ES2581551T3 - Dispositivo de visualización autoestereoscópica - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de visualización autoestereoscópica, que comprende: - una disposición de visualización electroluminiscente que comprende un conjunto de píxeles (60) espaciados sobre un sustrato (62), teniendo cada uno una superficie de salida de luz, y - una disposición de formación de vistas autoestereoscópicas que comprende un conjunto de elementos de formación de vistas (64) a través de la disposición de visualización, en el que un conjunto de dichos píxeles (60) se proporciona debajo de cada elemento de formación de vistas con al menos dos de dichos píxeles dispuestos a través de cada uno de dichos elementos de formación de vistas en una dirección de su anchura, caracterizado por que los píxeles a través de cada uno de dichos elementos de formación de vistas en la dirección de su anchura están dispuestos con al menos dos orientaciones angulares diferentes de sus superficies de salida de luz con respecto al sustrato (62).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de visualizacion autoestereoscopica CAMPO DE LA INVENCION

Esta invencion se refiere a un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica del tipo que comprende un panel de visualizacion que tiene un conjunto de pfxeles de visualizacion para la produccion de una visualizacion y un dispositivo de formacion de imagenes para dirigir diferentes vistas a diferentes posiciones espaciales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Un primer ejemplo de una disposicion de formacion de imagenes para su uso en este tipo de visualizacion es una barrera, por ejemplo, con ranuras que estan dimensionadas y situadas con relacion a los pfxeles subyacentes de la visualizacion. En un diseno de dos vistas, el espectador es capaz de percibir una imagen en 3D si su cabeza esta en una posicion fija. La barrera se coloca delante del panel de visualizacion y esta disenada de manera que la luz desde las columnas impares y pares de pfxeles se dirige hacia el ojo izquierdo y derecho del espectador, respectivamente.

Un inconveniente de este tipo de diseno de visualizacion de dos vistas es que el espectador tiene que estar en una posicion fija, y solo se puede mover aproximadamente 3 cm a la izquierda o la derecha. En un modo de realizacion mas preferido no hay dos columnas de subpfxeles debajo de cada ranura, sino varias. De esta manera, se permite que el espectador pueda moverse a la izquierda y derecha y percibir una imagen estereo en sus ojos todo el tiempo.

La disposicion de barrera es facil de producir, pero no tiene eficiencia luminosa. Por lo tanto, una alternativa preferida es utilizar una disposicion de lentes como la disposicion de formacion de imagenes. Por ejemplo, se puede proporcionar un conjunto de elementos lenticulares alargados que se extienden en paralelo entre sf y sobre el conjunto de pfxeles de visualizacion, y los pfxeles de visualizacion se observan a traves de estos elementos lenticulares.

Los elementos lenticulares se proporcionan como una capa de elementos, cada uno de los cuales comprende un elemento de lente semicilmdrico alargado. Los elementos lenticulares se extienden en la direccion de la columna del panel de visualizacion, cubriendo cada elemento lenticular un grupo respectivo de dos o mas columnas adyacentes de pfxeles de visualizacion.

En una disposicion en la que cada lentfcula se asocia con dos columnas de pfxeles de visualizacion, los pfxeles de visualizacion en cada columna proporcionan una banda vertical de una sub-imagen bidimensional respectiva. La lamina lenticular dirige estas dos bandas y bandas correspondientes desde las columnas de pfxeles de visualizacion asociadas con los otras lentfculas, a los ojos izquierdo y derecho de un usuario colocado delante de la lamina, de modo que el usuario observa una unica imagen estereoscopica. De esta forma, la lamina de elementos lenticulares proporciona una funcion de direccion de salida de luz.

En otras disposiciones, cada lentfcula se asocia con un grupo de cuatro o mas pfxeles de visualizacion adyacentes en la direccion de la fila. Las columnas correspondientes de pfxeles de visualizacion en cada grupo estan dispuestas de la forma apropiada para proporciona una banda vertical desde una sub-imagen bidimensional respectiva. A medida que la cabeza de un usuario se mueve de izquierda a derecha, se percibe una serie de sucesivas vistas diferentes estereoscopicas, creando, por ejemplo, una impresion panoramica.

Las pantallas autoestereoscopicas conocidas utilizan pantallas de cristal lfquido para generar la imagen.

El documento US 2007/096125 divulga un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica, un metodo de visualizacion de imagenes autoestereoscopicas en el mismo y un metodo de fabricacion del dispositivo de acuerdo con los preambulos de las reivindicaciones independientes 1, 13 y 14.

Existe un interes creciente en el uso de emision de pantallas de diodos de emision de luz organica (OLED) en general, ya que estas no necesitan polarizadores, y, potencialmente, deben poder ofrecer una mayor eficiencia, ya que los pfxeles se apagan cuando no se utilizan para mostrar una imagen, en comparacion a los paneles LCD que utilizan una luz de fondo iluminada de forma continua. Sin embargo, estos pfxeles de visualizacion emiten luz en una amplia gama de direcciones, y en visualizaciones en 3D esto supone un problema particular de diafoma.

Esta invencion se basa en el uso de un OLED u otra pantalla de emision de pelfcula fina, tal como una pantalla electroluminiscente dentro de un sistema de visualizacion autoestereoscopica, y hace uso de flexibilidad de diseno adicional ofrecida por estas pantallas, con el fin de abordar el problema de diafoma entre vistas en una pantalla lenticular 3D.

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SUMARIO DE LA INVENCION

La invencion se define por las reivindicaciones independientes. Otras caractensticas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Los emisores OLED son por lo tanto paralelos a una superficie inclinada, de manera que el OLED emite luz centrada en torno a una direccion que no es perpendicular a la pantalla, siendo la direccion de emision diferente para los distintos p^xeles OLED. De esta manera, el rendimiento de desacoplamiento se mejora mediante la disposicion de la direccion de emision de luz para que sea sustancialmente perpendicular a la superficie de emision deseada de la disposicion de formacion de vistas (tal como un conjunto de micro-lentes o de lentes lenticulares). El enfoque tambien resulta en una reduccion de la diafoma entre las diferentes vistas, ya que estas se separan mas en angulo por la inclinacion.

El angulo de inclinacion esta preferiblemente en un plano perpendicular al plano del sustrato de visualizacion y paralelo a la direccion de anchura del elemento de formacion de vistas (es decir, en una banda vertical a traves de la visualizacion a traves de la direccion de la anchura).

En el caso de lentes lenticulares alargadas, la direccion del eje de elongacion de lente permanece paralela al plano de la superficie de salida de luz, de modo que el angulo de inclinacion puede considerarse una inclinacion sobre el eje alargado de la lente. Las superficies de salida de luz estan por lo tanto inclinadas de una forma que generalmente corresponde a (o refleja) la forma de la superficie de la lente.

Las lentes lenticulares se extienden preferiblemente en una direccion de la columna de pfxeles o estan inclinadas formando un angulo agudo con la direccion de la columna de pfxeles, en el que cada lente cubre una pluralidad de columnas de pfxeles.

La disposicion de visualizacion electroluminiscente puede comprender un conjunto de anodos de reflexion sobre el sustrato, un conjunto de porciones de capa electroluminiscente sobre los anodos, y un conjunto de catodos transparentes sobre las porciones de capa electroluminiscente. Esto define una estructura de emision superior. En este caso, las porciones electroluminiscentes estan entre el sustrato y la disposicion de lentes.

En lugar de ello, la disposicion de visualizacion electroluminiscente puede comprender un conjunto de anodos transparentes sobre el sustrato, un conjunto de porciones de capa electroluminiscente sobre los anodos, y un conjunto de catodos de reflexion sobre las porciones de capa electroluminiscente. Esto define una estructura de emision inferior. En este caso, el sustrato esta entre las porciones electroluminiscentes y la disposicion de las lentes.

En otras realizaciones, tanto el anodo como el catodo pueden ser al menos parcialmente transparentes, resultando en una estructura de emision electroluminiscente transparente.

El sustrato puede ser plano y el dispositivo puede comprender entonces espaciadores entre al menos algunos de los pfxeles y el sustrato para definir las diferentes orientaciones angulares. Los espaciadores tambien pueden proporcionar diferentes alturas de pixel con respecto al sustrato, de modo que todos los pfxeles se encuentran en la superficie focal de las lentes.

Alternativamente, el sustrato puede tener una forma no plana para asf definir las diferentes orientaciones, y de nuevo opcionalmente con diferentes alturas deseadas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

A continuacion se describira un modo de realizacion de la invencion, unicamente a tttulo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La fig. 1 es una vista en perspectiva esquematica de un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica conocido;

La fig. 2 muestra como un conjunto lenticular proporciona diferentes vistas a diferentes localizaciones espaciales;

La fig. 3 muestra esquematicamente la estructura de un unico pixel de una pantalla OLED, y en la forma de una estructura de emision hacia atras;

La fig. 4 se utiliza para explicar el problema de la formacion de un conjunto lenticular sobre un panel de visualizacion electroluminiscente.

La fig. 5 muestra un primer ejemplo de estructura de pfxeles de acuerdo con la invencion;

La fig. 6 muestra un segundo ejemplo de estructura de pfxeles de acuerdo con la invencion;

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La fig. 7 muestra un tercer ejemplo de estructura de p^xeles de acuerdo con la invencion;

La fig. 8 muestra un cuarto ejemplo de estructura de pfxeles de acuerdo con la invencion; y La fig. 9 se utiliza para explicar como pueden verse afectadas las vistas de conos secundarios.

DESCRIPCION DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACION

La invencion proporciona un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica que utilizando una pantalla electroluminiscente, en el que un conjunto de p^xeles se proporciona por debajo de una disposicion de formacion de vistas, con una pluralidad de pfxeles a traves de la direccion de anchura del elemento de formacion de vistas. Los pfxeles a traves de la direccion de la anchura estan dispuestos con al menos dos orientaciones angulares diferentes con respecto al sustrato. Esto permite a las superficies de salida de los pfxeles definir un conjunto no plano, y pueden seguir el area hacia la cual esta enfocada la luz mediante las lentes lenticulares.

Antes de describir la invencion, primero se describira la operacion basica de una visualizacion autoestereoscopica 3D conocida.

La fig. 1 es una vista esquematica en perspectiva de un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica de vista directa 1 conocido que utiliza un panel de lCd para generar las imagenes. El dispositivo 1 conocido comprende un panel de visualizacion de cristal lfquido 3 del tipo de matriz activa que actua como un modulador de luz espacial para producir la visualizacion.

El panel de visualizacion 3 tiene un conjunto ortogonal de pfxeles de visualizacion 5 dispuestos en filas y columnas. A efectos de claridad, solo se muestra un numero pequeno de pfxeles de visualizacion 5 en la figura. En la practica, el panel de visualizacion 3 podna comprender aproximadamente mil filas y varios miles de columnas de pfxeles de visualizacion 5.

La estructura del panel de visualizacion de cristal lfquido 3 como se utiliza habitualmente en las pantallas autoestereoscopicas es totalmente convencional. En particular, el panel 3 comprende un par de sustratos de vidrio transparente separados, entre los que se proporciona un material de cristal lfquido nematico en espiral alineado u otro. Los sustratos llevan modelos de electrodos de oxido de indio y estano (ITO) transparentes en sus superficies encaradas. Tambien se disponen capas de polarizacion en las superficies externas de los sustratos.

Cada pixel de visualizacion 5 comprende electrodos opuestos en los sustratos, con el material de cristal lfquido interpuesto entre los mismos. La forma y la disposicion de los pfxeles de visualizacion 5 se determinan mediante la forma y la disposicion de los electrodos. Los pfxeles de visualizacion 5 estan espaciados regularmente entre sf por espacios.

Cada pixel de visualizacion 5 se asocia con un elemento de conmutacion, tal como un transistor de pelfcula fina (TFT) o un diodo de pelfcula fina (TFD). Los pfxeles de visualizacion se operan para producir la visualizacion proporcionando senales de direccion a los elementos de conmutacion, y los esquemas de direccion adecuados seran conocidos por los expertos en la tecnica.

El panel de visualizacion 3 se ilumina mediante una fuente de luz 7 que comprende, en este caso, una luz de fondo plano que se extiende sobre el area del conjunto de pfxeles de visualizacion. La luz de la fuente de luz 7 se dirige a traves del panel de visualizacion 3, accionandose los pfxeles de visualizacion individuales 5 para modular la luz y producir la visualizacion.

El dispositivo de visualizacion 1 tambien comprende una lamina lenticular 9, dispuesta sobre la parte lateral de la pantalla del panel de visualizacion 3, que realiza una funcion de formacion de vistas. La lamina lenticular 9 comprende una fila de elementos lenticulares 11 que se extienden paralelos entre sf, de los cuales solo se muestra uno con dimensiones exageradas para una mayor claridad.

Los elementos lenticulares 11 son en la forma de lentes cilmdricas convexas, y actuan como un medio de direccion de salida de luz para proporcionar diferentes imagenes, o vistas, desde el panel de visualizacion 3 hasta los ojos de un usuario situado delante del dispositivo de visualizacion 1.

El dispositivo tiene un controlador 13 que controla la luz de fondo y el panel de visualizacion.

El dispositivo de visualizacion autoestereoscopica 1 mostrado en la fig. 1 puede proporcionar varias vistas en perspectiva diferentes en diferentes direcciones. En particular, cada elemento lenticular 11 se superpone a un pequeno grupo de pfxeles de visualizacion 5 en cada fila. El elemento lenticular 11 proyecta cada pixel de visualizacion 5 de un grupo en una direccion diferente, a fin de formar las diversas vistas diferentes. A medida que la cabeza del usuario se mueva de izquierda a derecha, sus ojos recibiran diferentes de las varias vistas, de forma sucesiva.

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En el caso de un panel de LCD, un medio de polarizacion de luz tambien debe utilizarse conjuntamente con el conjunto descrito anteriormente, ya que el material de cristal lfquido es birrefringente, con la conmutacion del mdice de refraccion solo aplicada a la luz de una polarizacion particular. Pueden proporcionarse medios de polarizacion de la luz como parte del panel de visualizacion o la disposicion de formacion de imagenes del dispositivo.

La fig. 2 muestra el principio de operacion de una disposicion de formacion de imagenes de tipo lenticular como se describe anteriormente y muestra la luz de fondo 20, el dispositivo de visualizacion 24, tal como una pantalla LCD, y el conjunto lenticular 28. La fig. 2 muestra como la disposicion lenticular 28 dirige diferentes salidas de pfxeles a tres ubicaciones espaciales diferentes 22', 22", 22"'. Estas ubicaciones estan todas en un asf llamado cono de vision, en la que todas las vistas son diferentes. Las vistas se repiten en otros conos de vision, que son generados por la luz

de los pfxeles que pasa a traves de las lentes adyacentes. Las ubicaciones espaciales 23', 23", 23"' estan en el

siguiente cono de vision.

La invencion se basa en el uso de una tecnologfa de visualizacion electroluminiscente, tal como una pantalla OLED, en lugar de la pantalla LCD que se muestra en las figuras 1 y 2. El uso de una pantalla OLED evita la necesidad de una luz de fondo y polarizadores independientes. OLED promete ser la tecnologfa de visualizacion del futuro.

Las pantallas OLED difieren significativamente de las pantallas LCD en la forma en que la luz se emite desde el pixel. Los pfxeles OLED son emisores difusos que emiten luz en todas las direcciones. Para 2D, esta es una clara ventaja sobre las pantallas LCD, que requieren una luz de fondo y que, sin tomar medidas especiales, emiten luz solo en un haz estrecho. La emision difusa del material OLED tambien plantea un reto, ya que una gran cantidad de

luz se recicla dentro de las capas organicas y no se emite, lo cual conlleva una baja eficiencia. Por ejemplo, en

ausencia de medidas, la extraccion de luz de la pantalla OLED puede ser tan baja como un 20%.

Para mejorar esto, se han buscado varias soluciones para mejorar el desacoplamiento de la luz de la pantalla OLED.

Sin embargo, lo que es una mejora para las pantallas 2D es un problema para la fabricacion de pantallas OLED 3D autoestereoscopicas. Las soluciones para aumentar la salida de luz no se pueden utilizar en las pantallas lenticulares autoestereoscopicas, ya que la luz emitida desde una lente lenticular puede reflejarse en el vidrio hacia una lente vecina. Esto reduce el contraste y aumenta la diafoma.

La fig. 3 muestra esquematicamente la estructura de un unico pixel de una pantalla OLED, y en la forma de una estructura de emision hacia atras (es decir, a traves del sustrato). Mientras que los dispositivos OLED tienen tipicamente emision inferior, tal como se muestra, y emiten luz a traves del sustrato de vidrio, otro enfoque es hacer que la pila OLED tenga emision superior, de tal manera que la luz se emita a traves de un catodo transparente (y una capa de encapsulacion fina) y no a traves del sustrato de vidrio.

En la Fig. 3, la pantalla comprende un sustrato de vidrio 30, un anodo transparente 32, una capa de emision de luz 34 y un catodo pulimentado 36.

Las lmeas representan la trayectoria que puede tomar la luz cuando se emite desde un punto 38 en la capa organica. A medida que la luz se emite desde la fuente, puede desplazarse en todas las direcciones. Cuando la luz llega a la transicion desde una capa a otra capa, la diferencia entre el mdice de refraccion de cada una de las capas determina si la luz puede escapar de una capa y entrar en la siguiente. El mdice de refraccion se determina por la velocidad de la luz en el material y viene dada por la ley de Snell:

sin Qi _n2

sin Q2 v2 n

v es la velocidad y n es el mdice de refraccion.

Tfpicamente, el mdice de refraccion del material organico es alto, n = 1,8, mientras que el mdice de refraccion del vidrio es 1,45.

Cuando el angulo de incidencia de la luz que se desplaza desde un material con un alto mdice de refraccion a un material con un bajo mdice de refraccion es suficientemente grande, la luz no puede dejar el material. Este angulo de incidencia es el angulo cntico y viene dado por a = arc sen (n2 / n1). Para el material organico en el vidrio esto da: arc sen (1,45 / 1,8) = 54 grados. Esto hace que sea evidente que una gran cantidad de la luz generada en la capa organica nunca sale de la capa, sino que permanece en el interior del material, donde se reabsorbe y activa otra emision de fotones o se convierte en calor.

Lo mismo sucede para la luz que sale de la capa organica y se mete en el vidrio. Una gran cantidad de luz no puede salir del vidrio en la interfaz entre el vidrio y el aire.

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Se han propuesto varias soluciones tanto para mejorar el acoplamiento de la luz que sale de las capas organicas hacia el vidrio como la que sale del vidrio hacia el aire.

Mientras que los dispositivos OLED tradicionales emiten luz a traves del sustrato de vidrio, otro enfoque, como se menciono anteriormente, es hacer la pila OLED de forma tal que la luz se emite a traves de un catodo transparente y una capa de encapsulacion fina, y no a traves del sustrato de vidrio. Esto se conoce como un OLED de emision superior. En general, los diferentes enfoques para aumentar la extraccion de luz funcionan mejor (o solo) con estructuras OLED de emision superior o inferior.

Esta invencion es aplicable tanto al uso de las pantallas OLED de emision superior como las de emision inferior.

Mientras que las soluciones conocidas ayudan a mejorar la eficiencia de extraccion de luz hasta un 80% para aplicaciones de iluminacion y para pantallas 2D, no proporcionan una buena solucion para television 3D autoestereoscopica. Se produce un problema durante el montaje de una lente lenticular en la pantalla OLED para crear television autoestereoscopica. Aqm, incluso con un OLED de emision superior, la luz todavfa se inyectara en una capa de vidrio relativamente gruesa, causando los problemas senalados anteriormente. Algunos de los metodos conocidos mejoran la extraccion de la luz a partir del material organico, pero una cantidad sustancial de luz permanecera en el modo de grna de ondas en el vidrio, parte de la cual sera absorbida.

Esto tiene el efecto secundario no deseado de reducir el contraste y aumentar la diafoma. Esto es mas un problema para pantallas 3D porque para pantallas 2D, en muchos casos, los pfxeles adyacentes mostraran el mismo color (es decir, areas blancas o de color de una pantalla, lmeas de un solo color, etc.), por lo cual si se escapa algo de luz de un pixel vecino, simplemente se anadira al color deseado. Sin embargo, en una pantalla 3D, los pfxeles adyacentes no tienen en general ninguna relacion entre sf, ya que pertenecen a diferentes vistas y, en general, tendran un contenido de color diferente. En este caso, si se escapa algo de luz de un pixel vecino, esto afectara gravemente a la calidad de la imagen.

La fig. 4 muestra lo que sucede en la practica cuando se aplica una lente lenticular a una estructura de emision superior.

La pantalla comprende el sustrato de vidrio 40, un anodo 42 reflectante, la capa de OLED 44 y el catodo transparente superior 46. Los pfxeles 45 se definen en la capa de OLED mediante el diseno del electrodo de pfxeles. Hay una capa de sellado y de pasivacion 48 entre la pantalla y el conjunto de lente lenticular 50. Incluso con desacoplamiento de toda la luz desde el panel de visualizacion en el conjunto lenticular, todavfa hay grna de ondas dentro del propio conjunto lenticular, que no puede impedirse mediante las medidas conocidas para mejorar el desacoplamiento de la luz.

Como se ilustra en la Fig. 4, parte de la luz se quedara en el modo de grna de ondas en el vidrio de conjunto lenticular y entrara en el camino optico de un punto de vista (o pfxeles/subpfxel) vecino. Aqm puede reflejarse hacia atras y salir a traves de la lente o reabsorberse en el pixel. Si la luz sale de la lente de la vista vecina, creara alguna interferencia.

La invencion proporciona los emisores OLED en una superficie inclinada con respecto al plano general de la pantalla, es decir, con respecto al sustrato de visualizacion. De este modo, cada pixel OLED emite luz centrada en torno a una direccion que no es perpendicular a la pantalla, siendo la direccion de emision diferente para los distintos pfxeles bajo una lente dada y, por lo tanto, diferente para las regiones de la superficie de la lente a traves de la cual se dirige principalmente la salida de pfxeles. El rendimiento de desacoplamiento se mejora mediante la disposicion de la direccion de emision de luz para que sea sustancialmente perpendicular a la superficie de emision deseada del conjunto de lentes (lenticulares) El enfoque tambien da como resultado una reduccion de la diafoma entre diferentes vistas, ya que estas se separan mas en angulo debido a la inclinacion.

La fig. 5 muestra un primer modo de realizacion de una pantalla OLED 3D de emision inferior con emisores inclinados con relacion a la superficie de la pantalla.

En este primer modo de realizacion se muestra una estructura de pantalla OLED de emision inferior, y los emisores de OLED asociados con cada lente lenticular habiendo dado diferentes angulos de inclinacion de su superficie de salida de luz con respecto al plano de la superficie de la pantalla.

La seccion transversal de la fig. 5 (y las otras figuras) es vertical (es decir, perpendicular al plano de la pantalla) y a lo largo de la direccion de la anchura de la lente lenticular. El angulo de inclinacion esta en este plano. La direccion del eje alargado de la lente esta dentro o fuera de la pagina y esta dentro del plano de la superficie de salida de luz.

El angulo de inclinacion esta en un plano perpendicular al plano del sustrato de visualizacion y paralelo a la direccion de la anchura de la lente (es decir, en una banda vertical a traves de la pantalla a traves de la direccion de la anchura de la lente). La direccion del eje alargado de la lente permanece paralelo al plano de la superficie de salida de luz, de modo que el angulo de inclinacion puede considerarse como una inclinacion alrededor del eje de la lente

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alargado. Las superficies de salida de luz estan, por lo tanto, inclinadas de una forma que generalmente corresponde a (o refleja) la forma de la superficie de la lente. En algunos casos, la inclinacion tambien puede estar en un plano perpendicular al plano del sustrato de visualizacion y formando un angulo con la direccion de la anchura de la lente. Esto puede ser una solucion practica si, por ejemplo, el lenticular esta alineado formando un angulo con la direccion de la columna de la pantalla. A continuacion, la inclinacion puede estar en un plano perpendicular al plano del sustrato de visualizacion y perpendicular a la direccion de la columna de pfxeles.

Los pfxeles OLED se muestran como 60. Su estructura de capas es convencional, por ejemplo, como se describe anteriormente con relacion a la fig. 3 o 4 y no se repite. Los pfxeles OLED estan en la parte inferior del sustrato de vidrio de pantalla principal 62, con el conjunto de lente lenticular 64 en el lado opuesto del sustrato 62 de los pfxeles 60.

La fig. 5 (y las otras figuras) no estan dibujadas a escala: tfpicamente, el grosor de las capas OLED son de submicras, mientras que las dimensiones verticales de las lentes lenticulares son de cientos - miles de micras, y la dimension lateral de los pfxeles es el orden de cientos de micras. Por lo tanto, en la practica, el angulo de inclinacion de los OLEDs sera menor de lo que sugieren las figuras.

El angulo de inclinacion depende, por ejemplo, de la anchura angular de la superficie de la lente. Con la superficie de la lente curvada mirando hacia fuera, un angulo maximo necesario es de alrededor de 45 grados. Cuando la lente tiene una replica, el angulo maximo que entra en la lente viene determinado por el mdice de refraccion del vidrio. Por ejemplo, cuando el vidrio tiene un valor de mdice de refraccion comun de n igual a 1,5, entonces el angulo cntico en la interfaz vidrio-aire es sen-1 (1/n), que es igual a 42 grados. Para un valor extremo de n igual a 1,7 da 36 grados y para n igual da 50 grados.

Los rayos extremos cerca de este angulo cntico no estan tfpicamente en el cono primario (vease la fig. 2), por lo que el angulo de inclinacion maximo puede ser menor. Para los productos actuales, el angulo del cono de vision es tfpicamente solo 10 grados, de manera que el enfoque de la invencion es menos cntico. Con la tecnologfa OLED que proporciona una mayor resolucion, los angulos de los conos aumentaran: hacer tres veces los puntos de vista permite que un cono de 30 grados tenga un angulo completo con respecto al diseno tfpico actual. En este caso, algunos emisores de pfxeles deben estar inclinados 15 grados.

Los rayos de luz son emitidos en torno a la direccion perpendicular a la superficie de salida de pfxeles OLED, pero con una amplia distribucion. La anchura de la distribucion depende de los detalles de la pila de OLED. El diseno es tal que el centro de esta distribucion, donde las intensidades son mas altas, es perpendicular a la superficie de salida local. En las figuras, solo se representa esta direccion de salida de intensidad mas alta central de la distribucion de luz.

Los angulos de inclinacion estan disenados de tal manera que la luz OLED sale de la superficie de la lente lenticular formando un angulo proximo a la perpendicular a la superficie de salida local de la lente. De este modo, la superficie de salida de luz de cada pixel OLED tiene una direccion normal (las flechas mostradas en la Fig. 5) que atraviesa la superficie de la lente perpendicularmente a la superficie tangencial local de la lente. El angulo de inclinacion aumenta, alejandose del centro de la lente lenticular de una manera simetrica. De esta manera, la intensidad de la luz emitida desde la pantalla se maximiza. Ademas, el angulo de inclinacion tambien reduce la cantidad de luz que se emite desde un pixel en la direccion de su vecino, por lo que la cantidad de diafoma reduce todavfa mas.

Para fines de fabricacion, la inclinacion se puede realizar de varias maneras:

(i) usando una lamina OLED plana que mas tarde se deforma, por ejemplo mediante la laminacion de una lamina OLED flexible o de conformacion (por ejemplo, realizada utilizando un sustrato de hoja metalica o de plastico (poliamida)) sobre un sustrato preformado mas ngido;

(ii) deposicion de OLEDs sobre un substrato preformado. Dado que la topograffa de la superficie requerida es limitada, son posibles tanto tecnicas de evaporacion (como las utilizadas para la deposicion OLED) como tecnicas de procesamiento de superficie convencionales (como revestimiento por rotacion);

(iii) usando un sustrato de vidrio estandar y usando una capa fotorresistente (tal como SU8) o una capa dielectrica (tal como SiO2), o una combinacion de los mismos para formar estructuras de inclinacion.

La experiencia de la formacion de tales capas dentro de procesamiento de visualizacion se ha obtenido de los LCD con los llamados pfxeles de campo protegido, de los LCD transflectivos (donde la celula tiene 2 espacios de celulas LC diferentes) y para la generacion de presas de impresion para las pantallas de OLED de polfmero.

Un segundo modo de realizacion se muestra en la fig. 6 utilizando una estructura de visualizacion OLED de emision superior con emisores inclinados con relacion a la superficie de la pantalla.

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Los pfxeles OLED se muestran de nuevo como 60. Los pfxeles OLED 60 estan en el lado superior del sustrato de vidrio de la pantalla principal 62, con el conjunto de lentes lenticulares 64 sobre los pfxeles 60. Una vez mas, los emisores de OLED tienen diferentes inclinaciones relativas al plano de la superficie de la pantalla. De la misma manera que en el modo de realizacion de la fig. 5, los rayos de luz son emitidos centrados en torno a la direccion perpendicular a los pfxeles OLED, y salen de la lente lenticular formando un angulo proximo a perpendicularmente a la superficie de salida local.

Un tema relacionado con este modo de realizacion es el acoplamiento de la luz en la lente lenticular, ya que es deseable evitar la reflexion interna en el lfmite inferior de la estructura lenticular. Esto se puede mejorar mediante el uso de un emisor de OLED colimado, mediante una cara de acoplamiento (inclinada) local en la parte inferior de la lente lenticular, o mediante el uso de un medio de mdice de refraccion intermedio entre el emisor y la lente.

Las mismas opciones de fabricacion estan disponibles como se analizo anteriormente.

La fig. 7 muestra una variante en la que los emisores de OLED inclinados 60 estan colocados a traves de una superficie contorneada concava 70 colocada directamente debajo de la lente lenticular (convexa) 64.

En este caso, una ventaja adicional es que todos los emisores de pfxeles OLED pueden enfocarse de forma simultanea. En particular, los pfxeles a traves de la direccion de la anchura de la lente estan dispuestos con diferentes alturas sobre el sustrato, de manera que puedan colocarse mas cerca de la curva/superficie focal de la lente lenticular. Por lo tanto, los pfxeles estan situados preferiblemente en alturas correspondientes a la superficie focal de la lente lenticular. Esto tambien se puede lograr en la realizacion de la fig. 6 mediante el diseno adecuado de la altura, asf como la orientacion proporcionada a los pfxeles. De esta manera, todos los pfxeles debajo de la lente lenticular se enfocan mediante la variacion de la separacion entre el sustrato y los emisores inclinados de forma repetida a traves de las lentes lenticulares. En el caso de una estructura de emision superior, la separacion aumenta hacia el borde de cada lente lenticular.

Como se menciono anteriormente, pueden utilizarse emisores OLED de colimacion y la fig. 8 muestra una modificacion de la fig. 7 para mostrar esquematicamente el uso de pfxeles OLED colimados 60.

Los disenos anteriores estan destinados a proporcionar la mejor experiencia de visualizacion dentro del cono principal (explicado anteriormente con referencia a la fig. 2). Como se muestra en la fig. 9, para angulos oblicuos y, por lo tanto, para conos de vision lateral (secundarios), la luz emana de un conjunto reducido de pfxeles, lo que representa un conjunto reducido de vistas y, por consiguiente, el paralaje y de ese modo el efecto 3-D se reduce. En la fig. 9, se muestra un rayo de luz a partir del segundo pfxei desde el borde del area de la lente, que es un (sub)pfxel azul. El pixel de borde que se muestra como verde no va a contribuir a los conos de vision secundaria a la izquierda, mientras que todos los pfxeles de un panel de visualizacion plano contribuiran a los conos de vision secundaria a cada lado. Esto puede ser aceptable para algunas aplicaciones, pero para los dispositivos de usuario unico tal vez sea mejor para reducir el rango de vision al cono principal.

Esto se puede lograr mediante el bloqueo de los rayos de luz no deseados, por ejemplo, mediante el uso de estructuras de bloqueo entre las lentes, y es incluso posible hacer que esta eleccion sea adaptativo.

Una alternativa es el diseno de la optica de manera que se proporcione una solucion completa de un solo cono. Por ejemplo. la salida de un solo cono puede abarcar los 180 grados completos, o bien un angulo mas pequeno, tal como 120 grados sin visualizacion mas alla de esta region de un solo cono. Una solucion de un solo cono puede, por ejemplo, utilizar las tecnicas descritas en el documento WO-2009/147588. Para una visualizacion de un solo cono, las vistas exteriores seguiran sin tener una muy buena calidad, de manera que el diseno optico debe ser optimizado en los 45 grados mas internos a 90 grados, por ejemplo.

Se hace notar que la curvatura de los emisores inclinados puede ajustarse para corregir aberraciones monocromaticas.

Fuera de una zona con una adecuada separacion entre los puntos de vista, la senal estereoscopica se pierde, pero la senal de paralaje de movimiento puede preservarse. Sin embargo, puede ser mejor crear unas regiones 2D izquierda y derecha si la informacion de 3D tiene un contenido insuficiente. Esto permite el uso de grandes emisores para las regiones en 2D y reduce parte de la complejidad de la matriz activa y otros aparatos electronicos de visualizacion.

La pantalla puede comprender cualquier tecnologfa de visualizacion electroluminiscente, tal como PLED (LEDs de polfmero) u OLED (LEDs organicos).

La tecnologfa utilizada para formar los pfxeles de visualizacion no se cambia mediante la implementacion de la invencion. Del mismo modo, el diseno de la lente lenticular no se altera. En cambio, las inclinaciones se utilizan para modificar la distribucion de pfxeles para ser adecuada para el diseno lenticular.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Como se menciono anteriormente, el angulo de inclinacion es relativamente pequeno, y tambien cualquier desplazamiento de altura deseada es una fraccion de la anchura de p^xel, de manera que el procesamiento no es complicado.

La pantalla comprendera tipicamente una pantalla de matriz activa, con la electronica de unidad asociada a cada p^xel de visualizacion, para la conmutacion de una corriente de excitacion a los pfxeles seleccionados. Esto puede llevarse a cabo de manera rutinaria y no se ve afectado por la invencion. Por esta razon, la electronica de accionamiento no se muestra ni se describe en detalle. Las conexiones a los anodos y catodos de pfxeles necesitan intensificar las diferencias de altura, o pueden utilizarse otras vfas para conectar a los terminales de pfxeles de diferentes alturas.

Los ejemplos mostrados esquematicamente anteriormente tienen cuatro o cinco pfxeles en virtud de la anchura de la lente. El numero de pfxeles por debajo de cada lente dicta el numero de puntos de vista, asf como los conos de vision de la pantalla, y puede haber mas o menos, por ejemplo 3, 9 o 11. En general, hay al menos dos pfxeles por anchura de la lente.

El tamano de pixel es ligeramente mayor que el paso de la lente, de manera que los pfxeles envuelven eficazmente alrededor de la pantalla lenticular para crear el par de puntos de vista en la direccion de vision ideal.

Puede haber al menos tres pfxeles por anchura de la lente para un sistema de multiples puntos de vista.

El paso de la lente puede ser un multiplo no entero del paso entre pfxeles, y en este caso los conos de vision se distribuyen en lentes adyacentes.

Los ejemplos anteriores hacen uso de lentes lenticulares como la disposicion de formacion de punto de vista. Sin embargo, tambien se puede utilizar un conjunto de microlentes. Cada microlente de nuevo cubre un conjunto de pfxeles en la direccion de anchura (es decir, la fila) y los diferentes pfxeles tienen diferentes orientaciones de inclinacion. La microlente en general tambien mostrara una curvatura en la direccion de la columna. Si se asocia con mas de un pixel en la direccion de la columna, los diferentes pfxeles tienen diferentes orientaciones de inclinacion en toda la anchura de la lente en la direccion de la columna, por lo cual el elemento de formacion de punto de vista se compone esencialmente de dos direcciones de anchura distintas. Tfpicamente, la direccion de inclinacion de estos pfxeies estara en un plano perpendicular al plano de inclinacion de los pfxeles en la direccion de la fila. Ademas, puede haber pfxeles asociados con las esquinas de las microlentes donde el plano de inclinacion sea intermedio entre los otros pfxeles. En la direccion de la columna, cada una de las microlentes se puede asociar con uno o mas pfxeles. El ejemplo de una lente lenticular puede considerarse una microlente extendida hasta el extremo de cubrir una columna completa de pfxeles.

La invencion se puede aplicar a pantallas 3D, tal como se utilizan en televisores, tabletas y telefonos.

Otras variaciones de los modos de realizacion divulgados pueden entenderse y ser efectuadas por aquellos expertos en la tecnica en la practica de la invencion reivindicada, a partir de un estudio de las ilustraciones, la divulgacion y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra "comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artfculo indefinido "un" o "una" no excluye a multiples. El mero hecho de que ciertas medidas se enumeren en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinacion de estas medidas no pueda usarse de manera ventajosa. Ningun signo de referencia en las reivindicaciones debe interpretarse como que limita el alcance.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica, que comprende:

   - una disposicion de visualizacion electroluminiscente que comprende un conjunto de pfxeles (60) espaciados sobre un sustrato (62), teniendo cada uno una superficie de salida de luz, y

   - una disposicion de formacion de vistas autoestereoscopicas que comprende un conjunto de elementos de formacion de vistas (64) a traves de la disposicion de visualizacion, en el que un conjunto de dichos pfxeles (60) se proporciona debajo de cada elemento de formacion de vistas con al menos dos de dichos pfxeles dispuestos a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en una direccion de su anchura, caracterizado por que los pfxeles a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en la direccion de su anchura estan dispuestos con al menos dos orientaciones angulares diferentes de sus superficies de salida de luz con respecto al sustrato (62).
2. 2. Una visualizacion segun la reivindicacion 1, en la que el conjunto de pfxeles (60) debajo de cada uno de dichos elementos formacion de vistas (64) comprende al menos tres de dichos pfxeles dispuestos a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en su direccion de la anchura.
3. 3. Un dispositivo de visualizacion segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la disposicion de formacion de vistas comprende un conjunto de lentes lenticulares (64).
4. 4. Una visualizacion segun la reivindicacion 3, en la que los pfxeles estan situados a alturas que corresponden a una superficie focal de las lentes lenticulares (64).
5. 5. Un dispositivo segun la reivindicacion 3, en el que las lentes lenticulares (64) se extienden en una direccion de la columna de pfxeles o estan inclinadas formando un angulo agudo con la direccion de la columna de pfxeles, en el que cada lente (64) cubre una pluralidad de columnas de pfxeles.
6. 6. Un dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de visualizacion electroluminiscente comprende un conjunto de anodos de reflexion sobre el sustrato (62), un conjunto de porciones de capa electroluminiscente sobre los anodos, y un conjunto de catodos transparentes sobre las porciones de capa electroluminiscente.
7. 7. Un dispositivo segun la reivindicacion 6, en el que las porciones de capa electroluminiscente estan entre el sustrato y la disposicion de formacion de vistas.
8. 8. Un dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que la disposicion de visualizacion electroluminiscente comprende un conjunto de anodos transparentes sobre el sustrato (62), un conjunto de porciones de capa electroluminiscente sobre los anodos, y un conjunto de catodos de reflexion sobre las porciones de capa electroluminiscente.
9. 9. Un dispositivo segun la reivindicacion 8, en el que el sustrato (62) esta entre las porciones de capa electroluminiscente y la disposicion de formacion de vistas.
10. 10. Un dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el sustrato es plano y el dispositivo comprende espaciadores entre al menos algunos de los pfxeles y el sustrato para definir diferentes angulos de inclinacion.
11. 11. Un dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el sustrato es plano y el dispositivo comprende espaciadores entre al menos algunos de los pfxeles y el sustrato para definir diferentes alturas de pfxeles con respecto al sustrato.
12. 12. Un dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el sustrato (70) tiene una forma no plana para definir de esta manera diferentes angulos de inclinacion en la superficie del sustrato.
13. 13. Un metodo de visualizacion de imagenes autoestereoscopicas, que comprende:

    - generar una imagen pixelada usando una disposicion de visualizacion electroluminiscente que comprende un conjunto de pfxeles espaciados (60) sobre un sustrato (62); y

    - dirigir diferentes sub-imagenes en diferentes direcciones usando una disposicion de formacion de vistas que comprende un conjunto de elementos de formacion de vistas (64) a traves de la disposicion de visualizacion, en el que un conjunto de pfxeles se proporciona debajo de cada elemento de formacion de vistas (64), teniendo cada pixel de dicho conjunto de pfxeles una superficie de salida de luz, con al menos dos de dichos pfxeles dispuestos a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en una direccion de su anchura, caracterizado por que el metodo comprende ademas el posicionamiento de los pfxeles de manera que esten dispuestos a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en la direccion su anchura, con al menos dos orientaciones angulares diferentes de sus superficies de salida de luz con respecto al sustrato.
14. 14. Un metodo de fabricacion de un dispositivo de visualizacion autoestereoscopica, que comprende:

    - formar una disposicion de visualizacion electroluminiscente que comprende un conjunto de pfxeles espaciados (60) sobre un sustrato (62);

    5

    - proporcionar una disposicion de formacion de vistas que comprende multiples elementos de formacion de vistas (64) a traves de la disposicion de visualizacion, en el que un conjunto de dichos pfxeles se proporciona debajo de cada elemento de formacion de vistas (64), teniendo cada uno de dichos pfxeles una superficie de salida de luz, con al menos dos de dichos pfxeles dispuestos a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en una

    10 direccion de su anchura, caracterizado por que el metodo comprende la disposicion de los pfxeles a traves de cada uno de dichos elementos de formacion de vistas en la direccion de su anchura con al menos dos orientaciones angulares diferentes de sus superficies de salida de luz con respecto al sustrato.
15. 15. Un metodo segun la reivindicacion 14, en el que se proporcionan las diferentes orientaciones angulares:

    15

    - proporcionando dicho sustrato en forma de un sustrato plano y proporcionando espaciadores entre al menos algunos de los pfxeles y dicho sustrato; o

    - proporcionando dicho sustrato en la forma de un sustrato contorneado y formando una disposicion de visualizacion 20 electroluminiscente sobre dicho sustrato; o

    - proporcionando dicho sustrato en forma de un sustrato plano, formando la disposicion de visualizacion electroluminiscente sobre dicho sustrato y, posteriormente, formando un contorno.