Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines autostereoskopischen Displays mit einem optischen Element und einer bilderzeugenden Einheit.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein autostereoskopisches Display zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern mit einem optischen Element, das vorzugsweise auf einem flächigen Träger erzeugt ist, und einer bilderzeugenden Einheit.

Autostereoskopische Visualisierungssysteme sollen es einem oder mehreren Betrachtern, die sich vor einem autostereoskopischen Display oder einer autostereoskopischen Leinwand befinden, ermöglichen, ein dreidimensionales Bild ohne Sehhilfen wie z.B. rot/blau-Brillen, Shutter- oder Polarisationsbrillen etc. betrachten zu können. Zu diesem Zweck dienen z.B. Parallaxen-Barriere-Systeme oder Lentikularlinsen-Systeme, die auf das Display aufgesetzt werden.

Autostereoskopische Displays der gattungsbildenden Art sind in den unterschiedlichsten Ausführungen aus der Praxis bekannt. Lediglich beispielhaft sei dazu auf die WO 2007/121819 A2 verwiesen. Bei den bekannten Vorrichtungen werden autostereoskopische Displays in der Weise hergestellt, dass man auf ein konventionelles 2D-Display eine autostereoskopische Adapterscheibe aufsetzt. Diese Adapterscheibe kann zur lösbaren Befestigung auf dem Display vorgesehen sein. Somit wird in den bisher angewandten Herstellungsprozessen von autostereoskopischen Displays zunächst das 2D- Display als bilderzeugende Einheit hergestellt, wobei auf einem Substrat die bilderzeugende Einheit aufgebracht wird und der Rand so geschnitten wird, dass sich die gewünschte Displaygröße ergibt. Auf dieses 2D-Display wird anschließend ein optisches Element aufgesetzt, welches die unterschiedlichen Perspektiven für einen natürlichen dreidimensionalen Bildeindruck erzeugt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE I

Bei autostereoskopischen Displays ist die Positionierung von der bilderzeugenden Einheit zum optischen Element von erheblicher Bedeutung. Dabei kommt es auf Lageparameter in der Größenordnung von 0,001 mm an. Ist beispielsweise die Lage der bilderzeugenden Einheit zum optischen Element nicht vollkommen parallel, so kann es zu Moire-Effekten bei der Betrachtung kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines autostereoskopischen Displays der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Herstellungsprozess eines autostereoskopischen Displays vereinfacht ist und eine höhere Qualität des autostereoskopischen Displays ermöglicht ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein entsprechendes autostereoskopisches Display anzugeben.

Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines autostereoskopischen Displays mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Verfahrensschritte:

Zunächst einmal erfolgt ein Bereitstellen eines optischen Elements. Das optische Element ist eine Art Filter, der dafür sorgt, dass in eine Richtung nur eine bestimmte Perspektive ausgesendet wird. Das optische Element kann auf einem geeigneten, vorzugsweise flächigen, Träger erzeugt sein. Als Trägermaterial können dabei z.B. Glas oder Acryl, insbesondere Polyethylenenterephtalat mit Glycol (PETG), dienen.

Es erfolgt die Ermittlung von Lageparametern des optischen Elements mittels einer Sensoreinheit, insbesondere mittels einer optischen Sensoreinheit. Die ermittelten Lageparameter beschreiben die genaue Lage und Eigenschaften hinsichtlich des optischen Elements.

Unter Berücksichtigung dieser zuvor ermittelten Lageparameter wird die bilderzeugende Einheit auf der Rückseite des optischen Elements aufgebracht. Dabei ist die Rückseite des optischen Elements die dem Betrachter des autostereoskopischen Displays abgewandte Seite und die Vorderseite des optischen Elements die dem Betrachter zugewandte Seite. Somit ist der Träger für das Display-Panel bzw. der bilderzeugenden Einheit das optische Element. Dadurch wird in erfindungsgemäßerweise eine größere Genauigkeit bei der Zuordnung von Lichtpunkten, insbesondere von Subpixel, der bilderzeugenden Einheit und dem optischen Element erreicht. Zudem ist die Anzahl der Herstellungsschritte reduziert, wodurch sich die Herstellungszeit verringert. Außerdem ist eine Kalibrierung zwischen bilderzeugender Einheit und dem optischen Element nicht mehr erforderlich.

Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines autostereoskopischen Displays der Herstellungsprozess für ein autostereo- skopisches Display erheblich vereinfacht und ermöglicht eine höhere Qualität des autostereoskopischen Displays.

In vorteilhafter Weise kann als optisches Element eine Linsenstruktur, insbesondere eine Lentikularstruktur, verwendet werden. Eine Lentikularstruktur ist eine Profilstruktur aus einer Vielzahl von parallelen, zylindrischen Rillen, die vertikal verläuft. Sie sorgt für eine gezieltere Lichtverteilung in der Horizontalen. Demnach werden mit einer Lentikularstruktur die Ansichten für den Betrachter durch die Lentikularelemente auf mehrere Zonen verteilt. Das menschliche Gehirn kann diese Informationen aufnehmen und ein räumliches Bild entsteht.

In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung kann als optisches Element eine Barrierenstruktur, insbesondere eine Parallaxenbarrierenstruktur, verwendet werden. Dabei verdecken die Barriereelemente falsche Ansichten, wodurch ein Betrachter ebenfalls wieder nur bestimmte Perspektiven aufnimmt und so ein räumliches Bild für ihn entsteht. Zur Erzeugung dieser Barrierenstruktur können z.B. lichtundurchlässige bzw. schwarze Striche auf einen Glasträger aufgedruckt werden.

Im Hinblick auf das Aufbringen der bilderzeugenden Einheit können anhand der Lageparameter Steuerparameter berechnet werden, die das Aufbringen der bilderzeugenden Einheit steuern. Hinsichtlich einer geeigneten Sensoreinheit zur Aufnahme der Lageparameter kann eine optische Sensoreinheit mit einer Lichtquelle und einem Detektionsmittel, z.B. einer Kamera, verwendet werden.

In besonders vorteilhafter Weise kann mit der Lichtquelle die Vorderseite des optischen Elements beleuchtet werden und auf der Rückseite des optischen Elements ein Bild des durchleuchteten optischen Elements mit dem Detektionsmittel aufgenommen werden. Anhand dieses aufgenommenen Bildes sind die Lageparameter des optischen Elements bestimmbar. Dabei werden nämlich die Linsengrenzen als Rillen bzw. die Barrieren als schwarze Linien sichtbar. Somit kann aus dem aufgenommenen Bild durch einfache Bildverarbeitungsoperationen die exakte Position der Linsengrenzen bzw. Barrieren in Form von Schattierungen oder schwarzen Strichen erfasst werden. Daraus können wiederum die Steuerparameter für den Aufbnngungsprozess der bilderzeugenden Einheit berechnet werden. Als Bildverarbeitungsoperationen sind grundsätzlich jegliche gängigen Bildoperatoren denkbar. Dabei sind z.B. lineare Filter wie der Sobel-Operator oder morphologische Operatoren wie Dilatation und Erosion möglich. Des Weiteren sind auch zusammengesetzte morphologische Operatoren denkbar, wonach z.B. zur Rauschunterdrückung zunächst ein Closing und dann ein Opening durchgeführt wird.

Hinsichtlich einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann als Sensoreinheit eine optische Sensoreinheit mit einem Lasersensor verwendet werden.

In vorteilhafter Weise könnte mit dem Lasersensor der Abstand zur Oberfläche des optischen Elements gemessen werden, wobei anhand dieser gemessenen Abstände die Lageparameter des optischen Elements bestimmt werden. Im Konkreten wird von der Vorderseite des optischen Elements der Abstand vom Lasersensor zur Oberfläche des optischen Elements gemessen. Somit können die Rillen bzw. Barrieren durch einen größeren Abstand zum Lasersensor detektiert werden. Mittels dieser Informationen werden somit die Lageparameter der Linsenbzw. Barrierenstruktur berechnet und können anschließend für den Aufbnngungsprozess der bilderzeugenden Einheit verwendet werden. In einer konkreten Ausgestaltung wird eine elektrische Leiterstruktur, insbesondere eine elektrische Leitungsstruktur, auf der Rückseite des optischen Elements aufgebracht. Diese Leiterstruktur kann zur Ansteuerung der bilderzeugenden Einheit bzw. deren Lichtpunkte dienen.

In besonders vorteilhafter Weise können beim Aufbringen der elektrischen Leiterstruktur die Lageparameter des optischen Elements verwendet werden. Dadurch können redundante Arbeitsschritte vermieden werden.

Hinsichtlich einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die bilderzeugende Einheit Lichtpunkte umfassen, die gemäß einem vorbestimmten Layout angeordnet werden, wodurch eine Lichtpunktestruktur auf der Rückseite des optischen Elements erzeugt wird. Die Lichtpunkte bilden die bilderzeugende Einheit, wobei die Lichtpunktestruktur einer Subpixelstruktur entspricht. Die einzelnen Lichtpunkte bzw. Subpixel werden je nach vorgegebenem Layout, z.B. RGB oder RGBW, auf der Rückseite des optischen Elements erzeugt. Das Aufbringen dieser Subpixel wird wiederum durch die ermittelten Lageparameter bzw. der daraus berechneten Steuerparameter gesteuert.

Hinsichtlich der Ansteuerung der Lichtpunkte der bilderzeugenden Einheit kann eine ergänzende elektrische Leiterstruktur auf der Lichtpunktestruktur aufgebracht werden, wobei das Aufbringen durch die berechneten Steuerparameter gesteuert wird.

In Bezug auf das erfindungsgemäße autostereoskopische Display zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern ist die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 13 gelöst. Das erfindungsgemäße autostereoskopische Display zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern ist dadurch gekennzeichnet, dass die bilderzeugende Einheit auf der Rückseite des optischen Elements aufgebracht ist. In Bezug auf ein entsprechendes autostereoskopisches Display gelten die gleichen Ausführungen wie zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines autostereoskopischen Displays, so dass sich weitere Ausführungen dazu - unter Hinweis auf die das erfindungsgemäße Verfahren betreffenden Ausführungen - erübrigen. In vorteilhafter Weise kann die bilderzeugende Einheit Lichtpunkte aufweisen, die gemäß einem vorgebbaren Layout angeordnet sind.

In besonders vorteilhafter Weise können die Lichtpunkte als eigenständige Elemente ausgebildet sein. Dabei wird berücksichtigt, dass bei einem autostereoskopischen Display die Zuordnung der darzustellenden Perspektiven auf Subpixel-Ebene erfolgt. Eine Zusammenfassung zu Pixeln ist hierbei nicht relevant. Somit kann die Anforderung, dass die Subpixel eines Pixels zusammen ein Quadrat bilden, fallen gelassen werden. Somit ist jeder Subpixel bzw. Lichtpunkt des Displays ein eigenständiges Element. Jeder dieser Subpixel bzw. Lichtpunkte besitzt eine Farbe des gewählten Farbsystems und weist in horizontaler und vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung auf. In vorteilhafter Weise können dabei die Lichtpunkte, insbesondere die einzelnen Subpixel quadratisch ausgestaltet sein.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der Lichtpunkte des autostereoskopischen Displays können diese Lichtpunkte eine Farbe eines vorgebbaren Farbsystems und/oder Hell/Dunkel-Informationen anzeigen. Somit können die Lichtpunkte bzw. Subpixel sowohl Farbsubpixel wie z.B. RGB oder CMY als auch Hell/Dunkel-Subpixel sein. In den Farbsubpixeln wird die Farbinformation der Subpixel der darzustellenden Perspektiven angezeigt. Die Hell/Dunkel-Subpixel enthalten z.B. als Grauwerte den 3D-Eindruck unterstützende Bildmerkmale. Die Hell/Dunkel-Subpixel können z.B. mit weißem oder gelbem Licht Hell/Dunkel-Informationen darstellen. Somit wird berücksichtigt, dass das menschliche Auge ca. 110 Mio. Hell/Dunkel- Rezeptoren und nur ca. 6,5 Mio. Farbrezeptoren besitzt. Zudem wird berücksichtigt, dass das menschliche Gehirn zu einem wesentlichen Teil die Kanten an Objekten dazu verwendet um im Gehirn das dreidimensionale Raumbild aufzubauen. Werden somit über Hell/Dunkel-Subpixel Kanteninformationen angezeigt, so wird diese Bildinformation über die viel größere Anzahl der Hell/Dunkel-Rezeptoren im Gehirn aufgenommen. Die Arbeit des Gehirns wird folglich erheblich erleichtert. Im Ergebnis erhält man ein an die Anatomie des Auges und die nachgeschaltete Informationsverarbeitung besser angepasstes autostereoskopisches Display. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass zur Verbesserung der Qualität des Bildes die Anzahl der angezeigten Subpixel wesentlich erhöht wird. Das autostereoskopische Display besitzt mindestens 10 bis 20 mal so viele Subpixel wie in einem empfangenen Stereobild, das zur Berechnung/Synthetisierung von zusätzlichen Perspektiven verwendet wird, vorhanden sind. Diese größere Anzahl der Subpixel ermöglicht es, aus den vielen Perspektiven, die synthetisiert werden, eine größere Anzahl von Pixeln pro Perspektive darzustellen. High-Definition Bilder und High- Definition Videos der heutigen Generation besitzen i.A. 1920x1080 Pixel mit 5760 Subpixel pro Zeile. Bei einer Verzehnfachung und unter Berücksichtigung von zusätzlichen Hell/Dunkel-Subpixeln welche Merkmalsinformationen anzeigen, besitzt ein autostereoskopisches Display mindestens 76.800x1080 Subpixel. Dabei wird berücksichtigt, dass bei den autostereoskopischen Displays die Zuordnung der Perspektiven auf Subpixel-Ebene erfolgt. Eine Zusammenfassung zu Pixeln ist dort nicht relevant. Die Anforderung, dass alle Subpixel eines Pixels zusammen ein Quadrat bilden, wird fallen gelassen. Vielmehr ist jeder Subpixel ein eigenständiges Element. Jeder dieser Subpixel besitzt eine Farbe des gewählten Farbsystems und besitzt in horizontaler und vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung. Mit der heutigen Displaytechnologie der OLED- oder Nano- Technologie ist dies technisch problemlos realisierbar.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 13 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Diagramm mit einem zeilenweisen Scan eines Lasersensors zur

Erkennung der Lageparameter eines optischen Elements gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 ein herkömmliches Subpixel-Layout im Vergleich zu einem neuen Subpixel-Layout gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen autostereoskopischen Displays,

Fig. 3 ein herkömmliches Subpixel-Layout im Vergleich zu einem neuen

Subpixel-Layout gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen autostereoskopischen Displays und

Fig. 4 das Subpixel-Layout aus Fig. 3, wobei eine größere Anzahl von unterschiedlichen Perspektiven angesteuert wird.

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm einen zeilenweisen Scan eines Lasersensors zur Erkennung der Lageparameter eines optischen Elements gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Lasersensor erkennt die exakte Position der optischen Struktur. Im Diagramm ist entlang der x- Achse die Position des Lasersensors und entlang der y-Achse die gemessene Tiefe zum Messobjekt, d.h. zum optischen Element, aufgetragen. Des Weiteren sind im Diagramm die gemessenen Abstände d vom optischen Element zum Lasersensor dargestellt. Die beim Messvorgang erkannten Grenzen g der einzelnen optischen Elemente - gemäß Fig. 1 einer Lentikularstruktur - dienen als Lageparameter zur Berechnung der Steuerparameter.

Folglich wird im Ausführungsbeispiel zu dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm mit einem Lasersensor von der Vorderseite der Abstand zur Oberfläche des optischen Elementes gemessen. Die Rillen bzw. Barrieren werden dabei durch einen größeren Abstand zum Lasersensor detektiert. Die Lageparameter der Linsenbzw. Barrierenstruktur, d.h. die Positionen der Grenzstrukturen des optischen Elements, werden ermittelt und aus den Lageparametern werden die Steuerparameter berechnet, die für den Aufbringungsprozess der bilderzeugenden Einheit verwendet werden.

Grundsätzlich ist gemäß dem Ausführungsbeispiel bei der Herstellung des autostereoskopischen Displays folgendermaßen vorzugehen: 1. Zuerst wird das optische Element als Linsenstruktur oder als Barrierenstruktur auf einem geeigneten Träger erzeugt.

2. Sodann wird eine erste elektrische Leitungsstruktur auf der Rückseite des Trägers aufgebracht. Dabei erkennt eine optische Sensoreinheit die exakte Lage des optischen Elements und steuert durch diese Lageparameter den Aufbringungsprozess der bildgebenden Struktur.

3. Danach werden die Farbpixel RGB, RGBW oder andere Layouts auf der Leitungsstruktur aufgebracht. Dieser Schritt wird in gleicher Weise durch die zuvor ermittelten Lageparameter gesteuert.

4. In einem letzten Schritt wird die erforderliche ergänzende elektrische Leitungsstruktur auf der nun vorhandenen Subpixelstruktur aufgebracht. Auch dieser Schritt wird durch die vorher erkannten Lageparameter bzw. den daraus berechneten Steuerparametern gesteuert.

Der Träger für das Display-Panel ist das optische Element selbst. Dadurch wird eine größere Genauigkeit bei der Zuordnung von Subpixel und optischem Element erreicht und gleichzeitig wird die Anzahl der Herstellungsschritte reduziert, wodurch auch die Herstellungszeit verringert wird. Ebenso ist eine Kalibrierung zwischen bilderzeugender Einheit und optischem Element nicht mehr erforderlich.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die optische Sensoreinheit aus einer Lichtquelle, welche die Vorderseite des optischen Elements beleuchtet. Auf der Rückseite des optischen Elements nimmt eine Kamera das Bild des durchleuchteten optischen Elements auf. Dabei werden die Linsengrenzen als Rillen bzw. Barrieren als schwarze Linien sichtbar. Durch einfache Bildverarbeitungsoperationen wird daraus die exakte Position der Linsengrenzen bzw. Barrieren erfasst und die Steuerparameter für den Aufbringungsprozess der Subpixel berechnet.

Fig. 2 zeigt links ein herkömmliches Pixel-Layout mit den drei Subpixeln R (rot), G (grün) und B (blau). Mit diesen Subpixeln werden die drei Perspektiven 1 , 2 und 3 bedient unter Verwendung einer Lentikularstruktur als optisches Element O. Fig. 2 zeigt rechts ein neues Subpixel-Layout, wobei die eigenständigen Subpixel gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen autostereoskopischen Displays eine quadratische Ausgestaltung aufweisen. Dabei können mit 9 Subpixeln 9 Perspektiven durch das optische Element O angesteuert werden.

In Fig. 3 ist links wiederum ein herkömmliches Pixel-Layout dargestellt. In Fig. 3 rechts ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen autostereoskopischen Displays gezeigt. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dort eine wesentlich feinere und detailliertere Subpixel- Struktur erzeugt. Anstelle von drei Subpixel im herkömmlichen Pixel-Layout sind im Subpixel-Layout des Ausführungsbeispiels 144 Subpixel erzeugt. Dabei sind die Subpixel R (rot), G (grün) und B (blau) um ein weiteres Subpixel W (weiss) zur Darstellung von Hell/Dunkel-Informationen ergänzt. Mit diesen 144 Subpixeln werden in der dargestellten Ausführung 36 Perspektiven angesteuert.

Fig. 4 zeigt das Subpixel-Layout aus Fig. 3, wobei die 144 einzelnen, eigenständigen Subpixel zur Ansteuerung von 144 Perspektiven verwendet werden. Die Herstellung dieses autostereoskopischen Displays wird so durchgeführt, dass das bildgebende Panel direkt auf der Rückseite des optischen Elements O aufgebracht wird. Dabei erkennt ein optisches Sensorelement die exakte Lage der Linsen bzw. Barrieren. Diese Information wird sodann zur Steuerung des Aufbringungsprozesses der bildgebenden Subpixel verwendet.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.