TWI487949B - 立體影像顯示裝置 - Google Patents

Description

立體影像顯示裝置

本發明涉及一種立體影像顯示裝置，尤其是，一種當使用雙目視差屏障單元(barrier cell)顯示不同的視圖(view)數時相對於該雙目視差屏障單元基於相同的開口率和回退距離(back distance)來取得設計參數的立體影像顯示裝置。

目前，基於高速資訊通訊網絡而構建的資訊的快速傳播的服務由簡單的“聽和說”(例如，目前的電話)服務發展到基於用於特徵(聲音和影像)的高速處理的數位終端的“看和聽”多類型服務，並且被期望最終發展成多維空間的三維(3-dimentional，3D)立體資訊通訊服務，該三維立體資訊通訊服務能使虛擬現實化並能使立體觀察不受時間和空間的限制。

通常，顯示三維的立體影像通過觀察者的眼睛基於立體視覺原則而實現。可是，因為觀察者的眼睛在空間上彼此分離大約65毫米(即，存在雙目視差)，由於兩眼之間的位置差，左右眼感知略微不同的影像。由於兩眼之間位置差的影像差簡稱雙目視差。而且，3D立體影像顯示裝置基於雙目視差設計來允許左眼僅觀察到用於左眼的影像和右眼僅觀察到用於右眼的影像。

尤其是，當左右眼觀察不同二維(2-dimentional，2D)影像時，兩不同影像通過視網膜分別傳送到大腦，大腦精確地結合影像並且重現原始3D影像的距離感和真實感。該能力一般簡稱為立體測圖(立體視覺)，應用到立體視覺的顯示裝置簡稱為立體顯示裝置。

立體顯示裝置分為眼鏡式立體顯示裝置和非眼鏡式立體顯示裝置。非眼鏡式立體顯示裝置的代表範例包括雙目視差型裝置和液晶電場鏡片型裝置，該液晶電場鏡片型裝置係基於實現3D影像的方法。

可是，上述的傳統的立體影像顯示裝置有如下問題。

在一般的立體影像顯示裝置中，影像資料、影像面板的驅動像素以及切換單元(例如，屏障單元)的視圖應以1：1的比例彼此對應。因此，要處理影像內容或影像面板的視圖數的任何變化是有困難的，並因此需要一個 依據不同的視圖數目而有不同的屏障的切換單元。而且，當切換單元改變時，屏障的開口率和回退距離也隨之變化，這就造成了結構限制來允許單個的立體影像顯示裝置有不同的視圖數。

那就是，使用單個的立體影像顯示裝置顯示不同的視圖數的困難導致不同內容的顯示的限制。

因此，本發明目的在於提供一種立體影像顯示裝置，該立體影像顯示裝置大大地省卻了由於相關技術的不足和侷限性帶來的一個或多個問題。

本發明一方面提供一種立體影像顯示裝置，其當使用雙目視差屏障單元(barrier cell)顯示不同的視圖(view)數時相對於該雙目視差屏障單元基於相同的開口率和回退距離(back distance)來取得設計參數。

本發明附加的優勢、目的和特徵在下文描述中將部分說明且部分通過下面的實施例或從本發明的實踐中瞭解到的對於本領域的技術人員是顯而易見的。本發明的目的和其他優勢通過在說明書、申請專利範圍及所附圖式中特別指出的結構獲得並實現。

為了獲得這些目的和其他優勢並根據本發明的目的，在此作為具體而廣泛的描述，一種立體影像顯示裝置包括：一影像面板；以及一雙目視差屏障單元，其包括相對於彼此的一第一基板以及一第二基板、複數個設置在該第一基板上以在一第一方向上延伸的第一電極、形成在該第二基板上的一第二電極、以及形成在該第一基板與該第二基板之間的一液晶層，其中，該雙目視差屏障單元被驅動來顯示不同的視圖數，以及其中，假設對應於一小視圖數的該雙目視差屏障單元的一區域為一個單元，分割於一個單元內的單元驅動區域數被定義為K/A(其中，‘A’為該雙目視差屏障單元的一開口率，‘K’為‘{大視圖數/小視圖數}*n’(n為1和小視圖數之間的一自然數))。

‘n’的一數值可被選擇來允許‘K’的一數值被最小的倍數的自然值所表示。

相同的回退距離和相同的開口率係在不同的視圖數下驅動時被保持。

當該小視圖數下驅動時和該大視圖數下驅動時，該單元驅動區域有相 同的寬度。

相同數目的第一電極可被設置在每一單元驅動區域中。

該立體影像顯示裝置可能進一步包括：一電壓源，其用以施加公共電壓至該第二電極並選擇性地施加公共電壓或驅動電壓至該等第一電極。

該電壓源施加相同的驅動電壓至對應至每一單元驅動區域的該等第一電極。

本發明前述的一般描述和下面的詳細描述是示範和解釋的並旨在對本發明的申請專利範圍提供進一步的解釋。

現將參考本發明的較佳實施例而詳細描述，該等較佳實施例將於所附圖式中說明。

以下，根據本發明立體影像顯示裝置將參考所附圖式詳細描述。

第1圖為說明根據本發明之立體影像顯示裝置的截面圖。

如第1圖中所說明，根據本發明的立體影像顯示裝置包括影像面板100以及設置於影像面板100上的雙目視差屏障單元200。在本發明中，雙目視差屏障單元200可依據電壓的施加或不施加來切換以顯示2D影像或3D影像以及顯示不同的視圖數。

一光源可進一步被設置在影像面板100之下。

在此說明的實施例中，觀察者位於圖式的下方。在提供光源的情況下，假設影像面板100垂直於地面，且光源在最遠離觀察者的位置豎立垂直於地面。另一方面，假設影像面板100垂直於地面，光源位於靠近地面的最低位置。

影像面板100是否包含光源是根據是否為主動發光元件或被動發光元件而判定。例如影像面板100可為液晶面板、有機發光顯示面板、場發射顯示面板、電漿顯示面板、量子點(quantum dot)面板及電泳顯示面板的其中之一，並且在適當的情況下，同樣地可適用於將來發展出來的一些平面顯示面板。當影像面板100為上述面板中的液晶面板時，光源的提供是有必要的。

影像面板100包括垂直地以一長度設置的R、G和B子像素，並且每 一行的R、G和B子像素垂直地組成一單個的像素來顯示影像。對應於每一子像素的視圖影像(view image)基於3D模式下的視圖數來判定。例如，在2-視圖顯示(2-view display)的情況下，第一視圖係定義為由左眼影像被分配到的區域，而第二視圖係定義為右眼影像被分配到的區域。每一視圖對應於幾十個子像素或單一個子像素。在4-視圖顯示(4-view display)的情況下，第一視圖到第四視圖組成單一個單元，其中每一視圖對應至幾十個子像素或單一個的子像素。

在本發明的立體影像顯示裝置中，雙目視差屏障單元200用於顯示不同的視圖數。

在一個範例中，假設雙目視差屏障單元200執行2-視圖顯示和四視圖顯示，其中兩個視圖經過2-視圖顯示而組成單一個單元以及四個視圖經過4-視圖顯示而組成單一個單元。在任一種情況下，對應的單元係重複地被組織和排列。

雙目視差屏障單元200為響應施加的電壓而驅動的一元件，尤其是，當施加電壓到其中時，雙目視差屏障單元200為液晶層在液晶的排列方面為可改變的主動元件。並且，當沒有施加電壓時，雙目視差屏障單元200用作透明單元。另一方面，在3D模式下，對應於電壓的施加，雙目視差屏障單元200以每一單元為基準而分成屏障區域和開口區域。即，開口區域被驅動以顯示白色，並且屏障區域被驅動以顯示黑色。例如，在正常白色模式的情況下，驅動電壓被施加以在屏障區域中建立一電場，而在正常黑色模式的情況下，驅動電壓被施加以在開口區域中建立一電場。

在圖中，‘P’表示單個視圖的寬度，其中在該單個視圖中左眼影像或右眼影像從影像面板中顯現。即，‘P’表示一屏障的節距，其包括在一單個單元內由雙目視差屏障單元所產生之遮罩(shield)和雙目視差屏障單元開口。圖式中說明的是2-視圖的狀態。

這種關係通過下面涉及焦點距離的公式1、基於三角形的比例幾何的公式2、基於司乃耳定律的公式3獲得。

公式1 P_B =N/(1/E+1/P)

此處，‘E’表示孔間(inter-ocular)距離，‘P’表示影像面板一個子像素的節 距。且‘N’表示視圖數。在圖式中，一個子像素和一個視圖以1：1的比例彼此對應。

公式2 D' =S．E/P

此處，‘S’表示雙目視差屏障單元和影像面板之間的距離(即，回退距離)，‘n’表示影像面板和雙目視差屏障單元之間的玻璃基板的折射率，以及‘h’表示影像面板水平長度的一半。

同時，‘D’表示圖式中相對於雙目視差屏障單元的觀察距離。在此，‘D’表示實際觀察距離，該實際觀察距離通過補償空氣和玻璃基板之間的折射率的差值而獲得。

以下，將描述雙目視差屏障單元200不同的視圖數的顯示。儘管以下描述通過範例方式解釋執行2-視圖顯示和4-視圖顯示的雙目視差屏障單元200，但本發明不限於此。在另一範例中，只要視圖數藉由施加至雙目視差屏障單元的電壓而可調整，雙目視差屏障單元200可顯示任何其他視圖數。

第2A圖和第2B圖為說明分別在第1圖之2-視圖顯示和4-視圖顯示上影像面板和雙目視差屏障單元的截面圖，且第3圖為說明影像面板和第1圖中之雙目視差屏障單元的接合狀態的平面圖。

如第2A圖和第2B圖所示，在本發明的立體影像顯示裝置中，單個雙目視差屏障單元可執行2-視圖顯示或4-視圖顯示。假設對應至小的視圖數的雙目視差屏障單元200的區域為一個單元(P、P)，分割於單個單元(P、P)中的單元驅動區域的數目定義為K/A(此處，‘A’表示雙目視差屏障單元的開口率，‘K’為{大的視圖數/小的視圖數})。

在這種情形下，由於2-視圖顯示和4-視圖顯示被使用，‘K’的值為2。同時，在該說明的範例中，開口率設為25%。

基於上述等式，計算與小的視圖數對應的一單個單元內的單元驅動區域數的等式如下：N=K/A

此處，‘A’表示雙目視差屏障單元的開口率，而‘K’為{大的視圖數/小的視圖數}*n。

在此，‘n’選擇自1到小視圖數之間的自然數以使得K值為其倍數最小自然數(minimum multiple natural number)。

在說明的範例中，‘N’值設為2/0.25=8。

當雙目視差屏障單元200使用包括大視圖數和小視圖數的兩個視圖數時，單元驅動區域的數目表示必須被分割來保持相同的開口率的單個單元驅動(P，P)內的最小數的驅動區域。

在說明的範例中，小視圖數為2，因此，2-視圖被分割成8個單元驅動區域。由於開口率為25%，8*0.25=2。也就是說，兩個單元驅動區域定義開口Q1。

在4-視圖顯示的情形下，相同的25%的開口率被保持，但是單個單元(P，P)的寬度為2-視圖顯示的兩倍，驅動區域數也為8*2=16。因此，與開口Q2對應的單元驅動區域數為16*0.25=4。

在說明的範例中，當雙目視差屏障單元使用2-視圖顯示時，單個單元的寬度為119.39微米，當雙目視差屏障單元使用4-視圖顯示時，單個單元的寬度為238.78微米。然而，這寬度是通過範例而定的並且該寬度是可變化的。同時，開口率變化為不同於25%的值。然而在具有相同長度的雙目視差屏障單元的基準上，開口率有一固定的值。上述25%的開口率在15.6英寸的基準上在實施例中給定，且該開口率可響應雙目視差屏障單元的長度上的增長或減少而增加或減少。

在本發明中，用來顯示不同的視圖數的單個雙目視差屏障單元200設計來滿足N=K/A(其中，‘A’為雙目視差屏障單元的開口率，而‘K’為{大視圖數/小視圖數})的需求。同時，即使雙目視差屏障單元200顯示不同的視圖數，雙目視差屏障單元200設計以保持相同的開口率和回退距離，這就允許觀察者在對應的距離自由地藉由在兩個視圖數之間切換而觀察顯示的3D影像。

藉由改變相對於包含於雙目視差屏障單元200電極的電壓施加條件，在不同視圖數之間的切換是可能的。

例如，如果大視圖數為3且小視圖數量2，由{大視圖數/小視圖數}所 得的‘K’值為1.5，因此‘n’設定為2以允許‘K’有1.5的倍數的最小自然值。在這種情形下，K為3。

類似於上述描述，假設開口率為25%，N為3/0.25=6。

在這種情形下，如果大視圖數/小視圖數的值為整數，‘n’設定為1。另一方面，如果大視圖數/小視圖數的值小於1而不是整數，乘以‘n’以允許‘K’有其倍數的最小自然值。‘n’的最大值與小視圖數對應。也就是，如果小視圖數為2，‘n’可從1和2中選擇，如果小視圖數為3‘n’可從1到3之間的整數選擇。

第4A圖和第4B圖為說明分別在2-視圖顯示和4-視圖顯示上由觀察者觀察的視圖。

如說明的第4A圖所示，在2-視圖顯示的情形下，觀察者的左眼和右眼分別接收第一視圖和第二視圖，且觀察者通過兩個視圖的混合可識別3D影像。

如第4B圖所示，在4-視圖顯示的情形下，觀察者的左眼和右眼分別接收第一視圖和第二視圖、第二視圖和第三視圖、或第三視圖和第四視圖，觀察者通過混合各自的兩個視圖可識別3D影像。也就是，在4-視圖顯示的情形下，左眼和右眼基於雙目視差而依序地接收兩個視圖，這有利於允許移動的觀察者來觀察3D影像。

在此，該視圖可被視為以每一像素基準或每一子像素基準而從影像面板顯示的最小影像單元。

同時，在上文描述的本發明的立體影像顯示裝置，用於顯示不同的視圖數的雙目視差屏障單元有如下配置。

第5圖為說明用於根據本發明之立體影像顯示裝置的雙目視差屏障單元的驅動機制的方塊圖。

如第5圖所示，雙目視差屏障單元200的驅動機制包括：雙目視差屏障單元視圖控制器163，其選擇3D顯示上的視圖數；電壓產生器162，其產生對應於所選擇的視圖數的電壓；以及電壓施加器161，其施加產生的電壓至包括於雙目視差屏障單元200裏的電極。

電壓施加器161連接到焊墊區域(pad region)152，該焊墊區域152位於雙目視差屏障單元200的外周。焊墊區域152包含金屬線，該金屬線分別 連接到主動區域151的複數個電極的末端，該主動區域151包括在雙目視差屏障單元200中。主動區域151用作實際屏障。該等金屬線直接地連接到電壓施加器161以接收驅動電壓。

第6A圖和第6B圖為說明分別在第5圖之2-視圖顯示和4-視圖顯示上雙目視差屏障單元的開口率的截面圖。

如第6A圖和第6B圖所示，雙目視差屏障單元200包括：彼此相對的第一基板133和第二基板131；複數個設置在第一基板133的區間以在第一方向上延伸的第一電極130；形成在第二基板131上的第二電極136；以及液晶層135，該液晶層135形成在第一基板133和第二基板131之間。

參考說明2-視圖顯示的第6A圖，如果雙目視差屏障單元200在正常黑色模式下，驅動電壓僅施加給一些與開口Q1對應的第一電極130，該驅動電壓不同於施加給第二電極136的公共電壓。在此情形下，公共電壓施加給其他的第一電極。

相反地，如果雙目視差屏障單元200在正常白色模式下，驅動電壓僅施加給一些與遮罩對應的第一電極130，該驅動電壓不同於施加給第二電極136的公共電壓。

每一開口Q1和每一遮罩皆有與參考第2圖和第3圖而描述的單元驅動區域的整數倍數相對應的寬度。如上所述，在2-視圖顯示的情形下，開口Q1對應至兩個單元驅動區域。

參考說明4-視圖顯示的第6B圖，如果雙目視差屏障單元200處在正常黑色模式下，驅動電壓施加給僅與開口Q2對應的第一電極130，其中該驅動電壓不同於施加給第二電極136的公共電壓。在此種情形下，公共電壓施加給其他的第一電極。

相反地，如果雙目視差屏障單元200處在正常白色模式下，驅動電壓僅施加給一些與遮罩對應的第一電極130，該驅動電壓不同於施加給第二電極136的公共電壓。也就是，假設保持相同的開口率，電壓施加條件等於2-視圖顯示的那些。

在4-視圖顯示的情形下，開口Q2對應於四個單元驅動區域。

從上面的描述顯而易見的是，通過根據本發明的立體影像顯示裝置，作為根據最小單元驅動區域而計算的設計參數的結果，一單個雙目視差屏 障單元200可被切換以顯示不同的視圖數。

進一步地，單個雙目視差屏障單元藉由在顯示不同的視圖數時保持相同的開口率和回退距離能像兩個屏障一樣來驅動。也就是，一單個遮罩形式下的雙目視差屏障單元可用作具有視圖數的屏障。

進一步地，提供用於最小單元驅動區域設計參數計算的等式可導致在不同視圖數下處理驅動的能力。

在沒有脫離本發明的精神或保護範圍下所做的各種變化和修改對於熟悉本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，本發明旨在覆蓋本發明提供之包含在附加申請專利範圍和等同它們的的範圍內的變化和修改。

本申請案主張2011年9月7日提交的韓國專利申請第10-2011-0090942號的優先權，該申請在此全部引用作為參考。

100‧‧‧影像面板

130‧‧‧第一電極

131‧‧‧第二基板

133‧‧‧第一基板

135‧‧‧液晶層

136‧‧‧第二電極

151‧‧‧主動區域

152‧‧‧焊墊區域

161‧‧‧電壓施加器

162‧‧‧電壓產生器

163‧‧‧屏障單元視圖控制器

200‧‧‧雙目視差屏障單元

所附圖式，其中提供關於本發明的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份。所附圖式說明本發明的實施例並且與說明書一同提供對於本發明之原則的解釋。圖式中：第1圖為說明根據本發明之立體影像顯示裝置的截面圖；第2A圖和第2B圖為說明分別在第1圖之2-視圖顯示和4-視圖顯示上影像面板和雙目視差屏障單元的截面圖；第3圖為說明第1圖之影像面板和雙目視差屏障單元的接合狀態的平面圖；第4A圖和第4B圖為說明分別在2-視圖顯示和4-視圖顯示上由觀察者觀察的視圖；第5圖為說明根據本發明之用於立體影像顯示裝置的雙目視差屏障單元的驅動結構的方塊圖；以及第6A圖和第6B圖為說明分別在第5圖之2-視圖顯示和4-視圖顯示上雙目視差屏障單元的開口的截面視圖。

100‧‧‧影像面板

200‧‧‧雙目視差屏障單元

Claims (7)

1. 一種立體影像顯示裝置，包括：一影像面板；以及一雙目視差屏障單元，其包括相對於彼此的一第一基板以及一第二基板、複數個設置在該第一基板上以在一第一方向上延伸的第一電極、形成在該第二基板上的一第二電極、以及形成在該第一基板與該第二基板之間的一液晶層，其中，該雙目視差屏障單元被驅動來顯示不同視圖的數目，其中，假設對應於一小視圖數的該雙目視差屏障單元的一區域為一單元，在一個該單元裏被分割的單元驅動區域數被定義為K/A(其中，‘A’為該雙目視差屏障單元的一開口率，‘K’為‘{大視圖數/小視圖數}*n’(n為1和小視圖數之間的一自然數))，以及其中，當‘A’被選擇時，在一個該單元裏被分割的單元驅動區域數為一自然數。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的立體影像顯示裝置，其中‘n’的一數值被選擇來允許‘K’的一數值被最小的倍數的自然值所表示。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的立體影像顯示裝置，其中相同的回退距離和相同的開口率係在不同的視圖數下驅動時被保持。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的立體影像顯示裝置，其中當該小視圖數下驅動時和該大視圖數下驅動時，該單元驅動區域具有相同的寬度。
5. 依據申請專利範圍第4項所述的立體影像顯示裝置，其中相同數目的第一電極被設置在每一單元驅動區域中。
6. 依據申請專利範圍第1項所述的立體影像顯示裝置，進一步包括：一電壓源，其用以施加公共電壓至該第二電極並選擇性地施加公共電壓或驅動電壓至該等第一電極。
7. 依據申請專利範圍第6項所述的立體影像顯示裝置，其中，該電壓源施加相同的驅動電壓至對應至該每一單元驅動區域的該等第一電極。