專利名稱：2d-3d切換式自動立體顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關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：
習用的顯示器由黑白、彩色，進而精進到高畫質等一系列的發(fā)展，再再的顯示著追求一個更逼真、更自然的視覺享受。在此一趨勢下，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)一案中則早已公開了此項技術。而在美國專利U.S.Pat.No.5,831,765一案中，請參閱圖8、9所示，則是利用此習知技術，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，而達到2D-3D切換的目的。
這種方法的缺點為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，達到2D-3D切換的目的。
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(xù)。
因此，上述傳統(tǒng)式習用結構的實用性不佳，而有加以改良的必要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的，乃在于提供一種2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其中，主要是利用二片微位相位差板取代習知的黑白條紋差屏障或條狀圖案的液晶面板視差屏障，藉此而可達到可在2D與3D模式切換的功能。
本發(fā)明的再一個目的即是利用二片微位相差板的平行移動，而可供觀察者得以連續(xù)的在影像移動時仍能獲得3D的立體圖像。
本發(fā)明的上述的目是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的一種2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于包括有兩片微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調制器、兩個驅動器以及一個載具，藉由該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。
該穿透式空間光調制器是一液晶面板。
該每一片微位相差板是由復數(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數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調制器的畫素寬度的兩倍。
該每一微位相差板可利用一驅動器而產(chǎn)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加第一驅動器的組合。
當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，可用于顯示2D影像。
當兩片微位相差板錯開，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，可用于顯示3D影像。以及本發(fā)明一種2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于包括有一片固定微位相差板，一片可移動微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調制器、一個驅動器，藉由可移動微位相差板間的水平相對位移而可在2D顯示模式與3D顯示模式的間切換。
該穿透式空間光調制器是一液晶面板。
該每一片微位相差板是由復數(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數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調制器的畫素寬度的兩倍。
該可移動微位相差板可利用該驅動器而產(chǎn)生水平位移。
當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，可用于顯示2D影像。
當兩片微位相差板錯開，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，可用于顯示3D影像。
本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果是由于本發(fā)明的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(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關系，而可呈現(xiàn)出2D、3D的影像而達到裸眼立體顯示的基本目的，十分簡便可行。同時，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，而可供觀察者得以連續(xù)的在影像移動時仍能獲得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，極具實用價值。


圖1是本發(fā)明在立體以及平面間轉換時2D配置的結構示意圖；圖2是本發(fā)明在立體以及平面間轉換時3D配置的結構示意圖；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影像時的結構配置局部放大示意圖；圖6是本發(fā)明呈現(xiàn)出3D影像時的結構配置局部放大示意圖；圖7是本發(fā)明利用追跡時的結構示意圖；圖8是美國專利第5,831,765一案所使用呈現(xiàn)平面圖像的結構示意圖；圖9是美國專利第5,831,765一案所使用呈現(xiàn)立體圖像的結構示意圖；圖10是美國專利第6,157,424一案所使用呈現(xiàn)平面圖像的結構示意圖；
圖11是美國專利第6,157,424一案所使用呈現(xiàn)立體圖像的結構示意圖。件號說明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驅動器7驅動器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’背光光源具體實施方式
請參閱本發(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、一背光模塊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(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)以驅動器6驅動，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對準奇數(shù)條條紋區(qū)31，偶數(shù)條條紋區(qū)22對準偶數(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，此時就好象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的偏光膜方向一致，因此亮度不會損失。
請參看圖6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的大小略大于影像面板畫素(Pixel)寬度(W)的兩倍，如此，符合下列習知的關系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。
請參看圖7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(xiàn)3D的圖像將會因為觀察者的移動而無法正確看到三維效果。但是在本發(fā)明的2D-3D切換式自動立體顯示裝置中，當發(fā)現(xiàn)觀賞者頭部橫向移動以致看不到立體影像時(知道觀賞者移動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)移動一個畫素，造成左右眼影像互換的作用，第二種是以驅動器7驅動載具8帶著微位相差板2，3，以及驅動器6一齊移動，當觀察者往右移動時，載具往左移動，讓觀賞者眼睛一直在最佳觀賞位置，可以設定移動最大量為P/2，當觀察者移動導致載具8的位移需移動超過上述最大量時，可以使用影像橫移方式補償回來；也可以根據(jù)適當視角范圍設定其它移動最大量。
以上所述僅在于將本發(fā)明的最佳實施例表現(xiàn)出來，然并非在于限制本發(fā)明所欲保護的范圍；本發(fā)明所欲保護的范圍應是由申請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容來加以限定。
權利要求
1.一種2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于包括有兩片微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調制器、兩個驅動器以及一個載具，藉由該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(jù)權利要求1所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于，該穿透式空間光調制器是一液晶面板。
3.根據(jù)權利要求1所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板是由復數(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)權利要求3所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板的復數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調制器的畫素寬度的兩倍。
5.根據(jù)權利要求1或3所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該每一微位相差板可利用一驅動器而產(chǎn)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加第一驅動器的組合。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于，當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，可用于顯示2D影像。
7.根據(jù)權利要求3或4所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于，當兩片微位相差板錯開，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，可用于顯示3D影像。
8.一種2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于包括有一片固定微位相差板，一片可移動微位相差板、一偏光板、一背光模塊、一穿透式空間光調制器、一個驅動器，藉由可移動微位相差板間的水平相對位移而可在2D顯示模式與3D顯示模式的間切換。
9.根據(jù)權利要求8所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該穿透式空間光調制器是一液晶面板。
10.根據(jù)權利要求8所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板是由復數(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)權利要求10所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該每一片微位相差板的復數(shù)條條紋區(qū)域的寬度略大于該穿透式空間光調制器的畫素寬度的兩倍。
12.根據(jù)權利要求8或10所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于該可移動微位相差板可利用該驅動器而產(chǎn)生水平位移。
13.根據(jù)根據(jù)權利要求10或11所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于當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，可用于顯示2D影像。
14.根據(jù)根據(jù)權利要求10或11所述的2D-3D切換式自動立體顯示裝置，其特征在于當兩片微位相差板錯開，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，可用于顯示3D影像。
全文摘要
本發(fā)明2D－3D切換式自動立體顯示裝置，系關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，實現(xiàn)2維－3維(2D－3D)間的切換而達到裸眼立體顯示的基本目的；同時，再利用兩片微位相差板間的平行移動，得以連續(xù)的在影像移動時仍能獲得3D的立體圖像，而可完成追跡的目的。
文檔編號G02F1/1335GK1506714SQ02155249
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權日2002年12月10日
發(fā)明者蔡朝旭, 王迺岳 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院