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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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通往3D新金礦的敲門磚 2D/3D可切換技術

文/陳帝鴻

為了解決未來裸眼式多視域3D立體顯示器在顯示2D文字的時候,可能出現破碎、模糊不清、甚至無法閱讀的情況,工研院電子與光電研究所以3D專利技術微位相差膜為基礎,研發出可任意切換的視差光柵(Switchable Parrallax Barrier)技術,讓液晶螢幕可以在不特定區域,自由於2D與3D之間進行切換。遇上需要以3D立體模式顯示的動畫影片,使用者可以任意在螢幕上進行不特定形狀的拉大或縮小播放;遇上必須以2D模式顯示的文字,就能夠直接以2D內容顯示。

工研院電子與光電研究所立體影像系統組組長鄭尊仁指出,從可切換式2D/3D液晶顯示器技術來看其所使用的光學元件,主要有柱狀透鏡以及視差光柵兩大主流。以目前技術水準而言,柱狀透鏡的亮度表現比較好,但製程穩定性以及技術成熟度不如視差光柵,因此視差光柵技術目前在成本方面,會更有市場競爭力,也是目前工研院所採用的技術基礎。

局部切換大突破

所謂視差光柵式技術,就是在顯示器前方加上一如同斑馬線般交錯排列的光柵,由於左右眼水平位置角度不同,因此左右眼能夠透過光柵,看到不同次畫素群所顯示的具有視差之影像,進而形成3D立體效果。此光柵可採用印刷光學膜設計,以製作無切換的3D顯示器,或使用主動式可切換視差光柵元件(例如具黑白畫素的高解析度LCD面板、或工研院採用的無畫素液晶開關加上微位相差膜),就可達成可切換2D/3D顯示的效果。

鄭尊仁表示:「傳統的固定式視差光柵技術,永遠只能顯示3D畫面。一旦遇上較細小的2D文字,就會出現破碎而模糊不清的情況。後來即使發展出固定區域式的2D與3D切換,雖然可以在同一個液晶螢幕上,同時呈現出2D與3D畫面,但由於能夠呈現3D畫面的區域是固定的,所以還是不太好用。」

他指出:「之前有人在顯示面板上方,再增加一片高解析度之黑白LCD面板開關,以便在2D與3D間進行切換的螢幕。現在我們更發展出較低成本的區域式2D/3D切換顯示器技術,又可隨意調整切換區域的大小和位置,可真正將多視域立體顯示器推上市場。因為由於網際網路的快速發展,人們上網瀏覽網路的機會與頻率大幅增加,經常會在不同的視窗之間進行切換,讓固定區域式的2D與3D切換顯得還是不夠方便;因此現在我們發展出任意可變區域的2D與3D切換螢幕,使用者可以在不固定區域,任意點閱、拉大或縮小3D視窗,是對使用者相當友善的使用方式。」

電子與光電研究所立體影像系統組專案經理李錕分析,過去固定區域式的2D與3D可切換螢幕的做法,通常就是在特定區域的畫素面板與背光模組分隔出來的空間,加入可以讓3D影像形成的光學元件;讓特定區域可以顯示3D影像,其他區域則為2D畫面。

「如今我們在技術上的突破,就是可以做到在整個液晶螢幕都提供負責2D與3D切換的切換元件;如此一來,我就可以透過電腦來控制,將液晶螢幕上的某些區域切換成2D模式,某些區域切換成3D模式。」李錕說:「因為2D或3D是由電腦來控制的,所以我可以讓特定視窗在不固定區域、以不固定大小,甚至不固定形狀來呈現3D畫面。」

工研院搶得機先

工研院去年發表的視差光柵式2D/3D可切換式液晶螢幕,厚度達12公分,3D畫面的亮度只有40 nits;到了今年,厚度已經下降至約8公分,3D畫面的亮度已經提升至100 nits。未來希望將厚度降至5至6公分,3D畫面的亮度也要提升到約200 nits;與現行2D液晶螢幕的4至5公分厚度,以及250 nits左右亮度相較,兩者已經十分接近。

工研院已搶得機先,掌握此可以隨意改變區域大小及位置之2D/3D可切換式顯示器關鍵技術;目前即使在CES、IFA、CEATEC等重要國際消費性電子產品大展上,也還沒有看到國際大廠有相關產品展出。李錕表示:「我們認為未來所有的3D平面顯示器,都應該擁有可以局部切換成2D顯示的能力,將來在進入市場的時候,才比較有機會符合消費者的實際使用需求,進而被消費者接受。」2D轉3D切換技術,顯然是通往3D新金礦少不了的那一塊敲門磚。



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