专利名称：影像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种自动立体影像显示技术，且特别是关于一种具有能自动追踪使用者的一自动立体影像显示装置。
背景技术：
影像是传递信息的一种有效率的方式。而影像除了借由印制在纸张上的方式以外，随着科技的进步，很多影像是以数字化方式显示在一显示器上。由于显示器的显示面是由象素阵列所构成一平面结构，一般不具有立体显示的效果。
然而，根据人眼的视觉特性，当左右眼分别观看相同的影像内容但是具有不同视差的二影像时，会构成一立体影像。较早的立体显示技术，是利用偏振的效应，将二个影像输出，而使用者戴上偏振化眼镜，以造成三维效果。这种立体显示方式，在使用上并不方便。因此，自动立体显示(Autostereoscopic Display)技术也积极在发展中。
3D显示器必将成为下世代显示器的重要发展方向已是业界的共识。然而3D显示技术的普及仍然遭到种种阻碍。虽然也存在内容缺乏及若干人因问题，但最大的障碍仍然是因为显示技术本身的限制。
目前自动立体显示技术最主要的瓶颈之一是在于无法兼顾显示分辨率和观赏位置的自由度。大多数技术的做法都是将显示器上的象素分成多组分别导向不同方向，让使用者从不同方向看到不同影像。分的组数越多，观看者越可以自由的移动而仍然可以接收到3D视觉。然而画面的分辨率也就越差。
制造业者因此积极寻求其它解决技术，以简单达到3D视觉的效果。
发明内容
本发明提供一种影像显示装置，显示一立体影像，具有自动追踪使用者的功能，因此不必减少影像分辨率，而维持使用者移动的较高自由度。
本发明提供一种影像显示装置，可以同时给多个使用者观看立体影像。
本发明提供一种影像显示装置，有平顺的视域变化，减少使用者的移动所造成错误或鬼影严重的立体影像，且容易追踪使用者的位置。
本发明提供一种影像显示装置，可以更紧密的安装，以减少体积。
本发明提出一种影像显示装置，可切换显示立体影像与平面影像。影像显示装置包括一影像显示面板，对于一显示画面，在一操作频率下交替显示至少二视域影像。二个视域影像用以构成一立体影像。其中操作频率为一视觉频率的至少二倍以上。影像显示面板的一第一边可以观看该立体影像。一追踪狭缝面板，置放在该影像显示面板的一第二边。追踪狭缝面板有平行排列的多个狭条区域，该些狭条区域延伸于该影像显示面板的一像素行方向。一柱面透镜栅片(lenticular plate)置放在该影像显示面板与该追踪狭缝面板之间。柱面透镜栅片有平行排列的多个透镜条，且设定追踪狭缝面板的每一固定数目的狭条区域为一狭条组，对应该些透镜条的一条。一检测控制单元，用以决定要将该立体影像显示在何观看位置，且控制该追踪狭缝面板的每一该些狭条区域。其中，根据该观看位置，将每一该些狭条组的该些狭条区域至少分成一第一组与一第二组，分别对应该二视域影像，交替将该些狭条区域开与闭。每一该些狭条区域的一开/闭状态，借由该柱面透镜栅片，通过该影像显示面板后，到达该观看位置。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中追踪狭缝面板的每一该些狭条区域包括一主动发光组件，以做为显示发光源。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中追踪狭缝面板的每一该些狭条区域为控制光的通过与否的空间光调制器(SLM)，还包括一背光模块在该追踪狭缝面板的一背面，以产生一显示光源，其中根据该些狭条区域的该开/闭状态，决定该显示光源是否穿过该些狭条区域。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中每一该些狭条组的该些狭条区域被规划出多个视角区域。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中每一该些视角区域包括至少一个该狭条区域。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中每一该些狭条组的该些狭条区域的该第一组与该第二组是对应该观看位置的左眼位置与右眼位置，或反之。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中每一该些狭条组的该第一组包括至少一个该狭条区域，该第二组包括其它部份的该些狭条区域。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中当该观看位置移动时，该检测控制单元依移动后的该观看位置控制该追踪狭缝面板。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中当有多个观看者于不同的该观看位置时，该检测控制单元针对每一该些狭条组的该些狭条区域的该第一组，还分成多个次组分别对应该些观看位置。另外，其中每一该些次组可以包括至少一个该狭条区域。
根据本发明的优选实施例所述的影像显示装置，其中该检测控制单元会检测是否至少一使用者出现在该立体显示范围内，该使用者的位置就是该观看位置。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1示出根据本发明一实施例，自动立体影像显示装置的上视结构示意图。
图2示出根据本发明一实施例，追踪狭缝面板的控制原理示意图。
图3示出根据本发明一实施例，当有多个观看者的操作示意图。
图4示出根据本发明一实施例，另一操作原理示意图。
图5示出根据本发明一实施例，追踪狭缝面板的结构示意图。
图6依据本发明一实施例，另一操作原理示意图。
图7依据本发明一实施例，另一自动立体影像显示装置的上视结构示意图标意图。
主要组件符号说明100背光模块102、130、140、160追踪狭缝面板104柱面透镜栅片
106影像显示面板108检测控制单元110、110a、110b、110c观看者112视域空间114偏光片120、122影像显示装置130a、142狭条区域具体实施方式
本发明提出利用观者追踪(viewer tracking)技术，只将观看者两眼所需的左右眼影像分别投射在观看者左右眼的位置，当观看者头部移动时，投影位置跟着移动，让观看者头部可以自由移动，而仍保持高分辨率。本发明利用高速显示装置，配合动态追踪狭缝(tracking slit)和柱面透镜光栅片(lenticular plate)的设置，达成全分辨率的追踪式自动立体显示的目标。以下举一些实施例做为说明，但是本发明不仅限制于所举实施例。
图1示出根据本发明一实施例，自动立体显示装置的上视结构示意图。本发明的显示装置120，以液晶显示(liquid crystal display)技术做为显示影像的方式为例做说明，基本上包括一背光模块100、一追踪狭缝面板102、柱面透镜栅片104、影像显示面板(image display panel)106、以及一检测控制单元(detection and control unit)108。观看者110可以在一观看位置借由双眼观看影像显示面板106的影像。观看者110前方会有非实体的一些视域(view zone)空间112。
本发明将要显示的一立体显示画面包括至少二个视域影像。就较简单方式而言，可以将显示画面分成二个视域影像，例如分别对应左眼视域与右眼视域，使左眼视域影像进入观看者110的左眼，右眼视域影像进入观看者110的右眼。如此，观看者110可以自动看到立体影像。视域影像是由影像显示面板106依一时序交替产生。在考虑视觉效应下，影像显示面板106的操作频率要视觉频率的至少两倍以上。一般的视觉频率是在50Hz～60Hz，以60Hz为例，则影像显示面板106的操作频率要120Hz或是以上。如此，左眼视域影像与右眼视域影像合起来，仍符合视觉频率60Hz，不会影响视觉效果。另外在此实施例，由于影像显示面板106是借由液晶显示技术来显示影像，背光模块100提供所需要的光源。但是，如果有其它光源可以取代，则不需要背光模块100。例如，如果追踪狭缝面板102，是由发光组件所构成具有主动发光的能力时，则就不需要背光模块100。
为了使影像显示面板106所产生的左眼视域影像与右眼视域影像，分别投射到观看者110的左眼与右眼，本发明提出使用追踪狭缝面板102、柱面透镜栅片104与检测控制单元108的整体操作来达成。追踪狭缝面板102，置放在影像显示面板106的一边，也就是位在背光模块100与影像显示面板106之间。追踪狭缝面板102有平行排列的多个狭条区域，在后面图5会描述。这些狭条区域的纵长方向是以延伸于影像显示面板的一像素行方向，也就是垂直于由双眼构成的水平方向。每一狭条区域均可以被检测控制单元108控制而成为开状态或是闭状态。这里，开状态或是闭状态是指背光模块100所产生的光可以通过或是不通过。如果，追踪狭缝面板102是主动发光的设计，则开状态或是闭状态是指这些狭条区域会发出光或是不发出光。追踪狭缝面板102所产生的作用原理会描述于后。
接着、柱面透镜光栅片104置放在追踪狭缝面板102与影像显示面板106之间。柱面透镜光栅片104也是由多个透镜条(lenticularbar)平行排列而成，图1仅以二个透镜条为例做说明。透镜条的延伸方向与追踪狭缝面板102的狭条区域的延伸方向相同。另外，每一透镜条会对应一固定数目的狭条区域。为方便描述，又称为一狭条组，配置成对应一透镜条。对于实际的数目，例如柱面透镜光栅片104有100个透镜条。又如果一狭条组有20个狭条区域，则追踪狭缝面板102总数会有2000个狭条区域。狭条组的狭条区域数量与观看者110的自由度有关，也就是例如允许观看者110有20个视角移动的维数。另外，追踪狭缝面板102的每一狭条区域例如是控制光的通过与否的空间光调制器(SLM)。然而，空间光调制器仅是一实施例，其它具有相等功用，可以控制使光通过与否等的组件或结构也可以用来构成追踪狭缝面板102。
柱面透镜光栅片104的透镜条适用以将从追踪狭缝面板102发出的光，投射到影像显示面板106，使影像显示面板106的视域影像可以让观看者110的双眼，在适当的视域观看不同时序显示的影像。由于视觉暂留的效应，虽然左眼视域影像与右眼视域影像是先后进入左眼与右眼，但是重迭后会产生一立体影像。
在显示装置120的前方会有预计的一视域空间112。在图1中，追踪狭缝面板102中，白色的狭条区域代表开状态，其通过的光会借由柱面透镜光栅片104的每一透镜条，进入视域空间112中的一位置，其例如是对应右眼的位置。同时，影像显示面板106显示属于右眼视域的影像。接下来，追踪狭缝面板102中，原开状态下的条区域变成关状态，原关状态下的条区域变成开状态，开状态下的狭条区域通过的光会借由柱面透镜光栅片104的每一透镜条，进入视域空间112中除前一瞬间光所达位置之外的其它位置，其例如是相当于右眼位置外的其它位置，观看者的左眼会接收到此光线。同时，影像显示面板106则显示属于左眼视域的影像。
检测控制单元108，可检测出是否有一观看者110进入一观看范围，以决定是否要将立体影像显示在观看位置。另外，检测控制单元108也控制追踪狭缝面板102的每一狭条区域。根据该观看位置，将每一狭条组的狭条区域至少分成一第一组与一第二组，分别对应双眼的二视域影像，交替将该些狭条区域开与闭。
对较简单的安排且针对仅有一个观看者110的实施例，可简单将狭条组的狭条区域分成二组。图2示出根据本发明一实施例，追踪狭缝面板102的控制原理示意图。参阅图1与图2，例如右眼视域影像，在对应的一狭条组中仅由一个狭条区域的光源来提供，而另一眼，例如左眼，则可以将其它部分的狭条区域当作另一组来控制。在图2的左图，例如是给左眼的光源，右图是给右眼的光源。在左眼的光源中，虽然大部分的狭条区域都被打开，但是实际上会进入左眼的狭条区域，主要是相邻于属于右眼视域的一个狭条区域，其它的狭条区域所发出的光，实质上不会进入左眼。然而，此种方式的控制较为简便。如果采取左眼视域影像与右眼视域影像都是由一个狭条区域的光产生，其也是可行，只是控制较为复杂。本发明不限制于何种方式。换句话说，依实际控制的变化，可以将狭条组的狭条区域分成至少二组来控制。
检测控制单元108检测出观看者110的观看位置后，又根据设定好的左眼与右眼位置，将狭条区域分成对应的二组，分别以一时序交替开启与关闭。对于检测控制单元108与追踪狭缝面板102的实际设计，是一般业内人士，根据所描述的原理可以设计达成。
另外，如果观看者110是在远方，不属于立体影像显示范围，又或是在立体影像显示范围内的观看者110仅要观看平面影像时，显示装置120可以切换成平面(2D)影像显示。例如可以将左眼视域影像或是右眼视域影像当做一平面影像。在此情形，将追踪狭缝面板102的全部狭条区域一起保持开状态。例如，在影像显示面板106显示左眼视域影像，追踪狭缝面板102的全部狭条区域一起开启，如此左眼视域影像就是平面影像。另外，反之使用右眼影像也可以。
根据图1的基本结构下，可以继续加显示的功能。图3示出根据本发明一实施例，当有多个观看者的操作示意图。参阅图3，当显示装置120有多个观看者110a、110b、110c同时观看立体影像时，每位观看者都借由检测控制单元108，依相同的原理控制追踪狭缝面板102。此时，以三位观看者110a、110b、110c的情形为例，对应一透镜条的一狭条组的多个狭条区域中，会有三个狭条对应三位观看者110a、110b、110c的右眼，同时开启。其它的狭条区域则属于左眼的视域。因此，本发明的显示装置120有适合多个人观看立体影像。
另外，如果观看者110会移动时，也可以借由检测控制单元108随时检测出观看者110的观看位置，随时决定属于右眼视域的狭条区域。图4示出根据本发明一实施例另一操作原理示意图。参阅图4，对于一透镜条104的一狭条组130而言，例如至少一狭条区域130a对应观看者的双眼其一眼的一位置，例如右眼位置。当观看者往一边移动时，如箭头所示，狭条区域130a会随着观看者移动，其中优选是以一次一个狭条区域的移动。如此，显示装置120可以追踪观看者的位置做变化，达到追踪显示的效果。
另外，由于观看者会移动，如果狭条区域130a是单一个，则追踪质量可能会较差。为了增加追踪质量，例如要显示属于右眼视域的光源，不必限定由单一狭条区域发出，而可以由多个较细的狭条区域来提供光源，以增加移动的平滑度，这些较细的狭条区域的宽度总和和只有单一狭条区域的宽度相当。图4是以三个狭条区域为一单元的控制方式进行。
图5示出根据本发明一实施例，追踪狭缝面板的结构示意图。参阅图5，追踪狭缝面板140是图1的追踪狭缝面板102的平面示意图。追踪狭缝面板140是由多条狭条区域142平行排列所构成。如果追踪狭缝面板140是不发光设计时，每一个狭条区域142可以被开启或关闭，使显示光通过或不通过。另外，如果追踪狭缝面板140的狭条区域142是由发光组件，例如发光二极管(LED)等所组成，则可以直接控制狭条区域142发光。
图6示出根据本发明一实施例，另一操作原理示意图。参阅图6，影像显示装置122的设计与前述的影像显示装置120类似，而其差异是追踪狭缝面板102在每一透镜条对应的狭条组分成两组以上，例如四组，其是配合影像显示面板106两倍以上的显示，例如四倍快速显示。另外，像显示装置122的像显示面板106可以依序交替产生二个视域以上的影像，例如四个视域影像，以在视域空间112给观看者110观看。此时，观看者110的双眼处在不同视域时，都可以观看到立体影像。图6中，一个视域例如是由二个狭条区所产生的显示光所提供。至于，多位观看者或是观看者移动的控制原理仍一样，可以适当结合。
对于图6需要进一步控制与调整的地方如下描述。像显示面板106的操作频率，如果需要的话要适当提高，例如是视觉频率的数倍(如240Hz)，以使能在例如60Hz的频率下，显示属于多个视域的影像。以图6的实施例而言，例如有四视域的影像要显示，其显示时序例如右下方块中的时序关系。在t1、t2、t3、t4时间内，分别显示四个对应的视域影像，观看者的双眼处于不同视域时，就可以产生立体效应。如此，即使追踪误差稍大，或是在追踪移动的过程中，均可保持优选的效果，降低追踪功能的负担。
图7依据本发明一实施例，另一自动立体影像显示装置的上视结构示意图。参与图7，本实施例的影像显示装置，与图1的结构大致上类似，而其间的差异在于发光源的改变设计。依相同的显示原理，追踪狭缝面板160是主动发光的设计，因此不需要背光模块。至于追踪狭缝面板160的控制仍是一样。图中，发光的狭条区域例如是对应观看者的右眼，其它部份的狭条区域则属于左眼视域。主动发光的狭条区域，可以由发光组件所组成，例如是发光二极管(Light emitting diode，LED)，以及例如是有机发光二极管(organic LED，OLED)与聚合发光二极管(polymer LED，PLED)。发光组件也可以是其它种类的发光组件，不一一列举。
本发明的影像显示装置，主要根据图1的结构为基础，而有不同的修改变化，如图2～图7所示。要注意的是，本发明不限制于所举的实施例，也不限制于个别实施例的结构。换句话说，本发明可也根据所举的实施例，因应实际需要，取其适当的部份做结合与变化。
综上所述，在本发明利用追踪狭缝面板的控制，配合像显示面板，依一时序显示对应视域的影像。观看者的人数不限定一人，且当观看者移动时也可以追踪观看者的位置。利用多个狭条区域以及多个视域影像，可以使追踪容易且追踪质量平滑。另外，由于本发明仅需要粘贴在影像面板后侧的柱状透镜栅片和追踪狭缝面板，使得整个体积也能减少。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种影像显示装置，可切换显示立体影像与平面影像，包括一影像显示面板，对于一显示画面，在一操作频率下交替显示至少二视域影像，二个视域影像用以构成一立体影像，其中该操作频率为一视觉频率的至少二倍以上，该影像显示面板的一第一边，有至少一观看位置可以观看该立体影像；一追踪狭缝面板，置放在该影像显示面板的一第二边，其中该追踪狭缝面板有平行排列的多个狭条区域，该些狭条区域延伸于该影像显示面板的一像素行方向；一柱面透镜栅片，置放在该影像显示面板与该追踪狭缝面板之间，其中该柱面透镜栅片有平行排列的多个透镜条，且设定该追踪狭缝面板的每一固定数目的该些狭条区域为一狭条组，对应该些透镜条的一条；以及一检测控制单元，决定是否要将该立体影像显示在该观看位置，且控制该追踪狭缝面板的每一该些狭条区域，其中根据该观看位置，将每一该些狭条组的该些狭条区域至少分成一第一组与一第二组，分别对应该二视域影像，交替将该些狭条区域开与闭，其中每一该些狭条区域的一开/闭状态，借由该柱面透镜栅片，通过该影像显示面板后，到达该观看位置。
2.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中该追踪狭缝面板的每一该些狭条区域包括一主动发光组件，以做为显示发光源。
3.根据权利要求1所述的影像显示装置，还包括一背光模块在该追踪狭缝面板的一背面，以产生一显示光源，其中根据该些狭条区域的该开/闭状态，决定该显示光源是否穿过该些狭条区域。
4.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中每一该些狭条组的该些狭条区域被规划出多个视角区域。
5.根据权利要求4所述的影像显示装置，其中每一该些视角区域包括至少一个该狭条区域。
6.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中每一该些狭条组的该些狭条区域的该第一组与该第二组是对应该观看位置的左眼位置与右眼位置，或反之。
7.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中每一该些狭条组的该第一组包括至少一个该狭条区域，该第二组包括其它部份的该些狭条区域。
8.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中当该观看位置移动时，该检测控制单元依移动后的该观看位置控制该追踪狭缝面板。
9.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中当有多个该观看位置时，该检测控制单元针对每一该些狭条组的该些狭条区域的该第一组，还分成多个次组分别对应该些观看位置。
10.根据权利要求9所述的影像显示装置，其中每一该些次组包括至少一个该狭条区域。
11.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中会产生三维效果的该二影像之间有一视差。
12.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中该检测控制单元会检测是否至少一使用者出现在该立体显示范围内，该使用者的位置就是该观看位置。
13.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中该检测控制单元配合该些视域影像，控制该追踪狭缝面板的该些狭条区域对应分别的该开/闭状态，以对相同的该观看位置，产生该些视域影像。
14.根据权利要求13所述的影像显示装置，其中还包括一背光模块在该追踪狭缝面板的一背面，以产生一显示光源。
15.根据权利要求13所述的影像显示装置，其中每一该些视域影像对应至少一狭条区域。
16.根据权利要求13所述的影像显示装置，其中该观看位置移动时，该检测控制单元依移动后的该观看位置控制该追踪狭缝面板。
17.根据权利要求1所述的影像显示装置，其中该影像显示面板是一液晶显示面板。
全文摘要
一种影像显示装置，可以显示立体影像，包括一影像显示面板。一影像系列以至少二视域影像被交替显示。一追踪狭缝面板在该影像显示面板的一边，有平行排列的多个狭条区域垂直延伸。一柱面透镜栅片置放在该影像显示面板与该追踪狭缝面板之间。柱面透镜栅片有平行排列的多个透镜条。一透镜条对应一狭条组，有固定数目的狭条区域。一检测控制单元决定要将该二视域影像显示的观看位置，且控制该追踪狭缝面板的每一狭条区域。根据观看位置，将每一狭条组的该些狭条区域至少分成一第一组与一第二组，分别对应该二视域影像，交替将该些狭条区域开与闭。
文档编号G09F19/12GK101071535SQ20061008183
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者蔡朝旭, 李锟 申请人:财团法人工业技术研究院