Автостереоскопическое устройство отображения подобного рода может использоваться для различных приложений, например, в медицинских изображениях, виртуальной реальности, играх, мобильном телефоне и CAD полях.

Известны автостереоскопические устройства отображения, допускающие переключение между 2-D и автостереоскопическим режимом работы. Это обеспечивается, например, посредством обеспечения диффузионного слоя, переключаемого между состояниями с диффузией и без диффузии, так что состояние с диффузией отменяет эффект направления света лентикулярных линз, таким образом переводя автостереоскопический вид в 2-D вид.

Как правило, в автостереоскопическом режиме (или в устройстве отображения, имеющем только 3D режим) пространственное разрешение теряется из-за обеспечения отдельных индивидуально адресуемых элементов отображения данного цвета для различных видов вдоль направления рядов в данном пикселе. Также имеют место вариации яркости вдоль устройства отображения, то есть в направлении рядов.

Эффект потери пространственного разрешения в автостереоскопическом устройстве отображения, как обсуждалось выше, был смягчен посредством использования наклонной ориентации лентикулярных линз относительно направления столбцов пикселей. Такая компоновка имеет тенденцию "распределять" потерю разрешения между направлением рядов и столбцов, таким образом уменьшая строгость разрешения в направлении рядов, особенно для большого количества вида устройств отображения со многими видами.

Однако посредством наклона линзообразных элементов на угол к столбцам пикселей отображения другие проблемы вносятся или ухудшаются. По мере того, как голова зрителя перемещается слева направо, наблюдаются вариации в интенсивности света. Эти вариации интенсивности вызываются линзообразными элементами, отображающими изменяющиеся количества непрозрачной черной маски, которая определяет области пикселей панели отображения. Вариации наблюдаются пользователем как помехи, связанные с комбинационными искажениями.

Проблема вариаций интенсивности света может быть решена путем изменения фокальных осей линзообразных элементов, так чтобы изображались более широкие полосы панели отображения. Однако тогда вносятся перекрестные помехи между различными видами, которые также являются нежелательными.

US 7800703 раскрывает компоновку, в которой области отображения пикселей отображения имеют края, которые являются в основном параллельными осям линзообразных элементов. Посредством предоставления устройства, имеющего области пикселей отображения с краями, которые являются параллельными осям линзообразных элементов, проблемы вариаций интенсивности света и перекрестных помех между видами уменьшаются или устраняются. Оси линзообразных элементов, однако, остаются наклоненными под углом к столбцам пикселей отображения, и поэтому все еще возможно "потреблять" как вертикальное разрешение, так и горизонтальное разрешение для увеличения количества видов, отображаемых упомянутым устройством.

Проблема опорной структуры пикселей (такой как черная матрица), являющейся видимой зрителю, является потенциальной проблемой в любом устройстве отображения, имеющем оптическое увеличение вывода панели отображения. Другим примером автостереоскопического устройства отображения, имеющего систему оптических линз на выводе пикселей, является конструкция автостереоскопического устройства отображения со свободной фокусировкой, недавно предложенная заявителем (но пока еще не опубликованная).

При такой компоновке со свободной фокусировкой система отображения имеет устройство отображения, имеющее массив пикселей и оптическую систему, которая включает в себя массив микролинз над устройством отображения, причем каждый пиксель связан с определенной микролинзой. Оптическая система отображает подмассивы пикселей на один зрачок зрителя, причем разные пиксели подмассива отображаются на различные области зрачка. Таким способом устройство отображения намеренно изображает множество изображений (одно изображение, содержащее сочетание соответствующих пикселей из всех подмассивов) на один зрачок.

Этот подход предоставляет дополнительную информацию для каждого зрачка, в частности многие виды предоставляются для каждого зрачка в одно и то же время, и которые предоставляются различным позициям в пределах зрачка. Это предоставляет информацию о глубине, которая может интерпретироваться мозгом. Например, даже если устройство отображения предоставляется только для одного зрачка (или та же информация предоставляется обоим зрачкам), мозг может воспринимать более реальное изображение, поскольку небольшие отличия изображений (в масштабе разных мест просмотра по всей области зрачка) кодируют информацию о глубине.

Оптическая система предпочтительно управляется на основе системы отслеживания зрачка, причем вывод света сочетания пикселей, отображаемых на данную область зрачка посредством массива микролинз, вместе определяет изображение картины. Это предоставляет решение по оптическому управлению лучом. Это означает, что свет может предоставляться только зрачку (или зрачкам), таким образом создавая эффективную систему. Однако отслеживание зрачка может не требоваться для однопользовательской системы отображения, основанной на использовании очков (goggle). В этом случае меньшее число видов может наполнять поле обзора. Устройство отображения устанавливается перед глазами в сравнительно постоянной относительной позиции, и небольшое относительное движение не затруднит работу, в которой другие виды присутствуют для зрителя. Посредством предоставления различных видов для двух зрачков формируется автостереоскопическое отображение.

Может быть сделан компромисс между пространственным и временным разрешением. Это особенно важно в таких приложениях, как TV, где число зрителей не известно заранее. Система может обслуживать каждого из зрителей (или даже зрачков) друг за другом, или снабжать всех пользователей изображением с низким разрешением, или компромисс между упомянутыми двумя может быть сделан.

В этом типе системы оптического управления лучом может быть один источник излучения и система линз на подпиксель или система излучателей с пикселизацией и система линз на пиксель. С помощью подходящих параметров оптическое увеличение устройства отображения с управлением лучом находится в типичном диапазоне от 200 до 500, который является существенно большим, чем для линзообразного устройства отображения. Более точно, форма пикселей будет влиять на размытость (мера эстетического качества размытой части изображения вне фокусировки), которую зритель будет наблюдать в контенте вне фокусировки, отображаемом на экране. Таким образом, форма пикселей является частью (относящейся к восприятию) качества отображения.

Этот (неопубликованный) подход не будет рассматриваться далее. Однако является очевидным, что проблема оптического увеличения структуры из подпикселей не ограничивается линзообразными автостереоскопическими устройствами отображения, и решения, предоставленные посредством упомянутого изобретения, являются применимыми ко многим различным конструкциям устройств отображения, включая в себя упомянутый подход, кратко описанный выше.

Различные ссылки предшествующего уровня техники раскрывают автостереоскопические устройства отображения, в которых индивидуально адресуемые элементы отображения имеют другую форму, чем прямоугольную. Например, EP 1929796 раскрывает компоновку, в которой форма подпикселей (или пикселей) содержит форму, остающуюся от прямоугольного отпечатка, когда один или более контуров удалены; причем один или более контуров расположены относительно наклонного угла направляющих свет элементов так, что пространство, посредством которого каждая соответствующая линия накопления света перекрывает отдельно адресуемые элементы отображения, сделано более равномерным.

Для большинства приложений для отображения, таких как HDTV и сотовые телефоны, пиксели являются достаточно небольшими, чтобы для структуры подпикселей быть практически "невидимыми". Однако если устройства отображения сочетаются со средством оптического увеличения, таким как линзообразная пленка в автостереоскопических устройствах отображения или системы со свободной фокусировкой, кратко рассмотренные выше, то структура подпикселей увеличивается и, таким образом, делается видимой зрителю. Формирование формы пикселей для уменьшения полосатости изображения, например, как рассматривается в EP 1929796, не решает эту проблему.

Для того чтобы увеличить эффективность и/или срок службы устройства отображения, все традиционные устройства отображения всегда пытаются максимизировать излучение света на пиксель посредством обеспечения того, что интенсивность излучения от края до края устройства отображения находится на равномерном уровне, и обеспечения того, что область излучения устройства отображения максимизирована (апертура).

В результате, подпиксели имеют тенденцию содержать области излучения с равномерной интенсивностью, создавая чрезвычайно непредвиденные границы между областями максимальной интенсивности излучения и нулевой интенсивности излучения (например, черная маска), в сочетании со многими прямыми углами (90 градусов). По этой причине упомянутое явление ясно заметно в автостереоскопических устройствах отображения не только как полосатость, но также как видимо очерченные подпиксели.

Раскрытие изобретения

В соответствии с упомянутым изобретением, предоставляется автостереоскопическое устройство отображения, содержащее:

множество индивидуально адресуемых элементов отображения, размещаемых в массиве из рядов и столбцов, причем каждый элемент отображения содержит наименьшую область, которая предназначена для отображения одного пикселя данных изображения одного цвета; и

систему линз для направления различных видов, отображаемых одновременно посредством элементов отображения на различные пространственные позиции,

причем каждый элемент отображения имеет распределение интенсивности выходного света, которое имеет по меньшей мере два ненулевых уровня интенсивности света, содержащих первую интенсивность света в центре области элемента отображения и вторую более низкую интенсивность света на периферии области элемента отображения.

Эффектом упомянутого изобретения является предоставить структуру подпикселей, размещаемых так, что распределение интенсивности излучения показывается ровным, когда проектируется посредством системы линз, даже если оно осуществляет существенное увеличение. Это выходное распределение интенсивности света может достигаться посредством намеренного изменения интенсивности излучения света от края до края отдельного элемента отображения. Этот подход является полностью противоположным общепринятым знаниям о планировке пикселей в традиционном устройстве отображения прямого вида.

Каждый элемент отображения может содержать электролюминесцентный материал, имеющий равномерную выходную интенсивность света от края до края области элемента отображения и оптический компонент (такой как фильтр) для регулирования распределения выходной интенсивности света. Это позволяет использовать стандартную планировку пикселей.

В другом примере, каждый элемент отображения содержит по меньшей мере две области электролюминесцентного материала, каждая связана с соответствующим управляющим транзистором. Это предоставляет по меньшей мере две области подпикселей (на элемент отображения, который сам является подпикселем или пикселем).

В этом случае, каждый элемент отображения может быть связан с одним электродом адресации и управляющим электродом для каждой области электролюминесцентного материала. Альтернативно, каждый элемент отображения может быть связан с одним управляющим электродом и электродом адресации для каждой области электролюминесцентного материала. Эти подходы позволяют двум областям элемента отображения быть адресуемыми независимо, либо в одно и то же время или последовательно.

Однако каждый элемент отображения может быть связан с одним управляющим электродом и одним электродом адресации, и причем управляющий транзистор, связанный с каждой областью электролюминесцентного материала, имеет различные характеристики тока на выходе. Те же управляющие сигналы затем используются для управления двумя областями, но различные характеристики управляющего транзистора приводят к различной выходной интенсивности.

Альтернативно, снова с каждым элементом отображения, связанным с одним управляющим электродом и одним электродом адресации, управляющие транзисторы, связанные с областями электролюминесцентного материала, могут иметь одинаковые характеристики выходного тока, но области поверхности областей электролюминесцентного материала являются различными. Эти различные области дают подъем на различной плотности тока.

Каждый элемент отображения может содержать центральную область электролюминесцентного материала и внешнюю концентрическую область электролюминесцентного материала вокруг центральной области.

Система линз может содержать массив лентикулярных линз, причем линзы имеют длинную ось, которая является наклонной на острый угол по направлению к столбцам массива элементов отображения. Упомянутое изобретение может позволить решить проблему полосатости для адресации в таком устройстве отображения, а также проблему видимых переходов между подпикселями. Например, система фильтров может быть предоставлена для изменения выходной интенсивности элемента отображения для уменьшения полосатости.

Упомянутое изобретение также предоставляет способ управления автостереоскопическим устройством отображения, причем устройство содержит множество индивидуально адресуемых элементов отображения, размещаемых в массиве из рядов и столбцов, причем каждый элемент отображения содержит наименьшую область, которая предназначена для отображения одного пикселя данных изображения одного цвета, причем способ содержит:

направление различных видов отображаемых одновременно посредством элементов отображения на различные пространственные позиции с использованием системы линз; и

управление распределением выходной интенсивности света для каждого элемента отображения, чтобы иметь первую интенсивность света в центре области элемента отображения и вторую более низкую интенсивность света на периферии области элемента отображения.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения теперь будут описаны, посредством примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 является схематическим перспективным видом известного автостереоскопического устройства отображения прямого вида;

фиг.2 более ясно изображает размещение пикселей отображения и линзообразных элементов в устройстве отображения фиг.1;

фиг.3 изображает первый пример структуры пикселей упомянутого изобретения;

фиг.4 изображает три примера планировки пикселей упомянутого изобретения;

фиг.5 изображает первую адресуемую планировку для планировок со многими пикселями фиг.4;

фиг.6 изображает вторую адресуемую планировку для планировок со многими пикселями фиг.4;

фиг.7 изображает проблему полосатости, которая может возникать в линзообразных автостереоскопических устройствах отображения;

фиг.8 изображает первый способ для обращения к проблеме полосатости, который может использоваться в соединении с упомянутым изобретением;

фиг.9 изображает второй способ для обращения к проблеме полосатости, который может использоваться в соединении с упомянутым изобретением; и

фиг.10 изображает третий способ для обращения к проблеме полосатости, который может использоваться в соединении с упомянутым изобретением.

Осуществление изобретения

Упомянутое изобретение предоставляет автостереоскопическое устройство отображения, в котором каждый элемент отображения имеет распределение интенсивности выходного света, которое имеет по меньшей мере два ненулевых уровня интенсивности света, содержащих первую интенсивность света в центре области элемента отображения и вторую более низкую интенсивность света на периферии области элемента отображения. Это означает то, что интенсивность света падает более постепенно на краях пикселей, так что непредвиденные края пикселей являются менее видимыми несмотря на увеличение, предоставляемое системой линз устройства отображения.

Фиг.1 является схематическим перспективным видом известного автостереоскопического устройства 1 отображения прямого вида. Известное устройство 1 содержит жидкокристаллическую панель 3 отображения типа активной матрицы, которая действует как пространственный модулятор света, чтобы создавать отображение.

Панель 3 отображения имеет ортогональный массив пикселей 5 отображения, размещаемых в рядах и столбцах. Ради ясности, только небольшое число пикселей 5 отображения показаны на фиг.1. На практике, панель 3 отображения может содержать около одной тысячи рядов и несколько тысяч столбцов пикселей 5 отображения.

Структура жидкокристаллической панели 3 отображения является вполне традиционной. В частности, панель 3 содержит пару расположенных на определенном расстоянии друг от друга прозрачных стеклянных оснований, между которыми выровненный скрученный нематик или другой жидкокристаллический материал предоставляется. Упомянутые основания имеют структуры прозрачных электродов оксида индия олова (indium tin oxide, ITO) на их лицевых поверхностях. Поляризующие уровни также предоставлены на внешних поверхностях упомянутого основания.

Каждый пиксель 5 отображения содержит противостоящие электроды на упомянутых основаниях, с промежуточным жидкокристаллическим материалом между ними. Форма и планировка пикселей 5 отображения определяются посредством формы и планировки электродов. Пиксели 5 отображения регулярно расположены на определенном расстоянии друг от друга посредством интервалов.

Каждый пиксель 5 отображения связан с переключающим элементом, таким как тонкопленочный транзистор (thin film transistor, TFT) или тонкопленочный диод (thin film diode, TFD). Пиксели отображения управляются для создания отображения посредством предоставления сигналов адресации переключающим элементам, и подходящие схемы адресации будут известны специалистам в данной области техники.

Интервалы между пикселями 5 отображения покрываются непрозрачной черной маской. Маска предоставляется в форме сетки из поглощающего свет материала. Маска покрывает переключающие элементы и определяет индивидуальные области пикселей отображения.

Панель 3 отображения освещается посредством источника 7 света, содержащего, в этом случае, планарное заднее освещение, простирающееся над областью массива пикселей отображения. Свет от источника 7 света направляется через панель 3 отображения, с индивидуальными пикселями 5 отображения, управляемыми для модуляции света и создания отображения.

Устройство 1 отображения также содержит линзообразный лист 9, размещаемый над стороной отображения панели 3 отображения. Линзообразный лист 9 содержит ряд линзообразных элементов, простирающихся параллельно один другому.

Размещения пикселей 5 отображения и линзообразных элементов 11 показаны более подробно на фиг.2, которая является схематическим видом в плане устройства 1 отображения, показанного на фиг.1. Снова, только небольшое число пикселей 5 отображения показано ради ясности.

Как можно увидеть из фиг.2, линзообразные элементы 11, из которых только один изображен, наклонены на угол по направлению к столбцам пикселей 5 отображения, то есть их продольная ось определяет острый угол с направлением столбцов пикселей 5 отображения.

Линзообразные элементы 11 имеют форму выпуклых цилиндрических линз, и они действуют как средства оптического управления для предоставления различных изображений, или видов, от панели 3 отображения к глазам пользователя, расположенного впереди устройства 1 отображения. Линзообразные элементы 11 также предоставляют несколько различных изображений, или видов, к глазам пользователя по мере того, как голова пользователя перемещается слева направо впереди устройства 1 отображения.

Автостереоскопическое устройство 1 отображения, показанное на фиг.1 и фиг.2, способно предоставлять девять различных видов. В частности, для каждой группы из восемнадцати пикселей 5 отображения, покрываемых посредством линзообразного элемента 11, линзообразный элемент 11 проектирует два пикселя 5 в каждое из девяти различных направлений, так чтобы сформировать девять различных видов. Пиксели 5 отображения на фиг.2 отмечены от "1" до "9" для индикации того, каким из видов они соответствуют.

Так же как пиксели 5 отображения, линзообразный элемент 11 также проектирует части черной маски 13, предоставленные между пикселями 5 отображения.

Например, линзообразный элемент 11, показанный на фиг.2, находится на группе из восемнадцати пикселей 5 отображения. Пунктирная линия 15 указывает часть панели 3 отображения, которая проектируется посредством линзообразного элемента 11 в одно отдельное направление для создания одного из девяти различных видов. Как может быть видно, два пикселя отображения для вида "4" проектируются, как значительное количество черной маски 13. Небольшие количества пикселей отображения для соседних видов "3" и "5" также проектируются, и это наблюдается как перекрестные помехи между видами.

Будет очевидно, что, по мере того как голова пользователя перемещается слева направо, его/ее глаза будут принимать несколько различных единиц из девяти видов, по очереди. По мере того как голова пользователя перемещается этим путем, доля черной маски 13, принимаемой глазами пользователя, также меняется, тем самым вызывая вариации интенсивности света. Эти нежелательные вариации интенсивности света наблюдаются как структура комбинированных искажений (полосатость), но также тот факт, что интенсивность изображения может изменяться быстро, по мере того как зритель перемещается к краю проектируемой области, может беспокоить. В некоторых случаях зритель увидит проектируемую форму пикселя.

Упомянутое изобретение нацелено на то, чтобы сделать структуру пикселей менее беспокоящей для зрителя посредством намеренного изменения интенсивности излучения от края до края пикселя. Существует несколько подходов для этого, например, посредством добавления оптического элемента с изменяющейся передачей от края до края каждого пикселя или, для излучающего устройства отображения, такого как устройство отображения OLED, посредством обеспечения того, что интенсивность излучения подэлементов излучения в пределах подпикселя в устройстве отображения является различной.

В случае устройства отображения OLED, фиксированное количество пространства в области отображения используется в пределах каждого подпикселя для помещения в электронные схемы. В пределах каждого пикселя красная, зеленая и голубая излучающие части известны как имеющие различные области и форму, например для ввода поправки на различный износ красного, зеленого и голубого пикселей. Дифференциация области позволяет более низкую плотность тока для более быстро изнашивающегося цвета. Таким образом, область излучения голубого подпикселя может быть больше, чем область излучения зеленого подпикселя. Также интенсивность пикселей может регулироваться так, что они являются различными между подпикселями для регулирования для эффекта изнашивания. Подпиксели, тем не менее, имеют равномерную интенсивность и острые края.

Фиг.3 изображает первый вариант осуществления упомянутого изобретения, в котором такой дополнительный оптический компонент 30, как фильтр, располагается над излучающим уровнем 32 равномерной интенсивности, таким как уровень OLED (organic light emitting diode - органический светоизлучающий диод) или уровень PLED (polymer light emitting diode - полимерный светоизлучающий диод). Светоизлучающий уровень управляется электродом 34 излучателя. Пиксель показан схематично с прямоугольной формой в плане с видом на пересечении проводника 36 ряда и проводника 38 столбца.

Дополнительный оптический компонент меняет распределение интенсивности света от края до края области пикселей. Этот подход может использоваться в сочетании с традиционной планировкой пикселей отображения, например, где пиксели имеют тенденцию к областям излучения прямоугольной формы так, как показано на фиг.3 с равномерной интенсивностью, создавая чрезвычайно непредвиденные границы между областями максимальной интенсивности излучения и нулевой интенсивности излучения.

Излучающие устройства отображения (OLED или PLED) или устройства отображения LCD с задней подсветкой могут использовать этот подход.

Оптический элемент 30 может иметь поглощение, которое увеличивается по направлению к краям пикселя, посредством чего интенсивность света убывает по направлению к краям. Примером интенсивности света может быть, например, гауссовское распределение света, уменьшающееся от центра пикселя. Другие оптимизации могут, однако, уменьшать полосатость более эффективно, как описывается ниже.

Недостатком этого подхода является то, что дополнительный оптический элемент добавляет дополнительные этапы производства к процессу производства устройства отображения, поэтому возрастает стоимость устройства отображения. В дополнение, поскольку упомянутый компонент является частично поглощающим свет, энергоэффективность устройства отображения уменьшается.

По этим причинам, предпочтительный вариант осуществления упомянутого изобретения, с использованием излучающего устройства отображения, описывается со ссылкой на фиг.4.

Фиг.4 показывает три возможные разработки пикселя с использованием светоизлучателей, в которых каждый "элемент отображения" содержит набор элементов подпикселей с различной интенсивностью излучения. Эти элементы подпикселей все имеют одинаковый цвет и вместе определяют отдельный элемент отображения того цвета. Таким образом, наименьший элемент отображения традиционного устройства отображения (например, подпиксель одного цвета) далее разделяется. В случае многоцветного устройства отображения, каждый "элемент отображения" является цветным подпикселем, и в случае одноцветного устройства отображения, каждый "элемент отображения" может быть пикселем.

Таким образом, устройство отображения модифицируется посредством представления более чем одной области излучения на пиксель/подпиксель, посредством чего интенсивность излучения (в кд/м²) областей излучения является различной.

Фиг.4A изображает квадратный пиксель/подпиксель, с квадратной внутренней областью 40 пикселя, определяемой посредством первого подэлемента излучения, и концентрической квадратной с формой кольца внешней областью 42 пикселя, определяемой посредством второго подэлемента излучения вокруг внутренней области пикселя. Фиг.4B изображает круглый пиксель/подпиксель, с круглой внутренней областью 40 пикселя, и концентрической круглой с формой кольца внешней областью 42 пикселя вокруг внутренней области пикселя. Фиг.4C изображает шестиугольный пиксель/подпиксель, с шестиугольной внутренней областью 40 пикселя, и концентрической шестиугольной с формой кольца внешней областью 42 пикселя вокруг внутренней области пикселя.

Фиг.4 показывает один пиксель/подпиксель на пересечении линии 38 столбца (данные) и линии 36 ряда (выбор).

Посредством предоставления внешней области пикселя с более низкой интенсивностью, чем внутренняя область пикселя, интенсивность света убывает по направлению к краям пикселя. Примером интенсивности света может быть, например, распределение света, убывающее скачкообразным способом от центра пикселя.

Существует несколько подходов для создания такого изменения интенсивности, но все они требуют, чтобы различная плотность тока создавалась в индивидуальных подэлементах излучения пикселя.

В наиболее гибком подходе, отдельная адресация индивидуальных подэлементов излучателя осуществляется посредством предоставления каждого подэлемента излучения с индивидуально адресуемым управляющим транзистором (управляющий транзистор имеет форму источника тока).

Это иллюстрируется на фиг.5.

Адресация подэлементов излучения осуществляется либо последовательно (с использованием 2 или более отдельных линий адресации и общей линии данных) или одновременно (с использованием 2 или более отдельных линий данных и общей линии адресации). Фиг.5 изображает последнюю из двух названных опцию двух линий 50, 52 данных, которые соединяются с соответствующими транзисторами 54, 56 пикселя через адресуемые транзисторы 54', 56', которые управляют соответствующими подэлементами 58, 60 излучения пикселя (то есть различными областями пикселя). Адресуемые транзисторы управляются посредством линии 53 адресации из одного ряда. Может использоваться сочетание этих подходов.

В этом способе, индивидуальные подэлементы 58, 60 излучения могут иметь любую требуемую интенсивность излучения и профиль освещения устройства отображения может быть настроен в соответствии с требованиями.

В менее гибком варианте осуществления, индивидуальные подэлементы 58, 60 излучения имеют фиксированный коэффициент интенсивности, посредством чего только один профиль излучения света может быть осуществлен. Это имеет то достоинство, что проводник отдельного ряда и проводник отдельного столбца может использоваться, по этой причине уменьшая стоимость устройства отображения.

Существует несколько способов осуществления этого подхода, два из которых поясняются со ссылкой на фиг.6.

Два управляющих транзистора 54, 56 адресуются посредством одного адресуемого транзистора 62.

В первом примере, управляющие транзисторы 54, 56 имеют различные значения ширины (width, W), длины (length, L) или порогового напряжения (threshold voltage, Vth) - что ток изменяется с изменением этих характеристик транзисторов в соответствии с I~(W/L)×(V-Vth)². На практике, наиболее подходящим является масштабировать ширину транзистора, как это может достигаться посредством простого выбора конструкции. Для подэлементов излучения с эквивалентной областью интенсивность излучения будет изменяться с изменением ширины управляющих транзисторов.

Во втором примере, управляющие транзисторы 54, 56 являются идентичными и управляющий ток от обоих транзисторов является идентичным (они имеют то же отношение W/L), но подэлементы излучения имеют различные области. В этом случае, интенсивность излучения будет изменяться обратно с изменением области подэлементов излучения, так чтобы создать требуемое падение в интенсивности по направлению к краям пикселя, подэлементы излучения становятся больше при удалении от центра пикселя.

Может быть сделано сочетание упомянутых выше подходов.

Преимущество этих подходов заключается в том, что не добавляется никаких дополнительных этапов производства в процесс изготовления устройства отображения, и энергоэффективность устройства отображения будет поддерживаться (и может действительно существенно увеличиваться по сравнению с устройством отображения, который проектирует изображения во всех направлениях, поскольку области излучения могут быть существенно меньше).

В идеале, упомянутое изобретение осуществляется посредством процесса, который позволяет создание излучающих структур, отделенных посредством пространства, меньшего, чем пространство видимого света, поскольку в этом случае индивидуальные подэлементы излучения могут быть расположены так близко друг к другу, что отсутствуют видимые границы между подэлементами излучения.

Это совершенно улучшит воспринимаемую плавность излучения света от края до края пикселя. Примером такого процесса является процесс фотолитографии, который используется для создания панелей отображения LCD и AMOLED. В таком процессе, структуры 200-300 нм могут быть созданы, которые могут использоваться как интервал между смежными подэлементами излучения.

В идеале, все подэлементы излучения будут осуществляться на уровне одной маски, как это позволяет использование такого высокого разрешения от края до края очень большой основы (2×2 м) без требования выравнивать структуру между уровнями маски с высокой точностью.

Примеры с фиг.4 по фиг.6 относятся к излучательным устройствам отображения (AMOLED). Однако одинаковый подход многих подпикселей на "элемент отображения" может также применяться к неизлучательным устройствам отображения с задней подсветкой, таким как устройства отображения LCD, электрофоретические устройства отображения и устройства отображения с электросмачиванием, где яркость пикселей получается из напряжений, применяемых к электродам пикселей (что является противоположным току для излучающих устройств отображения).

В этих случаях, будет необходимо иметь либо индивидуальные адресующие транзисторы для отдельных электродов пикселей, или альтернативные средства для разделения сигнала напряжения от края до края различных электродов пикселя, например с использованием концепции емкостного разделения, такой как так называемое явление отдачи назад (kick-back), которое зависит от емкостного сопротивления пикселей по сравнению с емкостным сопротивлением накопительной емкости, и посредством чего емкостное сопротивление электродов изменяется с изменением размера электродов.

Как было упомянуто выше со ссылкой на EP 1929796, проектируемая форма пикселей рассматривалась как способ для уменьшения проблемы полосатости. В дополнение, функция фильтрации (такая как осуществляемая посредством оптического компонента 30 на фиг.3) может включать в себя структуру, предназначенную для уменьшения полосатости, в дополнение к уменьшению интенсивности по направлению к краям пикселя.

Эти подходы представления выходной интенсивности, которая имеет функцию, зависящую от линзообразной конструкции, могут сочетаться с подходом упомянутого изобретения.

Фиг.7 изображает форму черной маски реальной структуры пикселя и изображает структуру полосатости, которая получается в результате при использовании в линзообразном автостереоскопическом устройстве отображения. Структура полосатости зависит от наклона и шага лентикулярных линз.

Переменная передача от края до края областей пикселя может уменьшить или предотвратить эту полосатость. Вдоль линии в направлении упомянутых лентикулярных линз оптическое увеличение не имеет места, и таким образом любые структуры пикселей, которые не будут видимы с помощью невооруженного глаза без линзообразного листа, остаются невидимыми после добавления листа. Однако на линии, перпендикулярной к направлению линз, имеется увеличение, делающее структуру подпикселей видимой.

Фиг.8 изображает структуру пикселей с применением фильтра. Профиль фильтра меняется только перпендикулярно оси линз. Может быть заметно уменьшение полосатости.

Фиг.9 изображает структуру пикселя с модифицированной формой пикселя, например, как поясняется в EP 1929796. Уменьшение полосатости может снова быть заметно.

Фиг.10 изображает структуру пикселя с двумя уровнями интенсивности (серая область изображает переходную интенсивность, более низкую, чем белые области), но разработанными для уменьшения полосатости вместо того, чтобы предоставлять края с более низкой интенсивностью. Уменьшение в полосатости может быть снова заметно.

Упомянутое изобретение может применяться к любой технологии автостереоскопического устройства отображения, которая использует оптические линзы (посредством этого предоставляя увеличение) для направления различных видов на различные пространственные позиции, включая в себя подходы для оптического управления лучом/слежения за перемещением головы, а также статическим линзообразным экранам, и оно применяется ко всем технологиям устройства отображения, включая излучающий и с задней подсветкой модулирующие типы.

Другие вариации для раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении на практике заявляемого изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемых пунктов формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и перечисление элементов в единственном числе не исключает их множества. Тот факт, что конкретные меры повторяются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть использовано для преимущества. Любая ссылка, обозначаемая в пунктах формулы изобретения, не должна истолковываться как ограничивающая упомянутую область.

Изобретение относится к устройствам отображения, имеющим оптическое увеличение изображения, производимого панелью отображения. Автостереоскопическое устройство отображения имеет множество индивидуально адресуемых элементов отображения, размещаемых в массиве из рядов и столбцов, и систему линз для направления различных видов, отображаемых одновременно посредством элементов отображения, на различные пространственные позиции. Каждый из элементов отображения имеет распределение интенсивности выходного света, которое имеет по меньшей мере два ненулевых уровня интенсивности света, содержащих первую интенсивность света в центре области элемента отображения и вторую более низкую интенсивность света на периферии области элемента отображения. Технический результат - обеспечение более плавного падения интенсивности на краях пикселей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Автостереоскопическое устройство отображения, содержащее:
множество индивидуально адресуемых элементов (2) отображения, размещаемых в массиве из рядов и столбцов, причем каждый элемент отображения содержит наименьшую область, которая предназначена для отображения одного пикселя данных изображения одного цвета; и
систему (9) линз для направления различных видов, отображаемых одновременно посредством элементов (2) отображения, на различные пространственные позиции,
причем каждый элемент отображения имеет распределение интенсивности выходного света, которое имеет по меньшей мере два ненулевых уровня интенсивности света, содержащих первую интенсивность света в центре (40) области элемента отображения и вторую более низкую интенсивность света на периферии (42) области элемента отображения.

2. Устройство по п. 1, в котором каждый элемент отображения содержит электролюминесцентный материал, имеющий равномерную интенсивность выходного света вдоль области элемента отображения и оптический компонент (30) для регулирования распределения интенсивности выходного света.

3. Устройство по п. 1, в котором каждый элемент отображения содержит по меньшей мере две области (40, 42) электролюминесцентного материала, каждая из которых связана с соответствующим управляющим транзистором.

4. Устройство по п. 3, в котором каждый элемент отображения связан с одним электродом (53) адресации и управляющим электродом (50, 52) для каждой области электролюминесцентного материала.

5. Устройство по п. 3, в котором каждый элемент отображения связан с одним управляющим электродом и электродом адресации для каждой области электролюминесцентного материала.

6. Устройство по п. 3, в котором каждый элемент отображения связан с одним управляющим электродом (44) и одним электродом (46) адресации, причем управляющий транзистор (54, 56), связанный с каждой областью электролюминесцентного материала, имеет различные характеристики выходного тока.

7. Устройство по п. 3, в котором каждый элемент отображения связан с одним управляющим электродом (46) и одним электродом (44) адресации, причем управляющие транзисторы (54, 56), связанные с областями электролюминесцентного материала, имеют одинаковые характеристики выходного тока и области поверхности областей электролюминесцентного материала являются различными.

8. Устройство по любому одному из пп. 3-7, в котором каждый элемент отображения содержит центральную область (40) электролюминесцентного материала и внешнюю концентрическую область (42) электролюминесцентного материала вокруг центральной области.

9. Устройство по любому одному из пп. 3-7, в котором система (9) линз содержит массив лентикулярных линз, причем линзы (11) имеют длинную ось, которая наклонена под острым углом к направлению столбцов массива элементов отображения.

10. Устройство по любому одному из пп. 3-7, в котором каждый элемент отображения содержит центральную область (40) электролюминесцентного материала и внешнюю концентрическую область (42) электролюминесцентного материала вокруг центральной области, при этом система (9) линз содержит массив лентикулярных линз, причем линзы (11) имеют длинную ось, которая наклонена под острым углом к направлению столбцов массива элементов отображения.

11. Устройство по п. 8, дополнительно содержащее систему фильтров для изменения выходной интенсивности элементов отображения для уменьшения полосатости.

12. Способ управления автостереоскопическим устройством отображения, причем устройство содержит множество индивидуально адресуемых элементов (2) отображения, расположенных в массиве из рядов и столбцов, причем каждый элемент отображения содержит наименьшую область, которая предназначена для отображения одного пикселя данных изображения одного цвета, причем способ содержит:
направление различных видов, отображаемых одновременно посредством элементов (2) отображения, на различные пространственные позиции с использованием системы (9) линз; и
управление распределением интенсивности выходного света для каждого элемента отображения, чтобы иметь первую интенсивность света в центре области элемента отображения и вторую более низкую интенсивность света на периферии области элемента отображения.