BR112015010895B1 - dispositivo de display autoesteroscópico, método de exibição de imagens autoestereoscópicas e método para a fabricação de um dispositivo de display autoesteroscópico - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE DISPLAY AUTOESTEROSCÓPICO, MÉTODO DE EXIBIÇÃO DE IMAGENS AUTOESTEREOSCÓPICAS E MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE DISPLAY AUTOESTEROSCÓPICO Um dispositivo de display autoesteroscópico usa um display eletroluminescente. É provido um conjunto de pixels abaixo do elemento formador de vistas (como lentes), com uma pluralidade de pixels na direção da largura do elemento formador de vista. Os pixels são dispostos com pelo menos duas diferentes orientações angulares com relação ao substrato. O desempenho do acoplamento externo é melhorado provendo a direção da emissão luminosa sendo substancialmente perpendicular à desejada superfície de emissão do elemento formador de vistas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção se refere a um dispositivo de display autoesteroscópico do tipo que compreende um painel de display tendo um conjunto de pixels do display para a produção de um display e um arranjo de imagens para o direcionamento de diferentes vistas para diferentes posições espaciais.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[002] Um primeiro exemplo de um arranjo de imagens para uso nesse tipo de display é uma barreira, por exemplo, com cortes que são dimensionados e posicionados em relação aos pixels subjacentes do display. Em um projeto de duas vistas, o observador pode perceber uma imagem em 3D se sua cabeça está em uma posição fixa. A barreira é posicionada na frente do painel do display, sendo projetada de maneira que a luz das colunas de pixels ímpares e pares é direcionada para o olho esquerdo ou direito do observador, respectivamente.

[003] Uma desvantagem desse tipo de projeto de display de duas vistas é que o observador deve estar em uma posição fixa, e somente pode mover-se aproximadamente 3 cm para a esquerda ou para a direita. Em uma realização mais preferida, não existem duas colunas de subpixels abaixo de cada corte, mas várias. Assim, o observador pode mover-se para a esquerda e para a direita e perceber sempre uma imagem estéreo em seus olhos.

[004] O arranjo da barreira é de simples produção, mas não tem eficiência luminosa. Uma alternativa preferida é, portanto usar um arranjo de lentes como o arranjo de imagens. Por exemplo, pode ser provido um conjunto elementos lenticulares alongados prolongando-se paralelos entre si e sobrepondo-se no conjunto do pixel do display, sendo os pixels do display observados por meio desses elementos lenticulares.

[005] Os elementos lenticulares são providos como uma placa de elementos, cada um compreendendo um elemento alongado de lente semicilíndrica. Os elementos lenticulares se prolongam na direção da coluna do painel do display, com cada elemento lenticular sobrepondo um grupo respectivo de duas ou mais colunas adjacentes de pixels do display.

[006] Em um arranjo em que cada lentícula está associada a duas colunas dos pixels do display, os pixels do display em cada coluna proporcionam uma fatia vertical de uma respectiva subimagem bidimensional. A placa lenticular direciona essas duas fatias e as correspondentes fatias das colunas do pixel do display associadas às outras lentículas, para o olho esquerdo e direito de um usuário posicionado na frente da placa, de maneira que o usuário observe uma única imagem estereoscópica. Assim, a placa de elementos lenticulares proporciona uma função de direcionamento da produção luminosa.

[007] Em outros arranjos, cada lentícula está associada a um grupo de quatro ou mais pixels adjacentes do display na direção da linha. As colunas correspondentes de pixels do display de cada grupo são dispostas adequadamente para prover um corte vertical a partir de uma respectiva subimagem bidimensional. Conforme a cabeça do usuário se move da esquerda para a direita, uma série de diferentes visões estereoscópicas sucessivas é percebida, criando, por exemplo, uma impressão de visão periférica.

[008] Os conhecidos displays autoestereoscópicos usam displays de cristal líquido para gerar a imagem.

[009] Há um crescente interesse no uso de displays de diodos orgânicos emissores de luz (OLED) em geral, já que esses não precisam de polarizadores, e devem potencialmente poder oferecer uma maior eficiência, já que os pixels são desligados quando não estiverem sendo usados para exibir uma imagem, comparados aos painéis LCD que usam uma luz de fundo continuamente iluminado. Entretanto, esses pixels do display emitem luz em uma ampla faixa de direções, e nos displays 3D, isto apresenta um problema particular de interferência.

[010] Esta invenção se baseia no uso de um OLED ou outro display emissivo de filme delgado, como um display eletroluminescente dentro de um sistema de display autoestereoscópico, e faz uso da flexibilidade adicional de projeto oferecida por esses displays, para direcionar o problema da interferência entre vistas em um display lenticular 3D.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] A invenção é definida pelas reivindicações independentes. São definidas outras características nas reivindicações dependentes.

[012] De acordo com a invenção, é provido um dispositivo de display autoesteroscópico compreendendo: - uma montagem de display eletroluminescente compreendendo um conjunto de pixels espaçados em um substrato, cada um tendo uma superfície de produção luminosa; - uma montagem de formação de uma vista autoestereoscópica compreendendo um conjunto para a formação de vistas na montagem do display, em que um conjunto de pixels é provido em baixo de cada elemento formador de vista com pelo menos dois pixels na direção da largura do elemento formador de vista, em que os pixels na direção da largura do elemento formador de vista são dispostos com pelo menos duas diferentes orientações angulares de suas superfícies de produção luminosa com relação ao substrato.

[013] Os emissores OLED são assim paralelos a uma superfície inclinada, de maneira que o OLED emite luz centrada à volta de uma direção que não é perpendicular ao display, sendo a direção da emissão diferente para diferentes pixels OLED. Assim, o desempenho do acoplamento externo é aperfeiçoado dispondo a direção da emissão luminosa como sendo substancialmente perpendicular à desejada superfície de emissão da montagem formadora de vista (como uma microlente ou conjunto de lentes lenticulares). A abordagem também resulta em uma redução da interferência entre diferentes vistas, quando essas se tornam mais separadas em ângulo pela inclinação.

[014] O ângulo da inclinação está preferencialmente em um plano perpendicular ao plano do substrato do display e paralelo à direção da largura do elemento formador de vista (isto é, em uma fatia vertical no display na direção da largura).

[015] No caso de lentes lenticulares alongadas, a direção do eixo da lente alongada permanece paralela ao plano da superfície de produção luminosa, de maneira que o ângulo da inclinação pode ser considerado como uma inclinação no eixo da lente alongada. As superfícies de produção luminosa são assim inclinadas de maneira que geralmente corresponda (ou seja espelho) da forma da superfície da lente.

[016] As lentes lenticulares preferencialmente se prolongam em uma direção da coluna do pixel ou se inclinam em um ângulo agudo à direção da coluna do pixel, em que cada lente cobre uma pluralidade de colunas de pixels.

[017] A montagem de display eletroluminescente pode compreender um conjunto de ânodos refletivos no substrato, um conjunto de partes de camadas eletroluminescentes nos ânodos, e um conjunto de cátodos transparentes nas partes de camadas eletroluminescentes. Isto define uma estrutura superior de emissão. Nesse caso, as partes eletroluminescentes estão entre o substrato e o arranjo das lentes.

[018] Por sua vez, a montagem de display eletroluminescente pode compreender um conjunto de ânodos transparentes no substrato, um conjunto de partes de camadas eletroluminescentes nos ânodos, e um conjunto de cátodos refletivos nas partes de camadas eletroluminescentes. Isso define uma estrutura inferior de emissão. Nesse caso, o substrato está entre as partes eletroluminescentes e o arranjo das lentes.

[019] Em outras realizações, tanto o ânodo como o cátodo pode ser pelo menos parcialmente transparentes, resultando em uma estrutura emissora eletroluminescente transparente.

[020] O substrato pode ser planar e o dispositivo pode então compreender espaçadores entre pelo menos alguns dos pixels e o substrato para definir as diferentes orientações angulares. Diferentes alturas de pixels também podem ser providas pelos espaçadores com relação ao substrato, de maneira que todos os pixels se situem na superfície focal das lentes.

[021] Alternativamente, o substrato pode ter a forma não planar, definindo assim as diferentes orientações, e outra vez opcionalmente com as desejadas alturas diferentes.

[022] A invenção também provê um método de exibição de imagens autoestereoscópicas, compreendendo: - a geração de uma imagem pixelada usando uma montagem de display eletroluminescente compreendendo um conjunto de pixels espaçados em um substrato; e - um direcionamento de diferentes subimagens em diferentes direções usando a montagem formadora de vista compreendendo um conjunto para a formação de vistas na montagem do display, em que um conjunto de pixels é provido em baixo de cada elemento formador de vista, cada um tendo uma superfície de produção luminosa, com pelo menos dois pixels na direção da largura do elemento formador de vista, em que o método ainda compreende o posicionamento dos pixels na direção da largura do elemento formador de vista com pelo menos duas diferentes orientações angulares de suas superfícies de produção luminosa com relação ao substrato.

[023] A invenção também provê um método para a fabricação de um dispositivo de display autoesteroscópico, compreendendo: - a formação de uma montagem de display eletroluminescente compreendendo um conjunto de pixels espaçados em um substrato; - a provisão de uma montagem formadora de vista compreendendo uma pluralidade de elemento formador de vistas na montagem do display, em que um conjunto de pixels é provido em baixo de cada elemento formador de vista, cada um tendo uma superfície de produção luminosa, com pelo menos dois pixels na direção da largura do elemento formador de vista, em que o método compreende a disposição dos pixels na direção da largura do elemento formador de vista com pelo menos duas diferentes orientações angulares de suas superfícies de produção luminosa com relação ao substrato.

[024] As diferentes orientações angulares são providas: - pela provisão de espaçadores entre pelo menos alguns dos pixels e a substrato planar; ou - pela formação de uma montagem de display eletroluminescente em um substrato com contorno; ou - pela formação de uma montagem de display eletroluminescente em um substrato planar e subsequentemente formando um contorno.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[025] Será agora descrita uma realização da invenção, simplesmente como exemplo, com referência aos desenhos de acompanhamento, em que: A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um conhecido dispositivo de display autoesteroscópico; A Figura 2 mostra como um conjunto lenticular proporciona diferentes vistas em diferentes localizações espaciais; A Figura 3 mostra esquematicamente a estrutura de um único pixel de um display OLED, e sob a forma de uma estrutura de emissão para trás; A Figura 4 é usada para explicar o problema da formação de um lenticular em um painel de display eletroluminescente. A Figura 5 mostra um primeiro exemplo de estrutura de pixel de acordo com a invenção; de estrutura de pixel de acordo com a invenção; A Figura 6 mostra um segundo exemplo de estrutura de pixel de acordo com a invenção. A Figura 7 mostra um terceiro exemplo de estrutura de pixel de acordo com a invenção; A Figura 8 mostra um quarto exemplo de estrutura de pixel de acordo com a invenção; e A Figura 9 é usada para explicar como podem ser afetadas as vistas nos cones secundários.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES

[026] A invenção provê um dispositivo de display autoesteroscópico usando um display eletroluminescente, em que um conjunto de pixels é provido sob a montagem formadora de vista, com uma pluralidade de pixels na direção da largura do elemento formador de vista. Os pixels na direção da largura são dispostos com pelo menos duas diferentes orientações angulares com relação ao substrato. Isso permite que as superfícies de produção dos pixels definam um conjunto não planar, podendo seguir a área na qual a luz é focalizada pelas lentes lenticulares.

[027] Antes de descrever a invenção, será primeiramente descrita a operação básica de um conhecido display autoestereoscópico 3D.

[028] A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um conhecido dispositivo de display autoesteroscópico de visão direta 1 usando um painel LCD para gerar as imagens. O conhecido dispositivo 1 compreende um painel de display de cristal líquido 3 do tipo matriz ativa que atua como um modulador espacial de luz para a produção do display.

[029] O painel de display 3 tem um conjunto ortogonal de pixels do display 5 dispostos em fileiras e colunas. Para haver clareza, somente um pequeno número de pixels do display 5 é mostrado na Figura. Na prática, o painel de display 3 pode compreender cerca de mil fileiras e vários milhares de colunas de pixels do display 5...

[030] A estrutura do painel de display de cristal líquido 3 como normalmente usados em displays autoestereoscópicos é totalmente convencional. Em particular, o painel 3 compreende um par de substratos espaçados de vidro transparente, entre os quais é provido um nemático torcido alinhado ou outro material de cristal líquido. Os substratos transportam padrões de eletrodos transparentes de óxido de estanho-índio (ITO) em suas superfícies de face. São também providas camadas polarizadoras nas superfícies externas dos substratos.

[031] Cada pixel do display 5 compreende eletrodos opostos nos substratos, com o material interveniente de cristal líquido no intermédio. A forma e o layout dos pixels do display 5 são determinadas pela forma e o layout dos eletrodos. Os pixels do display 5 são regularmente espaçados entre si por vãos.

[032] Cada pixel do display 5 está associado a um elemento de comutação, como um transistor de filme delgado (TFT) ou diodo de filme delgado (TFD). Os pixels do display são operados para produzir o display provendo sinais direcionados para os elementos de comutação, sendo conhecidos os esquemas adequados de direcionamento pelos técnicos no assunto.

[033] O painel de display 3 é iluminado por uma fonte luminosa 7 compreendendo, nesse caso, um backlight planar que se estende na área do conjunto de pixel do display. A luz da fonte luminosa 7 é direcionada através do painel de display 3, com os pixels individuais do display 5 sendo acionados para modular a luz e produzirem o display.

[034] O dispositivo de display 1 também compreende uma placa lenticular 9, disposta no lado do display do painel de display 3, que realiza uma função de formação de visão. A placa lenticular 9 compreende uma fileira de elementos lenticulares 11 que se prolongam paralelos entre si, dos quais somente um é mostrado com dimensões exageradas para haver clareza.

[035] Os elementos lenticulares 11 estão sob a forma de lentes cilíndricas convexas, e atuam como meios para o direcionamento da produção luminosa para prover diferentes imagens, ou vistas, do painel de display 3 para os olhos de um usuário posicionado na frente do dispositivo de display 1.

[036] O dispositivo tem um controlador 13 que controla o backlight e o painel de display.

[037] O dispositivo de display autoesteroscópico 1 mostrado na Figura 1 é capaz de fornecer várias vistas em perspectivas diferentes em diferentes direções. Em particular, cada elemento lenticular 11 se sobrepõe a um pequeno grupo de pixels do display 5 em cada fileira. O elemento lenticular 11 projeta cada pixel do display 5 de um grupo em uma direção diferente, de maneira a formar as várias diferentes vistas. Quando a cabeça do usuário se move da esquerda para a direita, seus olhos receberão por vez diferentes das várias vistas.

[038] No caso de um painel LCD, um meio polarizador de luz também deve ser usado em conjunto com o conjunto acima descrito, já que o material de cristal líquido é birrefringente, com o índice de refração mudando somente quando aplicado à luz de uma determinada polarização. O meio polarizador de luz pode ser provido como parte do painel de display ou do arranjo de imagens do dispositivo.

[039] A Figura 2 mostra o princípio de operação de um arranjo de imagens do tipo lenticular como acima descrito e mostra o backlight 20, o dispositivo de display 24 como um LCD e o conjunto lenticular 28. A Figura 2 mostra como o arranjo lenticular 28 direciona diferentes produções de pixels para três diferentes localizações espaciais 22', 22”, 22”‘. Essas localizações estão todas em um denominado cone de visão, no qual todas as vistas são diferentes. As vistas são repetidas em outros cones de visão, que são gerados pela luz pixel que passa pelas lentes adjacentes. As localizações espaciais 23', 23”, 23'“ estão no próximo cone de visão.

[040] A invenção se baseia no uso de uma tecnologia de display eletroluminescente, como um display OLED, ao invés do display LCD mostrado nas Figs. 1 e 2. O uso de um display OLED evita a necessidade de um backlight e polarizadores separados. O OLED promete ser a tecnologia de display do futuro.

[041] Os displays OLED diferem significativamente dos displays LCD de como a luz é emitida do pixel. Os pixels OLED são emissores difusos que emitem luz em todas as direções. Para 2D, essa é uma clara vantagem em relação aos displays LCD, que exigem um backlight e que sem tomar medidas especiais, emitem luz somente em um feixe estreito. A emissão difusa do material OLED também coloca um desafio, já que muita luz é reciclada no interior das camadas orgânicas, não sendo emitida e reduzindo a eficiência. Por exemplo, sem tomar nenhuma medida, a extração luminosa do OLED pode ser tão baixa quanto 20 %.

[042] Para melhorar, foram procuradas várias soluções para aperfeiçoar o acoplamento externo da luz fora do OLED.

[043] Entretanto, o que é uma melhoria para os displays 2D é um problema para fazer displays OLED autoestereoscópicos 3D. As soluções para aumentar a produção luminosa não podem ser usadas nos displays lenticulares autoestereoscópicos, já que a luz emitida de uma lente lenticular pode ser refletida no vidro para uma lente vizinha. Isso reduz o contraste e aumenta a interferência.

[044] A Figura 3 mostra esquematicamente a estrutura de um pixel único de um display OLED, e sob a forma de uma estrutura de emissão para trás (isto é, pelo substrato). Apesar de os dispositivos OLED serem tipicamente emissores de fundo como mostrado, emitindo luz pelo substrato de vidro, outra abordagem é fazer e emissão superior da pilha de OLED de maneira que a luz emita por meio de um cátodo transparente (e uma camada delgada de encapsulação) e não pelo substrato de vidro.

[045] Na Figura 3, o display compreende um substrato de vidro 30, um ânodo transparente 32, uma camada emissora de luz 34 e um cátodo espelhado 36.

[046] As linhas representam o caminho que a luz pode percorrer quando emitida de um ponto 38 na camada orgânica. Quando a luz é emitida pela fonte, pode percorrer todas as direções. Quando a luz atinge a transição de uma camada para outra camada, a diferença entre o índice de refração de cada uma das camadas determina se a luz pode escapar de uma camada e entrar na próxima. O índice de refração é determinado pela velocidade da luz no material, e sendo dado pela lei de Snell:

v é a velocidade e n é o índice de refração.

[047] Tipicamente, o índice de refração do material orgânico é alto n=1,8 enquanto o índice de refração do vidro é 1,45.

[048] Quando o ângulo de incidência da luz que percorre um material com um alto índice de refração para um material com um baixo índice de refração é suficientemente grande, a luz não pode deixar o material. Esse ângulo de incidência é o ângulo crítico, sendo dado por α=arcsin(n2/n1). Para o material orgânico no vidro, isso dá: arcsin(1,45 / 1,8) = 54 graus. Isso torna evidente que muita da luz gerada na camada orgânica nunca deixa a camada, mas fica no interior do material, onde é reabsorvida e aciona outra emissão de fóton ou se transforma em calor.

[049] O mesmo acontece para a luz que deixa a camada orgânica e entra no vidro. Muita luz não pode deixar o vidro para a interface de ar.

[050] Várias soluções foram propostas, tanto para melhorar o acoplamento da luz para fora das camadas orgânicas para o vidro e para fora do vidro para o ar.

[051] Apesar de dispositivos tradicionais OLED emitirem luz através do substrato de vidro, uma outra abordagem como acima mencionada é fazer a pilha de OLEDs de maneira que a luz seja emitida através de um cátodo transparente e uma camada delgada de encapsulação e não através do substrato de vidro. Isto é denominado OLED de emissão superior. Em geral, diferentes abordagens para a extração luminosa funcionam melhor (ou somente) com estruturas OLED de emissão superior ou inferior.

[052] Esta invenção se aplica tanto ao uso de displays OLED de emissão superior e inferior.

[053] Apesar de soluções conhecidas ajudarem a melhorar a eficiência de extração luminosa em até 80% para aplicações de iluminação e para displays 2D, não dão uma boa solução para uma TV 3D autoestereoscópica. Ocorre um problema ao adaptar uma lente lenticular no display OLED para a criação de uma TV autoestereoscópica. Aqui, mesmo com um OLED de emissão superior, a luz ainda será injetada em uma camada de vidro relativamente grossa causando os problemas mencionados acima. Alguns dos conhecidos métodos melhoram a extração da luz do material orgânico, mas uma quantidade substancial de permanecerá em modo de guia de onda no vidro, parte da qual será absorvida.

[054] Isso tem o efeito colateral indesejado de reduzir o contraste e aumentar a interferência. Este é mais um problema para os displays 3D, devido a que nos displays 2D, em muitos casos, pixels adjacentes exibirão a mesma cor (isto é, áreas brancas ou coloridas de uma tela, linhas de cor única, etc.) pela qual qualquer luz escapa de um pixel vizinho, este simplesmente se somará à desejada cor. Entretanto, em um display 3D, pixels adjacentes não terão, em geral, nenhuma relação entre si, já que pertencem a diferentes vistas e geralmente terão diferentes teores de cor. Nesse caso, se qualquer luz escapar de um pixel vizinho, isto afetará seriamente a qualidade da imagem.

[055] A Figura 4 mostra o que acontece na prática quando é aplicada uma lente lenticular a uma estrutura de emissão superior.

[056] O display compreende o substrato de vidro 40, um ânodo refletivo 42, a camada OLED 44 e o cátodo superior transparente 46. Os pixels 45 são definidos dentro da camada OLED por um projeto de eletrodo pixel. Existe uma camada de vedação e passivação 48 entre o display e o conjunto de lente lenticular 50. Mesmo com o acoplamento externo de toda a luz do painel de display no conjunto lenticular, ainda haverá a guia de onda dentro do próprio conjunto lenticular, que não pode ser evitado pelas medidas conhecidas para melhorar o acoplamento luminoso externo.

[057] Como ilustrado na Figura 4, alguma luz permanecerá no modo de guia de onda no vidro do conjunto lenticular, entrando no caminho óptico de uma vista vizinha (ou pixel/subpixel). Aqui, esta pode ser refletida de volta e sair pela lente ou ser reabsorvida no pixel. Se a luz deixar a lente da vista vizinha, criará alguma interferência.

[058] A invenção provê emissores OLED em uma superfície inclinada com relação ao plano geral do display, isto é, com relação ao substrato do display. Assim, cada pixel OLED emite luz centrada à volta de uma direção que não é perpendicular ao display, a direção da emissão sendo diferente para diferentes pixels na mesma lente, e por isso diferente para regiões da superfície da lente pelas quais a produção de pixels é primariamente direcionada. O desempenho do acoplamento externo é aperfeiçoado pela disposição da direção da emissão luminosa sendo substancialmente perpendicular à desejada superfície de emissão do conjunto de lentes (lenticular). A abordagem também resulta em uma redução da interferência entre diferentes vistas, quando essas se tornarem mais separadas angularmente pela inclinação.

[059] A Figura 5 mostra uma primeira realização de um display OLED 3D de emissão inferior com os emissores inclinados em relação à superfície do display.

[060] Nessa primeira realização, é mostrada uma estrutura de display OLED de emissão inferior, e os emissores OLED estando associados a cada lente lenticular, tendo dados diferentes ângulos de inclinação de suas superfícies de produção luminosa em relação ao plano da superfície do display.

[061] A seção transversal da Figura 5 (e das demais figuras) é vertical (isto é, perpendicular ao plano do display) e ao longo da direção da largura da lente lenticular. O ângulo da inclinação está nesse plano. A direção do eixo alongado da lente está dentro ou fora da página, estando no plano da superfície de produção luminosa.

[062] O ângulo da inclinação está em um plano perpendicular ao plano do substrato do display e paralelo à direção da largura da lente (isto é, em uma fatia vertical do display na direção da largura da lente). A direção do eixo alongado da lente permanece paralela ao plano da superfície de produção luminosa, de maneira que o ângulo da inclinação pode ser considerado como uma inclinação no eixo alongado da lente. As superfícies de produção luminosa são assim inclinadas de uma maneira que corresponde geralmente (ou espelha) a forma da superfície da lente. Em certos casos, a inclinação também pode estar em um plano perpendicular ao plano do substrato do display e em um ângulo na direção da largura da lente. Isso pode ser uma solução prática, por exemplo, se o lenticular estiver alinhado em um ângulo na direção da coluna do display. A inclinação pode então estar em um plano perpendicular ao plano do substrato do display e perpendicular à direção da coluna do pixel.

[063] Os pixels OLED são mostrados como 60. Suas estruturas de camadas são convencionais, por exemplo, como acima descrito em relação à Figura 3 ou 4, não sendo repetidas. Os pixels OLED estão no lado inferior do substrato de vidro do display principal 62, com o conjunto da lente lenticular 64 no lado oposto do substrato 62 com os pixels 60.

[064] A Figura 5 (e as demais figuras) não está desenhada em escala: tipicamente, a espessura das camadas OLED são submicrônicas, considerando que as dimensões verticais da lente lenticular são de centésimos - milésimos de mícron, e a dimensão lateral dos pixels é da ordem de centésimos de mícron. Assim, na prática, o ângulo de inclinação dos OLEDs será menor que o sugerido pelas figuras.

[065] O ângulo da inclinação depende, por exemplo, da largura angular da superfície da lente. Com a superfície da lente curva virada para fora, o ângulo máximo necessário fica por volta de 45 graus. Quando a lente tiver uma réplica, o ângulo máximo que entra na lente é determinado pelo índice de refração do vidro. Por exemplo, quando o vidro tiver um valor comum do índice de refração de n igual a 1,5, então o ângulo crítico na interface vidro - ar é de sin-1(1/n), o que é igual a 42 graus. Para um valor extremo de n igual a 1,7 são dados 36 graus e para n igual a 1,3 são dados 50 graus.

[066] Os raios extremos próximos a este ângulo crítico não estão tipicamente no cone primário (vide Figura 2), de maneira que pode ser menor o ângulo de inclinação máxima. Para os atuais produtos, o ângulo do cone de visão é tipicamente só de 10 graus, de maneira que a abordagem da invenção é menos crítica. Com a tecnologia OLED proporcionando crescente resolução, os ângulos do cone aumentarão: fazendo três vezes as vistas permite um cone de 30 graus de ângulo total relativo ao do projeto típico atual. Nesse caso, alguns emissores de pixels devem ser inclinados de 15 graus.

[067] Os raios de luz são emitidos centrados à volta da direção perpendicular à superfície de produção de pixels OLED, mas com uma ampla distribuição. A largura da distribuição depende dos detalhes da pilha OLED. O projeto é tal que o centro dessa distribuição - onde são as maiores intensidades - seja perpendicular à superfície local de saída. Nas figuras, somente é representada esta direção de produção de maior intensidade central da distribuição luminosa.

[068] Os ângulos de inclinação são projetados de maneira que a luz OLED saia da superfície da lente lenticular em um ângulo próximo à perpendicular à superfície local de saída da lente. Assim, a superfície de produção luminosa de cada pixel OLED tem uma direção normal (as flechas mostradas na Figura 5) que cruza a superfície da lente perpendicularmente à superfície tangencial local da lente. O ângulo de inclinação aumenta na direção contrária ao centro da lente lenticular de forma simétrica. Assim, a intensidade da luz emitida pelo display é maximizada. Além disso, o ângulo de inclinação também reduz a quantidade de luz que é emitida por um pixel na direção de seu vizinho, reduzindo assim ainda mais a quantidade de interferência...

[069] Para finalidades de fabricação, tal inclinação pode ser feita de várias maneiras: (i) usando uma placa planar OLED que é depois deformada, por exemplo, pela laminação de uma placa OLED flexível ou conforme (como feito usando um substrato de folha plástica (poliimida) ou metálica) em um substrato pré-formado mais rígido; (ii) deposição de OLEDs em um substrato pré- formado. Como a topografia da superfície exigida é limitada, são possíveis tanto as técnicas de evaporação (como usada para deposição OLED) como as técnicas de processamento convencionais de superfície (como spin coating); (iii) Usando um substrato de vidro padrão usando uma camada fotorresistente (como SU8) ou dielétrica (como SiO2), ou uma combinação dessas para formar estruturas de inclinação.

[070] A experiência de formação dessas camadas dentro do processamento do display tem sido obtida a partir de LCD’s com os denominados pixels blindados de campo, dos LCDs transfletivos (onde a célula tem 2 diferentes vãos de célula LC) e para a geração de barreiras de impressão para displays OLED poliméricos.

[071] É mostrada uma segunda realização na Figura 6 usando uma estrutura de display OLED de emissão superior com emissores inclinados relativamente à superfície do display.

[072] Os pixels OLED são novamente mostrados como 60. Os pixels OLED 60 estão no lado superior do substrato principal de vidro do display 62, com o conjunto de lente lenticular 64 sobre os pixels 60. Novamente, os emissores OLED têm diferentes inclinações relativas ao plano da superfície do display. Da mesma forma, como na realização da Figura 5, os raios de luz são emitidos centrados à volta da direção perpendicular aos pixels OLED, e saem da lente lenticular em um ângulo próximo à perpendicular da superfície local de saída.

[073] Um problema relacionado a esta realização, é o acoplamento interno da luz na lente lenticular, já que é desejável evitar a reflexão interna no limite inferior da estrutura lenticular. Isso pode ser melhorado com o uso de um emissor OLED colimado, por uma faceta de acoplamento interno local (inclinada) no lado inferior da lente lenticular, ou usando um meio de índice de refração intermediário entre o emissor e a lente.

[074] São disponíveis as mesmas opções de fabricação discutidas acima.

[075] A Figura 7 mostra uma variação na qual os emissores OLED inclinados 60 são posicionados em uma superfície de contorno côncavo 70 posicionada diretamente sobre a lente lenticular 64 (convexa).

[076] Nesse caso, um benefício adicional é que todos os emissores de pixel OLED podem ser colocados simultaneamente em foco. Em particular, os pixels na direção da largura da lente são dispostos com diferentes alturas no substrato, de maneira que podem ser posicionados mais próximos à curva/superfície focal da lente lenticular. Assim, os pixels são preferencialmente posicionados em alturas que correspondem à superfície focal da lente lenticular. Isso também pode ser feito na realização da Figura 6 por meio do projeto adequado da altura, assim como de uma orientação provida aos pixels. Assim, todos os pixels abaixo da lente lenticular são colocados em foco pela variação do espaçamento entre o substrato e os emissores inclinados de forma repetitiva nas lentes lenticulares. No caso de uma estrutura de emissão superior, o espaçamento aumenta na direção da borda de cada lente lenticular.

[077] Como acima mencionado, podem ser usados emissores OLED de colimação e a Figura 8 mostra uma modificação da Figura 7 para mostrar esquematicamente o uso de pixels OLED colimados 60.

[078] Os projetos acima pretendem prover a melhor experiência de visualização dentro do cone primário (explicado acima com referência à Figura 2). Como mostrado na Figura 9, para ângulos oblíquos e, portanto para cones de visão lateral (secundários), a luz emana de um conjunto reduzido de pixels, representando um conjunto reduzidos de vistas, sendo assim reduzidos a paralaxe e, portanto o efeito 3-D. Na Figura 9, é mostrado um raio de luz de um segundo pixel da borda da área da lente, que é um (sub) pixel azul. O pixel de borda que é mostrado como verde, não contribui para os cones secundários de visão para a esquerda, considerando que todos os pixels para um painel de display plano contribuirão para os cones de visão secundários para cada lado. Isso pode ser bem aceitável para algumas aplicações, mas para dispositivos de único usuário, pode ser melhor reduzir a faixa de visão para o cone primário.

[079] Isso pode ser feito bloqueando os raios indesejados de luz, por exemplo, usando estruturas de bloqueio entre as lentes, sendo mesmo possível fazer essa escolha adaptativa.

[080] Uma alternativa é projetar a óptica, de maneira a ser provida uma completa solução de cone simples. Por exemplo, a produção de um cone simples pode ampliar para 180 graus completos, ou um menor ângulo, como de 120 graus sem visão além dessa região de cone simples. Uma solução de cone simples, por exemplo, pode usar as técnicas descritas na WO-2009/147588. Para um display de cone simples, as vistas mais exteriores ainda não terão uma qualidade muito boa, de maneira que o projeto óptico deve ser otimizado nos 45 graus a 90 graus mais internos, por exemplo.

[081] Nota-se que a curvatura dos emissores inclinados pode ser ajustada para corrigir as aberrações monocromáticas.

[082] Fora de uma zona com a adequada separação de visão, é perdida a sinalização estereoscópica, mas a sinalização da paralaxe de movimento pode ser preservada. Entretanto, pode ser melhor criar uma região 2D esquerda e direita se estiverem faltando as informações 3D no conteúdo. Isso permite o uso de grandes emissores para as regiões 2D e reduz alguma complexidade da matriz ativa e outras eletrônicas de display.

[083] O display pode compreender qualquer tecnologia de display eletroluminescente, como PLEDs (LEDs poliméricos) ou OLEDs (LEDs orgânicos).

[084] A tecnologia usada para a formação dos pixels do display não é alterada com a realização da invenção. Similarmente, o projeto da lente lenticular não é alterado. Ao contrário, as modificações são usadas para alterar o layout dos pixels para se adequarem ao projeto lenticular.

[085] Como acima mencionado, o ângulo de inclinação é relativamente pequeno, e também qualquer desvio da altura desejada é uma fração da largura do pixel, de forma que o processamento não é complicado.

[086] O display compreenderá tipicamente um display de matriz ativa, com eletrônica de acionamento associada a cada pixel do display, para a comutação de uma corrente de acionamento a pixels selecionados. Isso pode ser feito de forma rotineira e não afetada pela invenção. Por isso, a eletrônica de acionamento não é mostrada ou descrita em detalhes. As conexões aos ânodos de cátodos de pixel precisam vencer as diferenças de alturas, ou podem ser feitas ligações para conectar-se aos terminais pixel com alturas diferentes.

[087] Os exemplos mostrados esquematicamente acima têm quatro ou cinco pixels sob a largura da lente. O número de pixels embaixo de cada lente indica o número de vistas, assim como os cones de visão do display, podendo haver mais ou menos, por exemplo, 3, 9 ou 11. Em geral, pode haver pelo menos dois pixels por largura de lente.

[088] O passo do pixel é um pouco maior que o passo da lente, de maneira que os pixels envolvem efetivamente a tela lenticular para criar um par de vistas na direção ideal de visão.

[089] Pode haver pelo menos três pixels por largura de lente para um sistema multivisão.

[090] O passo da lente pode ser um múltiplo não inteiro do passo do pixel, e nesse caso os cones de visão são distribuídos nas lentes adjacentes.

[091] Os exemplos acima fazem uso de lentes lenticulares como montagem formadora de vista. Entretanto, um conjunto de microlentes também pode ser usado. Cada microlente novamente cobre um conjunto de pixels na direção da largura (isto é, fileira) e os diferentes pixels têm diferentes orientações de inclinação. A microlente em geral também exibe uma curvatura na direção da coluna. Se associados com mais de um pixel na direção da coluna, os diferentes pixels têm diferentes orientações de inclinação na largura da lente na direção da coluna - pelo qual o elemento formador de vista consiste essencialmente de duas distintas direções de largura. Tipicamente, a direção de inclinação desses pixels será em um plano perpendicular ao plano da inclinação dos pixels na direção da fileira. Além disso, pode haver pixels associados aos cantos das microlentes, onde o plano de inclinação é intermediário entre os demais pixels. Na direção da coluna, cada microlente pode estar associada a um ou mais pixels. O exemplo de uma lente lenticular pode ser considerado como sendo uma microlente prolongada ao extremo da cobertura de uma coluna total de pixels.

[092] A invenção pode ser aplicada a displays 3D como os usados em TVs, tablets e telefones.

[093] Podem ser entendidas e efetuadas outras variações das realizações reveladas pelos técnicos no assunto na prática da invenção reivindicada, a partir do estudo dos desenhos, da revelação, e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a palavra “compreendendo” não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. O simples fato que determinadas medidas sejam mencionadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser utilizada com vantagens. Nenhum dos sinais de referência nas reivindicações deve ser entendido como limitador do escopo.

Claims (15)

1. DISPOSITIVO DE DISPLAY AUTOESTEROSCÓPICO, caracterizado por compreender: - uma montagem de display eletroluminescente compreendendo um conjunto de pixels espaçados (60) em um substrato (62) cada um tendo uma superfície de produção luminosa, e - uma montagem de formação de uma vista autoestereoscópica compreendendo um conjunto para a formação de vistas (64) na montagem do display, em que é provido um conjunto de pixels (60) embaixo de cada elemento formador de vista com pelo menos dois pixels na direção da largura do elemento formador de vista, e em que os pixels na direção da largura do elemento formador de vista são dispostos com pelo menos duas diferentes orientações angulares de suas superfícies de produção luminosa com relação ao substrato (62).

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo conjunto de pixels (60) embaixo de cada elemento formador de vista (64) compreender pelo menos três pixels na direção da largura do elemento formador de vista.

3. DISPOSITIVO DE DISPLAY, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela montagem formadora de vista compreender um conjunto de lentes lenticulares (64).

4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelos pixels serem posicionados em alturas que correspondem à superfície focal da lente lenticular(64).

5. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelas lentes lenticulares (64) se prolongarem em uma direção da coluna do pixel ou se inclinarem em um ângulo agudo à direção da coluna do pixel, em que cada lente (64) cobre uma pluralidade de colunas de pixels.

6. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela montagem de display eletroluminescente compreender um conjunto de ânodos refletivos no substrato (62), um conjunto de partes de camadas eletroluminescentes nos ânodos, e um conjunto de cátodos transparentes nas partes de camadas eletroluminescentes.

7. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelas partes eletroluminescentes estarem entre o substrato e a montagem formadora de vista.

8. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela montagem de display eletroluminescente compreender um conjunto de ânodos transparentes no substrato (62), um conjunto de partes de camadas eletroluminescentes nos ânodos, e um conjunto de cátodos refletivos nas partes de camadas eletroluminescentes.

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo substrato (62) estar entre as partes eletroluminescentes e a montagem formadora de vista.

10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo substrato ser planar e o dispositivo compreender espaçadores entre pelo menos alguns dos pixels e o substrato para definir diferentes ângulos de inclinação.

11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo substrato ser planar e o dispositivo compreender espaçadores entre pelo menos alguns dos pixels e o substrato para definir diferentes alturas de pixels com relação ao substrato.

12. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo substrato (70) ter uma forma não planar definindo assim os diferentes ângulos de inclinação no substrato superfície.

13. MÉTODO DE EXIBIÇÃO DE IMAGENS AUTOESTEREOSCÓPICAS, caracterizado por compreender: - a geração de uma imagem pixelada usando uma montagem de display eletroluminescente compreendendo um conjunto de pixels espaçados (60) em um substrato (62); e - o direcionamento de diferentes subimagens em diferentes direções usando a montagem formadora de vista compreendendo um conjunto para a formação de vistas (64) na montagem do display, em que é provido um conjunto de pixels embaixo de cada elemento formador de vista (64) cada um tendo uma superfície de produção luminosa, com pelo menos dois pixels na direção da largura do elemento formador de vista, em que o método ainda compreende o posicionamento dos pixels na direção da largura do elemento formador de vista com pelo menos duas diferentes orientações angulares de suas superfícies de produção luminosa com relação ao substrato.

14. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE DISPLAY AUTOESTEROSCÓPICO, caracterizado por compreender: - a formação de uma montagem de display eletroluminescente compreendendo um conjunto de pixels espaçados (60) em um substrato (62); - a provisão de uma montagem formadora de vista, compreendendo uma pluralidade de elementos formadores de vistas (64) na montagem do display, em que um conjunto de pixels é provido embaixo de cada elemento formador de vista (64) cada um tendo uma superfície de produção luminosa, com pelo menos dois pixels na direção da largura do elemento formador de vista, em que o método compreende a disposição dos pixels na direção da largura do elemento formador de vista com pelo menos duas diferentes orientações angulares de suas superfícies de produção luminosa com relação ao substrato.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelas diferentes orientações angulares serem providas: - pela provisão de espaçadores entre pelo menos alguns dos pixels e o substrato planar; ou - pela formação de uma montagem de display eletroluminescente em um substrato com contorno; ou - pela formação da montagem de display eletroluminescente em um substrato planar e subsequentemente formando um contorno.

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