BR112012009707B1

BR112012009707B1 - Dispositivo de visualização de multi-vistas

Info

Publication number: BR112012009707B1
Application number: BR112012009707-5A
Authority: BR
Inventors: Pijlman Fetze
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2020-05-12
Also published as: KR101695869B1; EP2899590B1; EP2494405A1; RU2544254C2; ES2532131T3; CN102597865A; US9958692B2; PL2494405T3; US20160377877A1; US10527862B2; EP2899590A1; ES2741815T3; US20180224663A1; US9448459B2; CN102597865B; KR20120105456A; WO2011051840A1; RU2012122204A; US20120206511A1; EP2494405B1

Abstract

dispositivo de visualização de multi-vistas a invenção provê um dispositivo de visualização auto-estereoscópica tendo um ajustador para ajustar a direção de um feixe de luz (5). o ajustador (1) tem um estado desligado e um estado ligado e compreende uma pilha (10) de camadas. a pilha (10) compreende uma primeira camada de material sólido (100) tendo um primeiro eixo ótico (111), uma segunda camada de material sólido (200) tendo um segundo eixo ótico (211), e material de cristal líquido nemático torcido birrefringente comutável (30) ou material de cristal líquido nemático quiral. adicionalmente, a pilha inclui uma primeira interface (130) entre a primeira camada de material sólido (100) e material birrefringente (30) e uma segunda interface (230) entre a segunda camada de material sólido (200) e material birrefringente (30). no estado desligado, o material birrefringente (30) na primeira interface (130) é configurado para ter um eixo ótico paralelo ao primeiro eixo ótico (111) e o material birrefringente (30) na segunda interface (230) é configurado para ter um eixo ótico paralelo ao segundo eixo ótico (211). no estado ligado, o material birrefringente (30) na primeira interface (130) é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao primeiro eixo ótico (111) e o material birrefringente (30) na segunda interface (230) é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao segundo eixo ótico (211).

Description

DISPOSITIVO DE VISUALIZAÇÃO DE MULTI-VISTAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere à visualização de multi-vistas tal como dispositivos de visualização autoestereoscópicos ou de dupla vista, que usam um ajustador para ajustar a direção de feixes de luz de um painel de visualização.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

O documento US 2007/0008617 revela um dispositivo de visualização auto-estereoscópico comutável 2D/3D no qual uma configuração lenticular comutável possui duas folhas de lente, com os primeiro e segundo meios eletro-ópticos entre as folhas, com uma meia placa de onda intermediária.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a invenção, é provido um dispositivo de visualização de multi-vistas conforme definido nas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes provêem realizações vantajosas.

Nesta configuração, o ajustador é configurado para ser capaz de ajustar a direção do feixe de luz (feixe de luz ou feixe) gerado por uma fonte de luz. No geral, o ajustador é configurado para interceptar o feixe de luz (quando a fonte de luz é ligada) . Em pelo menos um dos estados, o ajustador é pelo menos parcialmente transmissivo de pelo menos parte da luz gerada pela fonte de luz à qual o ajustador está configurado. Preferivelmente, em ambos os estados, ligado e desligado, o ajustador é pelo menos parcialmente transmissivo de pelo menos parte da luz gerada pela fonte de luz à qual o ajustador está configurado. A frase para ajustar a direção do feixe de luz especificamente indica que quando a ajustador é ligado, o feixe de luz ajusta o feixe de luz. Quando o ajustador está desligado, o feixe de luz pode passar pelo ajustador em uma

2/25 realização substancialmente inalterada.

A frase tendo um estado desligado e um estado ligado indica que o ajustador é configurado para ter pelo menos dois estados, que são especificados aqui adicionalmente. No estado desligado, o feixe de luz pode passar pelo ajustador sem ser substancialmente influenciado pelo ajustador. No estado ligado, o feixe é pelo menos parcialmente manipulado pelo ajustador. Observe que o termo estado ligado pode se referir a uma pluralidade de estados ligados. Dependendo das condições (tal como tensão) aplicadas ao material birrefringente, estados ligados diferentes, e dessa maneira manipulações diferentes do feixe de luz, podem ser obtidas. Desta maneira, um usuário pode manipular o feixe dependendo dos desejos do usuário. Adicionalmente aqui, o estado ligado é usado para um estado específico que pelo menos pode ser provido pelo ajustador quando ligado. Dessa maneira, estados intermediários entre o estado desligado e o estado ligado especificamente definido podem também ser selecionáveis para o ajustador.

O termo pilha de camadas se refere a camadas substancialmente adjacentes (vide também abaixo). Isto não exclui que as interfaces entre duas camadas adjacentes podem ter uma ou mais curvas ou um ou mais ângulos. Especialmente, as interfaces entre a camada de material birrefringente sólida e o material birrefringente comutável podem compreender uma ou mais microestruturas tais como estruturas de prisma. Preferivelmente, as interfaces são não planas. As faces externas das primeira e segunda camadas de material são, entretanto, preferivelmente configuradas substancialmente paralelas. Estas faces são preferivelmente mais planas, enquanto as camadas nas interfaces com o material birrefringente comutável são (dessa maneira), preferivelmente, substancialmente não-planas e compreendem

3/25 uma ou mais microestruturas.

A primeira interface e a segunda interface têm, preferivelmente, o formato de uma pluralidade de lentes ou prismas. As lentes podem ser diretamente adjacentes, mas podem ter, também, uma distância diferente de zero entre as lentes ou prismas. Preferivelmente, os formatos das lentes ou prismas são imagens substancialmente de espelho entre si.

Dessa maneira, preferivelmente, em uma realização, a primeira interface e a segunda interface têm o formato de uma pluralidade de lentes 1D.

A configuração de lentes é usado para definir uma configuração de imagem lenticular comutável de um dispositivo de visualização de multi-vistas, tal como um dispositivo de visualização auto-estereoscópico ou de dupla vista. Para o visualizador auto-estereoscópico preferivelmente uma configuração de lentes é usado visto que isto permite mais que 3 visões.

dispositivo de visualização de multi-vistas pode ser um dispositivo de visualização auto-estereoscópico. Este dispositivo é capaz de prover pelo menos um usuário com uma imagem tridimensional (3D) . Neste caso no estado ligado, o modo de multi-vistas é um modo 3D, enquanto no estado desligado o modo de vista única pode ser um modo 2D. Alternativamente, o dispositivo de visualização de multivistas pode ser um dispositivo de visualização de dupla vista. Neste caso no estado ligado o modo de multi-vistas é para prover pelo menos duas imagens 2D diferentes para pelo menos dois espectadores. Dessa maneira, por exemplo, o visualizador de dupla vista pode ser, na verdade, um visualizador de vista tripla capaz de prover três imagens 2D diferentes para três espectadores. O modo de vista única pode ser para prover uma imagem bidimensional única.

O termo imagem compreende adicionalmente imagem,

4/25 imagem estática ou display de vídeo de qualquer espécie.

Esta configuração de lentes lenticulares comutáveis é adequado para uso com um painel de visualização OLED que gera os feixes de luz. Este tem saída de luz não polarizada, mas o projeto do ajustador não requer uma entrada de luz polarizada. Ele pode operar sem luz do painel de visualização OLED sendo perdida ou tendo que ser descartada. No geral, painéis de visualização que provêem luz não polarizada podem ser usados sem perda de efeito.

A primeira camada e a segunda camada de material sólido preferivelmente compreendem materiais sólidos que sejam birrefringentes. 0 termo material birrefringente sólido se refere a um material birrefringente do qual o alinhamento de eixo ótico não é variável, como é o caso para o material birrefringente comutável. Birrefringência, ou refração dupla, é a decomposição de um raio de luz nos dois raios (o raio ordinário e o raio extraordinário) quando ele passa através de certos tipos de materiais dependendo da polarização da luz. Este efeito pode ocorrer apenas se a estrutura do material for anisotrópica (direcionalmente dependente) . Se o material tem um eixo único de anisotropia ou eixo ótico (isto é, ele é uniaxial) , a birrefringência pode ser formalizada pela designação de dois índices refrativos diferentes ao material, que são comumente denominados de índice refrativo ordinário e índice refrativo extraordinário.

O termo eixo ótico é conhecido na técnica e se refere a uma direção em uma posição em um meio uniaxial de modo que todos os raios ordinários passando naquela posição tenham polarização que seja perpendicular a ela. Frequentemente, o eixo ótico é próximo do diretor das moléculas no caso de um cristal líquido. Vide ainda, Hecht (Optics, 4^a edição, E. Hecht, Addison-Wesley).

5/25

Exemplos de materiais adequados para a primeira e a segunda camadas de material são, por exemplo, com base em LC tais como RMM34c ou RMM257 LC da Merck, que são incluídos em um sistema foto-polimerizado. Estes sistemas são, por exemplo, descritos no W02004059565 e são conhecidos de um técnico no assunto.

No estado desligado para cada interface os meios em ambos os lados da interface podem fazer surgir um índice refrativo que seja substancialmente igual em ambos os lados da interface para luz não polarizada sendo alinhada a um normal da pilha (estado desligado).

meio comutável (birrefringente) em cada uma das duas interfaces pode ser comutado para um estado denominado estado ligado em que para a primeira interface o meio em ambos os lados da interface pode fazer surgir um índice refrativo que seja substancialmente igual em ambos os lados da interface para luz sendo alinhada a um normal da pilha e tendo uma polarização em uma segunda direção sendo tanto alinhada quanto perpendicular à primeira direção e faz surgir um índice refrativo que é substancialmente diferente em ambos os lados da interface para luz sendo alinhada a um normal da pilha e tendo uma polarização em uma direção que é perpendicular à segunda direção, e em que para a segunda interface os meios em ambos os lados da interface fazem surgir um índice refrativo que é substancialmente igual em ambos os lados da interface para luz sendo alinhada a um normal da pilha, e tendo uma polarização em uma terceira direção sendo tanto alinhada quanto perpendicular à primeira direção e fazendo surgir um índice refrativo que é substancialmente diferente em ambos os lados da interface para luz sendo alinhada a um normal da pilha e tendo uma polarização em uma direção que é perpendicular à terceira direção.

6/25

A pilha compreende uma pilha da primeira camada de material sólido, uma camada de material birrefringente comutável, e a segunda camada de material sólido. 0 primeiro eixo ótico e o segundo eixo ótico são preferivelmente perpendiculares. Este ajustador consiste essencialmente de três camadas, em que a primeira camada e a segunda camadas de material sólido prensam o material birrefringente comutável. O birrefringente comutável compreende material de cristal líquido nemático torcido ou cristal líquido nemático quiral. Adicionalmente, o primeiro eixo ótico e o segundo eixo ótico podem ser orientados em um plano da pilha.

Esta configuração provê uma construção simples e requer apenas um conjunto de eletrodos para comutação. 0 uso de uma camada comutável única permite uma construção pouco espessa, que significa que as polarizações diferentes experimentam diferenças de caminho reduzidas resultando das profundidades diferentes nas quais ocorre refração.

No estado desligado, o eixo ótico do material birrefringente comutável na primeira interface é perpendicular ao eixo ótico do mesmo material comutável na segunda interface. Usando, por exemplo, cristal líquido nemático torcido, uma torção de substancialmente 90° pode ser imposta ao eixo ótico do material comutável em relação à camada de material.

No estado ligado, o eixo ótico (ou eixos óticos) do material birrefringente na camada de material birrefringente comutável muda para um estado em que o eixo ótico é perpendicular a ambos, ao eixo ótico da primeira camada de material sólido e ao eixo ótico da segunda camada de material. No estado ligado, os eixos óticos dentro do material comutável são substancialmente todos alinhados. Uma vantagem desta realização é que um ajustador relativamente simples pode ser obtido com apenas três camadas.

7/25

Conforme conhecido na técnica, para alinhamento de cristais líquidos, é possível usar camadas de poliimida padrão que são friccionadas para orientar o LC próximo da superfície. Campos elétricos podem ser usados para impor uma 5 segunda orientação para o LC. Para gerar eletrodos campos elétricos (óxido de estanho de índio transparente (ITO indium tin oxide)) podem ser aplicados. Assim, o termo pilha de camadas se refere a camadas substancialmente adjacentes em que entre duas camadas substancialmente adjacentes também 10 uma camada ITO e/ou uma camada de poliimida estão presentes.

Aqui, o ajustador é especialmente descrito com referência a três ou mais camadas que são essenciais para o ajustador, isto é, a primeira camada de material sólido, a segunda camada de material sólido e uma ou mais camadas de material 15 birrefringente comutável.

A menos que indicado diferentemente, e em que aplicável e tecnicamente possível, a frase selecionado do grupo consistindo de uma série de elementos pode também se referir a uma combinação de dois ou mais dos elementos 20 enumerados. Termos como abaixo, acima, superior, e inferior se referem a posições ou configurações de itens que poderíam ser obtidos quando o sistema de iluminação estiver configurado substancialmente plano, especificamente abaixo, substancialmente horizontal a uma superfície com a 25 face inferior do sistema de iluminação substancialmente paralela à superfície substancialmente horizontal e faceando para longe do teto em uma sala. Entretanto, isto não exclui o uso do sistema de iluminação em outras configurações, tal como contra uma parede, ou em outras configurações (por 30 exemplo, verticalmente).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Realizações da invenção serão agora descritas, apenas como exemplo, com referência aos desenhos esquemáticos

8/25 em anexo nos quais símbolos de referência correspondentes indicam partes correspondentes, e nos quais:

A Figura 1 ilustra esquematicamente alguns princípios da invenção;

As Figuras 2a-2b ilustram esquematicamente uma realização do ajustador no estado desligado e ligado esta realização é usada no dispositivo de visualização da invenção;

As Figuras 3a-3b ilustram esquematicamente outra realização do ajustador no estado desligado e ligado;

As Figuras 4a-4b ilustram esquematicamente ainda outra realização do ajustador no estado desligado e ligado;

As Figuras 5a-5b ilustram esquematicamente realizações de interfaces micro-estruturadas;

As Figuras 6a-6c ilustram esquematicamente realizações de dispositivos óticos compreendendo o ajustador;

A Figura 7 é usada para explicar como uma configuração de lente comutável pode ser usado para prover um dispositivo de visualização comutável 2D/3D;

A Figura 8 mostra um primeiro exemplo de configuração ótica usado em um visualizador autoestereoscópico no modo 2D;

A Figura 9 mostra a configuração ótica da Figura 8 no modo 3D;

A Figura 10 mostra um primeiro exemplo de configuração ótica da invenção para um visualizador autoestereoscópico no modo 2D;

A Figura 11 mostra a configuração ótica da Figura no modo 3D;

A Figura 12 mostra um segundo exemplo de configuração ótica da invenção para um visualizador autoestereoscópico no modo 2D; e

9/25

A Figura 13 mostra a configuração ótica da Figura no modo 3D.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES

Antes de descrever a invenção, algumas designações e usos de ajustador ótico conforme desenvolvidos (mas não publicado ainda) pelo requerente serão primeiramente descritos.

A Figura 1 ilustra esquematicamente um ajustador 1 para ajustar a direção de um feixe de luz 5. O ajustador 1 compreende uma pilha 10 de camadas. A pilha 10 compreende uma primeira camada de material sólido 100 tendo um primeiro eixo ótico (não ilustrado, vide Figuras 2a-4b), uma segunda camada de material sólido 200 tendo um segundo eixo ótico (não ilustrado, vide Figuras 2a-4b), e material birrefringente comutável 30. 0 material birrefringente comutável pode ser configurado em uma camada única ou em camadas separadas (vide abaixo).

Por uma questão de compreensão, camadas de poliimida e camadas de eletrodo tais como camadas ITO não são ilustradas nas Figuras. Aquelas características são conhecidas de técnicos no assunto. 0 termo adjacente aqui pode, dessa maneira, em algumas realizações, significar que entre pelo menos parte de itens adjacentes, por exemplo, uma camada de poliimida e/ou camada ITO (transparente) estarem presentes.

A pilha compreende adicionalmente uma primeira interface 130 entre a primeira camada de material sólido 100 e material birrefringente 30 e uma segunda interface 230 entre a segunda camada de material sólido 200 e material birrefringente 30.

Os materiais da primeira camada de material 100 e da segunda camada de material 200, assim como o material birrefringente comutável, são selecionados e configuram que

10/25 (a) no estado desligado, o material birrefringente 30 na primeira interface 130 é configurado para ter um eixo ótico paralelo ao primeiro eixo ótico e o material birrefringente 30 na segunda interface 230 é configurado para ter um eixo ótico paralelo ao segundo eixo ótico; e (2) no estado ligado, o material birrefringente 30 na primeira interface 130 é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao primeiro eixo ótico e o material birrefringente 30 na segunda interface 230 é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao segundo eixo ótico.

As primeira e segunda camadas de material sólido 100, 200 preferivelmente compreendem materiais sólidos que são birrefringentes. O material birrefringente comutável é preferivelmente cristal líquido, tal como cristal líquido nemático torcido ou cristal líquido nemático quiral.

Especialmente, as interfaces 130, 230 podem compreender um ou mais microestruturas (vide abaixo). As faces externas da primeira camada e da segunda camada de material são, entretanto, preferivelmente configuradas substancialmente paralelas. Estas faces são preferivelmente planas, enquanto as camadas nas interfaces 130, 230 com o material birrefringente comutável são (assim) preferivelmente substancialmente não planos e compreendem uma ou mais microestruturas (vide abaixo)

Em uma realização específica, ilustrada nas Figuras 2a-2b (estado desligado e estado ligado, respectivamente), a pilha 10 compreende uma pilha da primeira camada de material sólido 100, uma camada 300 de material birrefringente comutável 30, e a segunda camada de material sólido 200. O primeiro eixo ótico, indicado com a referência 111, e o segundo eixo ótico, indicado com a referência 211, são escolhidos perpendiculares. Este ajustador 1 essencialmente consiste de três camadas, em que a primeira e

11/25 a segunda camadas de material sólido prensam o material birrefringente comutável. Especialmente, nesta realização, o material birrefringente comutável 30 compreende material de cristal líquido nemático torcido, tal como TL213 da Merck.

A invenção envolve o uso deste tipo de ajustador dentro de um dispositivo de visualização auto-estereoscópico comutável, conforme explicado adicionalmente abaixo.

No estado desligado, o eixo ótico (ou aqui eixos óticos, porque especialmente o material nemático quiral é aplicado como material birrefringente comutável) do material birrefringente comutável, cujo eixo ótico é indicado com a referência 311 nas respectivas interfaces 130 e 230 são alinhados paralelos com os eixos óticos 111 e 211 (dos materiais sólidos no outro lado das interfaces respectivas). Dessa maneira, nas interfaces 130, 230, os eixos óticos são alinhados paralelos em ambos os lados das interfaces, respectivamente. 0 eixo ótico da camada de material birrefringente pode girar 90° para obter a realização desejada dos eixos óticos em relação ao primeiro e segundo eixos óticos 111, 211 dos primeiro e segundo materiais sólidos 100, 200.

A espessura da camada da camada birrefringente comutável nesta realização, em que o material birrefringente pode compreender LC nemático torcido, pode estar na faixa de aproximadamente 40-100 pm, tal como aproximadamente 50 pm. Esta espessura pode ser suficiente para criar uma rotação de 90° .

Quando o ajustador 1 é ligado, o alinhamento do eixo ótico do material birrefringente comutável 30 muda, e alinha perpendicularmente a ambos os eixos óticos da primeira e segunda camadas de material, respectivamente. Aqui, o eixo ótico 311 do material birrefringente, substancialmente através do material todo, é alinhado perpendicular aos eixos

12/25 óticos 111, 211 da primeira e segunda camadas de material.

Em uma realização específica adicional, ilustrado rias Figuras 3a-3b (estado desligado e estado ligado, respectivamente), a pilha 10 compreende uma pilha 10 de:

uma primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30;

- primeira camada de material sólido 100;

- uma segunda camada 302 de material comutável 30; e

- a segunda camada de material sólido 200.

A primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30 e a primeira camada de material sólido 100 criam a primeira interface 130. A segunda camada 302 de material comutável 30 e a segunda camada de material sólido 200 criam a segunda interface 230. Na verdade, esta pilha 10 compreende 2 células, isto é, a primeira camada 3 01 e o primeiro material sólido 10 0, e a segunda camada 3 02 e o segundo material sólido 200. Estas duas células podem ser configuradas adjacentes, isto é, o primeiro material 100 e a segunda camada 302 criam uma interface adicional 400. Esta interface adicional 400 é preferivelmente plana. 0 eixo ótico nas respectivas primeira e segunda camadas 301, 302 de material birrefringente comutável 30 é indicado com as referências 311(1) e 311(2), respectivamente.

Aqui, o primeiro eixo ótico 111 e o segundo eixo ótico 211 nesta realização são perpendiculares. O eixo ótico 311(1) (substancialmente tudo sobre o material da primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30) da primeira camada 301 é paralelo ao primeiro eixo ótico 111. O eixo ótico 311(2) (substancialmente todo sobre o material da segunda camada 302 de material birrefringente comutável 30) da segunda camada 302 é paralelo ao segundo eixo ótico 211.

No estado desligado, os eixos óticos 311(1) e

13/25

311(2) nas respectivas interfaces 130 e 230 são, dessa maneira, alinhados paralelos com o eixo ótico 111 e 211 da primeira camada de material sólido 100 e da segunda camada de material sólido 200, respectivamente. Quando o ajustador 1 está ligado, o alinhamento do eixo ótico do material birrefringente comutável 30 muda e alinha perpendicularmente a ambos os eixos óticos das primeira e segunda camadas de material, respectivamente, e perpendicularmente entre si. Com referência à figura 3b, o eixo ótico 311(1) da primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30 é perpendicular ao eixo ótico 111 da primeira camada de material sólido 100 e perpendicular ao eixo ótico 311(2) da segunda camada 302 de material birrefringente comutável 30. O eixo ótico 311(2) da segunda camada 302 do material birrefringente comutável 30 é perpendicular ao eixo ótico 211 da segunda camada de material sólido 200 e perpendicular ao eixo ótico 311(1) da primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30.

Em ainda uma realização específica adicional, ilustrada nas Figuras 4a-4b (estado desligado e estado ligado, respectivamente), a pilha 10 compreende uma pilha de

- a primeira camada de material sólido 100;

uma primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30;

- uma camada intermediária 500 compreendendo uma polarização de rotor, tal como uma célula nemática torcida;

- uma segunda camada 302 de material comutável 30; e

- a segunda camada de material sólido 200.

A primeira camada 301 de material birrefringente comutável 30 e a primeira camada de material sólido 100 criam a primeira interface 130. A segunda camada 302 de material comutável 30 e a segunda camada de material sólido 200 criam

14/25 a segunda interface 230.

Aqui, novamente, duas células são providas, cujas células compreendem um material birrefringente comutável e uma camada de material sólido (birrefringente). Os eixos 5 óticos (111/311(1) e 211/311(2)) dentro das células individuais (100/301 e 200/302, respectivamente) são alinhados paralelamente. Adicionalmente, todos os eixos óticos podem ser alinhados paralelamente no estado desligado.

Entre as duas células, o rotor de polarização 500 é 0 configurado. As células podem prensar o rotor de polarização 500. Em uma realização específica, a primeira camada 301 do material birrefringente comutável 30 cria uma interface 501 com o rotor de polarização 500. Em uma realização específica adicional, a segunda camada 302 de material birrefringente

15 comutável 3 0 cria	uma	interface 502 com o	rotor	de
polarização 500.
No estado	ligado, a direção	dos	eixos	óticos	do
material birrefringente	comutável 30	muda	para	ambas,	a
primeira camada 301	e a	segunda camada	302 .	Os eixos óticos

311(1) e 311(2) trocam para um estado perpendicular em relação aos eixos óticos 111, 211 das camadas de material sólido 100, 200, respectivamente. Adicionalmente, eles trocam para um estado em que eles são mutuamente paralelos. Adicionalmente, eles podem trocar para um estado em que eles 25 são substancialmente perpendiculares à face externa (isto é, substancialmente paralelos a um normal da pilha 1).

As Figuras 5a-5b ilustram de forma não limitativa algumas realizações de microestruturas nas interfaces 130 e 230. Estas microestruturas estão na Figura 5a no formato de 3 0 lente, e na Figura 5b no formato de dente de serra. Observe que, preferivelmente, as microestruturas são unidimensionais. Assim, as Figuras 5a/5b podem ilustrar esquematicamente seções cruzadas de realizações de pilha 10.

15/25

Em algumas das realizações (vide, por exemplo, as Figuras 1-3), a mudança no índice refrativo para a parte defletida do feixe passando a primeira interface no estado ligado é oposta no sinal com relação à mudança do índice refrativo da parte defletida do feixe passando a segunda interface. Ao demandar a mesma ação em cada interface (redirecionamento em certa direção ou foco, por exemplo), então para diferenças pequenas no índice, os formatos das microestruturas podem substancialmente serem imagens espelhadas. Ê possível, entretanto, induzir pequenas diferenças para obter um efeito ideal. Para a realização das Figuras 4a-4b, preferivelmente as interfaces não compreendem microestruturas.

As Figuras 6a-6b ilustram esquematicamente realizações de um dispositivo ótico 600 compreendendo o ajustador 1.

O dispositivo ótico 600 compreende uma fonte de luz 601 configurada para gerar um feixe de luz 5. 0 dispositivo ótico 600 compreende adicionalmente o ajustador 1 para ajustar a direção de um feixe de luz 5. O dispositivo ótico 600 pode ser configurado para gerar um feixe único de luz, mas pode também ser configurado para gerar uma pluralidade de feixes de luz 5.

Aqui, como exemplo, o dispositivo ótico 600 da Figura 6a compreende um dispositivo de visualização compreendendo uma pluralidade de pixels 602 como fontes de luz 601. Conforme explicado adicionalmente abaixo, a invenção se refere especificamente ao uso do ajustador ótico em um dispositivo de visualização auto-estereoscópico. O ajustador 1 é configurado para ajustar as direções da pluralidade de feixes de luz 5. A pluralidade de pixels 602 gera a pluralidade de feixes de luz 5, que pode ser manipulada pelo ajustador 1. Em uma realização específica, o dispositivo

16/25 ótico 600 pode, opcionalmente, compreender uma pluralidade de ajustadores 1.

Em outra realização, o dispositivo ótico 600 é um dispositivo de iluminação, vide Figura 6b. Este dispositivo de iluminação pode ser uma lâmpada, especialmente uma lâmpada substancialmente de fonte de ponto, tal como uma luz direcionada. Dessa maneira, em uma realização, o dispositivo ótico 60 0 compreende uma luz focada como uma fonte de luz 601. Especialmente, a fonte de luz 601 é configurada para gerar um feixe de luz 5 com um ângulo de abertura (2*) selecionado da faixa de 2-20°, tal como preferivelmente 210°. O feixe ajustado (ou feixe de luz ajustada), a jusante do ajustador 1, quando o ajustador 1 está ligado, ele é indicado com a referência 5' .

A Figura 6c esquematicamente ilustra uma realização do dispositivo ótico 600, em que o dispositivo é configurado para detectar luz. O dispositivo ótico 600 compreende um sensor ótico 651, tal como uma configuração CCD, e o ajustador 1 conforme descrito aqui. 0 ajustador pode ser usado para redirecionar feixes de luz 5 na direção do sensor ótico. Por exemplo, desta maneira é possível escanear ou explorar áreas.

O ajustador descrito acima é para ajustar a direção de um feixe de luz 5. 0 ajustador 1 tem um estado desligado e estado ligado e compreende uma pilha 10 de camadas. A pilha 10 compreende uma primeira camada de material sólido 100 tendo um primeiro eixo ótico 111, uma segunda camada de material sólido 200 tendo um segundo eixo ótico 211, e material birrefringente comutável 30. Adicionalmente, a pilha inclui uma primeira interface 130 entre a primeira camada de material sólido 100 e material birrefringente 30 e uma segunda interface 230 entre a segunda camada de material sólido 200 e material birrefringente 30. No estado desligado,

17/25 o material birrefringente 30 na primeira interface 130 é configurado para ter um eixo ótico paralelo ao primeiro eixo ótico 111 e o material birrefringente 30 na segunda interface 230 é configurado para ter um eixo ótico paralelo ao segundo eixo ótico 211. No estado ligado, o material birrefringente 30 na primeira interface 130 é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao primeiro eixo ótico 111 e o material birrefringente 30 na segunda interface 230 é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao segundo eixo ótico 211. Este dispositivo pode ser usado para redirecionar feixes de luz, por exemplo, para luzes focadas, dispositivos de visualização ou sensores óticos.

O uso de um ajustador foi descrito acima em conexão com dispositivos que são usados para redirecionar feixes óticos tais como luzes focadas ou faróis de veículos. A invenção se refere especificamente ao uso deste tipo de ajustador aplicado aos dispositivos de visualização autoestereoscópicos.

Dispositivos de visualização auto-estereoscópicos podem ser divididos em dois grupos, um grupo no qual vidros são requeridos e um grupo no qual isto não é requerido. Para o último, o dispositivo de visualização envia imagens dependentes de ângulo. 0 projeto é feito de modo que o olho esquerdo e o direito recebam imagens diferentes e uma impressão 3D é obtida.

Imagens dependentes de ângulo podem ser obtidas de uma TV-LCD com uma luz de fundo especial ou com uma configuração lenticular anexado na frente do dispositivo de visualização. A configuração lenticular compreende uma configuração de lentes cilíndricas, e projeta o plano de pixel LC até o infinito. Nestes casos, as lentes transformam diferenças na posição em diferenças no ângulo. Isto significa que apenas uma seleção de pixels pode ser vista de certo

18/25 ângulo. Mais visões diferentes para mais ângulos conduz a uma impressão melhor de 3D. Entretanto, além de prover impressão de 3D, mais visões também reduzem automaticamente a resolução que é vista, uma vez que todos os pixels disponíveis foram divididos entre as visões: maior quantidade de visões significa menor quantidade de pixels por vista. Isto conduz a uma troca entre resolução e o número de visões. Uma descrição detalhada de uma maneira de construir um dispositivo autoestereoscópico em termos de projeto de uma configuração lenticular de material sólido (não comutável) é descrito na patente Norte-Americana 6064424, o conteúdo da qual é incorporado aqui por referência. Outras maneiras de projetar visualização auto-estereoscópica podem ser usadas.

Uma perda de resolução pode ser aceitável para mostrar conteúdo 3D, mas para mostrar conteúdo 2D (no qual todas as visões são iguais) ela é frequentemente não aceitável. De modo a superar este problema, vários dispositivos de visualização comutáveis 2D/3D foram propostos. Estes têm uma estrutura lenticular fixa que é preenchida com um cristal líquido birrefringente. Pela comutação do cristal líquido, a configuração lenticular pode ser ligado e desligado. Uma descrição mais detalhada do projeto e operação deste dispositivo é encontrada, por exemplo, na patente Norte-Americana 6069650, o conteúdo da qual é incorporado aqui por referência. Especificamente, a maneira de prover função de lente ou função transparente da configuração lenticular em relação ao modo 2D ou 3D é descrita em detalhe. O princípio comutável descrito na patente pode requerer que a luz do dispositivo de visualização seja polarizada, por exemplo, no caso de um painel LCD regular ser usado como o painel de visualização. Estes painéis de LCD são conhecidos por proverem luz polarizada de forma geral.

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A saída de um dispositivo de visualização OLED é basicamente não polarizada. De modo a aplicar configurações lenticulares comutáveis padrões, um polarizador é necessário no sistema para remover a luz com a polarização errada. Isto reduzirá a saída de luz em 50%, provendo uma perda de brilho ou uma perda na eficiência de energia.

A Figura 7 mostra como a configuração lenticular comutável pode controlar os caminhos da luz. A figura a esquerda não mostra ação de lente enquanto a figura a direita mostra ação de lente. A orientação do LC é diferente nas duas figuras. Visto que a luz é polarizada, ela encontrará na figura esquerda o índice ordinário de refração que é correspondente à réplica. Devido a esta correspondência, não existe ação de lente. Na figura à direita, a luz encontrará o índice extraordinário de refração que não corresponde com a réplica, provendo uma ação de lente.

Um problema com este sistema é que ele pode apenas ser usado para uma polarização da luz, o que o torna inadequado para dispositivos de visualização OLED não polarizados.

O ajustador de luz descrito acima pode ser usado para prover uma função de lente comutável. As interfaces 130, 230 se tornam as superfícies de lentes lenticulares.

As Figuras 8 e 9 mostram um primeiro exemplo de implementação de uma configuração lenticular comutável adequado para uma saída de visualização não polarizada (tal como um dispositivo de visualização OLED) e usando o conceito de redirecionamento de luz explicado acima.

A Figura 8 mostra o sistema no modo 2D. Isto corresponde à realização explicada com referência à Figura 2a, mas com camadas comutáveis separadas 3 0a, 3 0b e as duas camadas fixas 100, 200.

Nas superfícies de lentes curvas não existe

20/25 diferença nas propriedades óticas dos materiais e, portanto, nenhuma ação de lente. Isto proverá imagens 2D perfeitas.

A Figura 9 mostra o sistema no modo 3D. Isto corresponde à realização explicada com referência à Figura 2b, mas novamente com camadas comutáveis separadas 30a, 30b, e as duas camadas fixas 100, 200. 0 meio no centro foi comutado, e a camada inferior 200 refrange uma das polarizações enquanto a camada acima 100 comuta a outra polarização.

resultado é que mesmo com uma entrada de luz não polarizada, a ação de lente pode ser ligada e desligada.

As Figuras 10 e 11 mostram um primeiro exemplo de implementação de uma configuração lenticular comutável de acordo com a invenção, adequado para uma saída de visualização não polarizada (tal como um dispositivo de visualização OLED) e usando o conceito de redirecionamento de luz explicado acima.

A Figura 10 mostra o sistema no modo 2D. Isto corresponde ainda mais proximamente à realização explicada com referência à Figura 2a, com uma camada comutável única 30 e as duas camadas fixas 100, 200. Esta implementação é mais fácil de fazer de um ponto de vista de fabricação. Adicionalmente, ocorrerá menos conversa cruzada.

Conforme descrito acima, a camada comutável única 30 é preenchida com cristal líquido que gira a polarização em 90 graus. Visto que as propriedades óticas são combinadas na interface, nenhuma ação de lente aparecerá. Este é o modo 2D.

A Figura 11 mostra o sistema no modo 3D. Visto que o cristal líquido não está torcido na célula, ambas as polarizações sofrerão refração.

Existem dois problemas potenciais com o projeto das Figuras 10 e 11. 0 primeiro é que a espessura da camada LC comutável não é bem controlada no centro da configuração de

21/25 lente. Isto pode conduzir a artefatos em algumas circunstâncias. 0 segundo problema é que luz passando através de certa interface de lente na configuração lenticular inferior pode passar através de outra interface de lente na configuração lenticular acima que é alterado por uma ou mais lentes. Isto conduz a conversa cruzada que pode ser prejudicial. Isto é representado pela seta 1100.

De modo a tratar deste assunto, as configurações lenticulares podem ser colocados muito próximos uns dos outros, de modo que os lados das lentes quase se toquem. As Figuras 12 e 13 mostram um segundo exemplo de acordo com a invenção usando este conceito. Em especial, o espaço mínimo entre as lentes não comutáveis é menor que a profundidade das lentes (com referência à Figura 12, s<d) . Preferivelmente, o espaçamento mínimo s é menor que a profundidade das lentes de ambas as configurações. As lentes das duas configurações tipicamente têm a mesma profundidade e tom (conforme mostrado), mas isto não é essencial. Esta redução no espaço conduz a uma redução na conversa cruzada.

A Figura 12 mostra o modo 2D, e a Figura 13 mostra o modo 3D.

De modo a tornar isto possível, existem algumas restrições sobre as possíveis combinações de materiais óticos. Materiais birrefringentes são freqüentemente especificados com

Δ= nE - nO, em que nE é o índice extraordinário de refração e nO é o índice ordinário de refração.

Para a realização das Figuras 12 e 13, o índice ordinário e o índice extraordinário de refração dos três materiais usados (duas configurações lenticulares fixos e LC comutãvel) deveríam todos ser iguais. Adicionalmente, para o formato da lente mostrada, ο Δη deveria ser negativo também

22/25 (de modo a prover a inclinação na direção do normal na parte esquerda da Figura 13, por exemplo).

A comutação do cristal líquido pode ser atingida pela combinação de uma camada de alinhamento, eletrodos adequadamente posicionados, e tipo adequado de LC (em especial a propriedade Δε) .

Camadas de alinhamento podem, por exemplo, forçar o LC para perto do limite para orientar o mesmo com um ângulo para o limite em que este ângulo possa, por exemplo, ser próximo de zero ou 90 graus. Para prover alinhamento de LC ao longo da interface das lentes, eletrodos de comutação no plano podem, por exemplo, ser usados. Estes métodos são todos bem conhecidos dos técnicos no assunto.

A configuração de camadas pode ser trocado nos desenhos acima. As duas configurações de lente são mostrados com o mesmo paço de lente, mas estes podem ser diferentes. As duas configurações de lente fixos podem, também, ter ângulos diferentes se desejado. As configurações lenticulares fixos podem também ser alinhados homeo-topicamente.

Na configuração descrita acima, duas configurações lenticulares comutáveis agem nos componentes de polarização perpendicular da luz incidente. As configurações lenticulares são espaçados por um meio não isotrópico comutável e as próprias configurações lenticulares são não-isotrópicos tendo propriedades de índice refrativo ótico correspondente como o meio entre eles. Isto significa que ambas as polarizações podem ser usadas tornando o sistema eficiente.

Nos desenhos, características menos relevantes como cabos elétricos, etc. não foram desenhados (todos) por uma questão de clareza.

Nas realizações descritas acima, o ajustador é usado para criar vistas múltiplas de modo que vista autoestereoscópica seja permitida. Em um exemplo, isto pode ser

23/25 feito pela designação das configurações lenticulares de modo que pixels individuais do painel de visualização sejam projetados em diferentes visões. Para a descrição detalhada, vide as patentes Norte-Americanas aqui referidas anteriormente e as descrição da presente invenção.

O ajustador da presente invenção é, entretanto, igualmente bem adequado para prover um dispositivo de visualização de dupla vista, em que espectadores múltiplos podem observar diferentes conteúdos em 2D. Por exemplo, o motorista/piloto e co-motorista/co-piloto de um veículo ou aeronave podem ser providos por dados de tráfego e por outros tipos de dados tais como filme, ou outros, respectivamente. Uma descrição detalhada destes dispositivos de visualização é provida, por exemplo, no pedido internacional PCT/IB03/03844, o conteúdo do qual é incorporado por referência. O pedido provê dispositivos de visualização de dupla vista tendo barreiras de desvio (paralaxe) ou tendo configurações lenticulares. Sem ter que repetir o conteúdo daquele pedido, a descrição das realizações que se referem ao dispositivo de visualização tendo uma configuração lenticular no PCT/IB03/03844 provê exemplos de como construir um dispositivo de visualização de dupla vista em termos de relações de dimensões de pixel e desenho lenticular. De modo a chegar em um dispositivo de dupla vista da presente invenção, a configuração lenticular do dispositivo de visualização do PCT/IB03/03844 deve ser substituído com o ajustador da presente invenção, em que as dimensões das configurações lenticulares do ajustador devem ser escolhidas conforme a descrição para as realizações relevantes do dispositivo de visualização do PCT/IB03/03844. Além do mais, o dispositivo de visualização LCD pode ser substituído com um painel de visualização que provê luz substancialmente não polarizada, tal como, por exemplo, um painel de visualização

24/25

OLED.

O termo substancialmente aqui, tal como em substancialmente plano ou em consiste substancialmente, etc., será entendido pelo técnico no assunto. Nas realizações, o adjetivo substancialmente pode ser removido. Em que aplicável, o termo substancialmente pode também incluir realizações com inteiramente, completamente, todos, etc. Em que aplicável, o termo substancialmente pode também se referir a 90% ou mais elevado, tal como 95% ou __J _ __________4~Ί_____ _Λ onO. ^,«4« 4 Ί 1 1 4 max a cicvdUU/ cbjJGLXcixiuciibC ou max» cxcvciuo,

100%. O termo compreender inclui também realizações em que o termo compreender significa consistir de.

Além do mais, os termos primeiro, segundo, terceiro e similares na descrição e nas reivindicações, são usados para distinguir entre elementos similares e não necessariamente para descrever uma ordem seqüencial ou cronológica. Deve ser entendido que os termos assim usados são independentes sob circunstâncias apropriadas e que as realizações da invenção descritas aqui são capazes de operação em outras seqüências que aquelas descritas ou ilustradas aqui.

Os dispositivos aqui estão entre outros descritos durante a operação. Como ficará claro para o técnico no assunto, a invenção não está limitada a métodos de operação ou dispositivos na operação.

Deve ser observado que as realizações mencionadas acima ilustram ao invés de limitar a invenção, e que os técnicos no assunto serão capazes de designar muitas realizações alternativas sem se afastar do escopo das reivindicações anexas. Nas reivindicações, quaisquer sinais de referência colocados entre parênteses não devem ser considerados como limitativos da reivindicação. 0 uso do verbo compreender e de suas conjugações não exclui a

25/25 presença de elementos ou etapas diferentes daquelas declaradas em uma reivindicação. 0 termo e/ou inclui qualquer uma e todas as combinações dentre um ou mais dos itens associados listados acima. 0 artigo um ou uma 5 precedendo um elemento não exclui a presença de uma pluralidade destes elementos. 0 artigo o, a precedendo um elemento não exclui a presença de uma pluralidade destes elementos. A invenção pode ser implementada por meios de hardware compreendendo vários elementos distintos, e por meio 10 de um computador adequadamente programado. Na reivindicação do dispositivo enumerando vários meios, vários destes meios podem ser configurados por um e pelo mesmo item de hardware. O mero fato de que certas medidas são apresentadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica 15 que uma combinação destas medidas não possa ser usada com vantagem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. DISPOSITIVO DE VISUALIZAÇÃO AUTO-ESTEREOSCÓPICO DE MULTI-VISTAS, que compreende um painel de visualização tendo pixels para gerar feixes de luz e um ajustador (1) com configuração de lentes lenticulares para ajustar a direção dos feixes de luz, em que o ajustador (1) tem um modo 2D de vista única em um estado desligado e um modo 3D de multivistas em um estado ligado e compreende uma pilha (10) de camadas, caracterizado por:

- a pilha (10) compreender:

uma primeira camada de material sólido (100) tendo um primeiro eixo ótico (111), uma segunda camada de material sólido birrefringente (200) tendo um segundo eixo ótico (211), e um material de cristal líquido nemático torcido birrefringente comutável (30) ou material de cristal líquido nemático quiral provido entre dois eletrodos; uma camada de alinhamento para orientar o material birrefringente comutável paralelo ao primeiro eixo ótico (111) em uma primeira interface (130) entre a primeira camada de material sólido (100) e o material birrefringente comutável (30) no estado desligado; e uma camada de alinhamento para orientar o material birrefringente comutável paralelo ao segundo eixo ótico em uma segunda interface (230) entre a segunda camada de material sólido (200) e o material birrefringente comutável (30) no estado desligado, em que:

a primeira interface (130) e a segunda interface (230), cada uma, definem uma configuração de lentes lenticulares ou prismas para ajustar a direção dos feixes de luz (5);

no estado ligado, o material birrefringente (30) na primeira interface (130) é configurado para ter um eixo ótico

Petição 870190089664, de 10/09/2019, pág. 5/8
2/2 perpendicular ao primeiro eixo ótico (111) e o material birrefringente (30) na segunda interface (230) é configurado para ter um eixo ótico perpendicular ao segundo eixo ótico (211) .

5 2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro eixo ótico (111) e o segundo eixo ótico (211) serem perpendiculares.
3. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por compreender os feixes de luz de visualização que gera para ter luz não polarizada.
4. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo painel de visualização ser um painel de visualização de diodo emissor

15 de luz orgânico ou um painel de visualização de diodo emissor de luz.