專利名稱：2d-3d切換式自動(dòng)立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種立體顯示裝置。特別是一種2維-3維(2D-3D)切換式立體顯示裝置。
背景技術(shù)：
習(xí)用的顯示器由黑白、彩色，進(jìn)而精進(jìn)到高畫質(zhì)等一系列的發(fā)展，再再的顯示著追求一個(gè)更逼真、更自然的視覺享受。在此一趨勢(shì)下，不需要配帶任何特殊器具即可觀賞到身歷其境的立體影像的裸眼式3D顯示器已然成為顯示器的下一個(gè)必然的方向。然而，在顯示器全面立體化的前，和現(xiàn)有規(guī)格間的兼容性，乃成為其應(yīng)用成功與否的關(guān)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(shù)已是一習(xí)知的技術(shù)。例如，在美國專利U.S.Pat.No.7,255,567(1903)一案中則早已公開了此項(xiàng)技術(shù)。而在美國專利U.S.Pat.No.5,831,765一案中，請(qǐng)參閱圖8、9所示，則是利用此習(xí)知技術(shù)，將屏障93置于液晶面板(LCD Panel)91與背光光源94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91與屏障93之間插入一片可在散射與透明狀態(tài)切換的散射式(dispersed type)液晶面板92，而達(dá)到2D-3D切換的目的。
這種方法的缺點(diǎn)為①液晶面板的亮度降低一半；②增加屏障與液晶面板間的距離，不適用于液晶畫素橫向?qū)挾刃《^賞距離也要近的設(shè)計(jì)；③所加入的散射式液晶面板較為昂貴，因而制造顯示器的成本亦因而增加；以及④觀察者追跡不連續(xù)。
在美國專利U.S.Pat.No.6,157,424一案中，如圖10、11所示，則包括了一液晶面板91、一條紋式液晶面板屏障(Stripped LCD Barrier)93’以及一背光光源94’；其同樣地可見到其是使用品屏障的原理來達(dá)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屏障，并利用切換液晶面板，達(dá)到2D-3D切換的目的。
這種方法的主要缺點(diǎn)為①成本高；以及②觀察者追跡不連續(xù)。
因此，上述傳統(tǒng)式習(xí)用結(jié)構(gòu)的實(shí)用性不佳，而有加以改良的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，乃在于提供一種2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其中，主要是利用二片微位相位差板取代習(xí)知的黑白條紋差屏障或條狀圖案的液晶面板視差屏障，藉此而可達(dá)到可在2D與3D模式切換的功能。
本發(fā)明的再一個(gè)目的即是利用二片微位相差板的平行移動(dòng)，而可供觀察者得以連續(xù)的在影像移動(dòng)時(shí)仍能獲得3D的立體圖像。
本發(fā)明的上述的目是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于包括有兩片微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調(diào)制器、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器以及一個(gè)載具，藉由該兩片微位相差板間的水平相對(duì)移動(dòng)而可在2D顯示模式與3D顯示模式之間切換。
該穿透式空間光調(diào)制器是一液晶面板。
該每一片微位相差板是由復(fù)數(shù)條垂直條紋區(qū)域所組成，其中一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為π，另一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為-π，兩片其它區(qū)域的位相差為0。
該每一片微位相差板的復(fù)數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調(diào)制器的畫素寬度的兩倍。
該每一微位相差板可利用一驅(qū)動(dòng)器而產(chǎn)生水平位移，或者以第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一微位相差板，而以第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一加第二微位相差板加第一驅(qū)動(dòng)器的組合。
當(dāng)兩片微位相差板的位相差π的區(qū)域和位相差-π的區(qū)域完全重疊，而兩者位相差0的區(qū)域也完全重疊時(shí)，可用于顯示2D影像。
當(dāng)兩片微位相差板錯(cuò)開，以致位相差π的區(qū)域的部分重疊于位相差-π的區(qū)域，另外的部分重疊于位相差0的區(qū)域，而位相差-π的區(qū)域的部分疊于位相差π的區(qū)域，另外的部分重疊于位相差0的區(qū)域時(shí)，可用于顯示3D影像。以及本發(fā)明一種2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于包括有一片固定微位相差板，一片可移動(dòng)微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調(diào)制器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，藉由可移動(dòng)微位相差板間的水平相對(duì)位移而可在2D顯示模式與3D顯示模式的間切換。
該穿透式空間光調(diào)制器是一液晶面板。
該每一片微位相差板是由復(fù)數(shù)條奇數(shù)和偶數(shù)垂直條紋區(qū)域所組成，其中一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為π，另一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為-丌，兩片其它區(qū)域的位相差為0。
該每一片微位相差板的復(fù)數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調(diào)制器的畫素寬度的兩倍。
該可移動(dòng)微位相差板可利用該驅(qū)動(dòng)器而產(chǎn)生水平位移。
當(dāng)兩片微位相差板的位相差π的區(qū)域和位相差-π的區(qū)域完全重疊，而兩者位相差0的區(qū)域也完全重疊時(shí)，可用于顯示2D影像。
當(dāng)兩片微位相差板錯(cuò)開，以致位相差丌的區(qū)域的一半重疊于位相差-π的區(qū)域，另一半重疊于位相差0的區(qū)域，而位相差-π的區(qū)域的一半疊于位相差π的區(qū)域，另一半重疊于位相差0的區(qū)域時(shí)，可用于顯示3D影像。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果是由于本發(fā)明的2D-3D切換式自動(dòng)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(shù)條圖像的相位延遲(Phase Retardation)量為0，而偶數(shù)條圖像的相位延遲量為丌(或反的，即奇數(shù)條圖像為π而偶數(shù)條圖像為0)；而另一片微位相差板的奇數(shù)條圖像的相位延遲量為0，而偶數(shù)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疊后，利用兩片微位相差板水平幾何位置的相對(duì)關(guān)系，而可呈現(xiàn)出2D、3D的影像而達(dá)到裸眼立體顯示的基本目的，十分簡便可行。同時(shí)，由于偏光板可以選用和液晶顯示板的和偏光膜方向一致，因此亮度不會(huì)損失。再者，本發(fā)明使觀賞者眼睛一直在最佳觀賞位置，利用兩片微位相差板間的平行移動(dòng)，而可供觀察者得以連續(xù)的在影像移動(dòng)時(shí)仍能獲得3D的立體圖像，而可完成追跡的目的。綜上所述，本發(fā)明使用效果佳，制造成本低，極具實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明在立體以及平面間轉(zhuǎn)換時(shí)2D配置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明在立體以及平面間轉(zhuǎn)換時(shí)3D配置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中使用微位相差板在2D模式相位延遲的示意圖；圖4是本發(fā)明中使用微位相差板在3D模式相位延遲的示意圖；圖5是本發(fā)明呈現(xiàn)出2D影像時(shí)的結(jié)構(gòu)配置局部放大示意圖；圖6是本發(fā)明呈現(xiàn)出3D影像時(shí)的結(jié)構(gòu)配置局部放大示意圖；圖7是本發(fā)明利用追跡時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是美國專利第5,831,765一案所使用呈現(xiàn)平面圖像的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是美國專利第5,831,765一案所使用呈現(xiàn)立體圖像的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是美國專利第6,157,424一案所使用呈現(xiàn)平面圖像的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是美國專利第6,157,424一案所使用呈現(xiàn)立體圖像的結(jié)構(gòu)示意圖。件號(hào)說明1顯像液晶顯示面板2微位相差板21奇數(shù)條條紋區(qū)域22偶數(shù)條條紋區(qū)域3微位相差板31奇數(shù)條條紋區(qū)域32偶數(shù)條條紋區(qū)域4偏光板5背光模塊6驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)動(dòng)器8載具91液晶面板92散射式液晶面板93屏障 94背光光源93’紋式液晶面板屏障94’背光光源具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱本發(fā)明附圖的圖1、圖2，其中，本發(fā)明的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置主要是包括了一穿透式空間光調(diào)制器(液晶面板)1、兩片微位相差板2，3、一偏光板4、一背光模塊5、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器6，7以及一個(gè)載具8。其中，利用兩片微位相差板2，3間的水平相對(duì)位置，而可在2D(如圖1)與3D(如圖2)顯示模式之間切換。
本發(fā)明的微位相位差板2，3，如圖3、4所示，為具有垂直條狀圖像的微位相差板，其中圖3所示為一片微位相差板2的奇數(shù)條條紋區(qū)域21圖像的相位延遲(Phase Retardation)量為0，而偶數(shù)條條紋區(qū)域22圖像的相位延遲量為丌(或反之)；如圖4所示為另一片微位相差板3的奇數(shù)條條紋區(qū)域31的相位延遲量為0，而偶數(shù)條條紋區(qū)域32的相位延遲量為-π(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。
在將影像液晶顯示面板1置放于兩片微位相差板2，3的前后，如圖5所示，若是將微位相差板2(或微位相差板3)以驅(qū)動(dòng)器6驅(qū)動(dòng)，和微位相差板3(或微位相差板2)的條紋區(qū)域重疊，亦即，奇數(shù)條條紋區(qū)域21對(duì)準(zhǔn)奇數(shù)條條紋區(qū)31，偶數(shù)條條紋區(qū)22對(duì)準(zhǔn)偶數(shù)條條紋區(qū)32，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(tài)A21+31合成相位差0+0＝0B22+32合成相位差π-π＝0也就是說，微位相差板2，3間的相位差作用完全消失，此時(shí)就好象沒有兩片微位相差板存在一樣，不會(huì)形成任何屏障(Barrier)的作用，和一般2D顯示器完全相同，而且，因?yàn)槠獍?可以選用和液晶顯示板的偏光膜方向一致，因此亮度不會(huì)損失。
請(qǐng)參看圖6所示，若是利用驅(qū)動(dòng)器6來驅(qū)動(dòng)微位相差板2或3，使得兩片微位相差板2，3間錯(cuò)開半個(gè)條紋寬度P/2，其中P的大小略大于影像面板畫素(Pixel)寬度(W)的兩倍，如此，符合下列習(xí)知的關(guān)系P＝2W(d+t)/d其中P為微位相差板的條紋寬度W為影像面板畫素寬度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(tài)A22+33合成相位差π+0＝πB22+31合成相位差π-π＝0C21+32合成相位差0-π＝-πD21+31合成相位差0+0＝0由于π和-π的位相差對(duì)于45°偏極光所造成的作用相同，因此兩片微位相差板2，3合成后，其相當(dāng)于一片條紋寬度為P/2的微位相差板，配合偏光板4以及液晶面板的后偏光膜，作用相當(dāng)于條紋寬度為P/2的黑白視差屏障。因此，觀察者可以由此而看到3D的圖像。
請(qǐng)參看圖7所示，其中，若是觀察者移動(dòng)時(shí)，通常在習(xí)用的3D呈像裝置中，原本呈現(xiàn)3D的圖像將會(huì)因?yàn)橛^察者的移動(dòng)而無法正確看到三維效果。但是在本發(fā)明的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)觀賞者頭部橫向移動(dòng)以致看不到立體影像時(shí)(知道觀賞者移動(dòng)的方法不包含在本發(fā)明中)，可以有兩種方式讓觀賞者繼續(xù)看到正確立體影像，第一種是讓影像往左(或往右)移動(dòng)一個(gè)畫素，造成左右眼影像互換的作用，第二種是以驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)動(dòng)載具8帶著微位相差板2，3，以及驅(qū)動(dòng)器6一齊移動(dòng)，當(dāng)觀察者往右移動(dòng)時(shí)，載具往左移動(dòng)，讓觀賞者眼睛一直在最佳觀賞位置，可以設(shè)定移動(dòng)最大量為P/2，當(dāng)觀察者移動(dòng)導(dǎo)致載具8的位移需移動(dòng)超過上述最大量時(shí)，可以使用影像橫移方式補(bǔ)償回來；也可以根據(jù)適當(dāng)視角范圍設(shè)定其它移動(dòng)最大量。
以上所述僅在于將本發(fā)明的最佳實(shí)施例表現(xiàn)出來，然并非在于限制本發(fā)明所欲保護(hù)的范圍；本發(fā)明所欲保護(hù)的范圍應(yīng)是由申請(qǐng)專利范圍所界定的范圍來加以界定，而不是由說明書中所述的內(nèi)容來加以限定。
權(quán)利要求
1.一種2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于包括有兩片微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調(diào)制器、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器以及一個(gè)載具，藉由該兩片微位相差板間的水平相對(duì)移動(dòng)而可在2D顯示模式與3D顯示模式之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于，該穿透式空間光調(diào)制器是一液晶面板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板是由復(fù)數(shù)條垂直條紋區(qū)域所組成，其中一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為π，另一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為-π，兩片其它區(qū)域的位相差為0。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板的復(fù)數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調(diào)制器的畫素寬度的兩倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該每一微位相差板可利用一驅(qū)動(dòng)器而產(chǎn)生水平位移，或者以第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一微位相差板，而以第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一加第二微位相差板加第一驅(qū)動(dòng)器的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于，當(dāng)兩片微位相差板的位相差π的區(qū)域和位相差-π的區(qū)域完全重疊，而兩者位相差0的區(qū)域也完全重疊時(shí)，可用于顯示2D影像。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于，當(dāng)兩片微位相差板錯(cuò)開，以致位相差丌的區(qū)域的部分重疊于位相差-π的區(qū)域，另外的部分重疊于位相差0的區(qū)域，而位相差-π的區(qū)域的部分疊于位相差丌的區(qū)域，另外的部分重疊于位相差0的區(qū)域時(shí)，可用于顯示3D影像。
8.一種2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于包括有一片固定微位相差板，一片可移動(dòng)微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調(diào)制器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，藉由可移動(dòng)微位相差板間的水平相對(duì)位移而可在2D顯示模式與3D顯示模式的間切換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該穿透式空間光調(diào)制器是一液晶面板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板是由復(fù)數(shù)條奇數(shù)和偶數(shù)垂直條紋區(qū)域所組成，其中一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為π，另一片的部份垂直條紋區(qū)域的位相差為-π，兩片其它區(qū)域的位相差為0。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板的復(fù)數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調(diào)制器的畫素寬度的兩倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于該可移動(dòng)微位相差板可利用該驅(qū)動(dòng)器而產(chǎn)生水平位移。
13.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于當(dāng)兩片微位相差板的位相差π的區(qū)域和位相差-π的區(qū)域完全重疊，而兩者位相差0的區(qū)域也完全重疊時(shí)，可用于顯示2D影像。
14.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的2D-3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，其特征在于當(dāng)兩片微位相差板錯(cuò)開，以致位相差丌的區(qū)域的一半重疊于位相差-π的區(qū)域，另一半重疊于位相差0的區(qū)域，而位相差-π的區(qū)域的一半疊于位相差π的區(qū)域，另一半重疊于位相差0的區(qū)域時(shí)，可用于顯示3D影像。
全文摘要
本發(fā)明2D－3D切換式自動(dòng)立體顯示裝置，系關(guān)于一種裸眼式立體顯示裝置，也就是讓觀察者不需額外佩戴特殊的眼鏡或其它裝置，就可以看到立體影像的裝置。其主要技術(shù)特征是藉由本發(fā)明的微位相差板在配合著偏光板之下形成了視差屏障(parallax barrier)，并以視差屏障原理，分離左右眼影像，實(shí)現(xiàn)2維－3維(2D－3D)間的切換而達(dá)到裸眼立體顯示的基本目的；同時(shí)，再利用兩片微位相差板間的平行移動(dòng)，得以連續(xù)的在影像移動(dòng)時(shí)仍能獲得3D的立體圖像，而可完成追跡的目的。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1506714SQ02155249
公開日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者蔡朝旭, 王迺岳 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院