Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 26. Juni 2006 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. P2006-057611, die hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke so eingeschlossen wird, als sei sie hier vollständig dargelegt.

Die Erfindung betrifft eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung, und spezieller betrifft sie eine Parallaxesperre und eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung unter Verwendung derselben.

Eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung zeigt ein dreidimensionales Bild unter Verwendung des Prinzips an, dass Perspektive wahrgenommen wird, wenn voneinander verschiedene Bildsignale von jedem der zwei Augen eines Betrachters gesondert wahrgenommen werden. Dreidimensionale Bildanzeigevorrichtungen können u.a. allgemein entsprechend ihrem Betriebsverfahren als Vorrichtungen unter Verwendung eines stereoskopischen Verfahrens, eines volumetrischen Verfahrens, eines Holografieverfahrens eingeteilt werden.

Unter den dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtungen unter Verwendung stereoskopischer Verfahren, die keine speziellen Brillen benötigen, existieren der Typ mit Parallaxesperre und ein Rasterlinsentyp. Diese Vorrichtungstypen wurden intensiv erforscht, und sie befinden sich in allgemeinem Gebrauch.

Bei einer dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung vom Typ mit Parallaxesperre, wie sie in der 1 dargestellt ist, wird das von einer Anzeigevorrichtung 11 abgestrahlte Licht unter Verwendung einer Parallaxesperre 12 ausgeblendet, um ein Bild von der Anzeigevorrichtung in ein Bild für das linke Auge und ein Bild für das rechte Auge aufzuteilen, um dadurch ein dreidimensionales Bild zu realisieren.

Die Orte der Parallaxesperre 12 und der Anzeigevorrichtung 11 können in der dreidimensionalen Anzeigevorrichtung geändert werden. Ein Flüssigkristalldisplay vom Typ mit Parallaxesperre zeigt einen Nachteil eines relativ hohen Helligkeitsverlusts, da die Intensität des von der Parallaxesperre 12 durchgelassenen Lichts unter 50% derjenigen des einfallenden Lichts verringert ist.

Bei einer dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung vom Rasterlinsentyp, wie sie in der 2 dargestellt ist, wird das Bild von der Anzeigevorrichtung durch eine Rasterlinse 21 in ein Bild für das rechte Auge und ein Bild für das linke Auge aufgeteilt, um dadurch ein dreidimensionales Bild zu realisieren.

Demgemäß ist die Erfindung auf eine Parallaxesperre und ein dreidimensionales Bilddisplay unter Verwendung derselben gerichtet, die eines oder mehrere der Probleme aufgrund von Einschränkungen und Nachteilen bei der einschlägigen Technik im Wesentlichen vermeiden.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass eine Parallaxesperre, die zum Minimieren von Helligkeitsverlusten ausgebildet ist, und eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung unter Verwendung derselben geschaffen sind.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt, und sie werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder sie ergeben sich beim Ausüben der Erfindung. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur realisiert und erreicht, wie sie in der schriftlichen Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen speziell dargelegt ist.

Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie realisiert wurde und umfassend beschrieben wird, ist eine Parallaxesperre gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung mit Folgendem versehen: einem transparenten Substrat; mehreren Führungselementen mit jeweils einer an einer ersten Fläche eines transparenten Substrats ausgebildeten Führungsbasis, wobei die Führungsbasen durch einen offenen Bereich der ersten Fläche des transparenten Substrats mit der Breite a voneinander getrennt sind und wobei jede Führungsbasis mit einem Bereich auf der ersten Fläche des transparenten Substrats mit der Breite b überlappt; wobei einander zugewandte Seiten benachbarter Führungen einen stumpfen Winkel zur ersten Fläche des transparenten Substrats bilden; und wobei das Verhältnis b geteilt durch a im Wesentlichen N entspricht, wobei N eine ganze Zahl größer als 2 ist.

Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung mit Folgendem versehen: einer Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Bildern; einer Hinterleuchtungseinheit und einer optischen Führung mit: einem transparenten Substrat; mehreren Führungselementen mit jeweils einer an einer ersten Fläche eines transparenten Substrats ausgebildeten Führungsbasis, wobei die Führungsbasen durch einen offenen Bereich der ersten Fläche des transparenten Substrats mit der Breite a voneinander getrennt sind und wobei jede Führungsbasis mit einem Bereich auf der ersten Fläche des transparenten Substrats mit der Breite b überlappt; wobei einander zugewandte Seiten benachbarter Führungen einen stumpfen Winkel zur ersten Fläche des transparenten Substrats bilden; und wobei das Verhältnis b geteilt durch a im Wesentlichen N entspricht, wobei N eine ganze Zahl größer als 2 ist.

Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Erzeugen von Bildern das Folgende: Bereitstellen einer Mehrfach-Bildanzeigevorrichtung mit einer Hinterleuchtungseinheit und mehreren Führungselementen mit jeweils einer an einer ersten Fläche eines transparenten Substrats ausgebildeten Führungsbasis, wobei die Führungsbasen durch einen offenen Bereich der ersten Fläche des transparenten Substrats mit der Breite a voneinander getrennt sind und wobei jede Führungsbasis mit einem Bereich auf der ersten Fläche des transparenten Substrats mit der Breite b überlappt; wobei einander zugewandte Seiten benachbarter Führungen einen stumpfen Winkel zur ersten Fläche des transparenten Substrats bilden; und wobei das Verhältnis b geteilt durch a im Wesentlichen N entspricht, wobei N eine ganze Zahl größer als 2 ist; Ansteuern von Bildpixeln eines Displays mit Bilddaten für mehrere Bilder unter Verwendung einer Bildschrittweite N; Reflektieren von von der Hinterleuchtungseinheit emittiertem Licht von einem Führungselement der mehreren Führungselemente auf die Eintrittsfläche der Parallaxesperre; und Richten des reflektierten Lichts auf die Anzeigevorrichtung.

Es ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu vorgesehen sind, für eine weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung zu sorgen.

Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

1 ist eine Ansicht zum schematischen Veranschaulichen einer dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung gemäß der einschlägigen Technik unter Verwendung einer Parallaxesperre;

2 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung gemäß der einschlägigen Technik unter Verwendung einer Rasterlinse;

3 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

4 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

5 und 6 bilden eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Mehrbetrachtungs-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Nun wird detailliert auf eine Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, zu der in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.

Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 werden Ausführungsformen der Erfindung wie folgt erläutert.

Wie es in der 3 dargestellt ist, verfügt eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung über eine Parallaxesperre 1, die zwischen einem Flüssigkristalldisplay 2 und einer Hinterleuchtungseinheit 3 angeordnet ist.

Das Flüssigkristalldisplay 2 verfügt über ein unteres Substrat, auf dem eine Vielzahl von Datenleitungen eine Vielzahl von Scanleitungen schneidet, mit Flüssigkristallzellen, die in Form einer aktiven Matrix angeordnet sind, und ein oberes Substrat, auf dem ein Farbfilter und eine Schwarzmatrix ausgebildet sind. Ferner sind in der Flüssigkristalldisplaytafel eine gemeinsame Elektrode und Pixelelektroden zum Anlegen eines elektrischen Felds an jede der Flüssigkristallzellen ausgebildet. In den Schneidungsteilen der Datenleitungen und der Gateleitungen sind Dünnschichttransistoren (nachfolgend als 'TFTs' bezeichnet) ausgebildet, um auf ein Scansignal hin eine Datenspannung zu schalten, die an die Pixelelektrode anzulegen ist. Das Flüssigkristalldisplay 2 steuert auf elektrische Weise die Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in den Flüssigkristallzellen, um die Menge des durch die Flüssigkristallvorrichtung von der Parallaxesperre 1 durchgelassenen Lichts zu kontrollieren, um dadurch ein dreidimensionales Bild anzuzeigen. Das Flüssigkristalldisplay 2 zeigt abwechselnd ein Bild für das linke Auge und ein Bild für das rechte Auge mit Pixeleinheit an, um das dreidimensionale Bild anzuzeigen.

Die Hinterleuchtungseinheit 3 strahlt Licht auf gleichmäßige Weise auf die Parallaxesperre 1.

Die Parallaxesperre 1 verfügt über ein transparentes Substrat 12 mit ebenen Vorder- und Rückseiten sowie eine Führung 11, die vom transparenten Substrat 12 aus zur Hinterleuchtungseinheit 3 hin absteht. Das transparente Substrat 12 und die Führung 11 können aus einem transparenten Polymermaterial wie Acryl bestehen.

Die Führung 11 reflektiert das Licht von der Hinterleuchtungseinheit 3, um das reflektierte Licht zum Flüssigkristalldisplay 2 zu führen. Zu diesem Zweck sind einander zugewandte Seitenflächen der Führung 11 so ausgebildet, dass sie über eine schräge oder abgewinkelte Fläche mit einem vorbestimmten Kippwinkel verfügen, damit für den größten Teil des von der Hinterleuchtung einfallenden Lichts eine Totalreflexionsbedingung erfüllt ist. D.h., dass die beiden Seitenflächen der Führung 11 so geneigt oder abgewinkelt sind, dass sich die Breite der Führung in der Richtung zur Hinterleuchtungseinheit 3 hin verengt. Ein Totalreflexionswinkel &thgr;, der der Winkel zwischen dem Pfad des einfallenden Lichts und der normalen auf der schrägen Fläche der Führung 11 ist, bei dem oder über dem Totalreflexion des einfallenden Lichts auftritt, kann durch das Snellsche Gesetz, wie die mathematischen Formeln 1 und 2, erhalten werden.

• n₀sin&thgr; = n₁sin &thgr;_r = n₁sin (&pgr;/2)

• &thgr; = sin^–1n₁

In den obigen Formeln ist n0 der Brechungsindex der Luftschicht zwischen der Parallaxesperre 1 und der Hinterleuchtungseinheit 3, &thgr; ist der Eintrittswinkel des einfallenden Lichts, und n1 ist der Brechungsindex der Führung 11, und &thgr;r ist der Winkel zwischen dem in der Führung 11 gebrochenen Licht und einer Linie orthogonal zur Führungsfläche.

Der Brechungsindex n1 der Führung 11 ist höher als der Brechungsindex n0 der Luftschicht.

Wie es aus der 3 ersichtlich ist, und unter Verwendung der mathematischen Formel 1, wird, wenn &thgr;r den Wert &pgr;/2 (oder 90 Grad) oder mehr hat, das einfallende Licht an der Eintrittsfläche der Führung total reflektiert. Ferner ist, wenn der Brechungsindex der Luft 1 ist, der Winkel &thgr; zwischen dem einfallenden Licht und einer Linie orthogonal zur schrägen Fläche der Führung 11 dergestalt, wie es in der mathematischen Formel 2 angegeben ist, und das einfallende Licht wird an der Führung 11 total reflektiert, wenn &thgr; > &thgr;r gilt.

Das transparente Substrat 12 und die Führung 11 der Parallaxesperre 1 können leicht durch Gießen hergestellt werden.

Die Führungen 11 sind um einen spezifizierten Abstand voneinander getrennt. Demgemäß liegt zwischen den Führungen 11 eine flache Lichteintrittsfläche des transparenten Substrat 12 vor, und das durch die Führungen 11 total reflektierte Licht breitet sich durch die flache Lichteintrittsfläche, das Medium des transparenten Substrats 12 und die flache Transmissionsfläche zum Flüssigkristalldisplay 2 aus. Um die Totalreflexionsbedingung mit einer Führung zu erzielen, die an einer ebenen Fläche angebracht ist, muss die Reflexionsfläche der Führung einen stumpfen Winkel zur ebenen Fläche bilden.

Die 4 zeigt eine dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der 4 sind Komponenten, die im Wesentlichen dieselben wie solche bei der vorigen ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszahlen versehen, und eine detaillierte Beschreibung für diese Komponenten wird weggelassen.

Gemäß der 4 verfügt die dreidimensionale Bildanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung über eine zwischen einer Flüssigkristalldisplay 2 und einer Hinterleuchtungseinheit 3 angeordnete Parallaxesperre 41.

Die Parallaxesperre 41 verfügt über ein transparentes Substrat 12 mit ebenen Vorder- und Rückseiten sowie eine Führung 51, die an derjenigen Fläche der Parallaxesperre angeordnet ist, die von der Hinterleuchtungseinheit 3 abgewandt ist und vom transparenten Substrat 12 aus zu dieser vorsteht. Auf Seitenflächen der Führung ist eine Reflexionsschicht 53 vorhanden oder aufgetragen.

Die Parallaxesperre 41 verfügt, ähnlich wie bei der vorigen Ausführungsform, über eine Führung 51, die mit entgegengesetzten Seiten ausgebildet ist, die so abgewinkelt sind, dass sich die Breite der Führung vom transparenten Substrat 12 zur Hinterleuchtungseinheit 3 hin verengt. Beispielsweise kann die Führung über einen dreieckigen Querschnitt verfügen (wobei die Kanten der entgegengesetzten Seiten entgegengesetzte Seiten des Dreiecks bilden), der am transparenten Substrat am breitesten ist und in der Richtung zur Hinterleuchtung hin verjüngt ist. Die Führung 51 und das transparente Substrat 12 können gemeinsam durch diesen eines transparenten Polymermaterials hergestellt werden.

Die Reflexionsschicht 53 kann auf der schrägen Fläche der Führung 51 durch Auftragen eines reflektierenden Materials auf die Fläche unter Verwendung eines bekannten Beschichtungsverfahren hergestellt werden, und sie wirkt so, dass sie das von der Hinterleuchtungseinheit 3 her einfallende Licht reflektiert und es zum Flüssigkristalldisplay 2 leitet. Der größte Teil des von der Hinterleuchtungseinheit 3 erzeugten Lichts kann durch die Reflexionsschicht 53 auf das Flüssigkristalldisplay 2 gerichtet werden.

Gemäß den 5 und 6 ist bei der dreidimensionalen Bildanzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung in angemessener Weise ein Parameter wie eine Länge (b) eines Lichtausblendteils, die die Führungen 11 und 51 an den Parallaxesperren 1 und 41 einnehmen, die Länge (a) eines Lichttransmissionsteils zwischen den Führungen 11 und 51, die Schrittweite (A) der Parallaxesperren 1 und 41, wo der Lichttransmissionsteil und der Lichtausblendteil aneinandergesetzt sind, der Abstand (d) zwischen dem Flüssigkristalldisplay 2 und den Parallaxesperren 1 und 41 sowie der Abstand (D+d) zwischen den Parallaxesperren 1 und 41 und dem Betrachter usw. so konzipiert, dass ein Mehrbetrachtungssystem realisierbar ist. Die Anzahl der Bilder wird eingestellt, wenn die Parameter im Mehrbetrachtungssystem eingestellt werden. In diesem Fall kann ein Betrachter die Bilder betrachten. Die 5 repräsentiert ein Beispiel eines Systems mit vier Betrachtungsorten, so dass der Betrachter vier Bilder entsprechend seinem Ort (➀ bis ➃) betrachten kann. Der Betrachter betrachtet R-, G- und B-Unterpixel. Hierbei werden die R-, G- und B-Unterpixel an einem ersten Ort ➀ als '1' angezeigt, sie werden an einem ersten Ort ➁ als '2' angezeigt, sie werden an einem ersten Ort ➂ als '3' angezeigt, und sie werden an einem ersten Ort ➃ als '4' angezeigt.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ein optimiertes Design für die Länge (A) des Lichtausblendteils und die Länge (a) des Lichttransmissionsteils zum Realisieren eines Mehrbetrachtungssystems unter Verwendung der Parameter als Variable beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 wird angenommen, dass ein erster Ort ➀ des Betrachters 0 repräsentiert, der ganz linke Punkt eines am ersten Ort ➀ des Betrachters betrachteter beliebiger n-ter (n ist eine positive ganze Zahl) Lichttransmissionsteil L repräsentiert, der ganz rechte Punkt des am ersten Ort ➀ des Betrachters betrachteten n-ten Lichttransmissionsteils M repräsentiert und der ganz rechte Punkt des am ersten Ort ➀ des Betrachters betrachtete (n+1)-te Lichttransmissionsteil N repräsentiert.

Ein Dreieck &Dgr;OLM und ein Dreieck &Dgr;OJK sind einander ähnlich. Hierbei besteht das Dreieck &Dgr;OLM aus dem Ort O des Betrachters und LM der Parallaxesperren 1 und 41, und das Dreieck &Dgr;OJK besteht aus dem Ort O des Betrachters und einer Unterpixellänge JK des Flüssigkristalldisplays. In ähnlicher Weise sind ein Dreieck &Dgr;OLN und ein Dreieck &Dgr;OJQ einander ähnlich. Hierbei besteht das Dreieck &Dgr;OLN aus dem Ort O des Betrachters und LN der Parallaxesperren 1 und 41, und das Dreieck &Dgr;OJQ besteht aus dem Ort O des Betrachters und einer Unterpixellänge JQ des Flüssigkristalldisplays. Demgemäß werden die folgenden mathematischen Formeln 3 und 4 definiert.

• &Dgr;OLM ∝ &Dgr;OJK
• (D+d)/a = D/P

• &Dgr;OLN ∝ &Dgr;OJQ
• (D+d)/A = D/JQ

In der obigen Formel 4 gelten JQ = AD/(D+d) und JQ = (N+1)JK, wenn ein System mit N Betrachtungsorten vorliegt. Es gilt JQ = 5 JK , wenn N den Wert 4 hat, wie es in der 5 dargestellt ist.

Um ein Anzeigebild aufzutrennen, wird ein Wert a so definiert, wie es in der mathematischen Formel 5 angegeben ist, und ein Wert A wird so definiert, wie es in der mathematischen Formel 6 angegeben ist, wenn P für JQ eingesetzt wird, d.h., es gilt JQ = P.

• A = [5P(D+d)]/D

• a = [P(D+d)]/D

Demgemäß ist bei einem System mit vier Betrachtungsorten die Länge die einer Schrittweite, für die der Lichtausblendteil und der Lichttransmissionsteil aneinandergesetzt sind, als A = 5a definiert, und die Länge des Lichtausblendteils ist an den Parallaxesperren 1 und 41 als b = 4a definiert.

Wie oben beschrieben, verfügen die Parallaxesperre und die Bildanzeigevorrichtung unter Verwendung derselben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über eine Führung mit im Wesentlichen dreieckigem Querschnitt, um auf die Fläche der Parallaxesperre fallendes Licht zu lenken. Eine Seitenfläche der Führung kann unter einem solchen Winkel verlaufen, dass das auf die Führung fallende Licht total reflektiert wird. Alternativ kann auf der Führung eine Reflexionsschicht ausgebildet sein, um das Licht zur Fläche der Parallaxesperre zu lenken. Ausführungsformen der Erfindung können dazu verwendet werden, die durch die Parallaxesperre verursachte Verringerung der Intensität des sich von der Hinterleuchtungseinheit zum Flüssigkristalldisplay ausbreitenden Lichts zu minimieren. Ferner ist bei einem dreidimensionalen Bilddisplay gemäß der Ausführungsform der Erfindung der Abstand zwischen einem Display und einer Parallaxesperre eingestellt, und auch der Abstand zwischen Führungen an der Parallaxesperre, um ein System mit N Betrachtungsorten zu realisieren, bei dem N dreidimensionale Bilder entsprechend dem Ort eines Betrachters betrachtet werden können.

Der Fachmann erkennt, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang derselben abzuweichen. So soll die Erfindung die Modifizierungen und Variationen ihrer selbst abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.