DE10241976A1 - 2D/3D umwandelbares Display - Google Patents

2D/3D umwandelbares Display

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DE10241976A1
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Abstract

Ein zweidimensionales (2D)/dreidimensionales (3D) umwandelbares Display, das ein feines Loch verwendet, genauer ein 2D/3D umwandelbares Display, das einfach in 2D oder 3D umgewandelt werden kann, wobei ein elektrooptisches Material, dessen Brechungsindex gemäß der angelegten Spannung varriert, verwendet wird, wird zur Verfügung gestellt. Ein System, mit dem einfach 2D/3D gewählt werden kann, kann in vielen Gebieten verwendet werden, die den Bedarf an deutlich verbesserter Videoinformation haben, wie etwa Medizin, Ingenieurwissenschaften, Simulationen und stereoskopisches Video-TV, das in naher Zukunft aufkommen wird.

Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein zweidimensionales (2D)/dreidimensionales (3D) unwandelbares Display, das ein feines Loch verwendet, genauer ein 2D/3D umwandelbares Display, das einfach in 2D oder 3D umgewandelt werden kann, wobei ein elektrooptisches Material, dessen Brechungsindex gemäß der angelegten Spannung variiert, verwendet wird.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein stereoskopisches Videodisplay, das ein dreidimensionales (3D) Video anzeigt und das im weitesten Sinne stereoskopische Bilder und 3D-Bilder beinhaltet, wird auf Grundlage des stereoskopischen Anzeigeverfahrens, des Blickpunktes, der Beobachtungsbedingungen und der Bedingung, ob ein Beobachter eine zusätzliche Brille trägt oder nicht, klassifiziert. Binokularparallaxe wird verwendet, so dass ein Beobachter ein Video, das durch ein Display zur Verfügung gestellt wird, stereoskopisch wahrnimmt. Das bedeutet, falls das Video, das von verschiedenen Winkeln aus beobachtet wird, mit beiden Augen aufgenommen wird, nimmt der Beobachter den Raum durch Gehirntätigkeit wahr. Ein Anzeigeverfahren beinhaltet das stereoskopische Anzeigen und das volumetrische Anzeigen auf der Grundlage der Wahrnehmung der stereoskopen Ansicht von einem stereoskopen Videodisplay. Bei dem stereoskopen Display werden zwei Teile eines 2D Bildes, die eine Binokularparallaxe haben, in Bilder geteilt, die jeweils von dem rechten und linken Auge aufgenommen werden, um so stereoskopische Wahrnehmung zu ermöglichen. Da rechte und linke Bilder, die von den beiden Augen aufgenommen werden, angezeigt werden, gibt es den Nachteil der stereoskopischen Ansichten, bei denen sie nur von einem Blickpunkt aus wahrgenommen werden. Bei der volumetrischen Anzeige werden stereoskopische Bilder, bei denen das Objekt in verschiedenen Richtungen aufgenommen ist, angezeigt. Es gibt dabei den Vorteil, dass 3D-Bildern erhalten werden, selbst für den Fall, dass die Beobachtungspositon sich verändert, das heißt, in einem Fall, bei dem der Beobachter das Objekt aus verschiedenen Richtungen beobachtet.
  • Ein Verfahren zum Anzeigen von 3D-Bildern, das eine Technik zum Anzeigen von 3D- Bildern ist, und Binokularparallaxen-Bilder, die in verschiedenen Richtungen aufgenommen sind, anzeigt, beinhaltet ein Parallax-Panoramagrammverfahren, ein Lentikularverfahren, ein Integralphotographie- oder Volumetrik-Graph (IP)-Verfahren und ein Schlitzrasterverfahren.
  • Unter diesen Verfahren benötigt das IP-Verfahren keine zusätzliche Brille zur Beobachtung und bei dem IP-Verfahren wird ein stereoskopisches Video automatisch in einer gewünschten Position erhalten und daher ist das IP-Verfahren sehr nützlich um 3D-Videos zu erzeugen. Ein Display, das das IP-Verfahren verwendet, beinhaltet ein Mikrolinsenarray oder ein Array von feinen Löchern und wird in vielen Anwendungen wie Medizin, die Ingenieurwissenschaften und Simulationen verwendet.
  • Fig. 1 stellt ein bekanntes 3D-Videosystem und Verfahren zur Verwirklichung desselben dar. Ein Objekt 11, das aufgenommen werden soll, wird mit einer TV-Kamera 13 durch ein Linsenarray 12 aufgenommen und ein Videosignal wird an ein Display 15 übertragen, wobei ein Sender und ein Empfängergerät verwendet werden und das Videosignal wird auf dem Display 15 durch ein Array von feinen Löchern 16 wiedergegeben, wodurch das 3D-Video verwirklicht wird. Bei dieser Struktur kann ein Problem auftreten, bei dem konkave und konvexe Bilder des Objekts, die dargestellt werden sollen, in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind und daher beinhaltet das System weiterhin einen Konverter 14 zur Korrektur der konkaven und konvexen Bilder in dem Sende- und Empfangsschritt. In diesem Fall ist das Array aus feinen Löchern 16 auf der vorderen Oberfläche des konventionellen Displays 15 ausgebildet, um so zu ermöglichen, dass das empfangene Video stereoskopisch wiedergegeben wird. Hier dient das Array aus feinen Löchern 16 als Linsenarray.
  • Ein System zur Simulation oder medizinischen Analyse, das das 3D-Videosystem benötigt, benötigt auch 2D-Video. Jedoch kann bei dem bekannten 3D-Display das 2D- und 3D- Video nicht selektiv verwirklicht werden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Zur Lösung des obigen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zweidimensionales (2D)/dreidimensionales (3D) umwandelbares Display zur Verfügung zu stellen, wobei ein feines Loch verwendet wird und wobei das Display fähig ist, 2D und 3D- Bilder auf einem einzelnen Display darzustellen, ohne dass weitere Bauteile hinzugefügt werden.
  • Demgemäss wird, um die Aufgabe zu lösen, ein umwandelbares zweidimensionales (2D)/ dreidimensionales (3D) Display in einem stereoskopischen Videodisplay zur Verfügung gestellt, das ein Bildgebungsdisplay und eine Einheit mit einem Array von feinen Löchern umfasst, das auf der vorderen Oberfläche des Bildgebungsdisplays ausgebildet ist und eine Flüssigkristallschicht beinhaltet, zu der Licht tritt, das von dem Bildgebungsdisplay emittiert wird, wobei die Flüssigkristallschicht selektiv einen Bereich eines feinen Lochs gemäß der extern angelegten Spannung bildet.
  • Es ist zu bevorzugen, dass die Einheit des Arrays der feinen Löcher ein unteres Substrat, untere Elektroden, die auf dem unteren Substrat gebildet sind, eine Flüssigkristallschicht, die auf den unteren Elektroden gebildet ist, obere Elektroden, die auf der Flüssigkristallschicht in einer senkrechten Richtung in Bezug auf die unteren Elektroden gebildet sind, eine oberes Substrat, das auf den oberen Elektroden gebildet ist und Polarisationsplättchen, die auf den Außenseiten des unteren und oberen Substrates jeweils gebildet sind, beinhaltet.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass das Display weiterhin eine Spannungsversorgungseinheit zum Anlegen von Spannung an die unteren und oberen Elektroden beinhaltet.
  • Das Bildgebungsdisplay beinhaltet eine Katodenstahlrohre (KSR), ein Flüssigkristalldisplay (LCD) ein Plasmadisplay oder ein Elektrolumineszenz-(EL)-Display.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Flüssigkristallschicht für den Fall transparent ist, bei dem keine Spannung an die unteren und oberen Elektroden angelegt ist und dass die Flüssigkristallschicht nicht transparent ist, für den Fall, dass Spannung an die unteren und oberen Elektroden angelegt ist.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obige Aufgabe und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer durch eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Figuren in denen:
  • Fig. 1 die Struktur eines bekannten 3D-Videodisplays darstellt;
  • Fig. 2 eine explosionszeichnungsartige, perspektivische Ansicht eines 2D/3D umwandelbaren Displays gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 3A eine Querschnittsansicht ist, die einen Fall darstellt, bei dem das 3D-Video durch Anlegen von Spannung an die Flüssigkristallschicht des 2D/3D umwandelbaren Displays gemäß der vorliegenden Erfindung verwirklicht wird; und
  • Fig. 3B eine Querschnittsansicht ist, die einen Fall darstellt, bei dem 2D-Video in dem Fall, bei dem keine Spannung an die Flüssigkristallschicht des 2D/3D umwandelbaren Displays gemäß der vorliegenden Erfindung angelegt ist, verwirklicht ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Im Weiteren wird ein 2D/3D umwandelbares Display, das ein feines Loch gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, detaillierter unter Bezug auf die Fig. 2 beschrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt, beinhaltet das 2D/3D umwandelbare Display gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bildgebungsdisplay 31, eine Einheit mit einem Array von feinen Löchern 37, die auf der vorderen Oberfläche des Bildgebungsdisplays 31 angeordnet ist und eine Spannungsversorgungseinheit (nicht gezeigt) zum Anlegen von Spannung an die Einheit mit dem Array von feinen Löcher 37.
  • Bevorzugterweise werden Geräte zur Wiedergabe von Videos, die eine hohe Auflösung und kleine Rastergröße haben, wie etwa Fernseher, Monitore, Flüssigkristalldisplays (LCDs), Plasmadisplays und Elektrolumineszenz-(EL)-Displays allgemein als das Bildgebungsdisplay 31 verwendet. Das Bildgebungsdisplay 31 in dem 2D/3D umwandelbaren Display gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht von dem Stand der Technik, bei dem es ein Videosignal, das durch ein Array von Linsen aufgenommen wurde, empfängt und ein Video ausgibt, verschieden.
  • Die Einheit mit dem Array von feinen Löchern 37 beinhaltet ein unteres Substrat 32, ein oberes Substrat 36, eine Flüssigkristallschicht 34, die zwischen dem unteren Substrat 32 und dem oberen Substrat 36 gebildet ist, und Polarisationsplättchen 38 und 39, die auf den Außenseiten des unteren Substrats 32 und des oberen Substrats 36 jeweils gebildet sind. Die unteren Elektroden 33, die Breiten haben, die den Pixeln des Bildgebungsdisplays 31 entsprechen, sind zwischen dem unteren Substrat 32 und der Flüssigkristallschicht 34 gebildet und die oberen Elektroden 35, die eine Breite haben, die den Pixeln des Bildgebungsdisplays 31 entspricht, sind zwischen dem oberen Substrat 36 und der Flüssigkristallschicht 34 gebildet. Bevorzugterweise kreuzen sich die unteren Elektroden 33 und die oberen Elektroden 35 miteinander so, dass ein Bereich, in dem die oberen Elektroden 35 und die unteren Elektroden 33 sich überschneiden, den Pixeln des Bildgebungsdisplays 31 entspricht.
  • Bevorzugterweise sind die unteren und oberen Substrate 32 und 36 und die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 aus einem transparenten Material gebildet, so dass das Video, das von dem Bildgebungsdisplay 31 emittiert wird, durchgelassen wird. Mit anderen Worten, das untere und obere Substrat 32 und 36 und die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 werden unter Verwendung eines Materials wie in etwa InSn-Oxid (ITO) gebildet. Eine isolierende Schicht (nicht gezeigt) kann weiterhin zwischen den unteren und oberen Elektroden 33 und 35 und dem unteren und oberen Substrat 32 und 36 beinhaltet sein. Die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 werden an eine externe Spannungsversorgungseinheit angeschlossen, so dass Spannung an jede der Elektroden angelegt ist.
  • Die Flüssigkristallschicht 34 der Einheit mit dem Array der feinen Löcher 37 ist aus einem elektrooptischen Material wie das in dem US-Patent Nr. 40 37 929 hergestellt, bei dem die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle gemäß der externen Anlegung von Spannung variiert. Die Flüssigkristallschicht 34 kann zum Beispiel aus einem nematischen Material gebildet sein.
  • Wenn keine Spannung an die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 angelegt ist, sind die Flüssigkristallmoleküle orientiert, so dass Licht durch die vordere Oberfläche der Flüssigkristallschicht 34 hindurchtritt. Wenn Spannung an die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 angelegt ist, variiert die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle, so dass Licht nicht durch die Flüssigkristallschicht 34 in einem Teil, in dem sich die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 miteinander kreuzen, hindurchtritt.
  • Das 2D/3D umwandelbare Display, das ein feines Loch gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, wird im Folgenden unter Bezug auf die Fig. 3A und 3B beschrieben.
  • Zuerst wird unter Bezug auf Fig. 3A der Fall beschrieben, bei dem 3D-Video verwirklicht wird. Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht, die das 2D/3D umwandelbare Display zur Erzeugung von 3D-Video gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Für den Fall, bei dem keine Spannung an die unteren und die oberen Elektroden 33 und 35 angelegt wird, sind die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 34 in dieselbe Richtung wie die Polarisationsrichtung der Polarisationsplättchen 38 und 39 orientiert, so dass Licht durch die Flüssigkristallschicht 34 hindurchtritt. In diesem Fall dient die Einheit mit dem Array von feinen Löchern 37 als eine Glasplatte.
  • Hier versorgt die Spannungsversorgungseinheit die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 der Einheit mit dem Array von feinen Löchern 37, die so gebildet sind, dass sie gegenüber von dem Bildgebungsdisplay 31 liegen, mit Spannung. Eine Ausführungsform, bei der die Breite der unteren und oberen Elektroden 33 und 35 dieselbe wie die Pixel des Bildgebungsdisplays 31 sind, ist gezeigt. Ein 5 × 5 Pixel ist als eine IP-Einheit festgesetzt. Licht tritt nur durch ein Pixel in Einheiten von 5 Pixeln im Fall der Erzeugung von 3D-Video, wie bei den unteren Elektroden 33 aus Fig. 3A gezeigt.
  • Wie oben beschrieben kreuzen sich die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 miteinander. Für den Fall, bei dem die Spannung selektiv an einem Teil der unteren und oberen Elektroden 33 und 35 angelegt wird, variiert die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in einem Teil, bei dem die unteren und oberen Elektroden 33 und 35, an die Spannung angelegt ist, überlappen und gleichzeitig variiert der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 34. Wie in Fig. 3A gezeigt, kann für den Fall, bei dem Spannung an die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 angelegt ist, mit Ausnahme eines Teils durch den Licht hindurch tritt, Licht nicht durch einen Bereich hindurchtreten, bei dem sich die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 miteinander kreuzen. Demgemäss tritt Licht durch einen zentralen Teil eines 5 × 5 Pixels. Für diesen Fall wird ein zentrales Pixel ein Bereich eines feinen Lochs und daher tritt Licht, das von den Pixeln des Bildgebungsdisplays 31 emittiert wird, nur durch den Bereich des feinen Lochs des zentralen Bereichs. Auf diese Weise wird der Bereich des feinen Lochs gebildet, weil der Brechungsindex eines Materials der Flüssigkristallanzeige 34 gemäß der Spannung variiert, die selektiv an einen Teil der unteren und oberen Elektroden 33 und 35 angelegt ist. Daher dient das feine Loch als Linse, wodurch das Video, das mit einer Kamera aufgenommen wird, dann als stereoskopisches Video verwirklicht wird.
  • Unter Bezug auf Fig. 3B wird das 2D-Video für den Fall verwirklicht, bei dem keine Spannung an die unteren und oberen Elektroden 33 und 35 angelegt wird. Licht tritt nämlich durch die Flüssigkristallschicht 34 durch die Orientierungsbehandlung der Flüssigkristallschicht 34 hindurch und die Einheit des Arrays von feinen Löchern 37 ist transparent und dient als Glasplatte. Dies bedeutet, dass ein Signal, dass von einer Kamera empfangen wird, auf einem bekannten Videodisplay angezeigt wird, ohne durch ein 3D- Erzeugungssystem hindurchzutreten.
  • Daher dient in dem 2D/3D-umwandelbaren Display gemäß der vorliegenden Erfindung die Einheit mit dem Array der feinen Löcher 37, das auf der vorderen Oberfläche des Bildgebungsdisplays 31 angeordnet ist, als feines Loch und als Glasplatte. Dies wird durch Anlegen von Spannung an jedes der Pixel der unteren und oberen Elektroden 33 und 35 der Einheit mit dem Array der feinen Löcher 37 durch die Spannungsversorgungseinheit verwirklicht, um zu ermöglichen, dass Licht in dem Bereich des feinen Lochs der Flüssigkristallschicht 34 hindurchtritt oder abgefangen wird. Das heißt für den Fall, bei dem Licht durch alle Pixel in einer IP-Einheit hindurchtritt, kann das 2D-Video verwirklicht werden. Für den Fall, bei dem Licht nur durch den feinen Lochbereich des zentralen Teils einer IP- Einheit hindurchtritt, kann das 3D-Video verwirklicht werden.
  • In den Zeichnungen und der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine IP- Einheit als 5 × 5 Pixel festgesetzt, jedoch in einem Fall, bei dem die IP-Einheit als 100 × 100 Pixel festgesetzt ist, gibt es einen vergleichbaren Effekt zu dem Fall, bei dem ein Array aus kleineren feinen Löchern gebildet wird, und die Auflösung kann weiter vergrößert sein. Auf diese Weise hängt für den Fall der Verwirklichung von 3D-Video die Auflösung des 3D- Videos von dem Durchmesser des feinen Lochs ab. Für den Fall des 2D/3D umwandelbaren Displays gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Spannung selektiv an die unteren und oberen Elektroden angelegt, wodurch der Bereich des feinen Lochs erweitert und Auflösungskontrolle ermöglicht wird.
  • Obgleich ein LCD die Einheit des Arrays der feinen Löcher beispielhaft darstellt, sind diese Ausführungen auch für etwas anwendbar, das als feines Loch zum Hindurchlassen von Licht nur durch einen vorbestimmten Bereich der vorderen Oberfläche des Bildgebungsdisplays durch Anlegen von Spannung von außen dient und das dazu dient, Licht in allen Bereichen der vorderen Oberfläche des Bildgebungsdisplays hindurchzulassen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein System, mit dem einfach 2D/3D gewählt werden kann, in vielen Gebieten verwendet werden, die den Bedarf an deutlich verbesserter Videoinformation haben, wie etwa Medizin, Ingenieurswissenschaften, Simulationen und stereoskopisches Video-TV, das in naher Zukunft aufkommen wird.
  • Während diese Erfindung insbesondere unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen hiervon gezeigt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Details hiervon gemachte werden können, ohne von dem Geist und Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (7)

1. Ein zweidimensional (2D)/dreidimensional (3D) umwandelbares Display in einem stereoskopischen Videodisplay mit einem Bildgebungsdisplay (31) und einer Einheit mit einem Array von feinen Löchern (34), die auf der vorderen Oberfläche des Bildgebungsdisplays (31) ausgebildet ist und eine Flüssigkristallschicht (34) beinhaltet, zu der Licht hintritt, das von dem Bildgebungsdisplay (31) emittiert wird, wobei die Flüssigkristallschicht (34) selektiv einen Bereich eines feinen Lochs gemäß extern angelegter Spannung bildet.
2. Display nach Anspruch 1, wobei die Einheit mit dem Array von feinen Löchern (37) umfasst:
ein unteres Substrat (32);
untere Elektroden (33), die auf dem unteren Substrat (32) gebildet sind;
die Flüssigkristallschicht (34), die auf den unteren Elektroden (33) gebildet i
obere Elektroden (35), die auf der Flüssigkristallschicht (34) in einer Richtung senkrecht in Bezug auf die unteren Elektroden (33) gebildet sind;
ein oberes Substrat (36), das auf den oberen Elektroden (35) gebildet ist; und Polarisationsplättchen (38, 39), die an den Außenseiten der unteren und oberen Substrate (32, 36) jeweils gebildet sind.
3. Display nach Anspruch 2, das weiterhin eine Spannungsversorgungseinheit zur Anlegung von Spannung an die unteren und oberen Elektroden (33, 35) umfasst.
4. Display nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Bildgebungsdisplay (31) eine Katodenstahlröhre (KSR), ein Flüssigkristalldisplay (LCD), ein Plasmadisplay oder ein Elektrolumineszenz-(EL)-Display beinhaltet.
5. Display nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Flüssigkristallschicht (34) transparent ist, für den Fall, bei dem keine Spannung an die unteren und oberen Elektroden (33, 35), angelegt ist und die Flüssigkristallschicht (34) nicht transparent ist für den Fall, bei dem Spannung an die unteren und oberen Elektroden (33, 35) angelegt ist.
6. Display nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Brechungsindex eines Materials, das die Flüssigkristallschicht (34) bildet, gemäß der Spannung, die selektiv an die unteren und oberen Elektroden (33, 35) angelegt wird, variiert, wodurch der Bereich des feinen Lochs gebildet wird.
7. Display nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Flüssigkristallschicht (34) aus einem nematischen Material hergestellt ist.
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