CN101064081B - 体积三维显示面板和使用多层有机发光器件的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体积三维显示面板和使用该体积三维显示面板的体积三维显示系统。所述体积三维显示面板由堆叠多个透明平显示面板比如发光器件形成。在体积三维显示面板中，分别在透明三维显示面板上显示了二维图像以形成单个的三维图像。

Description

体积三维显示面板和使用多层有机发光器件的系统
技术领域
本发明有关的设备和系统涉及体积三维(3D)显示面板和使用该体积3D显示面板的体积3D显示系统，且更具体而言，涉及一种通过堆叠如有机发光器件的多个透明显示面板形成的体积3D显示面板，且涉及使用该3D显示面板的体积3D显示系统。
背景技术
3D图像是根据通过人眼的立体视觉的原理形成的。由于两眼分开了约65mm而产生的双眼视差被认为是产生立体效果的重要的因素。在各种领域中，比如医学图像，游戏、广告、教育和军事，最近基于双眼视差原理的3D图像显示器需求极大。而且，随着高清晰度电视(TV)的逐渐普及，预期在将来会普及观众可以通过其观看3D图像的3D TV。因此，提出了各种立体显示技术。
通常的立体显示技术粗略地被分为基于眼镜的立体显示技术、无眼镜立体显示技术和完美立体3D显示技术。
在基于眼镜的立体显示技术和无眼镜立体显示技术中，分别对人的左眼和右眼提供在其之间具有视差的两个二维(2D)图像，以提供立体效果。然而，基于眼镜的立体显示技术需要观众带上特别的附件，比如偏振眼镜来欣赏3D图像。在无眼镜立体显示技术中，仅位于预定位置的观众可以观看3D图像，因为仅一个观看区或几个分开的观看区被不连续地固定。另外，基于眼镜和无眼镜的立体显示技术均具有的限制在于仅再现了物体的深度，即，观众不能欣赏在各种方向观看的物体的所有图像。
为了解决这些问题，提出了完美立体3D显示技术，其中由观看图像的左眼和右眼形成的会聚角与两眼的焦点一致，从而可以识别完美的3D图像。完美立体3D显示技术的示例包括积分摄影术(integral photography)和全息摄影术(holography)。然而，积分摄影术具有的缺点在于由透镜获得的视差范围和观看角度是有限的。全息摄影术具有的缺点在于需要相干光源，比如激光，且难于记录和再现位于远距离的大的物体。
一种体积3D显示技术也是一种形式的完美立体3D显示技术。图1示意示出使用体积3D显示技术的常规体积3D显示装置。参考图1，常规体积3D显示装置包括用于投射图像的投影仪10和从投影仪10投射的图像落在其上的多板光学面板11。多板光学面板11是多个光学板11a到11e的叠层。每个光学板11a到11e例如是可控、可变、半透明液晶装置。当关闭时，光学板11a到11e变得透明。当打开时，光学板11a到11e进入不透明光散射状态。以该方式控制光学板11a到11e。
在该结构中，投影仪10使用分时技术通过连续地将多个具有不同深度的图像投射到光学板11a到11e上而在多板光学面板11上产生3D图像。更具体而言，投影仪10根据分时技术依次将第一到第五图像Im1到Im5投射到光学板11a到11e上。此刻，当从投影仪10投射相应的图像时，光学板11a到11e之一进入了不透明光散射状态，而其他的光学板则进入透明状态。然后，第一到第五图像Im1到Im5分别落在光学板11a到11e上。因为多个图像的投射在非常短的时间内完成，所以观众感到多个图像如单个的3D图像Im6。因此，获得了其中在空间内似乎形成了3D物体的视觉效果。
然而，投影仪10应当以超高速度执行光栅来从多个2D图像产生自然的3D图像。为了无闪烁地显示3D图像，投影仪10应当以至少1.5KHz到2KHz的速度将多个2D图像投射到光学板11a到11e上。由此，常规的体积3D显示装置需要能够以几千Hz的速度投射图像的投影仪。
图2示意示出了另一常规体积3D显示装置。在图2的常规的体积3D显示装置中，投影仪20连续地将图像投射到安装于圆柱框架21内的弯曲的屏幕22上，且同时以高速旋转屏幕22，由此获得3D图像。然而，在该常规的体积3D显示装置中，用于旋转屏幕22的马达(未显示)可能产生噪声，且难于使用大屏幕来形成大体积3D显示系统由于屏幕22和框架21之间摩擦和空气阻力。另外，使用该常规的体积3D显示装置的体积3D显示系统由于摩擦和空气阻力而易于断裂，从而系统的寿命减小。
发明内容
本发明提供了一种能够以简单的方案和低成本制造更完整的3D图像的体积3D显示面板，以及使用体积3D显示面板的体积3D显示系统。
根据本发明的一方面，提供有一种体积三维显示面板，所述面板包括多个堆叠的透明平显示面板，在其上分别显示了二维图像，以形成单个三维图像。
透明平显示面板可以为有机发光器件。
每个透明平显示面板可以包括透明基板、形成于透明基板上的第一透明电极、形成于第一透明电极上的有机发光层、和形成于有机发光层上的第二透明电极。每个透明平显示面板可以具有2mm或更小的厚度。
根据本发明的另一方面，提供有一种体积三维显示系统，所述系统包括体积三维显示面板和控制器。体积三维显示面板是多个透明平显示面板的堆叠。控制器根据深度信息将多个具有深度信息的二维图像分布到透明平显示面板。二维图像被显示于透明平显示面板上来形成单个三维图像。
控制器可以包括坐标转换单元和多路复用器。坐标转换单元将输入三维图像的坐标转换为体积三维显示面板的坐标，以根据深度信息将输入三维图像分为多个二维图像。多路复用器根据深度信息将多个具有深度信息的二维图像分布到透明显示面板。
控制器还可以包括交互作用单元，用于根据用户的指令将输入的三维图像旋转、平移或放大/缩小。
附图说明
参考附图，通过本发明的示范性实施例的详细描述，本发明的以上和其他优点将变得更加明显，在附图中：
图1示意示出了常规的体积3D显示装置；
图2示意示出了另一常规的体积3D显示装置；
图3示意示出了根据本发明的示范性实施例的体积3D显示系统；
图4A是示出了在图3的体积3D显示系统中使用的有机电致(EL)发光显示面板的结构的剖面图；
图4B示出透明有机EL显示面板的照片；
图5示意示出了通过堆叠图4A和4B中示出的透明EL显示面板形成的体积3D显示面板；以及
图6是图3的体积3D显示系统的控制器的结构的方框图。
具体实施方式
图3示意示出了根据本发明的示范性实施例的体积3D显示系统。如图3所示，该体积3D显示系统包括体积3D显示面板40和控制器30。体积3D显示面板40是多个透明平显示面板的堆叠。控制器30根据2D图像的深度信息将多个具有深度信息的2D图像分布到多个透明平显示面板，且在透明平显示面板上显示2D图像。体积3D显示面板40通过堆叠多个薄、透明平显示面板来形成。
在具有该结构的体积3D显示系统中，每个透明平显示面板显示2D图像。显示于透明平显示面板上的2D图像是根据深度信息将3D图像分解的图像。控制器30根据深度信息将这些2D图像分布到相应的透明平显示面板。因为平显示面板是透明的，观众将显示于平显示面板上的多个2D图像识别为单个完整的具有深度的3D图像。
在上述的体积3D显示系统中，显示面板自发光来显示图像，从而不需要昂贵的高清晰度投影仪。因此，可以极大地减小系统的整体尺寸和价格。另外，当投影仪投射图像时无需与时间点同步来打开/关闭多板光学面板，从而简化了控制器30的系统。就以高速旋转屏幕的方法而言，上述的体积3D显示系统不产生由马达引起的噪声或振动。
如上所述，薄、透明平显示面板形成了图3的体积3D显示系统。广泛使用的平显示面板的示例包括液晶面板(LCD)、有机发光器件(OLED)、等离子态显示面板(PDP)或其他本领域公知的其他平显示面板。然而，LCD需要背光，因为它们不自发光，且PDP难于变薄且消耗更多的功率。另一方面，OLED尽管是自发光的，但是仅消耗LCD所消耗的一半的功率，且可以具有等于或小于LCD的厚度的1/3的厚度，且具有宽视角和响应速度是LCD的约1000倍。另外，OLED具有简单的结构，且由此可以容易地制造，且根据基板和电极的材料可以将OLED形成为透明的。由此，在广泛使用的平显示面板中OLED具有用于制造根据本发明的示范性实施例的体积3D显示系统的合适的特性。
图4A是示出了在图3的体积3D显示系统中使用的如此的OLED的结构的剖面图。如图4A所示，OLED一般包括透明基板42、形成于透明基板42上的比如氧化铟锡(ITO)层的透明电极43、形成于透明电极43上的透明有机发光层44、和形成于透明有机发光层44上的阴极45。透明基板42可能由玻璃或塑料制成。塑料比玻璃更轻且更有柔性。然而，塑料比玻璃更不透明，且比玻璃具有更高的热膨胀系数。然而，由于最近使用100nm直径的透明纳米纤维作为加强材料，所以可以制造足够柔韧和透明的聚合物基板，以具有大于约85％的平行线透射率且具有相似于玻璃的低热膨胀系数。透明电极43可以由ITO制成。透明有机发光层44由单体材料形成，比如Alq3、蒽或其他本领域中公知的单体材料，或由聚合物材料形成，比如聚苯乙烯(PPV)、聚噻吩(PT)或其他本领域中公知的聚合物。为了提高发光效率，可以在阴极45和透明有机发光层44之间夹置电子传输层(未显示)，且可以在作为阳极的透明电极43和透明有机发光层44之间夹置空穴传输层(未显示)。
阴极45可以由具有相对低功函数的金属形成。近来，通过将阴极45形成为透明电极，已经开发了一种透明有机发光器件(TOLED)，通过其观众可以通过前侧和后侧观看图像。图4B示出TOLED的照片。如图4B所示，通过使得有机发光层44的两侧上的电极为透明的，除了其上显示图像的部分之外的整个平显示面板可以是透明的。因此，如此的TOLED也可以用于制造体积3D显示面板40。
图5示意示出了通过堆叠透明显示面板41形成的体积3D显示面板40。如图5所示，通过没有间隙地堆叠薄透明平显示面板41，即面板41a到41n，形成了体积3D显示面板40。在该情形，优选使用具有小热膨胀系数的基板作为包括在每个透明平显示面板41中的基板以稳定地保持相邻的平显示面板41之间的结合。在该结构中，因为每个平显示面板41是透明的，所以在平显示面板41上显示的任何图像可以被观众识别。因此，可以将体积3D显示面板40认为是像素的三维配置。体积3D显示面板40的像素可以被称为体素(voxel)。换言之，如果单个平显示面板的图像元件被称为像素，那么具有厚度的像素被称为体素。
随着堆叠的平显示面板41的数量增加，图5的体积3D显示面板40可以提供更完全的3D图像。而且，随着每个平显示面板41的厚度减小，体积3D显示面板40可以提供更精确的3D图像。例如，每个平显示面板41的厚度优选地等于或小于约2mm。
如上所述，图3的体积3D显示系统提供将多个2D图像彼此重叠产生了三维效果。因此，控制器30将2D图像分布到图5的体积3D显示面板40的平显示面板41上。图6是图3的体积3D显示系统的控制器30的结构的方框图。
如图6所示，控制器30包括：坐标转换单元31，用于产生将显示在体积3D显示面板的图像的坐标；交互作用单元32，用于根据用户的指令以各种形式处理图像；和多路复用器33，用于将图像数据分布到体积3D显示面板40的平显示面板41。
通常可以输入到体积3D显示面板40的3D图像数据的格式的示例包括3D图形数据、2D图像和深度信息的组合、纯2D图像数据、图形的组合以及真实的照片等。坐标转换单元31转换具有上述格式的3D图像数据的坐标，从而可以通过该体积3D显示系统来有效地显示图像数据。3D图像数据的坐标的示例包括笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标或本领域中公知的其他坐标系统的坐标。因为图3的体积3D显示面板是矩形平行六面体，所以可以将3D图像数据转换为笛卡尔坐标。换言之，坐标转换单元31根据深度值(其可以例如被表达为z坐标)把将要显示的3D图像分解为多个2D图像(在该示例中以x坐标和y坐标来表达)。
坐标转换的2D图像经由多路复用器33被分布到体积3D显示面板40的平显示板。换言之，多路复用器33将输出的3D图像的深度值转换为就平显示面板的数量而言的物理深度值且根据该物理深度值将2D图像提供给相应的平显示面板。如果使用了平显示面板，即第一到第n平显示面板，则多路复用器33顺序地将2D图像以2D图像的深度值的顺序分布到第一到第n平显示面板。然后，2D图像被分别显示于第一到第n平显示面板上。用户将重叠的2D图像识别为单一的3D图像。
能够变化图像的交互作用在3D显示中是有用的。例如，图像一般通过旋转、平移、变焦、缩放比例或本领域公知的其他方法来变化。因此，如图6所示，控制器30还包括交互作用单元32来根据用户的指令变化从坐标转换单元31输出的2D图像。由交互作用单元32变化的图像经由多路复用器33被分布到体积3D显示面板40的平显示面板并在其上显示。
如上所述，在根据本发明的示范性实施例的体积3D显示系统中，多个透明显示面板自发光来显示图像，从而不需要昂贵的高清晰度投影仪。因此，可以极大地减小系统的整体尺寸，且还可以极大地减小其价格。另外，无需进行在常规的显示系统中所需的操作，即，使多板光学板的开/关操作与通过投影仪的图像的投射同步，从而可以简化系统的控制系统。具体而言，当有机发光层被用作透明平显示面板时，响应速度非常高。由此，根据本发明的示范性实施例的体积3D显示系统可以比使用投影仪的常规的显示系统更有效地显示3D图像。
另外，与使用以高速旋转屏幕的方法的常规显示系统相比，根据本发明的示范性实施例的体积3D显示系统不产生由马达引起的噪声或振动。
虽然参考其示范性实施例具体显示和描述了本发明，然而本领域的一般技术人员可以理解在不脱离由权利要求所界定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出形式和细节上的不同变化。
本申请要求于2005年6月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0046733的优先权的权益，其全部内容引入于此作为参考。

Claims (4)

1.一种体积三维显示系统，包括
体积三维显示面板，包括多个透明平显示面板的堆叠；和
控制器，根据深度信息将多个具有所述深度信息的二维图像分布到所述透明平显示面板，
其中所述多个二维图像被显示于所述多个透明平显示面板上来形成三维图像，且
其中所述控制器包括：
坐标转换单元，将输入三维图像的坐标转换为所述体积三维显示面板的坐标，以根据深度信息将所述输入三维图像分为多个二维图像；
多路复用器，根据所述深度信息将多个具有所述深度信息的二维图像分布到所述多个透明显示面板；以及
交互作用单元，用于根据指令将所述输入的三维图像旋转、平移、变焦或缩放。
2.如权利要求1所述的体积三维显示系统，其中每个所述多个透明平显示面板为有机发光器件。
3.如权利要求2所述的体积三维显示系统，其中每个所述透明平显示面板包括：
透明基板；
形成于所述透明基板上的第一透明电极；
形成于所述第一透明电极上的有机发光层；和
形成于所述有机发光层上的第二透明电极。
4.如权利要求3所述的体积三维显示系统，其中每个所述透明平显示面板具有大约2mm或更小的厚度。
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