Устройство автостереоскопического отображения

Устройство автостереоскопического отображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

I. Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к автостереоскопическому устройству отображения, содержащему средства формирования изображения, такие как панель отображения, имеющая массив пикселей отображения, и средство формирования видимого образа. Средство формирования видимого образа представляет собой, или является настраиваемым для того, чтобы функционировать в качестве массива элементов, формирующих видимое изображение, расположенных поверх средства формирования изображения, через которое смотрят на пиксели отображения. Изобретение также относится к способу формирования автостереоскопического изображения.

II. Уровень техники

Известное автостереоскопическое устройство отображения описано в GB 2196166 A. Это известное устройство заключает в себе двумерную эмиссионную жидкокристаллическую дисплейную панель, имеющую строчный и столбцовый массив пикселей отображения, действующий в качестве средств формирования изображения для создания дисплея. Массив протяженных лентикулярных линз, простирающихся параллельно друг другу, перекрывает массив пикселей отображения и действует в качестве средства формирования видимого образа. Выходные сигналы пикселей отображения проецируются сквозь эти лентикулярные линзы, чьи линзы функционируют для изменения направлений выходных сигналов.

Лентикулярные линзы (двояковыпуклые линзы) представлены в виде листа элементов, каждый из которых заключает в себе удлиненный элемент полуцилиндрической линзы. Лентикулярные линзы вытянуты в направлении столбцов дисплейной панели, при этом каждая лентикулярная линза перекрывает соответствующую группу из двух или более смежных столбцов пикселей отображения. Фокусная точка каждой линзы совпадает с плоскостью, определяемой массивом пикселей отображения.

В конструкции, в которой, например, каждая лентикулярная линза поставлена в соответствие с двумя столбцами пикселей отображения, пиксели отображения в каждом столбце предоставляют вертикальный срез соответствующего двумерного суб-изображения. Лентикулярный лист проецирует эти два среза и соответствующие срезы от столбцов пикселей отображения, ассоциированных с другими лентикулярными линзами, в левый и правый глаза пользователя, помещенного перед этим экраном, так что пользователь наблюдает единое стереоскопическое изображение.

В других конструкциях каждой лентикулярной линзе соответствует группа из трех или более смежных пикселей отображения в построчном направлении. Соответствующие столбцы пикселей отображения в каждой группе организованы должным образом, для того чтобы обеспечивать вертикальный срез из соответствующего двумерного суб-изображения. По мере того, как голова пользователя движется слева направо, наблюдается серия последовательных, различных, стереоскопических изображений, создающих, например, впечатление кругового обзора.

Описанное выше устройство автостереоскопического отображения создает дисплей, имеющий хороший уровень яркости. Однако проблема, связанная с этим устройством, заключается в том, что изображения, проектируемые лентикулярным листом (пленкой), разделены темными зонами, вызванными «отображением» неизлучающей черной матрицы, которая обычно определяет массив пикселей отображения. Эти темные зоны без труда видны пользователю в виде неоднородностей яркости в форме темных вертикальных полос, расположенных поперек дисплея. Полосы двигаются поперек дисплея в то время как пользователь двигается слева направо, а шаг расстояния между полосами меняется в то время как пользователь двигается к или прочь от дисплея.

Несколько подходов было предложено для снижения амплитуды неоднородностей. Например, амплитуда неоднородностей может быть уменьшена с помощью хорошо известной техники наклона лентикулярных линз под острым углом по отношению к направлению столбцов массива пикселей отображения. Однако остается трудно уменьшить глубину модуляции интенсивности, привнесенной отображением черной матрицы к уровню ниже 1%, при котором неоднородности остаются различимыми и отвлекающими для пользователя.

JP 03194588 A (Nippon Telegraph & Telephone) раскрывает автостереоскопическое устройство отображения, в котором массив лентикулярных линз осуществляет функцию формирования видимого образа и организован поверх пикселированного дисплея. Линзы расфокусированы путем помещения их фокусной плоскости перед пикселированным дисплеем, тем самым снижая неоднородности яркости, вызванные отображением матрицы, которая задает пиксели. Диффузионный слой предоставляется в фокальной плоскости линз для устранения любой направленности выходных сигналов пикселей, тем самым еще более снижая неоднородности яркости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было также обнаружено, что глубина модуляции интенсивности, вносимой отображением черной матрицы в описанных выше устройствах, изменяется как функция оптической силы лентикулярных линз. В общем случае расфокусирование линз в устройстве путем увеличения их фокусного расстояния вызывает уменьшение глубины модуляции интенсивности, вносимой отображением черной матрицы. Однако, расфокусировка линз также вызывает перекрестные наводки между видимыми образами, спроецированными лентикулярными линзами, которые могут быть пагубными для объемного (трехмерного) эффекта, воспринимаемого пользователем.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, здесь предоставлено автостереоскопическое устройство отображения, содержащее: средство формирования изображения, имеющее ортогональный массив пикселей отображения для создания дисплея, причем пиксели дисплея задаются в пространстве непрозрачной матрицей, и модуль формирования видимого образа, скомпонованный поверх и в согласовании со средствами формирования изображения, причем модуль формирования видимого образа обеспечивает по меньшей мере две оптические функции: функцию формирования видимого образа и функцию снижения неоднородности яркости,

при которой функция формирования видимого образа изменяет направление выходных сигналов пикселей отображения таким образом, что выходные сигналы групп пикселей отображения проецируются в соответствующих различных направлениях в виде множества видимых изображений, функция формирования видимого образа, предоставляемая массивом параллельных элементов формирования видимого образа, упорядоченных по модулю формирования видимого образа, и имеющих первый период

и при которой функция снижения неоднородности яркости распределяет выходные сигналы пикселей отображения так, что неоднородности яркости, которые иначе вызывались бы отображением непрозрачной матрицы, снижены, при этом функция снижения неоднородности яркости, задающая второй период по всему модулю формирования видимого образа, нулевой, или меньший первого периода, при этом функция снижения неоднородности яркости, более того, задающая эффективный угол рассеивания в плоскости, перпендикулярной осям формирующих видимый образ элементов, не больший, чем 1,5 угла, который бы существовал между соседними видимыми образами, проецируемыми функцией формирования видимого образа, в отсутствие функции снижения неоднородности яркости.

Выражение «эффективный угол рассеивания» относится к углу, на который выходные сигналы пикселей отображения распределяются (т.е. отклоняются), как измеренные, как только выходные сигналы были излучены модулем формирования видимого образа (т.е. в воздухе). Фактический угол рассеивания, задаваемый функцией снижения неоднородности яркости будет зависеть от коэффициента преломления материала, в котором эта функция обеспечивается. Фактический угол рассеивания будет также зависеть от того, обеспечивается ли функция снижения неоднородности яркости перед или после функции формирования видимого образа. Например, фактический угол рассеивания больше, чем эффективный угол рассеивания, если функция снижения неоднородности яркости обеспечивается перед функцией формирования видимого образа. Фактический угол рассеивания равен эффективному углу рассеивания, если функция снижения неоднородности яркости обеспечивается после функции формирования видимого образа, или если функции обеспечиваются на одном и том же оптическом интерфейсе.

Эффективный угол рассеивания составляет, предпочтительно, не больше, чем в 1,3 раза, а наиболее предпочтительно - не больше, чем в 1,1 раза больше угла, который бы существовал между соседними видимыми образами, проецируемыми функцией формирования видимого образа, в отсутствие функции снижения неоднородности яркости.

Было обнаружено, что неоднородности яркости, вызванные отображением непрозрачной матрицы в автостереоскопическом устройстве отображения могут быть снижены рассеиванием (т.е. отклонением) выходных сигналов пикселей отображения, чтобы, тем самым, «закрыть» темные полосы между соседними видимыми образами. Более того, было обнаружено, что эта методика рассеивания является более эффективной для снижения неоднородностей, когда средство, которым обеспечивается функция рассеивания, имеет период, который меньше периода элементов формирования видимого образа.

Данное изобретение в частности подходит для модулей формирования визуального отображения, в которых элементы формирования визуального отображения являются лентикулярными линзами. В пределах диапазона углов обзора, фокусные точки лентикулярных линз, как было найдено на практике, задают искривленную поверхность. В известных автостереоскопических устройствах отображения, в которых лентикулярные линзы попросту расфокусированы для снижения неоднородностей яркости, фокусные точки для нормального (перпендикулярного) света обычно располагаются за плоскостью, заданной пикселями отображения или пикселями дисплея, но фокусные точки для ненормального света (соответствующие большим углам обзора) будут совпадать с этой плоскостью. Как следствие, неоднородности яркости эффективно подавляются в и близко от нормального угла обзора, но не при больших углах обзора.

Рассеиванием (т.е. отклонением) выходных сигналов пикселей отображения с периодом, который меньше, чем период (или шаг) лентикулярных линз, в противоположность, например, всего лишь, дефокусированию лентикулярных линз (при котором период функции рассеивания равен периоду лентикулярных линз), функция снижения неоднородности яркости эффективно отделяется от функции формирования видимого образа, и неоднородности яркости могут, тем самым, быть подавлены по широкому диапазону углов обзора. Хотя некоторые эффекты, зависимые от угла наклона, могут оставаться, эти значительно снижаются.

Более того, такая компоновка может быть более устойчивой по отношению к размерным допускам оптических компонентов, поскольку небольшие погрешности в эффективном угле рассеивания функции снижения неоднородностей яркости не влияют значительно на автостереоскопическую производительность устройства отображения, производительность которого зависит от функции формирования видимого образа.

В вариантах осуществления, в которых массив формирующих визуальное отображение элементов является первым массивом лентикулярных линз, линзы могут быть скомпонованы для наклона по отношению к направлению столбцов пикселей отображения, для того чтобы тем самым еще больше снизить неоднородности яркости.

Средство формирования изображения может быть жидкокристаллической дисплейной панелью, заключающей в себе заднюю подсветку для создания излучающего дисплея. Альтернативно могут использоваться другие типы излучающих дисплейных панелей.

Эффективный угол рассеивания функции снижения неоднородностей яркости в плоскости, перпендикулярной к осям элементов формирования видимого образа может быть по существу равным углу, который бы существовал между соседними видимыми изображениями, спроецированными функцией формирования видимого образа, в отсутствие функции снижения неоднородности яркости. Выражением, что эффективный угол рассеивания «по существу, равен» углу, который бы существовал между соседними видимыми образами, может, в частности, потребоваться, что эффективный угол рассеивания находится в промежутке от 0,5 до 1,5 раз, а предпочтительно от 0,7 до 1,3 раза, а наиболее предпочтительно - от 0,9 до 1,1 раза к углу, который бы существовал между соседними видимыми изображениями, спроецированными функцией формирования видимого образа, в отсутствие функции снижения неоднородности яркости. Таким образом, перекрестные наводки между видимыми изображениями, спроецированными функцией формирования видимого образа могут быть снижены до приемлемых уровней, каковые перекрестные наводки могут быть вредны для трехмерного эффекта, воспринимаемого пользователем.

В вариантах осуществления искривленные фокальные поверхности, определенные первым массивом лентикулярных линз, предоставляющих функцию формирования видимого образа, может каждая пересекать плоскость, определяемую массивом пикселей отображения на позициях, относящихся к фокусной точке для ненормального света. Таким образом, неизбежные вариации в фокусе, вызванные искривленными фокальными поверхностями, и полученные в результате наводки могут быть разнесены по широкому диапазону углов обзора. В других вариантах осуществления искривленные фокальные поверхности могут каждая пересекать плоскость, определяемую массивом пикселей отображения на позициях, относящихся к фокусной точке для нормального света. Таким образом, перекрестные наводки в и вблизи нормального угла обзора могут быть минимизированы за счет больших наводок при больших углах обзора.

В первой группе вариантов осуществления функция снижения неоднородности яркости может быть обеспечена вторым массивом параллельных линз, таких как микро-лентикулярные линзы, упорядоченные по модулю формирования видимого образа и имеющие второй порядок.

Линзы второго массива могут иметь второй период или шаг не более чем половину, а предпочтительнее - не более чем треть от первого периода линз первого массива. В общем случае, линзы с меньшим шагом (периодом) легче изготовить, но линзы с большим периодом обеспечивают улучшенную функциональную производительность.

Второй массив линз может быть предоставлен в оптическом интерфейсе, отличном от оптического интерфейса первого массива, например, на различных поверхностях подложки.

В альтернативном случае первый и второй массивы линз, обеспечивающие обе функции: формирования видимого образа или визуального отображения и снижения неоднородности яркости, интегрированы в один и тот же оптический интерфейс, такой что функции формирования визуального отображения и снижения неоднородности яркости обеспечиваются рефракцией на том же самом оптическом интерфейсе.

В этом случае оптический интерфейс, соответствующий каждой линзе первого массива может содержать в себе множество плоских граней, определяющих поверхность многоугольной линзы, плоских граней, соответствующих линзе второго массива каждая. Число плоских граней может быть равно числу видимых изображений, предоставляемых автостереоскопическим устройством отображения. Число плоских поверхностей N_micro-lens может быть выбрано каким-либо меньшим чем N_views. Без желания быть связанными теорией, число плоских поверхностей, дающих минимум неоднородностей яркости может быть задано:

где Δn - разность показателей преломления материалов на каждой стороне поверхности линзы, p_L - период многоугольных линз, R_L - радиус кривизны первого массива линз, а λ - длина волны используемого света.

В практических ситуациях дисплеем излучается полный диапазон длин волн, но хорошим средним значением для λ является 550 нм. Для практических конструктивных исполнений результат уравнения N_micro-lens может быть округлен до любого из целых чисел, ближайших к результату уравнения выше (одно - больше чем результат, а другое - меньше чем результат). Предпочтительно, чтобы результат был округлен до ближайшего целого числа. У этого есть преимущество, что приняты во внимание дифракционные эффекты, которые могут, возможно, мешать функции данной компоновки и дисплея.

В вариантах осуществления радиус кривизны линз второго массива микролинз таковы, что когда второй линзовый массив интегрируется путем наложения с первым массивом, оптический интерфейс, соответствующий каждой линзе первого массива, может содержать множество граней, которые являются плоскими и/или неплоскими и/или имеют равный или неравный период или ширину.

В вариантах осуществления одна или более оптических осей параллельных линз массива микролинз наклонены по отношению к одной или более оптических осей линз первого линзового массива. Грани могут, таким образом, быть наклонены по отношению к оптической оси лентикулярных линз.

В варианте осуществления лентикулярный массив и массив микролинз могут иметь полу-цилиндрические линзы с оптической осью в направлении длины.

В варианте осуществления может быть множество массивов микролинз, имеющих линзы с разным периодом. Альтернативно, может быть только один второй линзовый массив, который является интеграцией множества массивов микролинз.

Во второй группе вариантов осуществления функция снижения неоднородности яркости может обеспечиваться рассеивателем света. Рассеиватели света или световые диффузоры, как может обычно рассматриваться, имеют нулевой период.

Световой диффузор может быть поверхностным рассеивателем света, выполненным, чтобы обеспечивать диффузию рефракцией на его поверхности или интерфейсе, или, альтернативно, может быть рассеивающим световым диффузором, выполненным обеспечивать диффузию рассеиванием света. Подходящие поверхностные диффузоры включают в себя голографические диффузоры, микродиффузоры и специализированные диффузоры, конструкция и изготовление которых будет известно специалистам в данной области техники.

Световой диффузор может быть выполнен для рассеивания выходных сигналов пикселей отображения существенным образом только в плоскости, перпендикулярной осям формирующих видимое изображение элементов. Таким образом можно избежать ненужной размытости в направлении, параллельном осям формирующих видимое изображение элементов.

Альтернативно, световой диффузор может быть выполнен для рассеивания выходных сигналов пикселей отображения с различными углами рассеивания в первой и второй перпендикулярных плоскостях. Световой диффузор может тогда поворачиваться по отношению к массиву формирующих видимое изображение элементов, так что первая и вторая перпендикулярные плоскости определяют острые углы с осями формирующих видимое изображение элементов. Таким образом, может быть тонко подстроена степень рассеивания в плоскости, перпендикулярной осям формирующих видимое изображение элементов.

Согласно второму аспекту данного изобретения, предоставляется способ формирования автостереоскопического изображения, включающий:

формирование изображения с применением ортогонального массива пикселей отображения, причем пиксели отображения пространственно задаются непрозрачной матрицей; и

формирование изображения в виде множества видимых образов, проецируемых в соответствующих различных направлениях с помощью массива параллельных формирующих видимое изображение элементов, скомпонованных поверх и по всему массиву пикселей отображения, причем формирующие видимое изображение элементы изменяют направление выходных сигналов от пикселей отображения, причем формирующие видимое изображение элементы имеют первый период, при этом выходные сигналы пикселей отображения дополнительно рассеяны так, что неоднородности яркости, которые иначе были бы вызваны отображением непрозрачной матрицы, снижены элементами формирования видимого образа, причем функция рассеивания, определяет второй период, меньше первого периода, а функция рассеивания, более того, задает эффективный угол рассеивания в плоскости, перпендикулярной к осям формирующих видимый образ элементов не более чем в 1,5 раза больше, чем угол, который бы существовал между соседними видимыми образами, спроецированными элементами формирования видимого образа, в отсутствие дополнительного рассеивания.

Эффективный угол рассеивания функции снижения неоднородности яркости в плоскости, перпендикулярной к осям формирующих видимое изображение элементов, может быть по существу равен углу, который бы существовал между соседними видимыми образами, проецируемыми элементами формирования видимого образа, в отсутствие дополнительного рассеивания.

Массив параллельных формирующих видимое изображение элементов может быть первым массивом параллельных лентикулярных линз.

Функция снижения неоднородности яркости может быть обеспечена вторым массивом линз, таким как лентикулярные микролинзы, а первый и второй массивы могут быть интегрированы в тот же самый оптический интерфейс, или может предоставляться в соответствующих различных оптических интерфейсах.

Альтернативно, функция снижения неоднородности яркости может быть обеспечена световым диффузором. Световые диффузоры, как может обычно полагаться, имеют нулевой период. Световой диффузор может быть скомпонован так, чтобы рассеивать выходные сигналы пикселей отображения главным образом только в плоскости, перпендикулярной к осям элементов, формирующих видимый образ. Таким образом, можно избежать ненужного размытия в направлении, параллельном осям элементов, формирующих видимый образ.

Альтернативно, световой диффузор может быть скомпонован так, чтобы рассеивать выходные сигналы пикселей отображения с различными углами рассеивания в первой и второй перпендикулярных плоскостях. Таким образом, может быть настроена степень рассеивания в плоскости, перпендикулярной осям формирующих видимый образ элементов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления данного изобретения будут далее описаны исключительно на примерах, со ссылкой на сопутствующие чертежи, в которых:

фиг.1 является схематическим изображением автостереоскопического устройства отображения в перспективе;

фиг.2 является схематическим изображением устройства отображения, показанного на фиг.1, в разрезе для объяснения его принципа действия;

фиг.3А, 3B и 3C являются диаграммами для объяснения методов для снижения неоднородностей яркости в выходном сигнале устройства отображения, показанного на фиг.1;

фиг.4A и 4B являются дополнительными диаграммами для объяснения, как неоднородности яркости в выходном сигнале устройства отображения, показанного на фиг.1 могут быть снижены;

фиг.5А является схематическим видом в разрезе, показывающим для диапазона углов обзора фокусные точки лентикулярной линзы другого автостереоскопического устройства отображения;

фиг.5B, 5C и 5D являются диаграммами для объяснения действия фокусных точек на функционирование автостереоскопического устройства отображения;

фиг.6 представляет график, показывающий неоднородности яркости как функцию угла обзора для автостереоскопического устройства отображения, к которому относятся фиг.5A-5D;

фиг.7 является схематическим видом в разрезе, показывающим первое автостереоскопическое устройство отображения согласно данному изобретению;

фиг.8 является схематическим видом в разрезе, показывающим второе автостереоскопическое устройство отображения согласно данному изобретению;

фиг.9 является схематическим видом в разрезе, показывающим третье автостереоскопическое устройство отображения согласно данному изобретению;

фиг.10 является схематическим видом в разрезе, показывающим четвертое автостереоскопическое устройство отображения согласно данному изобретению;

фиг.11 представляет собой график, показывающий неоднородности яркости как функцию угла обзора для автостереоскопических устройств отображения, согласно данному изобретению, показанных на фиг.7-10;

фиг.12 является схематическим видом в разрезе, показывающим пятое автостереоскопическое устройство отображения согласно данному изобретению;

фиг.13 представляет график, показывающий неоднородности яркости как функцию угла обзора для пятого автостереоскопического устройства отображения, согласно данному изобретению, показанному на фиг.12;

фиг.14А и 14B являются диаграммами для объяснения модификаций пятого автостереоскопического устройства отображения, согласно данному изобретению, показанного на фиг.12;

фиг.15A, 15B и 15C показывают поперечные сечения двух микролинзовых массивов для противодействия муару, где фиг.15А представляет два отдельных микролинзовых массива, фиг.15В представляет также два микролинзовых массива, как и на фиг.15А, но интегрированные в один микролинзовый массив, и фиг.15С представляет лентикуляр с микролинзовым массивом, как на фиг.15А, или фиг.15В, интегрированным в лентикулярную линзу;

фиг.16 представляет вид спереди трехмерного дисплея с 15 видимыми образами, основанного на скошенном лентикуляре на лицевой стороне дисплейной панели, представленной на суб-пиксельном уровне;

фиг.17 показывает интенсивность света дисплея, как функцию угла наблюдения для различных дисплеев, на основании фиг.16 с или без микролинз и с или без принятия в расчет дифракции при определении числа микролинз или граней;

фиг.18 показывает интенсивность света дисплея, как функцию угла наблюдения для различных дисплеев, на основании фиг.16 с числом микролинз и плоских граней, определенных с принятием в расчет дифракции и с и без неравной ширины микролинз или плоских граней;

фиг.19А и 19В, соответственно, показывают угловое распределение интенсивности в единственном видимом образе для комбинации лентикуляра с микролинзовым массивом, которая приводит в результате к неплоским граням, если совмещены, и поперечные сечения двух микролинзовых массива с и без микролинзового массива;

фиг.20 показывает несколько альтернативных компоновок для микролинзовых массивов;

фиг.21A, 21B и 21C являются диаграммами для объяснения шестого автостереоскопического устройства отображения согласно данному изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение предоставляет мультиобзорное автостереоскопическое устройство отображения такого типа, который имеет средство формирования изображения и модуль формирования видимого образа. Устройство может также иметь средство привода, приспособленное для приведения в действие средства формирования изображения с видеоданными для множества видимых образов.

Средство формирования изображения имеет массив пикселей отображения для создания дисплея, с пикселями отображения, пространственно определяемых непрозрачной матрицей.

Модуль формирования видимого образа скомпонован в согласовании со средством формирования изображения и обеспечивает по меньшей мере две оптические функции, а именно, функцию формирования видимого образа и функцию снижения неоднородности яркости.

Функция формирования видимого образа изменяет направление выходных сигналов пикселей отображения, таких что выходные сигналы групп пикселей отображения проецируются в соответствующих разных направлениях в виде множества изображений. Функция формирования видимого образа обеспечивается массивом параллельных формирующих видимый образ элементов, упорядоченных по модулю формирования видимого образа и имеющих первый порядок.

Функция снижения неоднородности яркости рассеивает выходные сигналы пикселей отображения так, что неоднородности яркости, вызванные отображением непрозрачной матрицы, снижены. Функция снижения неоднородности яркости определяет второй период по всему модулю формирования видимого образа, меньший, чем первый период, и, более того, определяет эффективный угол рассеивания в плоскости, перпендикулярной к осям формирующих видимый образ элементов главным образом равна или меньше, чем угол между соседними видимыми образами, спроецированными функцией формирования видимого образа.

Фиг.1 является схематическим перспективным видом известного мультиобзорного автостереоскопического устройства 1 отображения. Известное устройство 1 включает жидкокристаллическую дисплейную панель 3 типа активной матрицы, которая действует в качестве средства формирования изображения для создания дисплея.

Дисплейная панель 3 имеет ортогональный массив пикселей 5 отображения организованных в строки и столбцы. Ради ясности, только маленькое число пикселей 5 отображения показаны на чертеже. На практике дисплейная панель 3 может содержать около одной тысячи строк и несколько тысяч столбцов дисплейных пикселей 5.

Структура жидкокристаллической дисплейной панели 3 полностью традиционна. В частности, панель 3 заключает в себе пару расположенных с промежутком прозрачных стеклянных подложек, между которыми предоставлен вытянутый в ряд витой нематик или другой жидкокристаллический материал. Подложки несут структуры прозрачных электродов из оксида индия и олова (ITO) на своих лицевых поверхностях. Поляризационные слои также предоставлены на внешних поверхностях подложек.

Каждый пиксель 5 отображения содержит противоположные электроды на подложках, с жидкокристаллическим материалом, помещенным между ними. Форма и расположение пикселей 5 отображения определена формой и расположением электродов и компоновкой черной матрицы, предоставленной на лицевой стороне панели 3. Пиксели 5 отображения расположены с равномерными промежутками один от другого.

Каждый пиксель 5 отображения связан с коммутационным элементом, таким как тонкопленочный транзистор (TFT) или тонкопленочный диод (TFD). Пиксели отображения для создания дисплея приводятся в движение предоставлением сигналов адресации коммутационным элементам, а подходящие схемы адресации будут известны специалистам в данной области техники.

Дисплейная панель 3 подсвечивается источником 7 света, содержащим, в данном случае, плоскостную заднюю подсветку, простирающуюся поверх области массива пикселей отображения. Свет от источника 7 света направляется сквозь дисплейную панель 3, с индивидуальными пикселями 5 отображения, управляемыми для модуляции света и создания дисплея.

Устройство 1 отображения также содержит лентикулярную пленку (лист) 9, выполненную поверх отображающей стороны дисплейной панели 3, которая выполняет функцию формирования видимого образа. Лентикулярная пленка 9 содержит строку лентикулярных линз 11, простирающихся параллельно одна другой в направлении столбцов дисплейной панели 3, из которых показана только одна, с увеличенными размерами в целях ясности. Лентикулярные линзы 11 имеют фокусные точки, которые приблизительно совпадают с плоскостью дисплейной панели 3, и действуют как элементы, формирующие видимое изображение, для выполнения функции формирования видимого образа.

Лентикулярные линзы 11 находятся в форме выпуклых цилиндрических элементов, и они действуют как средство направления светового выходного сигнала для предоставления различных изображений или видимых отображений от дисплейной панели 3 в глаза пользователя, помещенного перед устройством 1 отображения.

Автостереоскопическое устройство отображения 1, показанное на фиг.1 способно предоставлять несколько разных перспективных изображений в разных направлениях. В частности, каждая лентикулярная линза 11 перекрывает небольшую группу пикселей 5 отображения в каждой строке. Лентикулярная линза 11 проецирует каждый пиксель 5 отображения из группы в различном направлении, так, чтобы сформировать несколько различных отображений. По мере того как голова пользователя движется слева направо, его/ее глаза будут получать различное видимое отображение, одно из нескольких, по очереди.

Фиг.2 показывает принцип действия формирующего изображение средства лентикулярного типа, как описано выше, и показывает источник 7 света, дисплейную панель 3 и лентикулярную пленку 9. Данное средство предоставляет три видимых изображения 201, 202 и 203, каждое спроецированное в различных направлениях. Каждый пиксель дисплейной панели 3 управляется информацией для одного конкретного видимого образа.

Описанное выше автостереоскопическое устройство отображения создает дисплей, имеющий хороший уровень яркости. Однако проблема, связанная с данным устройством, в том, что видимые изображения, спроецированные лентикулярной пленкой 9, разделены темными зонами, вызванными отображением неизлучающей черной матрицы, которая определяет массив пикселей отображения. Эти темные зоны легко наблюдаются пользователем в виде неоднородностей яркости в форме темных вертикальных полос по всему дисплею. Полосы двигаются поперек дисплея в то время как пользователь двигается слева направо, а период данных полос меняется по мере того, как пользователь двигается к или прочь от дисплея. Данные полосы, в частности, представляют проблему в устройствах, имеющих высокую долю своей дисплейной области в виде черной матрицы, таких как дисплеи высокого разрешения, разработанные для мобильных применений.

Неоднородности яркости, вызванные отображением черной матрицы, проиллюстрированы на фиг.3А, которая показывает обобщенные графики зависимости интенсивности яркости от угла обзора для устройства отображения, показанного на фиг.1 и 2. Верхний график показывает вклады отдельных визуальных отображений 301, чьи вклады каждый имеет постоянную интенсивность яркости, помещенных между темными полосами, вызванными отображением черной матрицы, чьи полосы каждая имеет нулевую интенсивность яркости. Переход между видимыми образами и темными полосами является ступенчатым переходом. Нижний график 302 показывает накопительный эффект вкладов отдельных видимых образов, иными словами, уровни яркости, наблюдаемые пользователем, двигаются поперек лицевой стороны дисплея. Из нижнего графика можно увидеть, что там есть значительная модуляция интенсивности яркости.

Для снижения амплитуды неоднородностей было предложено несколько подходов. Например, амплитуда неоднородностей может быть понижена хорошо известным методом наклона лентикулярных линз 11 под острым углом по отношению к направлению столбцов массива пикселей отображения. Получающиеся в результате неоднородности яркости проиллюстрированы на фиг.3В. На этом чертеже верхний график 303, опять-таки, показывает вклады отдельных визуальных отображений, помещенных между темными полосами, вызванными отображением черной матрицы. Можно увидеть, что переход между видимыми образами (визуальными отображениями) и темными полосами является постепенным, с интенсивностью яркости, меняющейся с постоянной скоростью. Нижний график 304 показывает накопительный эффект вкладов отдельных визуальных отображений, и можно увидеть, что глубина модуляции интенсивности, привнесенная отображением черной матрицы, значительно снижена. Однако, остается затруднительно понизить эту глубину модуляции интенсивности до уровня ниже 1%, при котором неоднородности остаются воспринимаемыми и отвлекающими для пользователя.

Хотя метод наклона лентикулярных линз 11 может служить для снижения воспринимаемых неоднородностей яркости, вызванными отображением черной матрицы, дальнейшие значительные сокращения могут успешно быть достигнуты дефокусировкой лентикулярных линз 11. Согласно этому способу, фокусные расстояния лентикулярных линз 11 увеличены таким образом, что их фокусные точки лежат позади плоскости дисплейной панели 3. Получаемые в результате неоднородности яркости проиллюстрированы на фиг.3С. На верхнем графике 305 можно видеть, что переход между видимыми образами и темными полосами является постепенным, с интенсивностью, меняющейся с переменной скоростью. Нижний график 306 показывает накопительный эффект вкладов отдельных визуальных отображений, и можно увидеть, что глубина модуляции интенсивности, привнесенная отображением черной матрицы, почти полностью устранена.