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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen räumlichen
Lichtmodulator (SLM = Spatial Light Modulator) und auf eine Richtungsanzeige.
Die Richtungsanzeige kann beispielsweise eine autostereoskopische
dreidimensionale Anzeige (3D-Anzeige)
sein.
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Der Begriff „räumlicher Lichtmodulator", wie er hier verwendet
wird, ist definiert, um nicht nur Vorrichtungen zu umfassen, die
Licht von einer externen Lichtquelle modulieren, sondern ebenfalls
Vorrichtungen, die Licht einer modulierbaren Intensität emittieren.
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Die
EP
0 625 861 offenbart einen SLM mit einem Bildelementmuster
(Pixelmuster), der zum Erzeugen von angrenzenden Betrachtungsfenstern
geeignet ist, wenn er bei einer autostereoskopischen Anzeige verwendet
wird. Wenn er beispielsweise mit einer Parallaxenvorrichtung, wie
beispielsweise einer Parallaxenbarriere oder einem Linsenraster,
verwendet wird, gibt es einen stufenfreien Übergang von einer Ansicht zu
einer anderen, wenn sich ein Beobachter seitlich mit Bezug auf die
Anzeige bewegt. Insbesondere werden unerwünschte Schwarzbandmerkmale
und Bildintensitätsmodulation
verringert oder beseitigt. Eine derartige Anzeige ist zur elektronischen
Verfolgung der Bewegung eines Beobachters geeignet, um die Betrachtungsfreiheit
des Beobachters zu erhöhen,
während
der 3D-Effekt wahrgenommen wird. Geeignete seitliche und longitudinale Verfolgungstechniken
werden in der
EP 0 726 482 und
der
EP 0 721 131 offenbart.
Außerdem
wird eine Technik für
die Herstellung eines SLM dieser Art in der GB 2 302 978 und der
EP 0 752 609 offenbart. Die
GB 2 309 609 und die
EP 0 786
912 offenbaren einen SLM mit einem unterschiedlichen Pixelmuster. In
diesem Fall überlappen
sich benachbarte Pixel horizontal, sodass, wenn sie bei einer autostereoskopischen
3D-Anzeige verwendet werden, die Betrachtungsfenster seitlich überlappen.
Diese Art von Anzeige ist ebenfalls zum Bereitstellen einer elektronischen
Verfolgung eines Beobachters geeignet.
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Die
EP
0 404 289 offenbart eine autostereoskopische 3D-Anzeige mit einem
flachen Anzeigefeld, das einem Linsenraster zugeordnet ist, das
Beabstandungsänderungen
und Dickenänderungen
benutzt. Die Verfolgung der Position eines Beobachters, sodass Betrachtungsfenster
dem Beobachter folgen, wird durch seitliches und longitudinales
Bewegen des Linsenrasters mit Bezug auf das Anzeigefeld erreicht.
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Die
EP
0 354 851 offenbart eine autostereoskopische 3D-Anzeige, bei der
eine Bildquelle hinter einem Linsenraster angeordnet ist. Um die
Beobachterverfolgung bereitzustellen, wird die an die Bildquellenpixel
gelieferte Bildinformation in Übereinstimmung
mit der Beobachterposition geändert,
um den Beobachter in der richtigen stereoskopischen Zone zu halten,
während
die Bewegung ermöglicht wird.
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J. P. Eichenlaub, „An Autostereoscopic
Display with High Brightness and Power Efficiency", SPIE Band 2177,
4–15 (1994),
offenbart eine hintere Beleuchtung der autostereoskopischen Anzeige,
bei der ein Satz von optischen Bauelementen einen Satz von dünnen vertikalen
Lichtlinien hinter einem SLM erzeugt. Diese Lichtlinien arbeiten
mit den Pixelöffnungen
des SLM zusammen, um eine Richtungsbeleuchtung zu liefern. Die Beobachterverfolgung
wird durch Bewegen der Positionen der Lichtlinien mit Bezug auf
den SLM erreicht. Die Lichtlinien werden durch Bilderzeugung einer
Lichtquelle durch ein Linsenraster erzeugt, um vertikale dünne helle
Abbilder auf einem Diffusor zu liefern, dessen Abbilder als dünne Streifenquellen
von ungerichtetem Licht wirken. Verschiedene Lichtquellen werden
bereitgestellt, und durch Umschalten zwischen den unterschiedlichen
Lichtquellen ändern
die Bilder auf dem Diffusor die Position, um eine sich bewegende
Lichtquelle zu simulieren.
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C. Van Berkel, D. W. Parker, A. R.
Franklin, „Multi-View
3D-LCD", IS&T/SPIE Symposium
on Electronic Imaging: Stereoscopic Displays and Applications VIII,
(San Jose, USA, 1996) offenbaren eine autostereoskopische Anzeige
mit einer Flüssigkristallvorrichtung
(LCD = Liquid Crystal Device), die hinter einem Linsenraster angeordnet
ist. Die LCD ist von einem Standardtyp, wobei sie jedoch ein relativ hohes Öffnungsverhältnis (Verhältnis der
Gesamtpixelfläche
zu der Feldfläche)
aufweist.
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Die diagrammartig in 1 der begleitenden Zeichnungen dargestellte
autostereoskopische 3D-Anzeige umfasst eine bekannte Art eines SLM 1, der
einer Parallaxenvorrichtung in der Form eines Linsenrasters 2 zugeordnet
ist. Der SLM 1 umfasst Pixel, die als horizontale Reihen
und vertikale Spalten angeordnet sind. Die Anzeige ist von der Art,
die drei Ansichten in drei benachbarten Betrachtungsbereichen oder
Fenstern für
einen Beobachter bereitstellt. Somit werden drei Spalten von Pixeln
hinter jeder Linse, wie beispielsweise 3, des Schirms 2 angeordnet.
Die Spalten hinter der Linse 3 werden in 1 angegeben, wie sie Ansichten 1, 2 und
3 bereitstellen. Die Linse bildet die Pixelspalten in drei benachbarte
Betrachtungsfenster ab.
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Die Pixelspalten zeigen vertikale
Scheiben von drei zweidimensionalen Ansichten (2D-Ansichten) an,
die in Richtungen genommen sind, die den Richtungen entsprechen,
in denen die drei Ansichten für
einen Beobachter sichtbar sind, der die 3D-Anzeige beobachtet. Somit
sieht, wenn die Augen eines Beobachters in benachbarten Betrachtungsfenstern angeordnet
sind, der Beobachter ein 3D-Bild autostereoskopisch, d. h. ohne
dass irgendwelche Betrachtungshilfen erforderlich sind.
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Die Pixel, wie beispielsweise 4,
weisen die Form von zwei benachbarten Rechtecken auf, wie es durch
eine schwarze Maske 5 des SLM 1 definiert ist. Außerdem werden
die Pixelspalten voneinander durch vertikale schwarze Maskenstreifen
getrennt. Dies verursacht Änderungen
in der Beleuchtungsintensität,
die in 2 der begleitenden
Zeichnungen dargestellt sind, die eine diagrammartige Draufsicht ist,
die den SLM 1 und das Linsenraster 2 zeigt. Jede Linse
bildet die drei zugeordneten Spalten der Pixel 4 in Betrachtungsrichtungen
veränderlicher
Beleuchtung ab. Beispielsweise verursacht die in 1 gezeigte, das Pixel 4 enthaltene
Spalte einen Bereich 6 maximaler Beleuchtung, die dem Abschnitt
des Pixels der größten Höhe entspricht,
einen Bereich 7 verringerter Beleuchtung, die dem Abschnitt
des Pixels verringerter vertikaler Höhe entspricht, und einen dunklen
Bereich 8, bei dem der vertikale schwarze Maskenstreifen
zwischen benachbarten Spalten von Pixeln von der Linse 3 abgebildet
wird. Somit verändert
sich, wenn sich ein Beobachter mit Bezug auf die Anzeige bewegt,
die Bildintensität
wesentlich und verursacht unerwünschte
visuelle Artefakte. Die longitudinale und seitliche Betrachtungsfreiheit
wird somit nachteilig beeinflusst.
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Eine unregelmäßige Beleuchtung, wie sie in 2 dargestellt ist, wird
durch unterschiedliche vertikale Ausdehnungen innerhalb der Pixelform
verursacht. Wenn das durch die Pixel durchgelassene Licht durch
die von den Linsen des Linsenrasters gebildeten zylindrischen Linsen
abgebildet wird, gibt es keine Begrenzung der vertikalen Ausbreitung
des Lichtes. Somit wird bei einer Betrachtungsfensterebene ein vertikaler
Beleuchtungsstreifen durch jedes Teil des Pixels erzeugt. Die Intensität der Beleuchtung
ist der vertikalen Ausdehnung des Pixels direkt proportional. Somit
ist für
eine konstante Beleuchtung eine rechtwinklige Pixelform wünschenswert. Um
dunkle Bereiche zwischen beleuchteten Bereichen zu vermeiden, sollten
die Spalten von Pixeln ebenfalls zumindest unter jeder Linse horizontal
angrenzend sein.
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3 der
begleitenden Zeichnungen veranschaulicht einen SLM der in der
EP 0 625 861 offenbarten
Art. Die Pixel sind als Reihen und Spalten angeordnet, sodass die
Pixel in jeder Spalte mit den Pixeln der oder jeder benachbarten
Spalte horizontal angrenzend sind. Außerdem sind die Pixel von rechtwinkliger
Form, um eine konstante vertikale Ausdehnung über die Breite des Pixels aufzuweisen.
Wie es in
4 der begleitenden
Zeichnungen gezeigt ist, stellt eine diese Pixelanordnung verwendende
Anzeige angrenzende Betrachtungsbereiche
9,
10 und
11 bereit,
deren Beleuchtungsintensität
im Wesentlichen konstant und von der seitlichen Bewegung eines Beobachters
unbeeinflusst ist.
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Um die Pixel benachbarter Reihen
der in 3 gezeigten Anordnung
zu verschachteln, müssen
die Abstände
zwischen den Pixeln mindestens so groß wie die Pixel selbst sein.
Somit beträgt
das maximale theoretische Öffnungsverhältnis eines SLM 1 der
in 3 gezeigten Art 50%.
In der Praxis muss jedoch Raum zwischen den Pixeln für das Routing
von elektrischen Verbindungen gelassen werden, sodass das maximale Öffnungsverhältnis in
der Praxis weniger als 50% ist.
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Raum muss zwischen den Pixelöffnungen
für das
Routing von Leitern gelassen werden, die die Pixel steuern. Derartige
Leiter umfassen im allgemeinen Reihenleiter (normalerweise als „Gate-Leitungen" bei Standarddünnschichttransistor-LCD
bezeichnet), die sich im Wesentlichen horizontal erstrecken und
alle Pixel in jeder Reihe verbinden, und Spaltenleiter (als „Source-Leitungen" bezeichnet), die
sich im Wesentlichen vertikal erstrecken und die Pixel in jeder
Spalte verbinden. Bei Matrix-adressierten Vorrichtungen werden die
Gate- und Source-Leitungen der Reihe nach adressiert, um die Pixel
zu steuern, um zu vermeiden, eine einzelne Elektrodenverbindung
für jedes
Pixel aufzuweisen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
ein räumlicher
Lichtmodulator bereitgestellt, der eine Mehrzahl von Lichtausgangsöffnungen
aufweist, die als Reihen, die sich in einer ersten Richtung erstrecken,
und Spalten, die sich in einer zweiten Richtung erstrecken, die
im Wesentlichen vertikal zu der ersten Richtung ist, angeordnet
sind, der dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine erste
und mindestens eine zweite der Öffnungen
in der ersten Richtung überlappen,
um erste bzw. zweite überlappende
Bereiche aufzuweisen, so dass sich die Höhe in der zweiten Richtung
jeder der ersten und zweiten überlappenden
Bereiche verändert,
und die Summe der Höhen
der ersten und zweiten überlappenden
Bereiche im Wesentlichen konstant ist, und dadurch, dass mindestens
eine der ersten und zweiten Öffnungen
einen nicht überlappenden
Abschnitt aufweist, dessen Höhe
im Wesentlichen konstant und im Wesentlichen gleich der Summe der
ersten und zweiten überlappenden
Bereiche ist.
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Jeder der ersten und zweiten überlappenden Bereiche
kann von rechtwinkliger dreieckiger Form sein.
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Die oder jede erste und zweite Öffnung können mit
Bezug zueinander in der zweiten Richtung versetzt sein.
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Die oder jede erste und zweite Öffnung kann durch
einen eine Adressierelektrode enthaltenen Abstand getrennt sein.
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Der Modulator kann eine Mehrzahl
von Bildelementen umfassen, wobei jedes dieser ein erstes Subbildelement,
das durch eine der ersten Öffnungen
definiert wird, und ein zweites Subbildelement, das durch eine der
zweiten Öffnungen
definiert wird, umfasst. Die Abstände können mit Bezug auf die zweite
Richtung in entgegengesetzten Richtungen in benachbarten Reihen
der Bildelemente geneigt sein.
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Der Modulator kann einen Adressiertransistor
zum Adressieren der ersten und zweiten Subelemente jedes Bildelements
umfassen.
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Der Modulator kann erste und zweite
Adressiertransistoren zum Adressieren der ersten bzw. zweiten Subelemente
jedes Bildelements umfassen.
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Die Bildelemente können als
Gruppen von N benachbarten Spalten angeordnet sein, wobei N eine ganze
Zahl größer als
1 ist, und benachbarte Bildelemente, die in jeder Reihe und in benachbarten
Spalten jeder Gruppe angeordnet sind, können in der ersten Richtung überlappen,
um dritte überlappende
Bereiche und zweite nicht überlappende
Bereiche aufzuweisen, wobei die Höhe jedes Bildelements im Wesentlichen überall in
dem zweiten nicht überlappenden
Bereich konstant und im Wesentlichen gleich der Summe der Höhen der
benachbarten Bildelement überall
in den dritten überlappenden
Bereichen ist.
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Benachbarte Bildelemente, die in
jeder Reihe und in benachbarten Spalten von benachbarten Gruppen
angeordnet sind, können
in der ersten Richtung überlappen,
um vierte überlappende
Bereiche aufzuweisen, und die Summe der Höhen der benachbarten Bildelemente
der benachbarten Gruppen können überall in
den vierten überlappenden
Bereichen im Wesentlichen gleich der Höhe der Bildelemente in den
zweiten nicht-überlappenden
Bereichen sein.
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Jedes Bildelement kann eine Form
aufweisen, die aus einer zusammengesetzten Form hergeleitet wird,
die umfasst: einen rechteckigen Abschnitt mit ersten und zweiten
Seiten, die in der ersten Richtung ausgerichtet sind, und dritten
und vierten Seiten, die in der zweiten Richtung ausgerichtet sind;
einen ersten rechtwinkligen dreieckigen Abschnitt mit einer ersten
Seite, die mit der dritten Seite des rechtwinkligen Abschnitts zusammenfällt, einer
zweiten Seite, die sich kollinear von der ersten Seite des rechtwinkligen
Abschnitts erstreckt, und einer Hypotenuse, die mit einem ersten
vorbestimmten Winkel in der zweiten Richtung geneigt ist; einen
Parallelogrammabschnitt mit einer ersten Seite, die mit der vierten Seite
des rechtwinkligen Abschnitts zusammenfällt, einer zweiten Seite, die
der ersten Seite gegenüberliegt,
und dritten und vierten Seiten, die parallel zu der Hypotenuse des
ersten dreieckigen Abschnitts sind; und einen zweiten rechtwinkligen
dreieckigen Abschnitt mit einer ersten Seite, die mit der zweiten Seite
des Parallelogrammabschnitts zusammenfällt, und einer Hypotenuse,
die parallel zu der Hypotenuse des ersten dreieckigen Abschnitts
ist. Die Breite des Parallelogrammabschnitts in der ersten Richtung kann
im Wesentlichen gleich der Breite des Abstands in der ersten Richtung
zwischen jedem Bildelement und einem dem zweiten dreieckigen Abschnitt
benachbarten Bildelement sein.
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Jedes Bildelement kann eine aus einer
zusammengesetzten Form hergeleitete Form aufweisen, die umfasst:
einen rechtwinkligen Abschnitt mit ersten und zweiten Seiten, die
in der ersten Richtung ausgerichtet sind, und dritten und vierten
Seiten, die in der zweiten Richtung ausgerichtet sind; einen ersten
Parallelogrammabschnitt mit einer ersten Seite, die mit der vierten
Seite des rechtwinkligen Abschnitts zusammenfällt, einer zweiten Seite, die
der ersten Seite gegenüberliegt,
und dritten und vierten Seiten, die mit einem zweiten vorbestimmten
Winkel in der zweiten Richtung geneigt sind; einem ersten rechtwinkligen
dreieckigen Abschnitt mit einer ersten Seite, die mit der zweiten
Seite des ersten Parallelogrammabschnitts zusammenfällt, und
einer Hypotenuse, die parallel zu den dritten und vierten Seiten des
ersten Parallelogrammabschnitts ist; einen zweiten Parallelogrammabschnitt
mit einer ersten Seite, die mit der dritten Seite des rechtwinkligen
Abschnitts zusammenfällt,
einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, und dritten und vierten
Seiten, die parallel zu den dritten und vierten Seiten des ersten
Parallelogrammabschnitts sind; und einen zweiten rechtwinkligen
dreieckigen Abschnitt mit einer ersten Seite, die mit der zweiten
Seite des zweiten Parallelogrammabschnitts zusammenfällt, und
einer Hypotenuse, die parallel zu den dritten und vierten Seiten
des ersten Parallelogrammabschnitts ist. Die Breite jedes der ersten
und zweiten Parallelogrammabschnitte in der ersten Richtung kann
im Wesentlichen gleich der Hälfte
der Breite des Abstands in der ersten Richtung zwischen jedem benachbarten
Paar von Bildelementen sein.
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Die Form kann hergeleitet werden,
indem die zusammengesetzte Form quer mit Bezug auf die zweite Richtung
aufgeteilt wird, um die ersten und zweiten Öffnungen zu definieren.
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Jeder der dritten überlappenden
Bereiche kann von dreieckiger Form sein. Die benachbarten Bildelemente
können
mit Bezug zueinander in der zweiten Richtung versetzt sein.
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Die Öffnungen können jeweilige Bildelemente
definieren. Die Bildelemente können
als Gruppen von N benachbarten Spalten angeordnet sein, wobei N
eine ganze Zahl größer als
1 ist, und benachbarte Bildelemente, die in jeder Reihe und in benachbarten Spalten
jeder Gruppe angeordnet sind, können
durch die ersten und zweiten Öffnungen
definiert sein. Benachbarte Bildelemente, die in jeder Reihe und
in benachbarten Spalten von benachbarten Gruppen angeordnet sind,
können
in der ersten Richtung überlappen,
um vierte überlappende
Bereiche aufzuweisen, und die Summe der Höhen der benachbarten Bildelemente
der benachbarten Gruppen überall
in den vierten überlappenden
Bereichen kann im Wesentlichen gleich der Höhe der Bildelemente in den ersten
nicht-überlappenden
Bereichen sein.
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Jedes Bildelement kann eine Form
aufweisen, die aus einer zusammengesetzten Form hergeleitet wird,
die umfasst: einen rechtwinkligen Abschnitt, der erste und zweite
Seiten, die in der ersten Richtung ausgerichtet sind, und dritte
und vierte Seiten, die in der zweiten Richtung ausgerichtet sind, aufweist;
einen ersten rechtwinkligen dreieckigen Abschnitt mit einer ersten
Seite, die mit der dritten Seite des rechtwinkligen Abschnitts zusammenfällt, einer zweiten
Seite, die sich kollinear von der ersten Seite des rechtwinkligen
Abschnitts erstreckt, und einer Hypotenuse, die mit einem ersten
vorbestimmten Winkel in der zweiten Richtung geneigt ist; einen
Parallelogrammabschnitt mit einer ersten Seite, die mit der vierten
Seite des rechtwinkligen Abschnitts zusammenfällt, einer zweiten Seite, die
der ersten Seite gegenüberliegt,
und dritten und vierten Seiten, die parallel zu der Hypotenuse des
ersten dreieckigen Abschnitts sind; und einen zweiten rechtwinkligen dreieckigen
Abschnitt mit einer ersten Seite, die mit der zweiten Seite des
Parallelogrammabschnitts zusammenfällt, und einer Hypotenuse,
die parallel zu der Hypotenuse des ersten dreieckigen Abschnitts ist.
Die Breite jedes Parallelogrammabschnitts in der ersten Richtung
kann im Wesentlichen gleich der Breite des Abstands in der ersten
Richtung zwischen jedem Bildelement und einem dem zweiten dreieckigen
Abschnitt benachbarten Bildelement sein.
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Jedes Bildelement kann eine Form
aufweisen, die aus einer zusammengesetzten Form hergeleitet wird,
die umfasst: einen rechtwinkligen Abschnitt, der erste und zweite
Seiten, die in der ersten Richtung ausgerichtet sind, und dritte
und vierte Seiten, die in der zweiten Richtung ausgerichtet sind, aufweist;
einen ersten Parallelogrammabschnitt mit einer ersten Seite, die
mit der vierten Seite des rechtwinkligen Abschnitts zusammenfällt, einer
zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, und dritten und vierten
Seiten, die mit einem zweiten vorbestimmten Winkel in der zweiten
Richtung geneigt sind; einen ersten rechtwinkligen dreieckigen Abschnitt
mit einer ersten Seite, die mit der zweiten Seite des ersten Parallelogrammabschnitts
zusammenfällt,
und einer Hypotenuse, die parallel zu den dritten und vierten Seiten
des ersten Parallelogrammabschnitts ist; einen zweiten Parallelogrammabschnitt
mit einer ersten Seite, die mit der dritten Seite des rechtwinkligen
Abschnitts zusammenfällt, einer
zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, und dritten und vierten
Seiten, die parallel zu den dritten und vierten Seiten des ersten
Parallelogrammabschnitts sind; und einen zweiten rechtwinkligen
dreieckigen Abschnitt mit einer ersten Seite, die mit der zweiten
Seite des zweiten Parallelogrammabschnitts zusammenfällt, und
einer Hypotenuse, die parallel zu den dritten und vierten Seiten
des ersten Parallelogrammabschnitts ist. Die Breite jeder der ersten
zweiten Parallelogrammabschnitte in der ersten Richtung kann im
Wesentlichen gleich der Hälfte der
Breite des Abstands in der ersten Richtung zwischen jedem benachbarten
Paar von Bildelementen sein.
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Jeder der ersten und zweiten überlappenden Bereiche
kann von dreieckiger Form sein. Die benachbarten Bildelemente können mit
Bezug zueinander in der zweiten Richtung versetzt sein.
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Der Modulator kann eine Flüssigkristallvorrichtung
umfassen.
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Der Modulator kann eine lichtemittierende Vorrichtung
umfassen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung wird eine Richtungsanzeige bereitgestellt, die durch einen
Modulator in Übereinstimmung
mit dem ersten Aspekt der Erfindung gekennzeichnet ist, dem eine Parallaxenvorrichtung
mit einer Mehrzahl von Parallaxenelementen zugeordnet ist.
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Jedes der Parallaxenelemente kann
einer jeweiligen der Gruppe von Spalten zugeordnet sein.
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Die Parallaxenvorrichtung kann ein
Linsenraster umfassen.
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Die Parallaxenvorrichtung kann eine
Parallaxenbarriere umfassen.
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Es ist somit möglich, einen SLM bereitzustellen,
der zur Verwendung bei Richtungsanzeigen geeignet ist und der ein
relativ hohes Öffnungsverhältnis aufweist.
Beispielsweise kann, wo eine Anzeige durch einen derartigen SLM
und eine Hintergrundbeleuchtung zum Beleuchten des SLM bereitgestellt wird,
eine Hintergrundbeleuchtung mit niedrigem Leistungsverbrauch verwendet
oder eine hellere Anzeige erreicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wo
der SLM in Verbindung mit einer Parallaxenbarriere verwendet wird,
da die Parallaxenbarriere durch Beschränken des Lichtdurchsatzes arbeitet,
sodass ein SLM eines höheren Öffnungsverhältnisses
ermöglicht,
dass eine höhere
Helligkeit erzielt wird.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Herstellungstoleranzen eines derartigen SLM gelockert sein können. Während der
Herstellung eines typischen SLM wird eine schwarze Maske gebildet,
um die Pixelöffnungen
zu definieren. In dem Fall eines SLM der in der
EP 0 625 861 offenbarten Art können Herstellungstoleranzen,
die zu horizontalen Abweichungen der Pixelöffnungen führen, zu einem Betrachtungsbereich
doppelter Helligkeit, bei dem die Pixel überlappen, oder zu einem schwarzen
Betrachtungsbereich, bei dem die Pixel unterlappen, führen. Mit
der hier offenbarten Pixelanordnung führen derartige Herstellungstoleranzen
zu einem Bereich erhöhter
oder verringerter Intensität,
sodass unerwünschte visuelle
Artefakte wesentlich verringert oder beseitigt werden.
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Es ist ferner möglich, es lichtundurchlässigen Leitern
zu ermöglichen,
durch die Pixelöffnungen ohne
visuelle Artefakte zu laufen. Dies ermöglicht seinerseits, dass hohe Öffnungsverhältnisse
erzielt werden.
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Die vorliegende Anordnung ist für nicht
verfolgte autostereoskopische 3D-Anzeigen vorteilhaft, die eine
große
Anzahl von Ansichten erzeugen, jedoch keine Beobachterverfolgung
bereitstellen. Bei derartigen Anzeigen ist die SLM-Auflösung von
großer
Bedeutung, da der SLM das N-fache
der erforderlichen Auflösung
je Ansicht aufweisen muss, wobei N die Anzahl von angezeigten Ansichten
ist. Die relativ dichte Packung von Pixeln ist für eine hohe Auflösung zum
Verbessern der Anzahl von angezeigten Ansichten, die möglich ist,
und zum Verbessern der Helligkeit vorteilhaft. Bei derartigen Anzeigen
mit mehreren Ansichten sind im Wesentlichen angrenzende Betrachtungsfenster
bedeutsam, um den Übergang
zwischen Ansichten so artefaktfrei wie möglich beizubehalten. Wenn die
Betrachtungsfenster nicht im Wesentlichen angrenzend sind, dann können schwarze
Balken beobachtet werden, die sich über die Anzeige bewegen, wenn
sich die Ansicht ändert.
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Die hier offenbarte Pixelanordnung
ist ebenfalls für
die Beobachterverfolgung von autostereoskopischen 3D-Anzeigen vorteilhaft.
Eine erhöhte
Helligkeit kann zusammen mit einer elektronischen seitlichen und
longitudinalen Verfolgung ohne sich bewegende Teile bereitgestellt
werden, wie es beispielsweise in der
EP
0 726 482 und der
EP
0 721 131 offenbart ist. Eine mechanische Beobachterverfolgung kann
jedoch ebenfalls verwendet werden, und Vorteile können aus
den relativ breiten, gleichförmigen
Intensitätsfenstern
erzeugt werden.
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Anzeigen der hier offenbarten Art
können ebenfalls
beispielsweise bei Büroumgebungsanzeigen,
3D-Anzeigen für
Laptop- und Personal-Computer, persönlichen Unterhaltungssystemen
einschließlich
Computerspiele, 3D-Fernsehen,
medizinischer Bilderzeugung, virtueller Realität, Videotelephonen und Arkadenvideospiele
genutzt werden.
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Die Erfindung wird ferner beispielhaft
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen darstellen:
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1 diagrammartig
die Pixelanordnung einer bekannten Art von LCD, die hinter einem
Linsenraster angeordnet ist, um eine autostereoskopische 3D-Anzeige
zu bilden;
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2 Beleuchtungsbereiche,
die von der Anzeige von 1 erzeugt
werden;
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3 eine
Anzeige, die eine weitere bekannte Art von SLM umfasst;
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4 Beleuchtungsbereiche,
die von der Anzeige von 3 erzeugt
werden;
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5a und 5b eine neuartige Pixelanordnung
eines SLM, der eine Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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6 Beleuchtungsbereiche,
die von einer autostereoskopischen 3D-Anzeige erzeugt werden, die
die in der 5 dargestellte
Anordnung verwendet;
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7 einige
bedeutende Abmessungen der in 5 dargestellten
Pixelanordnung;
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8a und 8b die Auswirkungen von Positionsfehlern
für eine
bekannte Art eine Pixelanordnung bzw. für die in 4 dargestellte Anordnung;
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9 den
Ausgang einer „Augenstelle
(eye spot)" bei
einer autostereoskopischen 3D-Anzeige;
-
10 eine
weitere Pixelanordnung eines SLM, der eine Ausführungsform der Erfindung bildet;
-
11 eine
weitere Pixelanordnung eines SLM, der eine Ausführungsform der Erfindung bildet;
-
12 eine
autostereoskopische 3D-Anzeige, die die in 11 dargestellte Pixelanordnung verwendet;
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13 eine
weitere autostereoskopische 3D-Anzeige, die eine Ausführungsform
der Erfindung bildet und eine weitere Pixelanordnung aufweist;
-
14 eine
alternative Farbfilteranordnung für die Anzeige von 13,
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15a, 15b und 15c autostereoskopische 3D-Anzeigen,
die Ausführungsformen
der Erfindung zum Bereitstellen einer mechanischen Beobachterverfolgung
bilden;
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16 eine
Anzeige, die eine Ausführungsform
der Erfindung zum Bereitstellen einer Beobachterverfolgung durch
Rotation der gesamten Anzeige bildet;
-
17 eine
Pixelanordnung zur Verwendung bei einer mechanischen Beobachterverfolgungsanzeige;
-
18 eine
weitere Pixelanordnung für
einen SLM, der eine Ausführungsform
der Erfindung bildet;
-
19 die
Anordnung von 18, die
eine mögliche
Anordnung von Adressierelektroden zeigt;
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20 eine
Pixelanordnung der in 18 und 19 gezeigten Art, die jedoch
modifiziert ist, um eine verbesserte Adressierelektrodenanordnung
bereitzustellen;
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21 eine
Pixelansteueranordnung, die zwei Dünnschichttransistoren je Pixel
verwendet;
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22 eine
Pixelansteueranordnung, die einen einzelnen Dünnschichttransistor je Pixel
verwendet;
-
23 eine
weitere Pixelanordnung eines SLM, der eine Ausführungsform der Erfindung bildet.
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Gleiche Bezugsziffern beziehen sich
auf gleiche Teile überall
in den Zeichnungen.
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5a und 5b veranschaulichen eine
Pixelanordnung für
einen SLM, der eine Ausführungsform der
Erfindung bildet. Die Anordnung sieht eine dichtere Packung der
Pixel vor, sodass die Pixel in der gleichen horizontalen Reihe ohne
den bei Anordnungen der in 3 gezeigten
Art erforderlichen vertikalen Versatz angeordnet werden können. Nichtsdestotrotz
werden horizontale und vertikale Abstände zwischen den Pixeln für das Routing
der Gate- und Source-Leitungen bereitgestellt.
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Die Form jedes Pixels umfasst vier
Bereiche, die mit A, B, C und A' bezeichnet
werden. Der Bereich A zur linken jedes Pixel ist als ein rechtwinkliges Dreieck
geformt, dessen Hypotenuse mit einem Winkel zu der Vertikalen geneigt
ist, der mit der Neigung oder der Steigung des rechten Rands des
Pixels direkt zu seiner linken übereinstimmt.
Der Bereich B ist rechtwinklig, um eine konstante vertikale Ausdehnung
aufzuweisen, und dieser ist mit dem Bereich C von Parallelogrammform
verbunden. Schließlich
wird ein weiterer rechtwinkliger dreieckiger Abschnitt bei A' bereitgestellt.
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Die Pixel sind angeordnet, sodass
es einen Bereich 12 gibt, bei dem es keine horizontale Überlappung
zwischen benachbarten Pixeln gibt, und einen Bereich 13,
bei dem benachbarten Pixel horizontal überlappen. Bei dem Bereich 13 überlappt
der Abschnitt A des rechten Pixels mit dem Bereich A' des linken Pixels.
Da die geneigten Ränder
der Bereiche A und A' miteinander übereinstimmen,
ist die Summe der vertikalen Ausdehnungen der benachbarten Pixel überall in
den überlappenden
Bereichen 13 konstant und gleich der vertikalen Ausdehnung
des rechtwinkligen Bereichs B. Der Übergang zwischen dem Bereich
B und dem Bereich A' umfasst
den Parallelogramm-förmigen
Bereich C, der ebenfalls eine konstanten vertikale Ausdehnung aufweist.
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6 veranschaulicht
die von einer autostereoskopischen 3D-Anzeige mittels der in
5 gezeigten Pixelanordnung
erzeugte Beleuchtung. Drei benachbarte Betrachtungsbereiche
9,
10 und
11 werden
erzeugt, jedoch mit Überlappungsbereichen
zwischen benachbarten Paaren, wie es beispielsweise bei
14 gezeigt
ist, die der Bilderzeugung durch die Linse
3 des überlappenden
Bereichs
13 entsprechen. Somit liefert die Anzeige eine
kontinuierliche und im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtung mit dünnen Überlappungsbereichen,
die potenziell hohe Pegel von Nebensprechen enthalten, über die
eine im Wesentlichen konstante Beleuchtung beibehalten wird. Die
Erfordernis, dass benachbarte Spalten von Pixeln die gleiche Betrachtungsinformation
zeigen, um die Beleuchtung konstant zu halten, wenn ein Beobachterauge
die Grenze zwischen Fenstern kreuzt, kann beispielsweise durch die
in der
EP 0 726 482 offenbarte
Beobachterverfolgungsanordnung erfüllt werden.
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Der Überlappungsbereich verringert
die Betrachtungsfreiheit vor der Anzeige, wenn benachbarte Spalten
von Pixeln nicht die gleiche Betrachtungsinformation zeigen. Der
Verlust in der Betrachtungsfreiheit bezieht sich auf die Größe der bei
y in 5a gezeigten Überlappung
im Verhältnis
zu der bei p in 5a gezeigten
Gesamtpixelgröße. Um den
Verlust der Betrachtungsfreiheit zu minimieren, sollte y viel kleiner
als p sein.
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7 veranschaulicht
verschiedene Abmessungen der in 5a gezeigten
Pixelanordnung. Die Höhe
des rechtwinkligen Abschnitts B wird mit h angegeben, wohingegen
die Höhe
oder die Projektion über
dem Abschnitt B des bei 15 angegebenen „Nasen"-Abschnitts mit x gekennzeichnet wird.
Die Seiten des Pixels sind mit einem Neigungswinkel _ geneigt. Der
horizontale Abstand zwischen benachbarten Pixeln wird mit w gekennzeichnet.
Diese Parameter stehen durch die folgenden Ausdrücke miteinander in Beziehung: x = w(tan)_
-
-
Um eine gute Packungsdichte und somit
ein hohes Öffnungsverhältnis zu
liefern, sollte der Parameter x so klein wie möglich sein. Um die Betrachtungsfreiheit
zu maximieren, sollte y so klein wie möglich sein. Der Neigungswinkel
_ wird somit ausgewählt,
um einen annehmbaren Kompromiss zwischen diesen beiden widersprechenden
Anforderungen zu liefern.
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8a und 8b veranschaulichen die Auswirkungen
auf die Intensität
an der Grenze zwischen zwei Fenstern der Herstellungstoleranzen
bei der Positionierung der Pixel. 8a veranschaulicht
diese Auswirkung für
eine bekannte Pixelanordnung der in 3 gezeigten
Art. Die gestrichelte Linie 16 in dem oberen Teil von 8a veranschaulicht die gewünschte Position
für den
linken Rand des Pixels 17, und der Herstellungsfehler oder
die Toleranz, die zu einer Unterlappung führt, wird mit _ angegeben.
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Die grafische Darstellung in dem
Mittelteil von 8a veranschaulicht,
wie sich die Intensität
an der Grenze zwischen den Fenstern verändert, wenn sich die Toleranz
_ an jeder Seite von Null verändert, die
einer perfekten Positionierung hinsichtlich der Intensität entspricht,
wobei „1" die gewünschte konstante
Intensität
ist. Somit wird, wenn die Pixel während der Herstellung des SLM
geringfügig
verschoben werden, die Betrachtungsfenstergrenze entweder die doppelte
Intensität
oder Nullintensität
abhängig
davon aufweisen, ob die Toleranz derart ist, um eine Überlappung
oder eine Unterlappung zu erzeugen. Die Größe der Augenstelle verwischt
dies jedoch etwas.
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9 veranschaulicht,
wie das Linsenraster 2 der Anzeige die Pupille 18 auf
eine Augenstelle 19 von endlicher Größe an der Pixelebene 20 des
SLM abbildet. Für
zylindrisch konvergierende Linsenraster 2 wird die Pupille
tatsächlich
auf einem vertikalen Streifen abgebildet, und diese Augenstelle 19 deckt den
Bereich des SLM ab, von dem die Pupille des Beobachterauges Licht
sammelt. Somit wird die nicht einwandfreie Pixelpositionierung als
ein Anstieg oder ein Abfall in der Intensität wahrgenommen, wobei der Betrag
davon durch die relativen Größen der
Augenstelle und des Grades der Fehlübereinstimmung angegeben wird.
Das Auge ist jedoch gegen kleine Intensitätsänderungen sehr empfindlich,
insbesondere, wenn der Beobachter nicht an der idealen Fensterebene
ist. Intensitätsschwankungen
von weniger als 1% sind sichtbar, sodass die erforderliche Toleranz der
Positionierung der Pixel für
die in 3 gezeigte Anordnung
sehr hoch und typischerweise von der Größenordnung von 0,1 _m ist.
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Die grafische Darstellung in dem
Mittelteil von 8a zeigt
die Änderung
der Intensität
mit der horizontalen Pixelpositionierungstoleranz für eine ideale „Punkt"-Augenstelle mittels der gestrichelten Kurvenlinie.
Die tatsächliche Änderung
für eine
Augenstelle von endlicher Größe wird
durch die nicht gestrichelte Kurvenlinie dargestellt. Die grafische Darstellung
in dem unteren Teil von 8a veranschaulicht
die Änderung
in der Intensität,
wenn sich ein Beobachter seitlich in der Fensterebene bewegt, wobei
die gestrichelten und die nicht gestrichelten Kurven die Intensität für ideale
bzw. endliche Augenstellen darstellen.
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8b veranschaulicht
die Auswirkung einer Fehlübereinstimmung
für die
in 5a gezeigte Pixelanordnung.
In diesem Fall fällt
für die
ideale Augenstelle die Betrachtungsfenstergrenzintensität linear
ab, wenn sich die Fehlübereinstimmung
der Überlappungsgröße nähert. Für die tatsächliche
endliche Augenstelle ist die Rate des Abfalls geringer, sodass die
Toleranz bei der Positionierung der Pixel gelockert werden kann.
Wenn beispielsweise ein spezifisches numerisches Beispiel betrachtet
wird, bei dem die Augenstelle ungefähr 10 μm im Durchmesser, die Überlappungsbreite
3 μm und
die Grenze des Beleuchtungsabfalls, die toleriert werden kann, 1%
ist, dann kann eine Fehlübereinstimmung
von etwa 15% der Überlappungsbreite
erlaubt sein, die etwa 0,5 μm
bei diesem Beispiel darstellt. Der untere Teil von 8b veranschaulicht erneut die Änderung der
Intensität
mit der seitlichen Position des Beobachters für die gleiche Unterlappung,
die in den oberen Teilen von 8a und 8b gezeigt ist. Die Intensitätsänderung
wird verglichen mit dem unteren Teil von 8a wesentlich verringert. Somit ermöglicht die
in 5a gezeigte Anordnung
Herstellungstoleranzen, die größer als
diejenigen sind, die bei der Anordnung von 3 für
eine ähnliche
Leistung erlaubt sind.
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10 veranschaulicht
eine Pixelanordnung, die sich von der in 5a gezeigten dadurch unterscheidet, dass
die an einem Ende jedes Pixel bereitgestellte Nase 15 durch
zwei Nasen 21 und 22 an entgegengesetzten Enden
jedes Pixels ersetzt wird. Somit wird der Nasenbereich zwischen
benachbarten Pixeln in dem Überlappungsbereich
gemeinsam benutzt, und wenn dies gleichermaßen durchgeführt wird,
wird die Nasenhöhe
x/2, d. h. die Hälfte
der in 7 gezeigten Nasenhöhe. Die
Leistung dieser Anordnung ist die gleiche wie diejenige der in 5a gezeigten Anordnung.
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Wo der SLM als eine LCD-Anzeige mit
einer diagonalen Größe von 8
bis 10 Zoll verkörpert
wird, weisen die Pixel typischerweise eine Breite und eine Höhe von ungefähr 100 _m
auf. Trennungen zwischen Pixeln schwanken erheblich mit unterschiedlichen
Anzeigetechnologien, wobei eine Leiterbreite von 10 bis 20 _m in
neueren Anzeigen möglich
ist. Wenn dies als der erforderliche horizontale Abstand w genommen
wird, dann würde
der Überlappungsbereich
unerwünschterweise
groß sein. 11 veranschaulicht jedoch
eine Anordnung, die verwendet werden kann, um diese Schwierigkeit
zu überwinden.
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In 11 ist
jedes Pixel in zwei Subpixel, wie beispielsweise 23 und 24,
durch eine diagonale Teilungslinie unterteilt, und die Subpixel
sind vertikal mit Bezug zueinander versetzt, um einen Abstand 25 zu bilden,
der ausreichend groß ausgeführt werden kann,
um die Leiterelektrode, wie beispielsweise eine vertikale Elektrode
oder „Source-Leitung" 39, aufzunehmen.
Die Steigungen der entgegengesetzten Ränder der Subpixel sind dieselben,
und da es keinen horizontalen Versatz zwischen Subpixeln gibt, wird
die vertikale Öffnungsgröße über der
Mitte der Pixel konstant gehalten. Somit ist der Abstand 25 in dem
Pixel effektiv nicht sichtbar und verursacht keine unerwünschten
visuellen Artefakte in 3D-Anzeigen, die zylindrische Komponenten
verwenden. Das Routing einer horizontalen Elektrode oder „Gate-Leitung" ist bei 40 gezeigt.
Der durch Aufteilen des Pixels in Subpixel beanspruchte vertikale
Raum kann klein sein, da die Neigung der Teilungslinie relativ flach beispielsweise
45° sein
kann, wenn die Betrachtungsfreiheit nicht gefährdet wird.
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Wenn die Elektroden auf diese Art
und Weise geleitet werden, können
die Pixel viel näher
zusammen bewegt werden, sodass der Abstand w bedeutend verringert
werden kann, wobei er nur verbleibt, um die Pixelkontaktstellenelektroden
voneinander zu isolieren und Streifenfeldeffekte in der LCD zwischen horizontal
benachbarten Pixeln zu vermeiden. Wie es in 11 gezeigt ist, werden die Neigungen
der diagonalen Abstände,
wie beispielsweise 25, in abwechselnden Reihen umgekehrt,
um kürzere
Verbindungspfade für
die vertikalen Leiterleitungen bereitzustellen.
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Um eine Beobachterverfolgung ohne
bewegliche Teile zu ermöglichen,
wie es beispielsweise in der
EP
0 726 482 offenbart ist, sollte die Bedingung y < p/2 erfüllt sein.
Diese Bedingung wird daraus hergeleitet, wie eng sich ein Auge einer
Pixelgrenze nähern
kann, während
sich das andere Auge zwischen zwei Pixeln in einem Drei-Fenster-Verfolgungssystem
bewegt. Die Bedingung y ≤ p/8
ist wahrscheinlich für
ein praktisches System hoher Qualität wünschenswert.
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Im Fall eines typischen Beispiels,
bei dem h = p = 100 _m ist, beträgt
die Breite der Leiterleitungen 15 _m und der verbleibenden Abstand
w zwischen Pixeln 3 _m. Ein Neigungswinkel _ von ungefähr 85° ergibt einen Überlappungsbereich,
dessen Breite y gleich 9 _m ist, und eine Nasenhöhe x von 34 _m. Mittels der
in 11 gezeigten Anordnung
beträgt der
Neigungswinkel der Trennungslinie zwischen Subpixeln ungefähr 53°, was einen
vertikalen Versatz von 25 _m zwischen den Subpixeln 23 und 24 ergibt. Mit
einem vertikalen Abstand zwischen benachbarten Pixeln von 15 _m
für die
Gate-Leitungen liefert dies ein Öffnungsverhältnis von
67% für
die in 11 gezeigte Anordnung
verglichen mit 53,5 für
die in 3 gezeigte Anordnung.
Die in 11 gezeigte Anordnung
liefert somit eine Verbesserung von 54% im Öffnungsverhältnis.
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Um eine Vollfarbenanzeige bereitzustellen, müssen rote,
grüne und
blaue Pixel angeordnet sein, sodass die Pixelgruppen für jede Ansicht
genügend von
jedem für
ein einwandfreies Farbgleichgewicht enthalten. 12 veranschaulicht die Verwendung eines
SLM 1 mit der in 11 gezeigten
Pixelanordnung in Verbindung mit dem Linsenraster 2, um
eine autostereoskopische 3D-Anzeige mit drei Ansichten bereitzustellen.
Die Pixel der oberen Reihe sind mit einem roten Filter, die Pixel
der mittleren Reihe mit einem grünen
Filter und die Pixel der unteren Reihe mit einem blauen Filter versehen.
Dieses Muster wird vertikal und horizontal wiederholt, wobei 11 nur einen kleinen Abschnitt
der Anzeige zeigt.
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Bei einigen Anwendungen kann ein
schmaler Abstand zwischen Betrachtungsfenstern toleriert werden.
Dies kann beispielsweise bei autostereoskopischen 3D-Anzeigen möglich sein,
die mit einer mechanischen Beobachterverfolgung ausgestattet sind, die
die Beobachteraugenstellen hindern, eine Pixelgrenze zu kreuzen,
indem das Parallaxenelement, wie beispielsweise das Linsenraster 2,
seitlich verschoben wird, um die Augenstelle in der Pixelmitte zu halten.
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Die Anwesenheit eines kleinen Abstands zwischen
benachbarten Fenstern zeigt sich selbst als einen dünnen dunklen
Bereich, der in einen dunklen Streifen unter der Mitte eines Gesichtes
eines Beobachters abgebildet wird. Ein derartiger Bereich ist daher
nicht sichtbar und wird von dem Beobachter nicht bemerkt. Um den
Abstand unsichtbar zu halten, muss er so klein wie möglich sein,
und der für
eine vertikale Leiterleitung erforderliche Raum kann einen zu breiten
Abstand zwischen dem Fenstern verursachen, wenn sie abgebildet wird.
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Um dieses Problem zu überwinden,
kann die in 13 gezeigte
Anordnung verwendet werden. Der SLM 1 umfasst Reihen und
Spalten von Pixeln, die enger zueinander beabstandet sind. Die Pixelspalten
werden jedoch voneinander durch einen kleinen vertikalen Abstand
getrennt, der bei 26 gezeigt ist. Jedes Pixel wird in Subpixel 23 und 24 unterteilt, um
einen breiteren Abstand 25 zum Aufnehmen der vertikalen
Leiterleitung bereitzustellen. Um ein Pixel bereitzustellen, dessen
wirksame Höhe
mit der seitlichen Position konstant ist, werden die Ecken 27 und 28 „weggeschnitten", um eine konstante
vertikale Ausdehnung beizubehalten.
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Ein weiteres Beispiel einer Anzeige,
die mit kleinen Abständen
zwischen Pixelspalten umgehen kann, ist eine Anzeige, die eine Parallaxenbarriere als
das Parallaxenelement oder die „Ansicht-definierende Optik" verwendet. Die Augenstelle
ist im Allgemeinen so groß mit
einer Parallaxenbarriere, dass eine kleine Fehlübereinstimmung zwischen den
Pixeln für
den Beobachter nicht bemerkbar ist, wenn die Fehlübereinstimmung
viel kleiner als diese Abmessung ist. Die in 13 gezeigte SLM-Anordnung ist daher für eine derartige
Anzeige geeignet. Da der Abstand zwischen benachbarten Pixeln kleiner
als die Breite einer typischen Stromleiterleitung sein muss, laufen
die Leiterleitungen durch die Abstände 25 zwischen den
Subpixeln 23 und 24 der Pixel.
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Die in 13 verwendete
Anordnung verwendete die gleiche Farbfilteranordnung, wie sie mit Bezug
auf 12 beschrieben ist.
Es ist jedoch für beide
Pixel nicht notwendig, das gleiche Farbfilter aufzuweisen, obwohl
entsprechende Farbhälften nicht
weit verschoben sein sollten. 14 veranschaulicht
ein Beispiel einer Anordnung, bei der die Subpixel unterschiedliche
Farbfilter aufweisen, die durch R für Rot, G für Grün und B für Blau angegeben werden.
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Mit der in 13 gezeigten Anordnung ist es für alle Leiter
möglich,
die sich vertikal erstrecken müssen,
in den Abständen 25 zwischen
den Subpixeln 23 und 24 aufgenommen zu werden.
Die Abstände
zwischen benachbarten Pixeln können
daher minimiert werden, um einen SLM 1 mit einem sehr hohen Öffnungsverhältnis mit
einem minimalen horizontalen Abstand zwischen benachbarten Pixeln
bereitzustellen.
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15a, 15b und 15c veranschaulichen autostereoskopische
3D-Anzeigen, die eine mechanische Beobachterverfolgung unter Verwendung
von SLMs der Art aufweisen, die in 13 dargestellt
ist. Die Anzeigen umfassen eine Hintergrundbeleuchtung 29 und
eine Parallaxenvorrichtung, die über
die Oberfläche
des SLM 1 als Reaktion auf ein Signal von einer Verfolgervorrichtung,
wie beispielsweise einem Dynasight (Warenzeichen) Infrarot-Verfolger, bewegbar
ist. Derartige Systeme müssen
lediglich zwei Betrachtungsfenster bereitstellen, um nur ein linkes
und ein rechtes Bild anzuzeigen, da der Beobachter am Verlassen
der beiden Fenster durch das dynamische Verfolgungssystem gehindert
wird. 15a veranschaulicht
eine Anzeige, bei der die Parallaxenvorrichtung das Linsenraster 2 ist,
das in den Richtungen der Pfeile 30 und 31 bewegbar
ist, um die Betrachtungsfenster in die durch den Pfeil 32 angegebenen
Richtungen zu bewegen. Die Anzeige von 15b unterscheidet sich von derjenigen
von 15a dadurch, dass
das Linsenraster 2 durch eine vordere Parallaxenbarriere 33 ersetzt
wird. Die in 15c gezeigte
Anzeige unterscheidet sich von der in 15b gezeigten
dadurch, dass die vordere Parallaxenbarriere 33 durch eine
hintere Parallaxenbarriere 34 ersetzt wird, die zwischen
der Hintergrundbeleuchtung 29 und der LCD 1 angeordnet
ist. Bei allen drei Anzeigen umfasst der SLM 1 eine LCD
mit Pixeln, die seitlich angrenzend sind, um angrenzende Betrachtungsfenster
bereitzustellen.
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16 veranschaulicht
eine weitere Beobachterverfolgungstechnik für eine Anzeige der in 15a gezeigten Art. In diesem
Fall ist das Linsenraster 2 feststehend, und die ganze
Anzeige dreht sich als Reaktion auf ein Beobachterpositionsbestimmungssystem.
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17 veranschaulicht
eine Anzeige der in 10 gezeigten
Art, wobei jedoch die Pixel als Paare von überlappenden Spalten unter
jeweiligen Linsen des Linsenrasters 2 angeordnet sind.
Die Paare von Spalten werden durch kontinuierliche vertikale schwarze
Streifen, wie beispielsweise 35, der schwarzen Maske 5 getrennt.
Diese Anordnung verringert Nebensprechen-Durchdringung (crosstalk permeation),
während
die Betrachtungsfreiheit beibehalten und die Anzeigeauflösung maximiert
wird. Nebensprechen tritt aufgrund des in ein Betrachtungsfenster
von benachbarten Bereichen leckenden Lichts auf. Durch Bereitstellen
eines dunklen Raums 35 zwischen den Paaren von Pixeln leckt
Licht von einer Seite des Betrachtungsfensters hinein. Die schwarzen
Maskenbereiche können
ebenfalls für
das Routing von Leitern verwendet werden. Durch Verwenden der Pixelformen,
wobei die Nasen zwischen angrenzenden Pixeln aufgeteilt sind, werden
die Pixelbereiche gleich gehalten, was für eine abgestimmte Pixelkapazität in der
Anzeige wünschenswert
ist.
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18 veranschaulicht
eine weitere Pixelanordnung für
einen SLM. Jedes der Pixel ist von hexagonaler Form und umfasst
einen rechtwinkligen Mittelabschnitt 36, der nicht mit
benachbarten Pixeln in der gleichen Reihe zusammen mit dreieckigen
Endabschnitten 37 und 38 überlappt, die nicht mit den benachbarten
Pixeln in der gleichen Reihe überlappen.
Benachbarte Paare von Pixeln in der gleichen Reihe sind vertikal
mit Bezug zueinander versetzt. In jeder Reihe gibt es erneut eine
konstante vertikale Ausdehnung oder Öffnung über die gesamte Reihe einschließlich der überlappenden
dreiwinkligen Bereiche.
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19 veranschaulicht
eine mögliche
Anordnung des Routing von Source-Leitungen 39 und Gate-Leitungen 40.
Eine derartige Anordnung erfordert, dass die Gate- und Source-Leitungen
bei bestimmten Abständen
zwischen benachbarten Pixel parallel zueinander laufen werden. Dies
erfordert einen relativ großen
Abstand und führt
möglicherweise zu
einem Überlappungsbereich,
der verglichen mit zentralen Breite der Fenster zu groß ist. Da
die Leiter nebeneinander laufen, wird etwas Nebensprechen zwischen
den von den Leitern beförderten
Signalen stattfinden, was somit zu einer Verschlechterung in der
Signalqualität
führt.
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20 veranschaulicht
eine alternative Anordnung, bei der die Source-Leitungen 39 durch
die Pixelöffnungen
in Abständen
laufen, die durch Aufteilen jedes Pixel in Subpixel erzeugt werden,
wie es hier zuvor beschrieben wurde.
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Diese Anordnung ist beschränkt, da
die Gate-Leitungen durch Abstände
zwischen den Pixeln laufen müssen.
Wenn die Breite der Leiter, beispielsweise 15 bis 20 _m, mit einer
typischen Pixelbeabstandung von ungefähr 100 _m berücksichtigt
wird, kann der Überlappungsbereich
verglichen mit dem zentralen Teil der Fenster für eine gute Betrachtungsfreiheit
für Beobachterverfolgungsanzeigen
mit LCD-Feldern mit einer diagonalen Abmessung von etwa 10 Zoll
nicht ausreichend klein gemacht werden. Somit ist diese Anordnung
für Felder
mit großen Pixelbeabstandungen,
beispielsweise SLMs mit einer großen diagonalen Abmessung, geeigneter.
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Bei LCD-Anzeigen vom Dünnschichttransistortyp
wird jedes Pixel von einem auf dem Anzeigesubstrat gefertigten Dünnschichttransistor
angesteuert. Die Gate-Leitungen werden mit den Transistor-Gates
und die Source-Leitungen mit den Transistor-Sources verbunden. Die
Pixelanschlussstellenelektrode ist mit dem Tranistor-Drain verbunden.
Die Positionierung und die Anzahl von Dünnschichttransistoren sind
für die
Fertigung derartiger Anzeigefelder und für die Kosten bedeutsam. Die
Anzeige kann ebenfalls in einer anderen Aktiv-Matrix-Technologie, wie
beispielsweise Dünnschichtdioden
und Metall-Isolator-Metallstrukturen,
aufgenommen sein.
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21 veranschaulicht
eine erste Anordnung zum Ansteuern von Pixeln, die in Subpixel unterteilt
sind, wie es in 11 bis 14 und 20 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung
werden die Pixelanschlussstellenelektroden 41 durch jeweilige
Dünnschichttransistoren
(TFTs) 42 angesteuert, sodass es zwei Transistoren je Pixel
gibt. Für
die Kosten und die Herstellungsausbeute wird es jedoch wünschenswert
sein, einen einzigen Dünnschichttransistor
je Pixel zu verwenden, wie es bei der Anordnung von 22 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung
kreuzt eine der Subpixelanschlussstellenelektrodenverbindungen die
vertikale Source-Leitung 39 und muss somit beispielsweise
durch eine geeignete dielektrische Schicht davon isoliert werden.
Obwohl etwas Kapazität
in dem Überkreuzungsbereich 43 erzeugt
wird, kann diese viel kleiner als die Pixelkapazität gemacht werden,
sodass die Überkreuzungskapazität unbedeutsam
und die Einzeltransistoroption machbar ist.
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Obwohl die hier zuvor beschriebenen
Anordnungen Pixel mit geraden Rändern,
insbesondere die geneigten benachbarten Ränder der horizontal benachbarten
Pixel, umfasst haben, ist dies nicht notwendig. Beispielsweise veranschaulicht 23 eine Anordnung, die der
in 5a, 5b und 7 gezeigten ähnlich ist,
die sich jedoch darin unterscheidet, dass die Ränder 50, 51 und 52 gekrümmt sind.
Die Kurven sind derart, dass die kombinierte vertikale Ausdehnung
der Pixel in dem Überlappungsbereich 53 konstant
und gleich der vertikalen Ausdehnung oder Höhe in dem den Übergangsbereich 54 einschließenden nicht-überlappenden
Bereich ist.
