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TWI236279B - A display device being able to automatieally convert a 2D image to a 3D image - Google Patents

A display device being able to automatieally convert a 2D image to a 3D image Download PDF

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TWI236279B
TWI236279B TW091135261A TW91135261A TWI236279B TW I236279 B TWI236279 B TW I236279B TW 091135261 A TW091135261 A TW 091135261A TW 91135261 A TW91135261 A TW 91135261A TW I236279 B TWI236279 B TW I236279B
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Description

12署^換 /C. 9^5 ^ * 〔技術領域〕 本發明主要係有關於-種2D-3D切換式自動立體顯示 裝置，其中在微位相差板配合著偏光板之下，利用微位相 差板的移動而達到2D-3D間的切換，同時，再利用兩片微 位相差板間的平行移動’而可完成追跡的目的。 〔先前技術〕 按，習用的顯示器由黑白、彩色，進而精進到高晝質 等一系列的發展，再再的顯示著追求一個更逼真、更自然 的視覺享受。I此一趨勢T，不需要配帶任何特殊器且即 可觀賞到身歷其境之立體影像的裸眼式3D顯示器已然成 為顯示器的下一個必然的方向。然而，在顯示器全面立體 化之前，和現有規格間的相容性，乃成為其應用成功與否 的關鍵。 使用屏障（Barrier)作為左右眼立體影像分離的立體顯 示器的技術已是一習知的技術。例如，在美國專利u s. Pat· No· 7,255,567 ( 1903 ) -案中則早已揭露了此項技術 。而在美國專利U.S· Pat· No. 5,831，765 —案中，則是利用 此習知技術，將屏障（Barrier) ( 9 3 )置於液晶面板（ LCD Panel) ( 9工）與背光光源（9 4 )之間，形成左 右眼分離的裸眼式立體顯示器，其改良處則是在液晶面板 LCD Panel ( 9 1 )與屏障（Barrier) ( 9 3 )之間插入一片 可在散射與透明狀態切換的dispersed type (散射式）液晶面 板（9 2 )，而達到2D-3D切換的目的。 請參閱第六圖所示，這種方法的缺點為： 93' 1236野殳 ① 液晶面板的亮度降低一半； ② 增加Barrier與LCD面板間的距離，不適用於液晶 晝素橫向寬度小而觀賞距離也要近的設計； ③ 所加入的散射式液晶面板較為昂貴，因而製造顯示 器的成本亦因而增加；以及 ④ 觀察者追跡不連續。 在美國專利U.S· Pat· No. 6，157,424 —案中則包括了一 液晶面板（LCD Panel) (9 χ ‘）、一條紋式液晶面板 屏障（Stripped LC Barrier)( 9 3，）以及一背光光源（ 9 4 ‘）；其同樣地可見到其是使用Barrier的原理來達 成左右眼影像分離的作用，其改良處則是在使用液晶面板 來取代一般的Barrier，並利用切換液晶面板，達到2d_3d 切換的目的。 如第七圖所示，這種方法的主要缺點為： ① 成本高；以及 ② 觀察者追跡不連續。 因此，上述傳統式習用結構的實用性不佳，而有加以 改良的必要。 〔發明内容〕 私^月之主要目的’乃在於提供一種2D_3D切換式自 動立體顯示裝置，直中，φ Β ^ ^ Μ ^ ，、中主要疋利用二片微位相位差板取 差屏障或條狀圖案之液晶面板視差屏障 錯Γ/達到可在扣與3D模式切換的功能。 毛月的再—個目的即是利用二片微位相差板之平行 123627^： i 」丄.-w •一 93 a-八人 j.t二 動，而可供觀察者得以連續的在影像移動時仍能獲得3D 的立體圖像。 為達到本發明上述的目的，本發明之2D_3D切換式自 動立體顯示裝置主要是利用具有垂直條狀圖像的兩片微位 相差板，其中一片微位相差板的奇數條圖像的相位延遲（ Phase Retardation)量為〇，而偶數條圖像的相位延遲量 為7Γ(或反之，即奇數條圖像為π而偶數條圖像為〇);而 另一片微位相差板的奇數條圖像的相位延遲量為〇，而偶 數條圖像的相位延遲量為-π (或反之）。在此兩片微位相差 板的重豐後，利用兩片微位相差板水平跌何位置的相對關 係，而可呈現出2D、3D的影像。 〔實施方式〕 明參閱本發明圖式的第一圖，其中，本發明之 切換式自動立體顯示裝置主要是包括了一穿透式空間光調 制器（液晶面板）（1 )、兩片微位相差板（2，3 )、 一偏光板（4)、一背光模組（5 )、兩個驅動器（6， 7)以及一個載具（8 )。其中，利用兩片微位相差板（ 2，3 )間的水平相對位置，而可在2D與3D顯示模式之 間切換，如第1圖（a ) ( b )所示。 本發明的微位相位差板（2,3)，如第二圖所示， 為具有垂直條狀圖像的微位相差板，其中一片微位相差板 (2 )的奇數條條紋區域（2 1 )圖像的相位延遲（phase
Retardation)量為〇，而偶數條條紋區域（2 2 )圖像的 相位延遲量為；r(或反之）；而另一片微位相差板（3)的 1236179 奇數條條紋區域（3 1 )的相位延遲量為〇，而偶數條條 紋區域（3 2 )的相位延遲量為-疋（或反之）。值得注意的 是，上述兩片微位相差板（2，3 )間的相位延遲可互換 〇 在將影像液晶顯示面板（1 )置放於兩片微位相差板 (2 ’ 3 )之前後，如第三圖所示’若是將微位相差板（ 2 )(或微位相差板（3 ))以驅動器（6 )驅動，和微 位相差板（3 )(或微位相差板（2 ))之條紋區域重疊 ’亦即’奇數條條紋區域（2 1 )對準奇數條條紋區（3 1 )，偶數條條紋區（2 2 )對準偶數條條紋區（3 2 ) 在此情況下’微位相差板（2 )和微位相差板（3 )重 疊處形成二種狀態 Α : 2 1 + 31 合成相位差〇 + 〇 = 〇 Β : 2 2 + 3 2 合成相位差ττ — 7Γ = 〇 也就是說，微位相差板（2，3 )間的相位差作用完 全/肖失，此時就好像沒有兩片微位相差板存在一樣，不會 形成任何屏障（Barrier)的作用，和一般2D顯示器完全相同 ，而且，因為偏光板（4 )可以選用和液晶顯示板之和偏 光膜方向一致，因此亮度不會損失。 請參看第四圖所示，若是利用驅動器（6 )來驅動微 位相差板（2)或（3)，使得兩片微位相差板（2，3) 間錯開半個條紋寬度（P/2)，其中p的大小略大於影像面 板旦素（Pixel)寬度（w)的兩倍，如此，符合下列習知的關 p=2W(d+t)y/ 其中 P為微位相差板之條紋寬度 W為影像面板晝素寬度 d為觀察者至影像面板間的距離 t為液晶顯示影像面板到微位相差板間的距離 在此模式下，微位相差板（2，3 )間重疊處形成四 種不同的狀態： A ： 2 2 + 3 3 合成相位差7Γ + 〇 =7Γ B ： 2 2 + 3 1 合成相位差7Γ — 7Γ =0 C ： 2 1 + 3 2 合成相位差〇 — 7Γ =—η D ： 2 1 + 3 1 合成相位差0 + 0 =0 由於7Γ和一 7Γ的位相差對於4 5 °偏極光所造成的作 用相同，因此兩片微位相差板（2，3 )合成後，其相當 於一片條紋寬度為P/2的微位相差板，配合偏光板（4 ) 以及液晶面板的後偏光膜，作用相當於條紋寬度為p/2的 黑白視差屏障。因此，觀察者可以由此而看到3 D的圖像 〇 請參看第七圖所示，其中，若是觀察者移動時，通常 在習用的3D呈像裝置中，原本呈現3D的圖像將會因為觀 察者的移動而無法正確看到立體效果。但是在本發明的 *»· ..........……，•… 1236279 !/ 向移動ΓΓί自動立體顯示裝置中，#發現觀#者頭部橫 人2致看Μ立體影像時(知道觀賞者移動的方法不包 發：中)，可以有兩種方式讓觀賞者繼續看到正確立 / 種是讓影像往左（或往右）移動-個晝素，造 2㈣影像互換的仙，第二種是㈣動器（7)驅動 8)帶著微位相差板（2，3)，以及驅動器（6 i 一齊移動’ #觀察者往右移_，魅往左移動，讓觀 員者眼睛一直在最佳觀賞位置，可以設定移動最大量為 P曰/2’旦當觀察者移動導致載具（8)的位移需移動超過上述 最大里時，可以使用影像橫移方式補償回來；也可以根據 適當視角範圍設定其他移動最大量。 以上所述僅在於將本發明之最佳實施例表現出來，然 並非在於限制本發明所欲保護的範圍；本發明所欲保護的 範圍應是由巾請專職_界定的㈣來加以界定，而不 是由說明書中所述的内容來加以限定。 〔圖式簡單說明〕 (一）圖式部份 第一圖：係為本發明m3D切換式自動立體顯示裝 置在立體以及平面間轉換時配置的結構示意圖； 第二圖··係、為本發明之2D_3D切換式自動立體顯示裝 置中使用微位相差板的示意圖； 第三圖：係為本發明2D-3D切換式自動立體顯示裝置 呈現出2D影像時的結構配置局部放大示意圖；第四圖·· 、士-壬· * ^ …丁一 皆俠貝 123慨 ? " a- ^3. 係為本發明2D_3D切換式自動立體顯示裝置呈現出3D影 像時的結構配置局部放大示意圖； 第五圖·係為本發明2D-3D切換式自動立體顯示裝置 利用追跡時的結構示意圖； 第六圖：係為美國專利第5，831，765—案所 使用呈現平面以及立體圖像的結構示意圖；以及 第七圖··係為美國專利第6 , 1 5 7，4 2 4广案所 使用呈現平面以及立體圖像的結構示意圖。 (一）圖號說明 (1 )顯像液晶顯示面板 (2 )微位相差板 (21)奇數條條紋區域 (2 2)偶數條條紋區域 (3 )微位相差板 (3 1 )奇數條條紋區域 (3 2)偶數條條紋區域 (4 )偏光板 (5 )背光模組 (6 )驅動器 (7 )驅動器 (8 )載具 (9 1 )液晶面板 (9 2)散射式液晶面板 / Ί,
(9 3 )屏障（9 4)背光光源 (9 3 ‘）紋式液晶面板屏障 (94 ‘）背光光源
11

Claims (1)

  1. Γ*· —----| |
    £ 123镜懸 / r- ί ;—..干—月 1 · 一種2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其主要是 包括了兩片微位相差板、一偏光板、一背光模組、一穿透 式空間光调制為'、兩個驅動裔以及^ 個載具，藉由兩片微 位相差板間的水平相對移動而可在2D顯示模式與3D顯示 模式之間切換。 2 ·根據申請專利範圍第1項所述的2D-3D切換式自 動立體顯示裝置，其中，該穿透式空間光調制器是一液晶 面板。 3 ·根據申請專利範圍第2項所述的2D-3D切換式自 動立體顯示裝置，其中，每一片微位相差板是由複數條垂 直條紋區域所組成，其中一片的部份垂直條紋區域的位相 差為7Γ，另一片的部份垂直條紋區域的位相差為_疋，兩片 其他區域的位相差為〇。 4 ·根據申請專利範圍第3項所述的2D-3D切換式自 動立體顯不裝置，其中，每一片微位相差板的複數條條紋 區域的寬度略大於該穿透式空間光調制器的畫素寬度的兩 倍。 5 ·根據申請專利範圍第1或4項所述的2D-3D切換 式自動立體顯不裝置，其中，兩片微位相差板之一為固定 ，另一片可利用一驅動器使之產生水平位移。 6 ·根據申請專利範圍第1或4項所述的2D-3D切換 式自動立體顯示裝置，其中，兩片微位相差板分別可利用 一驅動1§使之產生水平位移，或者以第一驅動器驅動第一 微位相差板，而以第二驅動器驅動第一加第二微位相差板 12 1236279 If正替換(頁 [Hi 7 ·根據申請專利範圍第3項所述的2D-3D切換式自 動立體顯示裝置，其中，當兩片微位相差板之位相差7T的 區域和位相差-7Γ的區域完全重疊，而兩者位相差〇的區域 也完全重疊時，可用於顯示2D影像。 8 ·根據申請專利範圍第3項所述的2D-3D切換式自 動立體顯示裝置，其中，當兩片微位相差板錯開，以致位 相差7Γ的區域之部分重疊於位相差-冗的區域，另外的部分 重璺於位相差〇的區域，而位相差的區域之部分疊於位 相差7Γ的區域，另外的部分重疊於位相差〇的區域時，可 用於顯示3 D影像。 9 ·根據申請專利範圍第6項所述的2D_3D切換式自 動立體顯示裝置，其中，當兩片微位相差板錯開，以致位 相差7Γ的區域之部分重疊於位相差―冗的區域，另外的部分 重疊於位相差〇的區域，而位相差q的區域之部分疊於: 相差7Γ的區域’另外的部分重疊於位相差〇的區域 用於顯示3 D影像。 13
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