(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に間隔を置いて配置された各々が光出力面を持つピクセルのアレイを有するエレクトロルミネセンス表示配置、
前記表示配置上のビュー形成素子のセットを有する自動立体視ビュー形成配置、
を有し、
１セットのピクセルが、各々のビュー形成素子の下に、少なくとも２つのピクセルが前記ビュー形成素子の幅方向を覆うように設けられ、
前記ビュー形成素子の幅方向を覆うピクセルは、それらの光出力面の前記基板に対する少なくとも２つの異なる角度方向で配置される、自動立体視表示装置。
【請求項２】
各々のビュー形成素子の下の前記１セットのピクセルが、前記ビュー形成素子の幅方向を覆う少なくとも３つのピクセルを有する、請求項１に記載の自動立体視表示装置。
【請求項３】
前記ビュー形成配置がレンチキュラ・レンズのアレイを有する、請求項１又は請求項２に記載の自動立体視表示装置。
【請求項４】
前記ピクセルが、前記レンチキュラ・レンズの焦点面に対応する高さに配置される、請求項３に記載の自動立体視表示装置。
【請求項５】
前記レンチキュラ・レンズがピクセル・カラム方向に延在するか、または、ピクセル・カラム方向に対して鋭角に傾けられ、各々のレンズが複数のピクセル・カラムを覆う、請求項３に記載の自動立体視表示装置。
【請求項６】
前記エレクトロルミネセンス表示配置が、前記基板上の反射型アノードのアレイ、前記アノード上のエレクトロルミネセンス層部分のアレイ、及び、前記エレクトロルミネセンス層部分の上の透明カソードのアレイを有する、請求項１に記載の自動立体視表示装置。
【請求項７】
前記エレクトロルミネセンス層部分が、前記基板と前記ビュー形成配置との間にある、請求項６に記載の自動立体視表示装置。
【請求項８】
前記エレクトロルミネセンス表示配置が、前記基板上の透明アノードのアレイ、前記アノード上のエレクトロルミネセンス層部分のアレイ、及び、前記エレクトロルミネセンス層部分の上の反射型カソードのアレイを有する、請求項１に記載の自動立体視表示装置。
【請求項９】
前記基板が、前記エレクトロルミネセンス層部分と前記ビュー形成配置との間にある、請求項８に記載の自動立体視表示装置。
【請求項１０】
前記基板が平面であり、当該装置は、異なる傾斜角を定めるために、少なくともいくつかの前記ピクセルと前記基板との間にスペーサを有する、請求項１に記載の自動立体視表示装置。
【請求項１１】
前記基板が平面であり、当該装置は、前記基板に対する異なるピクセル高さを定めるために、少なくともいくつかの前記ピクセルと前記基板との間にスペーサを有する、請求項１に記載の自動立体視表示装置。
【請求項１２】
前記基板が非平面形状を有し、それにより、基板表面における異なる傾斜角を定める、請求項１に記載の自動立体視表示装置。
【請求項１３】
自動立体視画像を表示する方法であって、
基板上に間隔を置いて配置されたピクセルのアレイを有するエレクトロルミネセンス表示配置を用いてピクセル化された画像を生成し、
前記表示配置上の１セットのビュー形成素子を有するビュー形成配置を用いて異なる方向にそれぞれのサブ画像を導き、
各々のビュー形成素子の下に各々が光出力面を有する１セットのピクセルが設けられ、少なくとも２つのピクセルが前記ビュー形成素子の幅方向を覆い、
当該方法はさらに、前記ピクセルを、それらの光出力面の前記基板に対する少なくとも２つの異なる角度方向で前記ビュー形成素子の幅方向を横切って配置する、方法。
【請求項１４】
自動立体視表示装置を製造する方法であって、
基板上に間隔を置いて配置されたピクセルのアレイを有するエレクトロルミネセンス表示配置を形成し、
前記表示配置上に複数のビュー形成素子を有するビュー形成配置を提供し、
少なくとも２つのピクセルが前記ビュー形成素子の幅方向を覆うように、各々のビュー形成素子の下に各々が光出力面を有する１セットのピクセルが設けられ、
前記ピクセルを、それらの光出力面の前記基板に対する少なくとも２つの異なる角度方向で前記ビュー形成素子の幅方向を横切って配置する、方法。
【請求項１５】
前記異なる角度方向が、
少なくともいくつかのピクセルと平面基板との間にスペーサを設けること、
輪郭をつけられた基板上に前記エレクトロルミネセンス表示配置を形成すること、または、
平面基板上に前記エレクトロルミネセンス表示配置を形成し、続いて輪郭を形成すること、
によって提供される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成するための表示ピクセルのアレイを有する表示パネル及び異なる空間位置に異なるビューを導くための画像形成配置を含むタイプの自動立体視表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのディスプレイに用いられる画像形成配置の第１の例は、例えば、表示の基礎をなすピクセルに関してサイズ設定をされて配置されるスリットをもつバリアである。
2つのビューによるデザインでは、観察者は、自身の頭部が一定の位置にある場合、3D画像を知覚することをできる。バリアは、表示パネルの前に配置されて、奇数及び偶数番目のピクセル・カラムからの光がそれぞれ観察者の左及び右の目の方へ導かれるように設計される。
【０００３】
このタイプの2ビュー表示設計の欠点は、観察者が一定の位置がなければならず、左または右に大体3cmしか動くことができないことである。より好ましい実施の形態では、各々のスリットの下に、2つのサブピクセル・カラムではなく、いくつかのサブピクセルが存在する。このようにして、観察者が、左右に動いても、常に自身の目で立体画像を知覚することが可能になる。
【０００４】
バリア配置は、製作が簡単であるが、光効率的が良くない。したがって、好ましい変形例は、画像形成配置としてレンズ配置を用いることである。例えば、細長いレンチキュラ素子のアレイが、互いと平行に延在し、表示ピクセル・アレイの上に横たわって提供されることができ、表示ピクセルはこれらのレンチキュラ素子を通して観察される。
【０００５】
レンチキュラ素子は、それぞれが細長い半円柱状のレンズ素子から成る素子のシートとして提供される。レンチキュラ素子は表示パネルのカラム方向に延在し、各々のレンチキュラ要素は、表示ピクセルの２つ以上の隣接するカラムのそれぞれのグループの上に横たわる。
【０００６】
各々のレンチキュラが表示ピクセルの２つのカラムと関連付けられる配置において、各々のカラムにおける表示ピクセルは、それぞれの二次元サブ画像の垂直スライスを提供する。レンチキュラ・シートは、これらの２つのスライス及び他のレンチキュラと関連付けられた表示ピクセル・カラムからの対応するスライスを、シートの前に位置するユーザの左及び右目に導き、ユーザは１つの立体画像を観察する。したがって、レンチキュラ素子のシートは、光出力指向機能を提供する。
【０００７】
他の配置において、各々のレンチキュラは、ロウ方向において４つ以上の隣接する表示ピクセルのグループに関連付けられる。各々のグループ中の表示ピクセルの対応するカラムは、それぞれの二次元サブ画像からの垂直スライスを提供するように適切に配置される。ユーザの頭部が左から右に動くと、一連の連続した異なる立体視が知覚されて、例えば、見回したような印象を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既知の自動立体視ディスプレイは、画像を生成するために、液晶ディスプレイを用いる。
【０００９】
一般的に、有機発光ダイオード（OLED）の使用についての関心が高まっている。これらは、偏光子を必要とせず、連続的に照らされたバックライトを用いるLCDパネルと比較して、画像を表示するために用いられていないときに、ピクセルがオフにされるので、潜在的に、増加した効率を提供することが可能なはずであるからである。しかしながら、これらの表示ピクセルは広範囲の方向に光を放射し、3Dディスプレイでは、これはクロストークの特定の問題を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、自動立体視ディスプレイシステムの中で、OLEDまたは他の薄膜放射型ディスプレイ(例えばエレクトロルミネセンス・ディスプレイ)の使用に基づき、3Dレンチキュラ・ディスプレイにおけるビュー間のクロストークの問題に対処するために、これらのディスプレイによって与えられる更なる設計柔軟性を利用する。
【００１１】
本発明は、独立請求項において定められる。更なる特徴は、従属請求項において定められる。
【００１２】
本発明によれば、自動立体視表示装置が提供され、当該自動立体視表示装置は、
-基板上に間隔を置いて配置された各々が光出力面を有するピクセルのアレイを含むエレクトロルミネセンス表示配置、
-表示配置上の１セットのビュー形成素子を含む自動立体視ビュー形成配置、
を有し、
少なくとも２つのピクセルがビュー形成素子の幅方向を覆うように１セットのピクセルが各々のビュー形成素子の下に設けられ、
ビュー形成素子の幅方向を覆うピクセルは、それらの光出力面の基板に対する少なくとも2つの異なる角度方向で配置される。
【００１３】
したがって、OLED放射体は、傾けられた面に平行であり、OLEDはディスプレイに対して垂直でない方向に集中する光を放射して、放射方向がそれぞれのOLEDピクセルで異なる。このように、出力性能は、光放射方向が、(マイクロレンズまたはレンチキュラ・レンズ・アレイのような)ビュー形成配置の望ましい放射面に対して実質的に垂直であるように配置することによって改善される。このアプローチは、それぞれのビューが傾きによって角度においてより分離されるので、それぞれのビュー間のクロストークの低減をもたらす。
【００１４】
傾斜の角度は、好ましくは、表示基板面に対して垂直かつビュー形成素子の幅方向に対して平行な面の中(すなわち、幅方向を横切るディスプレイを通る垂直スライス中)である。
【００１５】
細長いレンチキュラ・レンズの場合、レンズの細長い軸の方向は光出力面の平面に平行なままであり、傾斜の角度は細長いレンズ軸のまわりの傾斜とみなされることができる。光出力面は、したがって、一般にレンズ面の形状に対応する(または映す)態様で傾けられる。
【００１６】
レンチキュラ・レンズは、好ましくは、ピクセル・カラム方向に延在するか、または、ピクセル・カラム方向に対して鋭角に傾けられ、各々のレンズは、複数のピクセル・カラムを覆う。エレクトロルミネセンス表示配置は、基板の上の反射型アノードのアレイ、アノードの上のエレクトロルミネセンス層部分のアレイ、及び、エレクトロルミネセンス層部分の上の透明カソードのアレイを有することができる。これは、上部放射構造を定める。
この場合には、エレクトロルミネセンス部分は、基板とレンズ配置との間である。
【００１７】
その代わりに、エレクトロルミネセンス表示配置は、基板の上の透明アノードのアレイ、アノードの上のエレクトロルミネセンス層部分のアレイ、及び、エレクトロルミネセンス層部分の上の反射型カソードのアレイを有することができる。これは、下部放射構造を定める。この場合には、基板は、エレクトロルミネセンス部分とレンズ配置との間である。
【００１８】
更なる実施の形態では、アノード及びカソードの両方が少なくとも部分的に透明であり、透明エレクトロルミネセンス放射構造をもたらす。
【００１９】
基板は平面であることができ、装置は、異なる角度方向を定めるために、少なくともいくつかのピクセルと基板との間にスペーサを有することができる。異なるピクセル高さは基板に対するもスペーサによって提供されることができ、全てのピクセルがレンズの焦点面にある。
【００２０】
別の態様では、基板は、それによって異なる方向を定めるために、非平面形状を有することができ、ここでもオプションとして望ましい異なる高さをもつ。
【００２１】
本発明は、自動立体視画像を表示する方法を提供し、当該方法は、基板の上の間隔を置いて配置されたピクセルのアレイを有するエレクトロルミネセンス表示配置を用いてピクセル化された画像を生成し、表示配置の上の１セットのビュー形成素子を有するビュー形成配置を用いて異なる方向にそれぞれのサブ画像を導き、少なくとも２つのピクセルがビュー形成素子の幅方向を覆うように、各々のビュー形成素子の下に各々が光出力面を有する１セットのピクセルが設けられ、当該方法はさらに、ピクセルを、それらの光出力面の基板に対する少なくとも2つの異なる角度方向でビュー形成素子の幅方向を横切って配置する。
【００２２】
本発明は、自動立体視表示装置を製造する方法を提供し、当該方法は、基板の上の間隔を置いて配置されたピクセルのアレイを有するエレクトロルミネセンス表示配置を形成し、表示配置の上の複数のビュー形成素子を有するビュー形成配置を提供し、少なくとも２つのピクセルがビュー形成素子の幅方向を覆うように、各々のビュー形成素子の下に各々が光出力面を有する１セットのピクセルが設けられ、基板に対するそれらの光出力面の少なくとも2つの異なる角度方向でビュー形成素子の幅方向を横切ってピクセルを配置する。
【００２３】
異なる角度方向は、
- 少なくともいくつかのピクセルと平面基板との間にスペーサを提供すること、
- 成形された基板の上にエレクトロルミネセンス表示配置を形成すること、または、
- 平面基板の上にエレクトロルミネセンス表示配置を形成し、続いて輪郭を形成すること、
によって提供される。
【００２４】
本発明の実施の形態は、添付の図面を参照して、単に一例として、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】既知の自動立体視表示装置の概略的な斜視図。
【図２】レンチキュラ・アレイがどのように異なる空間位置に異なるビューを提供するかについて示す図。
【図３】OLEDディスプレイの後方放射構造の形の１つのピクセルの構造を概略的に示す図。
【図４】エレクトロルミネセンス表示パネルの上にレンチキュラを形成する際の問題を説明するために用いられる図。
【図５】本発明によるピクセル構造の第１の実施例を示す図。
【図６】本発明によるピクセル構造の第２の実施例を示す図。
【図７】本発明によるピクセル構造の第３の実施例を示す図。
【図８】本発明によるピクセル構造の第４の実施例を示す図。
【図９】第２のコーン中のビューがどのように影響を受ける可能性があるかについて説明するために用いられる図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、複数のピクセルがビュー形成素子の幅方向を横切るように１セットのピクセルがビュー形成配置の下に提供される、エレクトロルミネセンス・ディスプレイを用いる自動立体視表示装置を提供する。幅方向を横切るピクセルは、基板に対して少なくとも2つの異なる角度方向によって配置される。これは、ピクセル出力面が非平面アレイを定めることを可能にし、それらは、光がレンチキュラ・レンズによって焦束される領域に追従することができる。
【００２７】
本発明を説明する前に、既知の3D自動立体視ディスプレイの基本的な動作が最初に説明される。
【００２８】
図１は、画像を生成するためにLCDパネルを用いる既知の直視型自動立体視表示装置１の概略斜視図である。既知の装置1は、表示を生成する空間光変調器として作用するアクティブなマトリックス型の液晶表示パネル3を含む。
【００２９】
表示パネル3は、ロウ及びカラムで配置される表示ピクセル5の直交するアレイを有する。明確にするため、少数の表示ピクセル5のみが図に示される。実際には、表示パネル3は、表示ピクセル5の約千のロウ及び数千のカラムを有する。
【００３０】
一般的に自動立体視ディスプレイにおいて用いられる液晶表示パネル３の構造は、全面的に従来通りである。特に、パネル3は、一対の間隔を置いて配置された透明なガラス基板を含み、それらの間に、整列配置されたツイステッドネマチック又は他の液晶材料が提供される。基板は、それらの対向面上に透明インジウムスズ酸化物(ITO)電極のパターンを担持する。偏光層が基板の外側表面に提供される。
【００３１】
各々の表示ピクセル5は、基板上に対向する電極を含み、それらの間に液晶材料が介在する。表示ピクセル5の形状及びレイアウトは、電極の形状及びレイアウトによって決定される。表示ピクセル5は、ギャップによって互いから規則正しく間隔を置いて配置される。
【００３２】
各々の表示ピクセル5は、スイッチング素子(例えば薄膜トランジスタ(TFT)又は薄膜ダイオード(TFD))に結合される。表示ピクセルは、スイッチング素子にアドレス指定信号を提供することによって表示を生成するように動作し、適切なアドレス指定方法は当業者に知られている。
【００３３】
表示パネル3は、この場合には表示ピクセル・アレイの領域の上に広がる平面バックライトからなる光源7によって照射される。光源7からの光は、表示パネル3を通して導かれ、個々の表示ピクセル5は光を変調して表示を生成するように駆動される。
【００３４】
表示装置1は、ビュー形成機能を実行する表示パネル3の表示側に配置されるレンチキュラ・シート9を含む。レンチキュラ・シート9は互いに平行に延在するレンチキュラ素子11のアレイを含み、明確性のために、そのうちの１つのみが誇張された大きさで示される。
【００３５】
レンチキュラ素子11は、この場合には凸形の円柱状の素子の形であり、それらは、表示パネル3から表示装置1の前に位置するユーザの目まで異なる画像又はビューを提供する光出力指向手段として作用する。
【００３６】
装置は、バックライト及び表示パネルを制御するコントローラ13を有する。
【００３７】
図1に示される自動立体視表示装置1は、異なる方向にいくつかの異なる視野ビューを提供することが可能である。特に、各々のレンチキュラ素子11は、各々のロウにおいて少数の表示ピクセル5のグループの上に横たわる。レンチキュラ素子11は、いくつかの異なるビューを形成するように、異なる方向にグループの各々の表示ピクセル5を投射する。ユーザの頭部が左から右に動くと、ユーザの目はいくつかのビューのうちの異なるものを順々に受けとる。
【００３８】
LCDパネルの場合、液晶材料は複屈折性であり、屈折率切り替えは特定の偏光の光にのみ適用されるので、光偏光手段が上記したアレイと共に用いられる必要がある。光偏光手段は、表示パネルの一部または装置の画像形成配置として提供されることができる。
【００３９】
図2は、上述のようなレンチキュラ型の画像形成配置の動作原理を示し、バックライト20、LCDのような表示装置24及びレンチキュラ・アレイ28を示す。図2は、レンチキュラ配置28がどのように3つの異なる空間位置22', 22", 22"'にそれぞれのピクセル出力を導くかについて示す。これらの位置はすべて、いわゆる観察コーン中のあり、その中で全てのビューは異なる。ビューは他の観察コーンの中で繰り返され、それは隣接するレンズを通過するピクセル光によって生成される。空間位置23', 23", 23'"は、隣の観察コーン中にある。
【００４０】
本発明は、図1及び2に示されるLCDディスプレイの代わりに、エレクトロルミネセンス・ディスプレイ技術(例えばOLEDディスプレイ) の使用に基づく。OLEDディスプレイの使用は、別々のバックライト及び偏光子の必要性を回避する。
【００４１】
OLEDは、将来のディスプレイ技術である見込みがある。OLEDディスプレイは、光がピクセルから放射される態様において、LCDディスプレイと著しく異なる。OLEDピクセルは、全ての方向に光を放射する拡散放射体である。2Dに対しては、これは、バックライトを必要として、特別な手段をとらなければ狭いビーム中にのみ光を放射するLCDディスプレイに勝る明らかな利点である。OLED材料の拡散放射は、多くの光が有機レイヤ内部で再利用されて放射されずに低い効率を助長するという課題をもたらす。例えば、何らかの手段をとらなければ、OLEDからの光抽出は20%程度の低さである場合がある。
【００４２】
これを改善するために、さまざまなソリューションが、OLEDからの光出力を改善するために試みられた。
【００４３】
しかしながら、2Dディスプレイのための改善であることは、3D自動立体視OLEDディスプレイを作成することに対して問題である。光出力を増加させるソリューションは、１つのレンチキュラ・レンズから放射される光がガラス中で隣接するレンズへと反射される可能性があるので、自動立体視レンチキュラ・ディスプレイにおいて用いられることができない。これは、コントラストを低下させて、クロストークを増加させる。
【００４４】
図3は、後方放射構造の形の（すなわち基板を通した）、OLEDディスプレイの１つのピクセルの構造を概略的に示す。OLED装置は一般的に、示されるように、底面放射であり、ガラス基板を通して光を放射するが、他のアプローチは、ガラス基板を通してではなく透明なカソード(及び薄い封入層)を通して光が放射するように、OLED積層を上部放射型とすることである。
【００４５】
図3において、ディスプレイは、ガラス基板30、透明アノード32、光放射層34及び反射カソード36を有する。
【００４６】
線は、有機層中の点38から放射されるときに光がとる可能性がある経路を表す。光は、光源から放射されると、全ての方向に伝播することができる。光が１つの層から他の層への遷移に達すると、各々の層の屈折率の差異が、光が１つの層を脱出して次の層に入ることができるかどうかを決定する。屈折率は、材料中の光速によって決定されて、スネルの法則
0005838290.tif 000002
によって与えられる。
【００４７】
vは速度、nは屈折率である。
【００４８】
一般的に、ガラスの屈折率が1.45である一方、有機材料の屈折率はn=1.8と高い。
【００４９】
高い屈折率を有する材料から低い屈折率を有する材料へと伝わる光の入射角が十分に大きいときに、光は材料を出ることができない。この入射角は臨界角であり、α=arcsin(n2/n1)によって与えらえる。有機材料からガラスの場合、これは、arcsin(1.45 / 1.8) = 54°となる。これは、有機層の中で生成される多くの光は、決して層を出ずに材料内部にとどまり、そこで再吸収されて、他の光子放射を引き起こすかまたは熱に変わることを明らかにする。
【００５０】
同じことが、有機層を出てガラスに入る光にも起こる。多くの光は、ガラス-空気界面においてガラスを出ることができない。
【００５１】
有機層からガラスへの及びガラスから空気への光の結合を改善するために、いくつかのソリューションが提案された。
【００５２】
従来のOLED装置はガラス基板を通して光を放射するが、他のアプローチは、上で述べたように、光がガラス基板を通してではなく透明カソード及び薄い封入層を通して放射するように、OLED積層を作成することである。これは、上部放射OLEDと呼ばれる。一般に、光抽出を増加させるためのそれぞれのアプローチは、上部または下部放射OLED構造により（またはそれによってのみ）より良好に機能する。
【００５３】
本発明は、下部及び上部放射OLEDディスプレイの両方の使用に適用可能である。
【００５４】
既知のソリューションは照明アプリケーション及び2Dディスプレイに対して最大80%まで光抽出効率を改善するために役に立つが、それらは自動立体視3DTVにとって良好なソリューションを提供しない。自動立体視TVを生成するためにOLEDディスプレイ上にレンチキュラ・レンズをフィッティングするときに、問題が発生する。ここで、上部放射OLEDでも、光は、上記で強調される問題を引き起こす比較的厚いガラス層に、依然として注入される。いくつかの既知の方法は有機材料からの光抽出を改善するが、相当な量の光がガラス中の導波路モードに留まり、その一部は吸収される。
【００５５】
これは、コントラストを低下させてクロストークを増加させるという望ましくない副作用を有する。2Dディスプレイでは、多くの場合に隣接するピクセルは同じ色を表示し(すなわちスクリーンの白いまたは着色した領域、一色の線など)、それによって、何らかの光が隣接するピクセルから漏れる場合にも、これは単に望ましい色に追加するだけのなので、これは3Dディスプレイにとってより問題である。しかしながら、3Dディスプレイでは、隣接するピクセルは、異なるビューに属し、一般に異なる色のコンテンツであるので、互いにいかなる関係も一般に有しない。この場合には、何らかの光が隣接するピクセルから漏れる場合、これは画像の品質にひどく影響を及ぼす。
【００５６】
図4は、上部放射構造にレンチキュラ・レンズを適用するときに実際に発生することを示す。
【００５７】
ディスプレイは、ガラス基板40、反射アノード42、OLED層44及び上部透明カソード46を有する。ピクセル45は、OLED層内でピクセル電極設計によって定められる。封止及びパッシベーション層48は、ディスプレイとレンチキュラ・レンズ・アレイ50との間にある。表示パネルからの全ての光がレンチキュラ・アレイへ出力結合したとしても、依然としてレンチキュラ・アレイ自体の中に導波路が存在し、それは、光出力結合を改善するための既知の手段によっ防止することができない。
【００５８】
図4に示されるように、いくつかの光は、レンチキュラ・アレイ・ガラス中の導波路モードにとどまり、隣接するビュー(またはピクセル/サブピクセル)の光路に入る。ここで、それは反射されてレンズを通って出る場合があり、または、それはピクセル中で再吸収される。光が隣接するビューのレンズを出る場合、それは何らかのクロストークを引き起こす。
【００５９】
本発明は、ディスプレイの一般的な面に対して(すなわち、ディスプレイ基板に対して)、傾けられた面上にOLED放射体を設ける。このようにして、各々のOLEDピクセルは、ディスプレイに対して垂直でない方向に集中する光を放射し、放射方向は、所与のレンズの下のそれぞれのピクセルで異なり、それによって、ピクセル出力が主として導かれるレンズ表面の領域によって異なる。出力性能は、光放射方向を(レンチキュラ)レンズアレイの所望の放射面に対して実質的に垂直になるように配置することによって改善される。このアプローチは、傾きによって異なるビューが角度においてより分離されるので、異なるビュー間のクロストークの低減をもたらす。
【００６０】
図5は、表示面に対して傾けられた放射体を有する下部放射3D OLEDディスプレイの第１の実施の形態を示す。
【００６１】
この第１の実施の形態において、下部放射OLEDディスプレイ構造が示され、各々のレンチキュラ・レンズと関連したOLED放射体が表示面の面に対するそれらの光出力面の傾斜の所与の異なる角度を有する。
【００６２】
図5(及び他の図)の断面は、垂直(すなわち表示面に対して垂直)であり、レンチキュラ・レンズの幅方向に沿っている。傾斜の角度は、この面の中である。レンズの細長い軸の方向は、ページの中に入るまたはそれから出る向きであり、光出力面の平面の中である。
【００６３】
傾斜の角度は、ディスプレイ基板面に対して垂直かつレンズ幅方向に平行な面の中(すなわち、幅方向を横切るディスプレイを通る垂直スライス中)である。レンズの細長い軸の方向は光出力面の平面に平行なままであり、傾斜の角度は細長いレンズ軸のまわりの傾斜とみなされることができる。光出力面は、したがって、一般にレンズ面の形状に対応する(または映す)態様で傾けられる。いくつかの場合、傾斜は、ディスプレイ基板面に垂直でありレンズ幅方向に対してある角度をなす面の中であることができる。例えば、レンチキュラが表示のカラム方向に対してある角度で位置合わせされる場合、これは実際的なソリューションであることができる。傾斜は、ディスプレイ基板面に対して垂直かつピクセル・カラム方向に対して垂直な面の中にあることができる。
【００６４】
OLEDピクセルは、60として示される。それらの層構造は、例えば図3または4に関連して上述されたように従来通りであり、繰り返されない。OLEDピクセルは、メイン・ディスプレイ・ガラス基板62の下側にあり、レンチキュラ・レンズ・アレイ64は、ピクセル60に対して基板62の反対側にある。
【００６５】
図5(及び他の図)は、尺度通りに描かれていない。一般的に、OLED層の厚さはサブミクロンであり、一方、レンチキュラ・レンズの垂直寸法は数百から数千ミクロンであり、ピクセルの横方向の寸法は数百ミクロンのオーダーである。したがって、実際には、OLEDの傾斜角は、図に示されるより小さい。
【００６６】
傾斜の角度は、例えばレンズ表面の角度幅に依存する。外を向く湾曲したレンズ表面では、必要な最大の角度は約45度である。レンズがレプリカを有するときに、レンズに入る最大の角度はガラスの屈折率によって決定される。例えば、ガラスがn=1.5の一般的な屈折率値を有するとき、ガラス-空気界面における臨界角は、sin-1(1/n)であり、これは42度に等しい。n=1.7の極端な値では36度となり、n=1.3では50度となる。
【００６７】
この臨界角の近くの末端の光線は、一般的に主要なコーン中になく(図2参照)、したがって、最大傾斜角度はより小さくてよい。現在の製品では、観察コーン角度は一般的にわずか10度であり、本発明のアプローチは重大ではない。OLED技術が増加した解像度を提供するにつれて、コーン角度は増加する。ビューを３倍にすることで、現在の典型的な設計のコーン角度に対して、30度のコーンを可能にする。この場合には、いくつかのピクセル放射体は、15度傾けられるべきである。
【００６８】
光線は、OLEDピクセル出力面に対して垂直な方向に集中して放射されるが、幅広い分布を伴う。分布の幅は、OLED積層の詳細に依存する。この分布の中央(強度が最も高いところ)が、その場所の出口面に対して垂直であるように設計される。図において、光分布のこの中央の最も高い強度の出力方向のみが表される。OLED光がレンズのその場所の出口面に対して垂直に近い角度でレンチキュラ・レンズ表面を出るように、傾斜角は設計される。したがって、各々のOLEDピクセルの光出力面は、レンズの局所的な接線面に対して垂直にレンズ表面と交差する法線方向(図5に示される矢印)を有する。傾斜角は、対称的にレンチキュラ・レンズの中央から離れるにつれて増加する。このようにして、ディスプレイから放射される光強度は最大化される。さらに、傾斜角は、ピクセルからその隣の方向に放射される光の量を低減し、それによって、クロストークの量はさらに減少する。
【００６９】
製造のために、傾斜は、いくつかの様式で実現されることができる。
(i)例えば、より剛性のある予め形成された基板上に(プラスチック(ポリイミド)または金属箔基板を用いて実現されるような)柔軟なまたは適合OLEDシートを積層することによって、後で変形される平面OLEDシートを用いる。
(ii)予め形成された基板上のOLEDの堆積。必要とされる表面トポグラフィが限られるので、(OLED堆積のために用いられるような)蒸着技術及び従来の面処理技術(例えばスピンコート)が可能である。
(iii)傾斜構造を形成するために、標準的なガラス基板を用いること、および、フォトレジスト(例えばSU8)または誘電層(例えばSiO2)を用いること、またはそれらの組み合わせ。
【００７０】
ディスプレイ加工の中でそのような層を形成する経験は、いわゆるフィールド・シールド・ピクセルを有するLCDから、(セルが2つの異なるLCセルギャップを有する)半透過型LCDから、及び、ポリマーOLEDディスプレイのための印刷ダムを生成することにより、得られた。
【００７１】
放射体が表示面に対して傾けられた上部放射OLED表示構造を用いる第２の実施の形態が図6に示される。
【００７２】
OLEDピクセルは、ここでも60として示される。OLEDピクセル60は、メイン・ディスプレイ・ガラス基板62の上側にあり、レンチキュラ・レンズ・アレイ64はピクセル60の上にある。ここでも、OLED放射体は、表示面の平面に対する異なる傾斜を有する。図5の実施の形態と同じように、光線は、OLEDピクセルに対して垂直な方向に集中して放射されて、その場所の出口面に対して垂直に近い角度でレンチキュラ・レンズを出る。
【００７３】
レンチキュラ構造の下部境界における内部反射を回避することが望ましいので、この実施の形態と関する１つの問題は、レンチキュラ・レンズへの光の入力結合である。これは、コリメートされたOLED放射体の使用によって、レンチキュラ・レンズの下側の局所的な(傾けられた)入力結合ファセットによって、または、放射体とレンズとの間の中間的な屈折率の媒体を用いることにより、改善されることができる。
【００７４】
上で議論されたのと同じ製造オプションが利用可能である。
【００７５】
図7は、傾けられたOLED放射体60が、(凸形)レンチキュラ・レンズ64の下に直接配置される凹形の輪郭をつけられた面70にわたって配置されるバリエーションを示す。
【００７６】
この場合には、更なる利点は、全てのOLEDピクセル放射体に対して同時に焦点があうことである。特に、レンズ幅方向にわたるピクセルは、基板上の異なる高さで配置され、レンチキュラ・レンズの焦点曲線/面のより近くに配置されることができる。したがって、ピクセルは、レンチキュラ・レンズの焦点面に対応する高さに好ましくは配置される。これは、ピクセルに提供される配向と同様に高さの適切な設計によって、図6の実施の形態においても達成されることができる。このようにして、レンチキュラ・レンズを横切って反復する態様で、基板と傾けられた放射体との間の間隔を変更することによって、レンチキュラ・レンズの下の全てのピクセルを焦点に合わせる。上部放射構造の場合、間隔は、各々のレンチキュラ・レンズの端に向かって増加する。
【００７７】
上で述べたように、平行化OLED放射体が用いられることができ、図8は、コリメートされたOLEDピクセル60の使用を概略的に示すための図7の変形例を示す。
【００７８】
上記の設計は、(図2を参照して上記で説明される)プライマリ・コーンの中で最良の観察経験を提供することを意図する。図9に示されるように、斜めの角度のために、したがって横方向の(セカンダリ)観察コーンのために、光は、ピクセルの減少したセットから出て、ビューの減少したセットを表し、したがって、視差、そしてそれによって三次元効果が、低減される。図9において、レンズ領域の端における第２ピクセルからの光線が示され、それは青い(サブ)ピクセルである。緑色として示される端のピクセルは左のセカンダリ観察コーンに寄与せず、一方、平坦な表示パネルのための全てのピクセルは、両側のセカンダリ観察コーンに寄与する。これはいくつかのアプリケーションにとって十分に許容できることができるが、シングルユーザ装置のためには、観察範囲をプライマリ・コーンに縮小することがより望ましい場合がある。
【００７９】
これは、例えばレンズ間のブロッキング構造を用いることにより望ましくない光線をブロックすることによって達成されることができ、この選択を適応型にすることも可能である。
【００８０】
変形例は、完全なシングル・コーン・ソリューションが提供されるように、光学部品を設計することである。例えば、１つのコーンからの出力は、完全な180度または他のより小さい角度(例えばこの１つのコーン領域を越えた視聴のない120度) に及ぶことができる。シングル・コーン・ソリューションは、例えば、WO2009/147588に記述される技術を用いることができる。シングル・コーン・ディスプレイのために、最も外部のビューは非常に良好な品質を依然として有しないので、光学設計は、例えば一番内側の45度〜90度に最適化されるべきである。
【００８１】
なお、傾けられた放射体の湾曲は、単色収差を補正するために調節されることができる。
【００８２】
適切なビュー分離を伴う領域の外側では、立体視手がかりは失われるが、動き視差手がかりは維持されることができる。しかしながら、3D情報がコンテンツ中からなくなっている場合、左及び右の2D領域を生成することがより望ましい場合がある。これは、2D領域のために大きな放射体の使用を可能にして、アクティブ・マトリックス及び他の表示電子装置のいくつかの複雑度を低減する。
【００８３】
ディスプレイは、任意のエレクトロルミネセンス・ディスプレイ技術(例えばPLED(ポリマーLED)またはOLED(有機LED))を有することができる。
【００８４】
表示ピクセルを形成するために使用される技術は、本発明を実施することによって変更されない。同様に、レンチキュラ・レンズ設計は変更されない。その代わりに、レンチキュラ設計に対して適切であるようにピクセル・レイアウトを変更するために、傾斜が用いられる。
【００８５】
上で述べたように、傾斜角は比較的小さく、更には、加工が複雑でないように、任意の望ましい高さオフセットはピクセル幅の数分の１である。
【００８６】
ディスプレイは、一般的にアクティブマトリックス・ディスプレイを有し、選択されたピクセルへの駆動電流を切り替えるために、駆動電子装置が各々の表示ピクセルに関連付けられる。これは、通常の態様で実行されることができ、本発明によって影響を及ぼされない。このために、駆動電子装置は、示されず、また詳細には説明されない。ピクセル・アノード及びカソードに対する接続は、高低差を乗り越える必要があり、あるいは、異なる高さのピクセル端子に接続するためにビアが用いられることができる。
【００８７】
概略的に上記で示される実施例は、レンズの幅の下に4つまたは5つのピクセルを有する。各々のレンズの下のピクセルの数は、ディスプレイの観察コーンと同様にビューの数を決定し、例えば、大体3、9または11つ存在することができる。一般に、レンズ幅ごとに少なくとも2つのピクセルがある。
【００８８】
ピクセル・ピッチはレンズ・ピッチより僅かに大きく、ピクセルは、理想的な観察方向にビューのペアを生成するために、レンチキュラ・スクリーンを事実上包みこむ。
【００８９】
マルチビュー・システムのためにレンズ幅ごとに少なくとも3つのピクセルが存在することができる。
【００９０】
レンズ・ピッチは、ピクセル・ピッチの非整数倍であることができ、この場合には、観察コーンは、隣接するレンズをこえて分配される。
【００９１】
上記の実施例は、ビュー形成配置としてレンチキュラ・レンズを利用する。しかしながら、マイクロレンズのアレイが用いられることができる。ここでも各々のマイクロレンズは幅(すなわちロウ)方向に一セットのピクセルを覆い、それぞれのピクセルは異なる傾斜方向を有する。マイクロレンズは一般にカラム方向にも湾曲を示す。カラム方向に複数のピクセルと関連した場合、それぞれのピクセルは、カラム方向においてレンズの幅にわたって異なる傾斜方向を有し、それによって、ビュー形成素子は、2つの別個の幅方向から基本的に成る。一般的に、これらのピクセルの傾斜方向は、ロウ方向のピクセルの傾斜の面に対して垂直な平面中にある。さらに、傾斜の面が他のピクセルの間の中間であるマイクロレンズのコーナと関連したピクセルが存在することができる。カラム方向において、各々のマイクロレンズは、一つ以上のピクセルと関連していることができる。レンチキュラ・レンズの実施例は、ピクセルのカラム全体を覆う極端に延在するマイクロレンズであるとみなされることができる。
【００９２】
本発明は、TV、タブレット及び電話に用いられるような3Dディスプレイに適用されることができる。
【００９３】
図面、開示及び添付の請求の範囲の検討から、開示された実施の形態に対する他のバリエーションは、請求された発明を実施する際に、当業者によって理解され、遂行されることができる。請求の範囲において、「有する」「含む」等の用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数表現は複数を除外しない。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項中に列挙されているからといって、これらの手段の組み合わせが有効に用いられることができないことを意味しない。請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【要約】
自動立体視表示装置は、エレクトロルミネセンス・ディスプレイを用いる。１セットのピクセルがビュー形成素子(例えばレンズ)の下に提供され、複数のピクセルがビュー形成素子の幅方向にわたる。ピクセルは、基板に対して少なくとも2つの異なる角度方向によって配置される。出力結合性能は、光放射方向がビュー形成素子の所望の放射面に対して実質的に垂直になるように配置することによって改善される。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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