NL1033160C2 - Hoge-resolutie veldsequentieel autostereoscopisch beeldscherm. - Google Patents

Description

Titel: Hoge-resolutie veldsequentieel autostereoscopisch beeldscherm

Verwijzing naar gerelateerde octrooiaanvrage

Deze aanvrage roept prioriteit in van Koreaanse octrooiaanvrage nr. 10-2006-0000506, ingediend op 3 januari 2006 bij het Koreaanse bureau voor intellectuele eigendom. Hetgeen is geopenbaard in genoemde octrooiaanvrage is in zijn geheel op genomen in dit document middels 5 verwijzing.

Achtergrond van de uitvinding 1. Vakgebied van de uitvinding

De huidige uitvinding heeft betrekking op autostereoscopische beeldschermen, voornamelijk gemaakt in de vorm van vlakke panelen voor 10 gebruik in televisies.

2. Beschrijving van de gerelateerde stand der techniek

Beeldresolutie is een van de meest belangrijke karakteristieken in elektronische beeldvorming. Wanneer echter conventionele methoden van autostereoscopische elektronische beeldvorming worden toegepast op vlakke 15 paneelbeeldschermen, vermindert de horizontale resolutie.

Conventionele methoden gebruiken parallaxbarrière of lenticulaire lenzen of een array van lichtstrepen zoals in het tegenlicht van een vloeibaar kristal beeldscherm(LCD)-paneel om kijkgebieden van de Imkeren rechterbeelden van een stereopaar te scheiden, zodat selectief bekijken 20 van de linker- en rechterbeelden door de linker- en rechterogen van een kijker wordt verschaft.

Conventioneel, worden twee beelden van een stereopaar op hetzelfde beeldschermpaneel weergegeven, maar op verschillende sets van kolommen, bijvoorbeeld een linkerbeeld op de oneven kolommen en een 25 rechterbeeld op de even kolommen. Aangezien zowel linker- als 10331601 2 rechterbeelden op hetzelfde paneel worden weergegeven, is de resolutie van elk beeld minder dan de helft van de totale paneelresolutie.

Er zijn twee verschillende manieren om bij stereoscopische beelden dezelfde resolutie te verkrijgen als de originele resolutie van het paneel. Eén 5 van deze methoden omvat het sequentieel weergeven van linker- en rechterbeelden met volledige resolutie. Praktische uitvoeringsvormen van de methode zijn geopenbaard in Amerikaanse octrooischriften 5,465,175 en 6,014,164, Fig. 33 van US 6,069,650 en Japans octrooischrift Nr. 2001-66547. Aangezien elk oog van de kijker periodiek slechts een zwart scherm 10 ziet, vereist deze methode een zeer hoge paneelsnelheid. Dat wil zeggen, een lage framefrequentie van het beeldschermpaneel veroorzaakt flikkering. Om flikkering te verhinderen, moet de paneel verversfrequentie ongeveer 100-120 Hz of hoger bedragen. Het feit dat dezelfde set van pixels van het beeldschermpaneel in een frame het linkerbeeld weergeeft en in het 15 volgende frame het rechterbeeld weergeeft vereist tevens een zeer snelle paneelresponstijd. Een snelle responstijd leidt tot hoge overspraak, dat wil zeggen het rechteroog ziet het linkerbeeld en vice versa. Om overspraak tussen linker- en rechterbeelden te verminderen, moet de beeldpersistentie significant kleiner zijn dan de frameperiode. De residuele overspraak kan 20 waarneming van stereoscopische beelden merkbaar verslechteren.

Aangezien huidige LCD technologie, gebaseerd op twist nematic (TN) vloeibaar kristal gen korte persistentie verschaft, beveelt US 6,069,650 gebruik van een paneel gebaseerd op ferro-elektrisch vloeibaar kristal (FLC) aan. FLC panelen met grote afmeting zijn echter momenteel niet in 25 productie, vanwege hun hoge vervaardigingskosten.

Een andere methode voor het weergeven van hoge resolutie stereoscopische beelden geopenbaard in Fig. 8 van US 5,606,455, US 4,457,574 en Japans octrooi Nr. 2004-325494 behelst het sequentieel weergeven van complementaire paren van ge-interlacede beelden met lagere 30 resolutie. Twee ge-interlacede beelden met de helft van de volledige 3 resolutie, sequentieel weergegeven, worden waargenomen als een hoge-resolutie beeld vanwege de persistentie van het menselijk gezichtsvermogen. Bijvoorbeeld kunnen oneven kolommen van het linker- of rechterbeeld worden weergegeven sequentieel met de corresponderende 5 even kolommen, zodat deze worden waargenomen als een hoge-resolutie beeld. Deze methode van het weergeven van stereoscopische beelden is minder gevoelig voor de framefrequentie van het paneel aangezien zowel het linker- als rechteroog een beeld zien op het scherm op elk tijdstip. Ge-interlacede beelden kunnen naar tevredenheid worden bekeken zelfs bij een 10 veldfrequentie va 60 Hz en 50 Hz zoals in respectievelijk national television systems committee (NTSC) en phase alternation line (PAL) televisiesystemen.

Om oneven en even kolommen sequentieel weer te geven op de conventionele autostereoscopische beeldschermen, moeten linker- en 15 rechterbeelden worden geadresseerd aan dezelfde set van het LCD-paneel. Om bijvoorbeeld oneven kolommen van het linkerbeeld weer te geven, wordt het linkerbeeld geadresseerd naar de oneven kolommen van het beeldschermpaneel, maar in de volgende periode worden, om de even kolommen van linkerbeeld op het paneel weer te geven, de kolommen 20 verwisseld, zodat dezelfde oneven kolommen van het paneel het rechterbeeld weergeven. Echter, vanwege de eindige responstijd van het paneel kunnen linker- en rechterbeelden in de oneven kolommen niet direct worden uitgewisseld, wat resulteert in het zien van rechterbeelden met het linkeroog en vice versa. Dit ongewenste fenomeen, normaliter “overspraak” 25 genoemd, verslechtert de kwaliteit van stereoscopishe beelden merkbaar.

Een ander nadeel geassocieerd met de huidige veldsequentiële autostereoscopische technologie is het feit dat grafische data die door een LCD paneel wordt gebruikt niet instantaan wordt ververst over het gehele paneel. Het wordt lijn voor lijn ververst, hetgeen een additionele bron van 4 overspraak is indien het tegenlicht in een continue golf (CW) modus werkt, zoals conventioneel het geval is.

De onvoldoende snelheid van het paneel verslechtert de beeldkwaliteit niet zoveel als in het eerste geval. Dat wil zeggen, de 5 onvoldoende snelheid van het paneel reduceert het contrast van fijne details, maar veroorzaakt geen overspraak tussen linker- en rechterbeelden.

Recente ontwikkeling van snelle respons LCD panelen heeft geleid tot nieuwe mogelijkheden voor het weergeven van stereoscopische beelden met volledige paneelresolutie door het multiplexen van twee beeldvelden 10 met een lagere resolutie. Om framesequentiële weergave te verschaffen, moeten de middelen voor het produceren van selectieve blik schakelbaar zijn tussen ten minste twee toestanden. US 5,457,574 openbaart bijvoorbeeld een veldsequentieel autostereoscopisch beeldscherm met schakelbaar tegenlicht. In de geopenbaarde techniek, omvat een 3D 15 beeldscherm een directioneel tegenlicht, een achterste lenticulaire plaat en een vloeibaar kristal paneel dat in staat is om grafische informatie te verversen met een verversfrequentie die ten minste tweemaal zo hoog is als nodig is voor het verhinderen van flikkering, bijvoorbeeld 60-120 Hz. Het tegenlicht omvat ten minste twee gescheiden lichtbronnen of een enkele 20 lichtbron met een schakelbaar diafragma zodanig geplaatst dat de effectieve horizontale positie van de lichtbron synchroon kan worden geschakeld door het verversen van grafische data. Aangezien de positie van het kijkgebied wordt bepaald door de positie van de lichtbron, kan elk oog van de kijker sequentieel met verschillende sets van pixels weergegeven beelden 25 waarnemen, aldus volledige resolutiebeelden waarnemend. De bovengenoemde techniek verschaft een oplossing voor het probleem van beeldschermen gebaseerd op het directionele tegenlicht, welk gewoonlijk groter in afmeting is en complexer om te vervaardigen dan het conventionele diffuse tegenlicht. Aan voorbeeld van de oplossing 30 gebruikmakend van een diffuus tegenlicht is geopenbaard in JP 2004* 5 325494. De geopenbaarde oplossing gebruikt een vlak paneel, een voorste parallaxbarrière (PB) en een lichtdeflector, geplaatst tussen een kijker en de PB. De deflector verschuift de visuele positie van het beeldschermpaneel periodiek met PB, aldus de beschikbare resolutie van het beeldscherm in de 5 3D-modus verdubbelend. Het nadeel van deze oplossing is de hoge kosten van de brede opening deflector en significante lichtverliezen in de PB.

Een ander voorbeeld van de oplossing gebruikmakend van diffuus tegenlicht is geopenbaard in Fig. 33 van US 6,069,650. De geopenbaarde oplossing gebruikt een schakelbare directionele lichtbron, die wordt 10 gebruikt als een tegenlicht voor een snel LCD paneel. De directionele lichtbron is samengesteld uit een diffuus tegenlicht, een elektrisch adresseerbare ruimtelijke lichtmodulator (SLM) en een lenticulaire lens array.

Aangezien linker- en rechterbeelden in het geopenbaarde 15 belscherm worden weergegeven op een framesequentiële wijze, ontvangt elk oog de sequentie, die alterneert tussen een zwart scherm en een corresponderend linker- of rechterbeeld. Om flikkering te verhinderen, moet de framefrequentie van het beelschermpaneel ten minste 100-120 Hz bedragen. Een ander probleem met de voornoemde oplossing is dat 20 conventionele dunne film transistor (TFT) LCD panelen niet direct kunnen worden toegepast op het beeldscherm met de geopenbaarde vorm om de volgende redenen. Een TFT LCD paneel wordt geregeld zodat de linker- en rechterbeelden die sequentieel worden ingevoerd naar het beeldscherm niet daadwerkelijk sequentieel worden weergegeven. Beelden op het LCD 25 scherm worden lijn-voor-lijn ververst gedurende bijna een gehele

frameperiode, zodat twee verschillende delen van opeenvolgende beelden grotendeels tegelijkertijd op het scherm worden weergegeven, het scherm delend zoals getoond in Fig. 33 van US 6,069,650. Een bovenste deel van het scherm geeft bijvoorbeeld het linkerbeeld weer, terwijl een onderste deel van 30 het scherm het rechterbeeld weergeeft. Fig. 33 toont de status van het LCD

6 paneel gesampled op verschillende momenten van de verversperiode T. De beschreven dataverversmethode kan leiden tot ernstige overspraak indien de SLM schakelaar instantaan de polarisatie van het gehele tegenlicht schakelt. Een ander probleem is de eindige snelheid van het SLM schakelen, 5 wat eveneens leidt tot overspraak. Een andere bron van overspraak is de eindige schakelsnelheid van de beeldweergave cellen van het LCD paneel. Aangezien de laatste twee vormen van overspraak optreden ten gevolge van onvoldoende snelheid van schakelprocessen, worden deze dynamische overspraak genoemd. Om de bovenstaande probleem op te lossen, is het 10 voornoemde beeldscherm gebaseerd op een FLC type beeldweergave paneel en een FLC type SLM als de snelste LCD apparaten. FLC vlakke panelen zijn echter momenteel niet in productie vanwege hun hoge vervaardigingskosten. Tevens zijn de kosten voor een grote afmeting polarisatieschakelaar op basis van FLC technologie te hoog. Anderzijds 15 hebben recente verbeteringen in snelle LCD panelen gebaseerd op TN type vloeibaar kristal geleid tot nieuwe mogelijkheden in tijdssequentiële autostereoscopische beeldschermen. Het is wenselijk om een manier te vinden om goedkope beeldweergave en schakel- vloeibaar kristal panelen te gebruiken in hoge-resolutie autostereoscopische beeldschermen. Deze 20 panelen zijn gebaseerd op het gebruik van conventionele vloeibare kristalmaterialen die een schakeltijd hebben die vergelijkbaar is met de frameperiode van het LCD paneel.

Fig. 1 is een vereenvoudigde illustratie van de techniek, geopenbaard in Fig. 8 van US 5,606,455. Aangenomen wordt dat de 25 tegenlichteenheid, die niet is getoond in de figuur, alternatief twee sets van secundaire lichtbronnen produceert die zijn gevormd als heldere verticale oneven lijnen en even lijnen in het vlak 12 en kunnen worden geschakeld van oneven lijnen naar even lijnen en vice versa, gesynchroniseerd met het verversen van het LCD paneel. Elke lijn werkt als een lambertiaanse 30 lichtbron. Een LCD paneel 11 is op een vooraf bepaalde afstand van de 7 lichtbronnen geplaatst voor het verschaffen van stereoscopische kijkgebieden van het kijkvlak 13.

Tijdens een bepaalde periode, geeft het LCD paneel 11 alternatief geregistreerde oneven kolommen weer van de linker- en rechterbeelden, 5 aangeduid met de letters R en L in Fig. IA. De LCD cellen moduleren het licht dat van de oneven lichtbronnen komt (even lijnen zijn “uit”) zodat het rechteroog van de kijker enkel licht dat door de rechterbeeldkolommen is gegaan ontvangt, en het linkeroog enkel licht dat door de linkerbeeldkolommen is gegaan ontvangt, aldus een stereoscopische 10 gewaarwording producerend. In een volgende periode (zie Fig. 1B), worden de kolommen, die voorheen het rechterbeeld weergaven, geactiveerd om het linkerbeeld weer te geven en vice versa. Deze nieuwe grafische data representeert de even kolommen van de linker en rechter halve-resolutiebeelden. De lichtbron wordt eveneens geschakeld, zodat de even 15 lijnen aan zijn en de oneven lijnen “uit” zijn. Een kijker ziet licht van de even lijnen, gemoduleerd door de linker- en rechterkolommen en de positie van de lijnen is ge-interlaced met hun positie in het vorige frame. Vanwege de persistentie van het menselijke gezichtsvermogen, worden oneven en even halve-resolutie beelden die sequentieel worden getoond, waargenomen 20 als één volledige resolutie stereoscopisch beeld.

Vanwege de eindige responstijd van het TN LCD paneel, kunnen linker- en rechterbeelden in de kolommen niet meteen worden uitgewisseld, hetgeen resulteert in het zien van rechterbeelden met het linkeroog en vice versa. Dit ongewenste fenomeen genaamd overspraak verslechtert de 25 kwaliteit van stereoscopische beelden merkbaar.

Een ander nadeel geassocieerd met de voornoemde techniek is het feit dat grafische data op een LCD paneel niet instantaan wordt ververst op het gehele paneel. Het wordt lijn-voor-lijn ververst, hetgeen een additionele bron van overspraak vormt indien het tegenlicht in een CW-modus opereert, 30 zoals het conventioneel doet.

8

Samenvatting van de uitvinding

Voorbeeldsuitvoeringen van de huidige uitvinding komen tegemoet aan de bovengenoemde nadelen en andere niet hierboven beschreven nadelen. Tevens is de huidige uitvinding niet vereist om de hierboven 5 beschreven nadelen te overwinnen, en een voorbeeldsuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding zou geen enkele van de hierboven beschreven nadelen kunnen overwinnen.

De huidige uitvinding verschaft een goedkope oplossing voor een hoge-resolutie autostereoscopisch beeldscherm dat flikkering, overspraak 10 tussen de linker- en rechterbeelden ten gevolge van onvoldoende responstijd van een paneel, en overspraak ten gevolge van lijn-voor-lijn verversen van grafische data op een LCD paneel kan reduceren.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een hoge-resolutie veldsequentieel autostereoscopisch beeldscherm verschaft, omvattende: een 15 beeldschermpaneel omvattende beeldweergave-elementen die beelden weergeven; een lenticulair array dat een signaal ontvangt van het beeldschermpaneel en een richtingsafhankelijk signaal uitzendt voor beide ogen van een kijker; een anisotroop element dat het richtingsafhankelijke signaal ontvangt en een fasegealterneerd signaal uitvoert; een 20 polarisatieschakelaar die fase van het fasegealterneerde signaal schakelt volgens een beeldverversfrequentie van het beeldschermpaneel; en een polarisator die een uitgangssignaal van de polarisatieschakelaar ontvangt en een signaal met een vaste fase uitvoert.

Het snelle respons beeldschermpaneel kan een LCD paneel 25 omvatten met een tegenlichteenheid en een eerste polarisator die een bundel met een vooraf bepaalde fase doorlaat van door het LCD beeldschermpaneel uitgevoerde bundels, waarbij de polarisator correspondeert met een tweede polarisator.

De eerste en tweede polarisatoren kunnen parallel of loodrecht 30 gekruist ten opzichte van elkaar zijn.

9

Het anisotroop element kan een microvertragerplaat omvat.

De microvertragerplaat kan streepgebieden van een gelijke breedte omvatten en met alternerend halve golfvertraging en nulvertraging heeft, en de polarisatieschakelaar kan een uitgangsfase van de 5 microvertragerplaat inverteren.

Het lenticulair array kan parallel aan de lijnen van de beeldweergave-elementen van het beeldschermpaneel zijn geplaatst en lenticulaire lenzen omvat die twee beeldweergave-elementen in één lijn bedekken voor elk lenticulair array.

10 De breedte van de streepgebieden van de microvertragerplaat kunnen corresponderen met de halve breedte van de lenticulaire lenzen.

Het beeldscherm kan voorts een beeldschermregelaar omvatten die een beeldsignaal aan het beeldschermpaneel verschaft.

Het beeldscherm kan voorts een polarisatieschakelaarregelaar 15 omvatten die schakelen van de polarisatieschakelaar regelt.

De polarisatieschakelaarregelaar kan de polarisatieschakelaar schakelen op de halve verversfrequentie verschaft door de beeldschermregelaar.

Korte beschrijving van de figuren 20 De bovenstaande en/of andere aspecten en maatregelen van de huidige uitvinding zullen duidelijker worden door het in detail beschrijven van voorbeeldsuitvoeringsvormen daarvan, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekening waarin

Fig. IA en 1B vereenvoudigde illustraties zijn van een 25 conventionele weergavemethode. Fig. IA illustreert een initiële periode van beeldweergave en Fig. 1B illustreert een periode die de initiële periode getoond in Fig. IA opvolgt;

Fig. 2 een geëxpandeerd aanzicht van een autostereoscopisch beeldscherm volgens een voorbeeldsuitvoeringsvorm van de huidige 30 uitvinding is; 10

Fig. 3 een vlak aanzicht is van het autostereoscopische beeldscherm van Fig. 2 is;

Fig. 4A en 4B een beeldscherm werking van het autostereoscopische beeldscherm van Fig. 2 toont volgens elke schakeltoestand van de 5 polarisatieschakelaar;

Fig. 5A de schikking van grafische data voor het weergeven van 3D beelden toont;

Fig. 5B een grafische lay-out van een 3D beeld op een scherm toont;

Fig. 6A de schikking van grafische data van een 2D beeld toont; en 10 Fig. 6Been lay-out van grafische data van een 2D beeld op een scherm toont.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

De huidige uitvinding zal thans vollediger worden beschreven 15 onder verwijzing naar de bijgevoegde tekening, waarin voorbeeldsuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn getoond. De uitvinding kan echter worden uitgevoerd in vele verschillende vormen, en moet derhalve niet worden opgevat als beperkt tot de hierin beschreven voorbeeldsuitvoeringsvormen; deze voorbeeldsuitvoeringsvormen zijn 20 verschaft zodat de uiteenzetting grondig en compleet is, en het concept van de uitvinding volledig zal overdragen aan de vakman. Overeenkomstige verwijzingscijfers in de figuren geven overeenkomstige elementen aan, en hun beschrijving zal derhalve niet worden herhaald.

Fig. 2 is een geëxpandeerd aanzicht van een autostereoscopisch 25 beeldscherm volgens een voorbeeldsuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. Het hoge-resolutie autostereoscopische beeldscherm omvat een beeldschermpaneel 21, dat bijvoorbeeld een LCD paneel kan zijn, een eerste polarisator 23, die is gevormd als een convexe lens en een uitgangspolarisator van het LCD paneel kan zijn, een lenticulair array 24, 11 een lineair array van anisotrope elementen, zoals microvertragers 25, een polarisatieschakelaar 26, en een tweede polarisator 27.

Fig. 3 is een vlak aanzicht van het autostereoscopische beeldscherm van Fig. 2.

5 Het beeldschermpaneel 21 geeft beelden weer en omvat rijen en kolommen van beeldwergave-elementen. Wanneer het beeldschermpaneel 21 een LCD paneel is, is gewoonlijk een tegenlicht (niet getoond) achter het beeldschermpaneel 21 bevestigd en belicht de beeldweergave-elementen van het beeldschermpaneel 21. Op het beeldschermpaneel 21 weergegeven 10 beelden kunnen worden gesignaleerd samen met een tegenlichtbundel. De beelden worden gegenereerd door een beeldregelaar 28 en weergegeven op het beeldschermpaneel 21.

De eerste polarisator 23 is bevestigd aan het beeldschermpaneel 21 en laat een bundel met een vooraf bepaalde fase tussen door het 15 beeldschermpaneel 21 uitgevoerde bundels door (polariseert). Wanneer het beeldschermpaneel 21 een LCD paneel is, is de eerste polarisator 23 gewoonlijk bevestigd aan of deel van een uitgangsoppervlak van het LCD paneel.

Het lenticulair array 24 is achter de eerste polarisator 23 geplaatst 20 en bepaalt een richting van een door de eerste polarisator 23 uitgevoerde bundel, dat wil zeggen, een richting waarin het linker- of rechteroog van de kijker ziet. Elke lenticulaire plaat omvat een veelvoud van lenticulaire lenzen. In dit geval moet het aantal lenticulaire lenzen de helft zijn van het aantal pixels in een lijn van het beeldschermpaneel 21, zodat één 25 lenticulaire lens twee op het displaypaneel 21 parallel aan elkaar geplaatste pixels kan bedekken. Een kromtestraal van elke lens en de afstand tussen elke lens en de beeldschermpixels, dat wil zeggen de brandpuntsafstand, kan door de vakman worden bepaald.

Het lineaire array van anisotrope elementen zoals de 30 microvertrager 25 zijn parallel aan het lenticulair array 24 geplaatst, en de 12 microvertragers 25 fasealterneren een door het lenticulair-array 24 uitgevoerde bundel en voeren de fasegealterneerde bundel uit.

De tweede polarisatieschakelaar 26 inverteert de polarisatietoestand van de door de microvertragers 25 uitgevoerde bundel.

5 De tweede polarisatieschakelaar 26 wordt geschakeld door een polarisatieschakelaarregelaar 29. De polarisatieschakelaarregelaar 29 ontvangt synchronisatiepulsen volgens een verversfrequentie van beelddata van de beeldschermregelaar 28 en wijzigt polariteit van daarmee verbonden polarisaties op de helft van de verversfrequentie, aldus polarisatie schakelen 10 veroorzakend.

De tweede polarisator 27 voert een bundel uit parallel aan of loodrecht kruisend met de door de eerste polarisator 23 uitgevoerde bundel.

De beeldschermregelaar 28, die een grafisch signaal (en beeldsignaal) naar het beeldschermpaneel 21 zendt, is in staat on grafische 15 data te verversen op een hoge verversfrequentie, ten minste tweemaal zo hoog als noodzakelijk is om beeldflikkering te vermijden, bijvoorbeeld 120 Hz, en stuurt synchro-pulsen naar de polarisatieschakelaarregelaar 29 die in staat is om de polarisatieschakelaar 26 synchroon AAN en UIT te schakelen met de helft van de verversfrequentie. Alle plenaire componenten 20 zijn verbonden in de vorm van een vlak paneel zoals getoond in een vlak aanzicht in Fig. 3, en de kolommen van beeldweergave-elementen, lenticulair array en lineair array van anisotrope elementen zijn parallel aan elkaar uitgelijnd.

Er kan worden aangenomen dat de eerste en tweede polarisatoren 25 23 en 27 parallel aan elkaar zijn geplaatst en dat een geselecteerde polarisatierichting verticaal is. De microvertragers 25 zijn gevormd door dubbelbrekende strepen en de breedte van elke dubbelbrekende streep is gelijk aan de helft van de steek van het lens-array 24.

Het aantal N van strepen toegepast bij hoge-resolutie beelden kan 30 variëren afhankelijk van de vereisten. In het eenvoudigste geval, is de 13 vertraging van de strepen plus of minus de helft van de centrale golflengte (getoond als gearceerde lijnen in de figuur) en de vertraging van de andere strepen (getoond als getrokken lijnen in de figuur) is nul, dat wil zeggen, de corresponderende gebieden zijn isotoop.

5 Wanneer bijvoorbeeld de microvertragers 25 met vijf secties en de tweede polarisatieschakelaar 26 worden gebruikt, kan overspraak worden gereduceerd tot 11%. De streepsecties zijn parallel aan de rijen van het paneel uitgelijnd, zodat elke sectie van de polarisatieschakelaar een corresponderende sectie van het beeldscherm regelt. Het aantal secties kan 10 variëren van 5 tot 10 overeenkomend met het aantal secties dat gelijk is aan het aantal rijen in het paneel, bijvoorbeeld 1024. Er wordt gesuggereerd dat rijen zowel in een horizontale als in een verticale richting kunnen zijn georiënteerd. Voor het verschaffen van een beter contrast bij een bredere kijkhoek, zou de tweede polarisatieschakelaar 27, die gewoonlijk elektrisch 15 regelbare microvertragers 25 bevat, moeten worden geschakeld van nul vertraging in een eerste toestand naar de vertraging tegengesteld aan de vertraging van de dubbelbrekende streep.

Fig. 4A en 4B illustreren een beeldschermwerking van het autostereoscopisch beeldscherm volgens elke schakeltoestand van de 20 polarisatieschakelaar.

Onder verwijzing naar Fig. 4A is op een bepaald tijdstip een sectie van een polarisatieschakelaar (PS) uit en wordt het beeld weergegeven op het beeldschermpaneel in de vorm van alternerende kolommen van pixels die bij de rechter- en linkerbeelden van een stereopaar behoren zoals 25 aangegeven met verwijzingscijfer 53 in Fig. 5A. Elk pixel van het LCD- paneel 21 zendt gepolariseerd licht uit met verticale polarisatie. Aangezien alle rechterdelen (bovenste delen in Fig. 4A) van de lenticulaire lenzen 24 zijn bedekt met de halve-golf microvertragers 25, verandert een verticaal gepolariseerde lichtbundel die door de rechterdelen van de lenzen is gegaan 30 zijn polarisatie naar horizontaal en wordt tegengehouden door de tweede 14 polarisator 27. Dit betekent dat het rechterdeel van elke lens zichtbaar is voor de kijker als slechts een donkere verticale lijn zoals getoond in de tekening 55 van Fig. 5B. Op hetzelfde moment behoudt het door het linkerdeel van de lenticulaire lens (onderste deel in Fig. 4A) gepasseerde 5 licht passerend door de isotrope streep van de microvertragerplaat van het linkerdeel van de lenticulaire lens zijn verticale polarisatie en wordt niet tegengehouden de tweede polarisator 27. Aangezien de lichtbundels van de oneven kolommen die het linkerbeeld weergeven en de even kolommen die het rechterbeeld weergeven naar verschillende punten in het kijkgebied zijn 10 gericht, ziet de kijker het linkerbeeld met zijn linkeroog en het rechterbeeld met zijn rechteroog, aldus een stereoscopische waarneming ervarend. In de eerste helft van de weergaveperiode worden linker- en rechterbeelden weergegeven op de helft van de paneelresolutie met de linkerhelft van elke lens. In feite worden in de eerste helft van de periode slechts oneven 15 kolommen van de linker- en rechterbeelden weergegeven.

De beschreven situatie bestaat tijdens één verversperiode van het beeldweergavepaneel, dat wil zeggen, gedurende 1/50 tot 1/120 van een seconde, afhankelijk van de frame-frequentie. Werking van het beeldscherm in de volgende periode is schematisch getoond in Fig. 4B.

20 De beeldschermregelaar 28 zendt naar het beeldschermpaneel 21 het volgende frame van het stereoscopische beeld dat correspondeert met de even kolommen van hoge-resolutie-beelden. Op hetzelfde moment past de polarisatieschakelaarregelaar 29 de regelspanning tot op de tweede polarisatieschakelaar 26 en wijzigt de tweede polarisatieschakelaar 26 de 25 polarisatie van het ingevoerde licht naar orthogonaal. Aangezien de eerste en tweede polarisatoren 23 en 27 parallel aan elkaar zijn, houdt de tweede polarisator 27 nu door de isotrope gebieden van de microvertragerplaat doorgelaten licht tegen. Dit resulteert in dat de linker- en rechterogen van de kijker het door de rechterzijden van elke lenticulaire lens doorgelaten 30 licht zien, terwijl het door de linkerzijden passerend licht wordt 15 tegengehouden. Zoals hiervoor, ontvangen de rechter- en linkerogen van de kijker slechts licht van de kolommen van het beeldschermpaneel 21 die corresponderend linker- en rechterbeelden weergeven, maar nu passeert het licht slechts door de rechterhelften van elke lens. Aldus ziet de kijker in het 5 tweede deel van de periode eveneens halve resolutie stereoscopische beelden maar deze beelden worden weergegeven door rechterhelften van lenticulaire lenzen die zijn verschoven met de helft van de lenssteek ten opzichte van de linkerhelften in het eerste deel van de periode. Aangezien de verversperiode korter is dan de persistentie van het menselijke oog, worden twee ge-10 interlacede velden die sequentieel op halve resolutie zijn weergegeven waargenomen als een volledige-resolutie beeld. Trage respons van de TN TFT panelen veroorzaken hetzelfde probleem in het autostereoscopische beeldscherm, als besproken bij het weergeven van bewegende beelden, namelijk een verlies aan resolutie. De responstijd van 4 ms en zelfs 3 ms, 15 bereikt in in massa geproduceerde LCD panelen, kunnen weinig verlies van resolutie toestaan. De recente ontwikkeling van LCD panelen, in termen van bewegende beelden gebruikmakend van zwart beeld invoeging, knipperende tegenlicht regeling, en een optisch gecompenseerde buigings (OCB) modus bij LCD panelen zal de prestaties van het beeldscherm 20 volgens de huidige uitvinding eveneens verbeteren.

De rangschikking van grafische data voor het weergeven van 3D beelden is getoond in Fig. 5A. Een stereoscopisch beeld, vertegenwoordigd door twee volledige resolutiebeelden 51 en 52, waarvan elementen van resolutie in 2N kolommen zijn gerangschikt, kunnen worden bijvoorbeeld 25 opgenomen met twee foto- of videocamera’s vanaf verschillende (linker- en rechter-)kijkpunten. Deze twee beelden kunnen eveneens worden ontworpen met behulp van een computer met het geschikte grafische softwarepakket. Het op volledige resolutie weergegeven beeld zou moeten worden voorgesteld als oneven en even velden. Oneven velden zijn een combinatie 30 van oneven kolommen van het linkerbeeld gealterneerd met de 16 corresponderende oneven kolommen van het rechterbeeld van het stereopaar 53. en even velden zijn een combinatie van even kolommen van het linkerbeeld gealterneerd met corresponderende even kolommen van het rechterbeeld van het stereopaar 54.

5 Fig. 5B illustreert een grafische lay-out van een 3D-beeld op een scherm. In de beschreven helft van de weergegeven periode wordt het oneven veld 53 weergegeven en ontvangen, ten gevolge van de werking van de lenticulaire lenzen, het linkeroog het licht uitsluitend van de kolommen die het linkerbeeld vertegenwoordigen, en het rechteroog uitsluitend het 10 licht van de kolommen die het rechterbeeld van een stereoscopisch paar vertegenwoordigen. Aangezien de helft van elke lens is geblokkeerd zoals hierboven beschreven, ziet een kijker het beeldscherm 55 dat oneven zwarte kolommen heeft, d.w.z. deze dragen geen grafische informatie. In de volgende helft van de weergaveperiode ziet een kijker even kolommen van 15 de linker- en rechterbeelden. Aangezien de veldherhalingsfrequentie veel hoger is dan de persistentie van het menselijke oog, worden de ge-interlacede sequentieel op half-volledige resolutie weergegeven beelden waargenomen als en volledige resolutie beeld.

Het beeldscherm kan worden geschakeld naar een 2D modus door 20 eenvoudig de plaatsing van de inhoud te wijzigen. Fig. 6A illustreert een plaatsing van grafische data van een 2D beeld.

Om naar het weergeven van de 2D modus te schakelen moet de grafische data worden gerangschikt zoals getoond in Fig. 6A, d.w.z. oneven frames 62 met halve resolutie moeten worden geplaatst met verdubbelde 25 oneven kolommen van het 2D beeld 61 en even frames 63 moeten worden geplaatst met verdubbelde even kolommen van het 3D beeld.

Fig. 6B illustreert een lay-out van grafische data van een 2D beeld op een scherm.

In de 2D modus zien zowel linker- als rechterogen van een kijker 30 dezelfde grafische data van verdubbelde kolommen. Aangezien de helft van 17 elke lens wordt geblokkeerd zoals hierboven beschreven, ziet een kijker het scherm 64 van Fig. 6B dat oneven zwarte kolommen heeft, d.w.z. deze dragen geen grafische informatie.

In plaats van een micropolarisatorplaat kan eveneens een 5 gepatroonde polarisator rotator met dezelfde vorm en posities van vertikaal langwerpige gebieden worden gebruikt, die in staat is om de polarisatie van invallend licht 90 graden te draaien veranderend met isotrope gebieden. Het werkingsprincipe van het beeldscherm met de gepatroonde polarisatierotator is analoog aan de werking gebruikmakend van de 10 micropolarisatorplaat zoals hierboven beschreven.

Aangezien de 2D of 3D beeldschermwerking enkel afhangt van grafische data-inhoud, kan het weergegeven beeld zijn samengesteld uit 2D en 3D delen, aldus een natuurlijker aanzicht verschaffend van CAD 3D beelden van medische of wetenschappelijke 3D grafische data, terwijl 15 normale tekst kan worden behouden. De combinatie van 2D en 3D grafische beelden kan eveneens nuttig zijn in medische beeldvorming, computerspellen, advertenties en andere soorten computerapplicaties. Een bewegend 3D grafisch voorwerp kan eveneens zijn samengesteld uit een 2D stilstaand of bewegend weergegeven beeld.

20 Het autostereoscopische beeldscherm volgens de voorbeeldsuitvoeringsvormen van de huidige uitvinding verschaffen volledige resolutie stereoscopische beelden die zonder bril kunnen worden bekeken. Conventionele goedkope TN LCD panelen kunnen worden toegepast in het autostereoscopische beeldscherm zonder significante 25 toename van flikkering of overspraak tussen de linker- en rechterbeelden.

18

Referentielijst bij figuren

Ref. 1 = Oneven velden 5

Ref. 2 = Oneven lijnen

Ref. 3 = Even velden 10 Ref. 4 = Even lijnen

Ref. 5 = Kijkgebied

Ref. 6 = Linkerbeeld 15

Ref. 7 = Rechterbeeld 1033160

Claims (13)

1. Hoge-resolutie veldsequentieel autostereoscopisch beeldscherm, omvattende: Een beeldschermpaneel omvattende beeldweergave-elementen die beelden weergeven;

5 Een lenticulair array dat een signaal ontvangt van het beeldschermpaneel en een richtingsafhankelijk signaal uitzendt voor beide ogen van een kijker; Een anisotroop element dat het richtingsafhankelijke signaal ontvangt en een fasegealterneerd signaal uitvoert;

10 Een polarisatie schakelaar die fase van het fasegealterneerde signaal schakelt volgens een beeldverversfrequentie van het beeldschermpaneel; en Een polarisator die een uitgangssignaal van de polarisatieschakelaar ontvangt en een signaal met een vaste fase uitvoert. 15 2. Beeldscherm volgens conclusie 1, waarbij het anisotroop element parallel aan het lenticulair array is geplaatst.

3. Beeldscherm volgens conclusie 1, waarbij het beeldschermpaneel een vloeibaar kristal beeldscherm(LCD)*paneel is met een snelle responstijd, en het beeldschermpaneel voorts omvat: 20 een tegenlichteenheid; en een eerste polarisator die een bundel met een zekere fase doorlaat van door de beeldweergave-elementen van het LCD-paneel uitgevoerde bundels, waarbij de polarisator correspondeert met een tweede polarisator. 25 4. Beeldscherm volgens conclusie 3, waarbij de eerste en tweede polarisatoren parallel en loodrecht gekruist ten opzichte van elkaar zijn. 1033160

5. Beeldscherm volgens conclusie 1, waarbij het anisotroop element een microvertrager-plaat omvat.

6. Beeldscherm volgens conclusie 5, waarbij de microvertragerplaat streepgebieden van een gelijke breedte omvat en de microvertragerplaat 5 alternerend halve golfvertraging en nulvertraging heeft.

7. Beeldscherm volgens conclusie 6, waarbij de polarisatieschakelaar een uitgangsfase van de microvertragerplaat inverteert.

8. Beeldscherm volgens conclusie 1, waarbij het lenticulair array parallel aan de lijnen van de beeldweergave-elementen van het 10 beeldschermpaneel zijn geplaatst en het lenticulair array lenticulaire lenzen omvat die twee beeldweergave-elementen in één lijn bedekken.

9. Beeldscherm volgens conclusie 6, waarbij de breedte van de streepgebieden van de microvertragerplaat correspondeert met de halve breedte van de lenticulaire lenzen.

10. Beeldscherm volgens conclusie 1, voorts omvattende een beeldschermregelaar die een beeldsignaal aan het beeldschermpaneel verschaft.

11. Beelscherm volgens conclusie 10, waarbij een verversfrequentie van de beeldschermregelaar ten minste twee keer zo hoog is als nodig is om 20 beeldflikkering op het beeldschermpaneel te vermijden.

12. Beeldscherm volgens conclusie 11, voorts omvattende een polarisatieschakelaarregelaar die schakelen van de polarisatieschakelaar regelt.

13. Beeldscherm volgens conclusie 12, waarbij de 25 polarisatieschakelaarregelaar de polarisatieschakelaar schakelt op de halve verversfrequentie verschaft door de beeldschermregelaar. 16 0