TWI407195B - A full-screen three-dimensional image display device - Google Patents

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Description

一種全畫面三次元影像顯示之裝置
本發明一種全畫面三次元影像顯示之裝置，係針對習知視差光柵所顯示之多視景三次元影像，因視景分離之問題，所造成立體影像解析度下降之現象，提出一動態液晶視差光柵之裝置，並透過一多視景影像動態合成與顯示程序與一光柵電極動態驅動程序，可以全畫面影像之解析度，達到顯示多視景三次元影像之目的。
如圖1~3所示，係習知三種視差光柵構成之示意圖。其中，如圖1所示，係習知垂直條狀式視差光柵之示意圖、如圖2所示，係習知傾斜條狀式視差光柵之示意圖、如圖3所示，係習知傾斜格狀式視差光柵之示意圖。該垂直條狀式視差光柵(Vertical Strip Parallax Barrier)10、傾斜條狀式視差光柵(Slant and Strip Parallax Barrier)20與傾斜格狀式視差光柵(Slant and Step Parallax Barrier)30之基本光學結構，皆具有一透光元件11、21、31與遮蔽元件12、22、32。該上述三種之視差光柵，其相關之之原理、各視差光柵結構之設計、光學作用與多視景三次元影像之構成，可參閱論文：“Theory of Parallax Barriers”,Sam H.Kaplan,Vol.59,Journal of the SMPTE,1952；以及請詳閱中華民國專利申請案號：097135421、098113625、098128986。
一般，可利用液晶面板之技術，以製作視差光柵，並 透過電壓之驅動，以達該透光元件11、21、31與遮蔽元件12、22、32之光學功效。
如圖4所示，係習知液晶視差光柵構成之示意圖。該液晶視差光柵50，主要係由兩線性偏光片51、兩透明基板(如玻璃)52、一共電極層53、一光柵電極層56、兩配向膜層54、一液晶分子層55等元件所構成。有關習知液晶視差光柵之構成，可參考美國專利案號：5,315,377。該液晶分子層55，一般係使用TN型之液晶材料。該兩線性偏光片51係個別具有一偏光方向，且兩者間係呈相互垂直之狀態。該共電極層53與光柵電極層56，係由ITO所構成之透明導電極(以下簡稱為電極)。該光柵電極層56之電極結構57，係可由垂直條狀式視差光柵、傾斜條狀式視差光柵、或傾斜格狀式視差光柵等光柵結構所構成。當該電極結構57與共電極層53間電壓為零時，該液晶分子層55之所有液晶分子係呈螺旋狀排列，可讓所有之入射光58穿透該液晶視差光柵50(當然，上述各元件之透光率非百分之百，會對入射光產生些許吸收之現象)。是以，該液晶視差光柵50係呈透明之狀態。
如圖5所示，當該電極結構57與共電極層53間加入適當大小之驅動電壓v (可為一具有適當振幅與週期之方波電氣訊號)時，該電極結構57與共電極層53間之液晶分子係呈直立狀排列，可達到遮蔽入射光58之效果(以下之說明，當以黑色圖示該電極結構時，係指該電極處具有光遮蔽之功效)。是以，該電極結構57即成為視差光柵之遮蔽元件，而該電極結構57以外之區域，即可視為視差光柵之透光元件。因此，藉由外部驅動電壓之控制，該習知液晶視差光柵可達2D/3D切換之功效。
如前述，該透光元件11、21、31與遮蔽元件12、22、32之光學作用，係可於最佳可視距離上、且於最佳視點位置處，將顯示於螢幕畫面上之一多視景三次元影像(係由多數具有視差效果之單一視景影像，所合成構成之一全畫面多視景三次元影像)，做視景分離之作用，即於該各自之最佳視點位置處，達到呈現單一視景影像之目的。然而，該被分離之單一視景影像，其所具有影像之解析度，係隨著視景數之增加而下降，最終造成3D影像解析度下降之現象。為方便圖示，以下，藉由垂直條狀式視差光柵與雙視景影像，以說明該分離後單一視景影像解析度下降之現象。
如圖6所示，係習知全畫面影像構成之示意圖。該全畫面影像70，係一般平面顯示器螢幕之顯示畫面，係由M ×N 個R、G、B次畫素影像V i,j 所構成。其中，i與j係個別為該次畫素影像V i,j 之垂直與水平之位置，且i=0~M-1、j=0~N-1。是以，可用 V ij 之數學式子，以表示該全畫面影像70之構成。另外，該R、G、B次畫素之排列方向，係可沿水平或垂直方向排列。
如圖7所示，係雙視景影像合成前之左視景影像構成之示意圖。該左視景影像71，係由M ×N 個R、G、B次畫素影像所構成之全畫面影像。如圖8所示，係雙視景影像合成前之右視景影像構成之示意圖。該右視景影像72，係由M ×N 個R、G、B次畫素影像所構成之全畫面影像。
如圖9所示，係雙視景合成影像構成之示意圖。該 雙視景合成影像73，係將該左視景影像71與右視景影像72，透過垂直交錯排列之方式，以構成一全畫面之雙視景合成影像73。亦即，該全畫面之影像，於偶數行之位置上，係插入左視景偶數行位置上之影像。而於奇數行之位置上，則插入右視景奇數行位置上之影像。是以，可用下列之公式，以表示該雙視景合成影像73之構成。
其中，t為時間，n為0至int(N/2)-1之整數，int係為取整數之函數。
另外，對於傾斜條狀式視差光柵與傾斜格狀式視差光柵，則可用下列之公式，以表示該雙視景合成影像。
其中Mod為取餘數之函式。
如圖10所示，係雙視景影像分離作用之示意圖。對於一顯示於螢幕60上之雙視景合成影像73(只圖示部分之螢幕與雙視景合成影像)，該垂直條狀式視差光柵80，係可於最佳可視距離Z 0 上、且於多數個最佳視點位置V 0 、V 1 處(只圖示四個最佳視點位置，且該兩最佳視點位置V 0 、V 1 間之距離L V ，即為雙眼平均之間距)，對該雙視景合成影像73，做視景分離之作用。是以，於該最佳視點位置V 0 、V 1 處，係可個別呈現一單一視景影像，且該被分離之單一視景影像，具有半全畫面解析度之特徵。如圖11所示，係該最佳視點位置V 0 處所呈現半畫面 左視景影像之示意圖。該半畫面左視景影像，係由該左視景影像71之偶數行影像所構成。如圖12所示，係該最佳視點位置V 1 處所呈現半畫面右視景影像之示意圖。該半畫面右視景影像，係由該右視景影像72之奇數行影像所構成。
是以，對於視景數大於二之多視景影像，當視景數越大時，所能呈現顯示3D影像之解析度則降低。例如，對於四視景，該被分離後之單一視景影像，其所具有之解析度，下降至全畫面解析度之四分之一。。
本發明一種全畫面三次元影像顯示之裝置，係針對習知視差光柵所顯示之多視景三次元影像，因視景分離之問題，所造成立體影像解析度下降之現象，提出一動態液晶視差光柵之裝置，並透過一多視景影像動態合成與顯示程序與一光柵電極動態驅動程序，可以全畫面影像之解析度，達到顯示多視景三次元影像之目的。
 【實施例一】
如圖13所示，係本發明一種動態液晶視差光柵裝置實施例一構成之示意圖。該動態液晶視差光柵裝置100，主要係由一上線性偏光片101、一上透明基材102、一共電極層103、一上配向膜層104、一液晶分子層105、一下配向膜層106、一對光柵電極層 107、一下透明基材111、及一下線性偏光片112所構成。該上線性偏光片101、上透明基材102、共電極層103、上配向膜層104、液晶分子層105、下配向膜層106、下透明基材111、及下線性偏光片112，係具有如前述習知液晶視差光柵之結構與功效，是以不再贅述。對於該一對光柵電極層107，則係由兩光柵電極層108、110與一絕緣層109所構成。該絕緣層109係隔開該兩光柵電極層108、110之電氣，以避免兩光柵電極層間，產生電氣短路之現象。
該兩光柵電極層係由一上光柵電極層108、與一下光柵電極層110所構成。該上、下光柵電極層上108、110，各自裝置有一具空間週期分佈之電極B 2n 、B 2n +1 (只圖示B 0 、B 2 、B 4 、B 6 與B 1 、B 3 、B 5 、B 7 ，且n為含零之正整數)。為方便下文說明，對各電極給予一數字編號(即下標處之數字)，以標示電極裝置之位置。所謂具空間週期分佈之電極B 2n 、B 2n +1 ，係指各電極B 2n 、B 2n +1 皆具有一相同之寬度(令其為電極寬度)、而非電極處亦具有一相同之寬度(令其為非電極寬度b 0 )、且具有=b 0 之特徵。是以，該單一個電極寬度與單一個非電極寬度b 0 ，則構成一電極基本週期寬度P (P =+b 0 )。另外，該電極B 2n 、B 2n +1 之裝置位置，係相對偏移一電極寬度。當考量實際製造該上、下光柵電極層108、110時，所產生之加工與組裝之誤差，該各電極B 2n 與B 2n +1 之電極寬度，係可適當增加一誤差修正量△b (未示於圖上)，使得電極寬度可增加成為+△b ，而非電極寬度則縮減成為b 0 -△b 。是以，該電極基本週期寬度，仍保有P =+b 0 之關係，得以維持該動態液晶視差光柵裝置之光學特徵，即可讓最佳可視距離Z 0 及雙眼平均間距L V 維持不變。
如上述習知液晶視差光柵之構成，當該上、下線性偏光片101、112之偏光方向，兩者間係呈相互垂直之狀態時，該電極B 2n 、B 2n +1 ， 係根據外部電壓之驅動，以產生遮光之功效。是以，可構成視差光柵之遮蔽元件。而非電極處則一直是處於透光之狀態。是以，可構成視差光柵之透光元件。是以，若所有電極B 2n 與B 2n +1 是處於無外部電壓驅動時，如圖13所示，該動態液晶視差光柵裝置100，係呈透明之狀態，即入射光113可完全穿透該動態液晶視差光柵裝置100。若對其中任一電極(如B 3 )輸入一外部驅動電壓時，如圖14所示，通過該電極(如B 3 )之入射光即被遮蔽。另外，若對所有電極B 2n 與B 2n +1 輸入一外部驅動電壓時，如圖15所示，所有入射光113全數被遮蔽，該動態液晶視差光柵裝置100，則呈完全遮蔽之狀態。另外，當該上、下線性偏光片101、112之偏光方向，兩者間係呈相互平行之狀態時，上述圖13~15各電極對於入射光之作用，則呈現相反光學狀態(未示於圖上)。亦即，對於任一電極，當無外部電壓驅動時，該電極係呈遮蔽之狀態；當有外部電壓驅動時，該電極係呈透光之狀態。對於非電極處，則只呈現遮蔽之狀態。因上、下線性偏光片101、112偏光方向之不同，而影響各電極之光學狀態，係為習知之現象，是以，下文不再贅述。
為方便圖示，以下，透過垂直條狀式視差光柵、雙視景、三視景與四視景影像，以說明如何利用本發明之動態液晶視差光柵裝置，以達到全畫面影像解析度顯示3D影像之功效。
如圖16~17所示，雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置運作之示意圖。該雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置100，係具有適當光柵電極寬度之電極B 2n 與B 2n +1 ，可用來分離雙視景影像。如圖16所示，係於時間點T0 ，對於所有該電極B 2n +1 ，輸入一適當之驅動電壓v ，即可讓所有電極B 2n +1 達到遮蔽入射光之效果。如圖17所示，係於時間點T1 ，對於所有該電極B 2n ，輸入一適當之驅動電壓v ，即可讓所有電極B 2n 達到遮蔽入射光之效 果。
如圖18~19所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵電極作用之示意圖。為了更簡化電極結構及作用之圖示，利用方格以取代電極B 2n 與B 2n +1 之圖示，且以空白或黑色，以顯示電極有或無電壓驅動之狀態。如空白方格係顯示該電極是處於無電壓驅動之狀態，而黑色方格係顯示該電極是處於有電壓驅動之狀態。
是以，如圖18所示，於t=T0 時，電極B 2n 是處於無電壓驅動之狀態，而電極B 2n +1 是處於有電壓驅動之狀態。是以，於電極B 2n 處，係可呈現透光之作用，於電極B 2n +1 處，則呈現遮蔽之作用，以下簡稱此光學狀態為T0 光柵狀態1000。
另外，如圖19所示，於t=T1 時，電極B 2n 是處於有電壓驅動之狀態，而電極B 2n +1 是處於無電壓驅動之狀態。是以，於電極B 2n 處，係可呈現遮蔽之作用，於電極B 2n +1 處，則呈現透光之作用，以下簡稱此光學狀態為T1 光柵狀態1001。
如圖20~21所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置3D影像顯示之示意圖。
如圖20所示，係於t=T0 時，對於顯示於螢幕60之雙視景合成影像73(即Σ0 (t )，如圖9所示)，因該雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置之狀態是處於T0 光柵狀態1000。是以，可於最佳視點位置V 0 、V 1 處，將該雙視景影像73各自分離成為具半全畫面解析度之影像(如圖11所示)、(如圖12所示)。
如圖21所示，係於t=T1 時，對於顯示於螢幕60之另一雙視景合成影像74(Σ1 (t ))，如圖22所示，係由左視景影像71之奇數行影像與右視景影像72之偶數行影像所構成， 可用下列之公式，以表示該雙視景合成影像74之構成。
因該雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置之狀態是處於T1 光柵狀態1001。是以，可於最佳視點位置V 0 、V 1 處，將該雙視景影像74各自分離成為具半全畫面解析度之影像(如圖23所示)、(如圖24所示)。為方便以下之說明與圖示，對於影像構成之數學式子，皆省略之符號。
如圖25所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵顯像時序之示意圖。綜上所述，對於利用一般平面顯示器以顯示3D影像時，係利用一影像掃描之垂直同步掃瞄訊號v sync 之時序(具有T sync 之時間週期)，以同步於該垂直同步掃瞄訊號v sync 之方式，交替顯示該兩雙視景合成影像73(Σ0 (t ))、74(Σ1 (t ))，以及交替驅動電極B 2n 與B 2n +1 ，方能達到於最佳視點位置V 0 、V 1 處，以提供全畫面解析度3D影像之目的。
亦即，當t=T0、 T2、 T4、 T6、 ...時，對於螢幕60所顯示之雙視景合成影像73(Σ0 (t ))，係以(t )=0驅動該電極B 2n ，及以(t )=v 之電壓驅動該電極B 2n +1 ，使得於最佳視點位置V 0 、V 1 處，可將該雙視景影像73各自分離成為具半全畫面解析度之影像、。
當t=T1、 T3、 T5、 T7、 ...時，對於螢幕60所顯示之雙視景合成影像74(Σ1 (t ))，係以(t )=v 驅動該電極B 2n ，及以(t )=0之電壓驅動該電極B 2n +1 ，使得於最佳視點位置V 0 、V 1 處，可將該雙視景影像74各自分離成為具半全畫面解析度之影像。
綜上所述，只要以T sync 之週期，同步切換該兩雙視景合成影像73、74，並以同步交替驅動該電極B 2n 、B 2n +1 之方式，即可各自於最佳視點位置V 0 、V 1 處，於2T sync 之時間內，達到提供全畫面解析度之3D影像+、+之目的。令2T sync 為全畫面3D影像顯示之週期，是以，全畫面解析度3D影像之顯示，係以2T sync 為週期，不斷重複該雙視景合成影像之顯示、以及該各電極電壓之驅動。
如圖26~28所示，係三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵電極作用之示意圖。
如圖26所示，於t=T0 時，電極B 3n 是處於無電壓驅動之狀態(其中，n為包含零之正整數)，而其他電極B 3n +1 、B 3n +2 則處於有電壓驅動之狀態。是以，於該電極B 3n 處，係可呈現透光之作用，於其他電極B 3n +1 、B 3n +2 處，則呈現遮蔽之作用，以下簡稱此光學狀態為T0 光柵狀態2000。
如圖27所示，於t=T1 時，電極B 3n +1 是處於無電壓驅動之狀態，而其他電極B 3n 、B 3n +2 則處於有電壓驅動之狀態。是以，於該電極B 3n +1 處，係可呈現透光之作用，於其他電極B 3n 、B 3n +2 處，則呈現遮蔽之作用，以下簡稱此光學狀態為T1 光柵狀態2001。
如圖28所示，於t=T2 時，電極B 3n +2 是處於無電壓驅動之狀態，而其他電極B 3n 、B 3n +1 則處於有電壓驅動之狀態。是以，於該電極B 3n +2 處，係可呈現透光之作用，於其他電極B 3n 、B 3n +1 處，則呈現遮蔽之作用，以下簡稱此光學狀態為T2 光柵狀態2002。
如圖29~31所示，係三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置3D影像顯示之示意圖。
如圖29所示，係於t=T0 時，對於顯示於螢幕60之三視景合成 影像83(即++)，因該三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置之狀態是處於T0 光柵狀態2000。是以，可於最佳視點位置V 0 、V 1 、V 2 處，將該三視景影像83各自分離成為具1/3全畫面解析度之影像、、。
如圖30所示，係於t=T1 時，對於顯示於螢幕60之三視景合成影像84(即++)，因該三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置之狀態是處於T1 光柵狀態2000。是以，可於最佳視點位置V 0 、V 1 、V 2 處，將該三視景影像84各自分離成為具1/3全畫面解析度之影像、、。
如圖31所示，係於t=T2 時，對於顯示於螢幕60之三視景合成影像85(即++)，因該三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置之狀態是處於T2 光柵狀態2000。是以，可於最佳視點位置V 0 、V 1 、V 2 處，將該三視景影像84各自分離成為具1/3全畫面解析度之影像、、。
如圖32~33所示，係三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵顯像時序之示意圖。綜上所述，對於利用一般平面顯示器以顯示3D影像時，係利用一影像掃描之垂直同步掃瞄訊號v sync 之時序(具有T sync 之時間週期)，以同步於該垂直同步掃瞄訊號v sync 之方式，交替顯示該三視景合成影像83(即++)、84(即++)、85(即++)，以及以適當電壓(t )、(t )、(t )交替驅動電極B 3n 、B 3n +1 、B 3n +2 之方式，可各自於最佳視點位置V 0 、V 1 、V 2 處，於3T sync 之時間內，達到提供++、++、++全畫面解析度3D影像之目的。令3T sync 為全畫面3D影像顯示之週期，是以，全畫面解析度3D影像之顯示，係以3T sync 為週期，不斷重複該三視景合成影像之顯示、以及該各電 極電壓之驅動。
綜上所述，根據視景數之不同(令視景數為No )，透過視差光柵之方式，以顯示全畫面解析度之3D影像時，於全畫面3D影像顯示之週期內(即No ×T sync )，可以下列函數表示該多視景合成影像Σ T (t )、以及各電極之驅動電壓(t )。
其中，k為視景編號數、t為時間，T 為作用時間點，其值係由下列之運算關係所決定： 其中，int為取正整數之函數，Mod係為一取餘數之函數。是以，T 為0~(No-1)之正整數。另外，當T -k <0時，該Mod函數則具有下列之運算關係： 是以，根據式(4)~(6)，於不同作用時間點T，以產生與顯示不同多視景合成影像之方法，以下稱為多視景影像動態合成與顯示程序。亦即，本發明所使用之多視景合成影像，係一為時間T之函數。另外，當該光柵電極係具有傾斜條狀式視差光柵或傾斜格狀式視差光柵之結構時，該多視景合成影像Σ T (t )，則可由下列公式表示之： 其中，當i +T -k <0時，該Mod函數則具有下列之運算關係： 另外，對於各電極之驅動電壓(t )，其值係由下列之運算關係所決定：
其中，m 為電極編號數，T 由式(5)所決定，且v 係為驅動電壓。是以，根據式(9)、(10)，於不同作用時間點T，以產生不同電極驅動電壓之方法，以下稱為光柵電極動態驅動程序。亦即，本發明所使用之各電極之驅動電壓，係一為時間T之函數。另外，如前述，當該上、下線性偏光片101、112之偏光方向，兩者間係呈相互平行之狀態時，則各電極之驅動電壓(t )，係為式(9)、(10)之反相函數，亦即
如圖34~35所示，係根據式(4)及式(9)、(10)所繪製之四視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵顯像時序圖。令該四視景之單一視景影像各為、、、。於全畫面3D影像顯示之週期內(即4T sync )，且於t=T0、 T1、 T2、 T3 之作用時間點(即T=0,1,2,3)，可以下列數學式子，以表示該四視景合成影像之構成。
另外，根據式(9)、(10)之特性，可根據電極編號數，將各電極之驅動電壓(t )區分成四類，即(t )、(t )、(t )、(t )，其中n為包含零之正整數。於T=0,1,2,3之作用時間點時，對於編號為4n電極之驅動電壓(t )，係為各0、v 、v 、v ；對於編號為4n+1電極之驅動電壓(t )，係為各v 、0、v 、v ；對於編號為4n+2電極之驅動電壓(t )，係為各v 、v 、0、v ；對於編號為4n+3電極之驅動電壓(t )，則為各v 、v 、v 、0。是以，於T=0,1,2,3之作用時間點時，對於顯示在銀幕上之該四視景合成影像Σ0 (t )、Σ1 (t )、Σ2 (t )、Σ3 (t )，該各電極係以(t )、(t )、(t )、(t )之電壓驅動時，則可於最佳視點V0 、V1 、V2 、V3 處，提供+++、+++、+++、+++全畫面解析度之3D影像。
【實施例二】
如圖36所示，係本發明一種動態液晶視差光柵裝置實施例二構成之示意圖。該動態液晶視差光柵裝置200，主要係由一上線性偏光片201、一上透明基材202、一上共電極層203、一上絕緣層204、一上光柵電極層205、一上配向膜層206、一液晶分子層207、一下配向膜層208、一下光柵電極層209、一下絕緣層210、一下共電極層211、一下透明基材212、及一下線性偏光片213所構成。本實施例二具有與本實施例一完全相同之功效，不同處只 在於該上光柵電極層205與下光柵電極層209，係各自裝置於不同之透明基材上。另外，為了上、下電極電壓之驅動，增設一共電極層與一絕緣層。如圖37~38所示，該上光柵電極層205係與該下共電極層211作電氣之連接，而該下光柵電極層209則與該上共電極層203作電氣之連接。
綜上所述，本發明一種全畫面三次元影像顯示之裝置，係針對習知視差光柵所顯示之多視景三次元影像，因視景分離之問題，所造成立體影像解析度下降之現象，提出一動態液晶視差光柵之裝置，並透過一多視景影像動態合成與顯示與一光柵電極動態驅動程序，可以全畫面影像之解析度，以顯示多視景三次元影像，達到最佳三次元影像顯示之目的。
10‧‧‧垂直條狀式視差光柵
20‧‧‧傾斜條狀式視差光柵
30‧‧‧傾斜格狀式視差光柵
11、21、31‧‧‧視差光柵之透光元件
12、22、32‧‧‧視差光柵之遮蔽元件
50‧‧‧液晶視差光柵
51‧‧‧線性偏光片
52‧‧‧透明基板
53‧‧‧共電極層
54‧‧‧配向膜層
55‧‧‧液晶分子層
56‧‧‧光柵電極層
57‧‧‧光柵電極層之電極結構
58、113‧‧‧入射光
60‧‧‧螢幕
70‧‧‧全畫面影像
71‧‧‧左視景影像
72‧‧‧右視景影像
73‧‧‧雙視景合成影像
80‧‧‧垂直條狀式視差光柵
83、84、85‧‧‧三視景合成影像
100、200‧‧‧動態液晶視差光柵裝置
101、201‧‧‧上線性偏光片
102、202‧‧‧上透明基材
103、203、211‧‧‧共電極層
104、206‧‧‧上配向膜層
105、207‧‧‧液晶分子層
106、208‧‧‧下配向膜層
107‧‧‧一對光柵電極層
108、205‧‧‧上光柵電極層
109、204、210‧‧‧絕緣層
110、209‧‧‧下光柵電極層
111、212‧‧‧下透明基材
112、213‧‧‧下線性偏光片
113‧‧‧入射光
1000、2000‧‧‧T0 光柵狀態
1001、2001‧‧‧T1 光柵狀態
2002‧‧‧T2 光柵狀態
V i,j ‧‧‧次畫素影像
M ×N ‧‧‧構成全畫面影像次畫素單元之數目
i‧‧‧次畫素之垂直位置
j‧‧‧次畫素之水平位置
k‧‧‧視景編號數
m‧‧‧包含零之正整數
、‧‧‧具1/2全畫面解析度之視景0影像
、‧‧‧具1/2全畫面解析度之視景1影像
、、‧‧‧具1/3全畫面解析度之視景0影像
、、‧‧‧具1/3全畫面解析度之視景1影像
、、‧‧‧具1/3全畫面解析度之視景2影像
、、、‧‧‧具1/4全畫面解析度之視景0影
、、、‧‧‧具1/4全畫面解析度之視景1影
、、、‧‧‧具1/4全畫面解析度之視景2影
、、、‧‧‧具1/4全畫面解析度之視景3影
Σ T (t )、Σ0 (t )、Σ1 (t )、Σ2 (t )、Σ3 (t )‧‧‧視景合成影像
t‧‧‧時間
n‧‧‧包含零之正整數
int‧‧‧取整數之函數
Mod‧‧‧取餘數之函式
Z 0 ‧‧‧最佳可視距離
V 0 、V 1 、V 2 、V 3 ‧‧‧最佳視點位置
L V ‧‧‧雙眼平均之間距
B 0 、B 2 、B 4 、B 6 、B 1 、B 3 、B 5 、B 7 B 2n 、B 2n +1 、B 3n 、B 3n +1 、B 3n +2 ‧‧‧電極
‧‧‧電極寬度
b 0 ‧‧‧非電極寬度
P ‧‧‧電極基本週期寬度
△b ‧‧‧誤差修正量
T、T1、 T3、 T5、 T7 、T0、 T2、 T4、 T6 ‧‧‧作用時間點
v sync ‧‧‧影像掃描之垂直同步掃瞄訊號
T sync ‧‧‧v sync 之時間週期
(t )、(t )、(t )、(t )、(t )、(t )‧‧‧電極之驅動電壓
v ‧‧‧驅動電壓
圖1所示，係習知垂直條狀式視差光柵之示意圖。
圖2所示，係習知傾斜條狀式視差光柵之示意圖。
圖3所示，係習知傾斜格狀式視差光柵之示意圖。
圖4所示，係習知液晶視差光柵構成之示意圖。
圖5所示，係習知液晶視差光柵遮蔽作用之示意圖。
圖6所示，係習知全畫面影像構成之示意圖。
圖7所示，係合成前之左視景影像構成之示意圖。
圖8所示，係合成前之右視景影像構成之示意圖。
圖9所示，係雙視景合成影像構成之示意圖。
圖10所示，係雙視景影像分離作用之示意圖。
圖11、23所示，係半畫面左視景影像之示意圖。
圖12、24所示，係半畫面右視景影像之示意圖。
圖13所示，係本發明一種動態液晶視差光柵裝置實施例一構成之示意圖。
圖14所示，係入射光被電極B3遮蔽之示意圖。
圖15所示，係動態液晶視差光柵裝置呈完全遮蔽狀態之示意圖。
圖16~17所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置運作之示意圖。
圖18~19所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵電極作用之示意圖。
圖20~21所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶差光柵裝置3D影像顯示之示意圖。
圖22所示，係雙視景合成影像構成之示意圖。
圖25所示，係雙視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵顯像時序之示意圖。
圖26~28所示，係三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵電極作用之示意圖。
圖29~31所示，係三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵裝置3D影像顯示之示意圖。
圖32~33所示，係三視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵顯像時序之示意圖。
圖34~35所示，係四視景用垂直條狀式動態液晶視差光柵顯像時序圖。
圖36所示，係本發明一種動態液晶視差光柵裝置實施例二構成之示意圖。
圖37~38所示，係本發明實施例二中上、下光柵電極層係與該上、下共電極層電氣連接之示意圖。
100‧‧‧動態液晶視差光柵裝置
101‧‧‧上線性偏光片
102‧‧‧上透明基材
103‧‧‧共電極層
104‧‧‧上配向膜層
105‧‧‧液晶分子層
106‧‧‧下配向膜層
107‧‧‧一對光柵電極層
108‧‧‧上光柵電極層
109‧‧‧絕緣層
110‧‧‧下光柵電極層
111‧‧‧下透明基材
112‧‧‧下線性偏光片
113‧‧‧入射光

Claims (11)

  1. 一種全畫面三次元影像顯示之裝置，係由下列所構成：一平面顯示器螢幕，係根據一具有T sync 週期之影像掃描垂直同步訊號之時序，以顯示一全畫面之影像，該全畫面影像，係由M ×N 個R、G、B次畫素所構成，該R、G、B次畫素之排列方向，係可沿水平或垂直方向排列；一多視景影像，係由No個具視差效果之單一視景影像V k 所構成，其中，k為該單一視景影像之編號數，且k為0≦k≦No-1之正整數、No為No≧2之正整數；一多視景影像動態合成與顯示程序，係根據該影像掃描垂直同步訊號之時序，於不同之作用時間點T，對該No個單一視景影像V k 做一影像之合成，以構成一多視景合成影像Σ T (t )，並於該作用時間點T，同步將該多視景合成之影像Σ T (t )，顯示於該平面顯示器螢幕之上；一動態液晶視差光柵之裝置，係可藉由該動態液晶電極驅動電壓(t )之驅動，以改變光柵之光學結構，對於任一最佳視點處，達到可對該多視景合成之影像Σ T (t )，做視景分離之功效，並可於一週期為No ×T sync 之全畫面3D影像顯示週期內，提供一具全畫面影像解析度之單一視景影像，該動態液晶視差光柵之裝置，主要係一上線性偏光片、一上透明基材、一上共電極層、一上絕緣層、一上光柵電極層、一上配向膜層、一液晶分子層、一下配向膜層、一下光柵電極層、一下絕緣層、一下共電極層、一下透明基材、及一下線性偏光片所構成。；以及一光柵電極動態驅動程序，係根據該影像掃描垂直同步訊號之時序，於不同之作用時間點T，對於該動態液晶視差光柵裝置之個別電極，以同步輸出一動態液晶電極驅動電壓(t )。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該上線性偏光片與下線性偏光片之偏光方向，兩者間係可呈相互垂直與相互平行狀態之其中之一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該上光柵電極層與下光柵電極層，係各自裝置有一具空間週期分佈特徵之多數電極，亦即各電極皆具有一相同之寬度、而非電極處亦各自具有一相同之寬度b 0 ，且具有=b 0 之關係，該單一個電極寬度與單一個非電極寬度b 0 ，則構成一電極基本週期寬度P (P =+b 0 )，另外，該上、下光柵電極層上電極之裝置位置，係彼此相對偏移一電極寬度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該電極寬度係可增加成為+△b 、該非電極寬度係可縮減成為b 0 -△b ，其中，該△b 係為一大於零之誤差修正量。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該上、下光柵電極層中之任一電極，係可透過一適當之驅動電壓，可讓該單一電極處之動態液晶視差光柵裝置，以改變遮蔽或透光之狀態。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該上、下光柵電極層上之多數個電極之構成，係可為垂直條狀式視差光柵、傾斜條狀式視差光柵與傾斜格狀式視差光柵之其中之一者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該單一視景影像V k 之構成，係可由下列公式表示之： 其中，該位於該平面顯示器螢幕畫面上之第i行 與第j列位置之次畫素影像。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該多視景影像動態合成與顯示程序中，當該光柵電極係具有垂直條狀式視差光柵之結構時，該多視景合成影像Σ T (t )，係可由下列公式表示之： 其中，t為任意之時間，T 係為作用時間點，其值係由下列之運算關係所決定： 其中，int為取正整數之函數，Mod係為一取餘數之函數，是以，T 為為0≦T≦No-1之正整數，另外，當T -k <0時，該Mod函數則具有下列之運算關係：
  9. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該多視景影像動態合成與顯示程序中，當該光柵電極係具有傾斜條狀式視差光柵或傾斜格狀式視差光柵之結構時，該多視景合成影像Σ T (t )，係可由下列公式表示之： 其中，t為任意之時間，T 係為作用時間點，其值係由下列之運算關係所決定： 其中，int為取正整數之函數，Mod係為一取餘數之函數，是以，T 為0≦T≦No-1之正整數，另外，當i +T -k <0時，該Mod函數則具有下列之運算關係：
  10. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該光柵電極動態驅動程序中，當該上、下線性偏光片之偏光方向，兩者間係呈相互垂直狀態時，對於該動態液晶電極驅動電壓(t )，係可由下列公式表示之：(t )=0當T -Mod (m /No )=0(t )=v 當T -Mod (m /No )≠0其中，m為電極之編號數，v 係為光柵電極之驅動電壓訊號，t為任意之時間，T 係為作用時間點，其值係由下列之運算關係所決定： 其中，int為取正整數之函數，Mod係為一取餘數之函數，是以，T 為0≦T≦No-1之正整數。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之全畫面三次元影像顯示之裝置，其中該光柵電極動態驅動程序，當該上、下線性偏光片之偏光方向，兩者間係呈相平行狀態時，對於該動態液晶電極驅動電壓(t )，係可由下列公式表示之：(t )=v ，當T -Mod (m /No )=0(t )=0，當T -Mod (m /No )≠0其中，m為電極之編號數，v 係為光柵電極之驅動電壓訊號，t為任意之時間，T 係為作用時間點，其值係由下列之運算關係 所決定： 其中，int為取正整數之函數，Mod係為一取餘數之函數，是以，T 為0≦T≦No-1之正整數。
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