3D-Displays
Die Zukunft gehört den brillenlosen 3D-Technologien
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Darstellung in zwei Ebenen
Für Anwendungen, die einen weiteren Betrachtungswinkel erfordern, betreibt Sharp als Alternative zu 3D-Displays derzeit ein Entwicklungsprojekt für Dual-Depth-LC-Displays, bei denen ein einziges Display zwei unterschiedliche Bilder in zwei optisch voneinander getrennten Tiefenebenen anzeigt.
Interessant sind solche Displays für Spiel- und Verkaufsautomaten oder als Anzeige im Instrumenten-Cluster von Fahrzeugen. So könnte sich beispielsweise bei Dual-Depth-LC-Displays die Tachoskala auf der unteren Ebene befinden, während die „Tachonadel“ über der Skala zu schweben scheint (Bild 5). Bei Verkaufsautomaten können hingegen die Warenpräsentation und aktive Bedienfelder in den Vordergrund gerückt werden, während dekorative Elemente und inaktive Schaltflächen in den Hintergrund treten. Dual-Depth-Displays können so zu einer intuitiven Menüführung beitragen.
Sharp erzielt diesen Zwei-Tiefenebenen-Effekt auf optischem Weg durch Nutzung der partiellen Reflexion in Kombination mit einer speziellen Polarisationsoptik: Beide Bilder werden in alternierenden Pixelzeilen auf einem Display dargestellt. Das darunter liegende Bild wurde aber durch die spezielle Polarisationsoptik und zwei Halbspiegel auf dem Weg zum Betrachter zweimal reflektiert, so dass dessen virtuelles Bild weiter entfernt erscheint. Bei einem Abstand der beiden Halbspiegel von 10 mm und einem kunststoff-gefüllten Zwischenraum erscheint das virtuelle Bild etwa 15 mm unterhalb der tatsächlichen Bildebene in guter optischer Qualität (Bild 6).
Bei sorgfältiger Durchführung des optischen Designs ergibt sich für Dual-Depth-LC-Displays ein vertikaler Betrachtungswinkel von ±15 Grad, unter dem die beiden Bildebenen gut zu erkennen sind. Allerdings sind auch bei den Dual-Depth-Displays hochauflösende LC-Displays als Basis notwendig, da die beiden Bilder – wie bei den brillenlosen 3D-Displays – nur mit halber Auflösung dargestellt werden können. Dafür lässt sich die Polarisationsoptik, die wie bei den 3D-Displays aus Flüssigkristallen besteht, abschalten, so dass die Darstellung in zwei Bildebenen eine reine Zusatzfunktion ist. Allerdings verursacht die Dual-Depth-Technologie einen starken Helligkeitsverlust: Nur 37,5 % der ursprünglichen Panel-Helligkeit bleiben übrig, nachdem das Licht die verschiedenen optischen Lagen durchlaufen hat.
Großformatige brillenlose 3D-Displays
Alternativ zur Parallaxen-Barriere können auch Linsen-Systeme dafür sorgen, dass das linke und das rechte Auge nur das für sie bestimmte Stereobild zu sehen bekommen. Hierbei wird eine Lage von zylindrischen Linsen auf das LC-Display gebracht, so dass beide Augen unterschiedliche Pixel bzw. Sub-Pixel sehen. Vorteil dieser Technik im Vergleich zur Parallaxen-Barriere ist die größere Helligkeit des Displays, da die Linsen das gesamte Licht der Hinterleuchtung durchlassen. Ein europäischer Hersteller hat diese Methode noch weiterentwickelt und durch ein Array von Linsen so verfeinert, dass eine räumliche Darstellung auch blickwinkelunabhängig möglich ist. Der 3D-Effekt lässt sich auch abschalten, wenn das Linsen-Array in eine Flüssigkristall-Matrix mit veränderbarem Brechungsindex eingebettet wird. Allerdings erfordert die hochkomplexe Linsen-Array-Technik eine komplexe Ansteuerung, zumal die Bildinformation für die beiden Stereobilder nicht nur auf Pixel, sondern auch auf Sub-Pixel-Ebene definiert werden muss.
Die Filmindustrie mit Produktionen wie Avatar und Alice hat überhaupt erst den Bedarf geschaffen, das 3D-Erlebnis in die Wohnzimmer zu holen – Antrieb für die TV-Hersteller wie Sharp, 3D-fähige Geräte auf den Markt zu bringen. Marktforscher bescheinigen dem 3D-Segment ein enormes Potential. Bis 2018 soll sich der 3D-TV-Markt quasi aus dem Nichts in ein Geschäft mit einem jährlichen Volumen von 64 Mio. Einheiten entwickeln. Allerdings gibt es für das Segment der großformatigen Bildschirme bislang noch keine marktfähige Technologie, die ohne Hilfsmittel wie Shutter-Brillen auskommt. Von der Entwicklung auto-stereoskopischer Technologien hängt nach Einschätzung von Experten jedoch der breite Erfolg des 3D-Fernsehens ab.
Anders sieht es bei den tragbaren Geräten aus. Hierfür hat Sharp mit dem 3D-fähigen 3,8-Zoll-WVGA-LC-Display und dem 10,6-Zoll-WXGA-LC-Display erste Modelle herausgebracht, auf denen 3D-Bilder mit bloßem Auge zu sehen sind, was vor allem für die Hersteller von Smartphones und Spielekonsolen interessant ist. Die Prognose der Marktforscher lautet, dass tragbare 3D-Geräte bis 2018 auf ein jährliches Volumen von 71 Mio. Einheiten kommen und damit das größte Segment des 3D-Display-Markts darstellen.
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