專利名稱：自動(dòng)立體顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有含有顯示像素陣列的顯示面板的自動(dòng)立體顯示設(shè)備以及一種用于將不同的視圖定向到不同的物理位置的裝置。
背景技術(shù)：
GB2196166A中描述了前面段落中的類型的已知自動(dòng)立體顯示設(shè)備。該已知設(shè)備包括具有行和列顯示像素陣列的二維發(fā)射液晶顯示面板，所述陣列充當(dāng)產(chǎn)生顯示的圖像形成構(gòu)件。彼此平行延伸的細(xì)長(zhǎng)柱狀透鏡(lenticular lens)的陣列覆蓋顯示像素陣列并且充當(dāng)視圖形成構(gòu)件。來(lái)自顯示像素的輸出通過(guò)這些柱狀透鏡投射，這些柱狀透鏡用來(lái)修改輸出的方向。這些柱狀透鏡作為元件片而提供，其每一個(gè)包括細(xì)長(zhǎng)半圓柱透鏡元件。這些柱狀透鏡在顯示面板的列方向上延伸，每個(gè)柱狀透鏡覆蓋兩個(gè)或更多鄰近列顯示像素的對(duì)應(yīng)組。在其中例如每個(gè)柱狀透鏡與兩列顯示像素關(guān)聯(lián)的裝置中，每列中的顯示像素提供了對(duì)應(yīng)二維子圖像的豎直切片。該柱狀透鏡片將這兩個(gè)切片以及來(lái)自與其他柱狀透鏡關(guān)聯(lián)的顯示像素列的相應(yīng)切片投射到位于該片之前的用戶的左眼和右眼，使得用戶觀察到單一立體圖像。在其他裝置中，每個(gè)柱狀透鏡與行方向上三個(gè)或更多鄰近顯示像素的組關(guān)聯(lián)。每組中相應(yīng)列的顯示像素被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置成提供來(lái)自對(duì)應(yīng)二維子圖像的豎直切片。當(dāng)用戶頭部從左邊運(yùn)動(dòng)到右邊時(shí)，觀察到一系列連續(xù)不同的立體視圖，從而創(chuàng)建例如環(huán)顧的印象。上面描述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備產(chǎn)生具有良好亮度水平的顯示。然而，與該設(shè)備關(guān)聯(lián)的一個(gè)問(wèn)題在于，柱狀透鏡片投射的視圖被典型地限定顯示像素陣列的非發(fā)射黑色矩陣的“成像”造成的暗區(qū)分開(kāi)。這些暗區(qū)容易被用戶看成跨顯示器隔開(kāi)的暗豎直帶形式的亮度非均勻性。這些帶隨著用戶從左邊運(yùn)動(dòng)到右邊而跨顯示器移動(dòng)，并且這些帶的間距隨著用戶朝向或遠(yuǎn)離顯示器運(yùn)動(dòng)而改變。另一個(gè)問(wèn)題在于，豎直透鏡導(dǎo)致分辨率在水平方向上比在豎直方向上大大降低。這兩個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)以相對(duì)于顯示像素陣列的列方向的銳角傾斜柱狀透鏡的公知技術(shù)而至少部分地解決。傾角透鏡的使用因而被認(rèn)為是產(chǎn)生具有近乎恒定亮度的不同視圖且在透鏡之后產(chǎn)生良好的RGB分布的必要特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)可以進(jìn)一步改進(jìn)使用柱狀透鏡的傾斜的顯示器。該改進(jìn)涉及以下事實(shí)傾斜可能導(dǎo)致構(gòu)成各視圖的像素(或彩色子像素)的不規(guī)則像素分布。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)閬?lái)自2D圖像的像素或子像素的圖案由透鏡裝置成像到單獨(dú)的觀看位置。透鏡與像素之間的相對(duì)傾斜意味著像素(或子像素)未規(guī)則地設(shè)置在均勻網(wǎng)格中。這導(dǎo)致可能被觀看者感知為惱人的效應(yīng)的感知非均勻性。本發(fā)明的一個(gè)目的是降低前述效應(yīng)。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求限定了有利的實(shí)施例。依照本發(fā)明，提供了一種自動(dòng)立體顯示設(shè)備，該自動(dòng)立體顯示設(shè)備包括 顯示器，其具有用于產(chǎn)生顯示的顯示像素陣列，其中這些顯示像素設(shè)置在行和列中； 視圖形成裝置，其用于在不同的方向上向用戶投射多個(gè)視圖，該視圖形成裝置包括具
有與列像素方向成角度α傾斜的長(zhǎng)軸的細(xì)長(zhǎng)視圖形成元件，所述細(xì)長(zhǎng)元件具有不同列中相同顏色的像素之間的寬度的P倍的間距， 并且其中該間距P被選擇為 P= 0. 5 . k . (1+ S2) 其中S=tan α，并且k為正整數(shù)。該裝置允許關(guān)于每個(gè)視圖投射的所得圖像具有跨圖像的均勻且規(guī)則的像素分布。 這改進(jìn)了視圖的視覺(jué)外觀。本發(fā)明提供了傾角與視圖形成元件間距(關(guān)于顯示列)之間的關(guān)系，使得視圖形成元件陣列之后的像素形成用于每個(gè)視圖的規(guī)則的網(wǎng)格，例如正方形或六角形網(wǎng)格。k的值根據(jù)像素陣列的性質(zhì)以及各視圖的希望的像素網(wǎng)格設(shè)置而變化，例如根據(jù)顯示器是單色的(包括色序；多種顏色的時(shí)序顯示)還是具有不同顏色子像素的多色而變化。在多色情況下，顯示像素設(shè)置在紅色、綠色和藍(lán)色子像素列中，并且在這種情況下列寬度包括鄰近同色子像素列之間的距離。優(yōu)選地
k = 3(2N+1)
其中N為0或者正整數(shù)。傾角優(yōu)選地由下式給出 S= 1/V. 2. N+1
其中V等于用于向用戶投射的各視圖的像素網(wǎng)格的寬高比。這給出跨視圖均勻分布的子像素。在一個(gè)可替換的設(shè)置中 S=V/N
其中V等于用于向用戶投射的各視圖的像素網(wǎng)格的寬高比。這給出一起分組為彩色像素三元組的子像素。在單色(或者色序)情況下，顯示像素設(shè)置在單色像素列中，并且其中 k=2N+l
其中η為0或者正整數(shù)。同樣地，傾角可以由下式給出 S= 1/(V. 2.Ν+1)，或者
S= V/No在這些實(shí)例中，值V=I與正方形像素或子像素網(wǎng)格相應(yīng)，并且V= V 3或1/ V 3與六角形像素或子像素網(wǎng)格相應(yīng)。像素行可以偏移而不與像素列正交。這可以在存在透鏡的非整數(shù)水平間距(就被透鏡覆蓋的像素列的數(shù)量而言)時(shí)加以使用。例如，一個(gè)像素與沿著行的下一個(gè)像素之間的豎直移位由下式給出y = (P/m - 1)/S 其中m為正整數(shù)。這適合跨透鏡寬度的整數(shù)數(shù)量的列。像素的寬高比可以由下式給出 w/h = S - y，或者
w/h = 2S - y。當(dāng)行和列不(完全地)正交時(shí)，像素行可以平行于顯示器的頂部邊緣或者像素列可以平行于顯示器的側(cè)面邊緣。在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)置中，視圖形成裝置包括設(shè)置成與顯示器配準(zhǔn)的柱狀透鏡陣列， 并且所述細(xì)長(zhǎng)元件包括可被配置成將顯示像素組的輸出聚焦到在不同的方向上向用戶投射的所述多個(gè)視圖中的柱狀透鏡，從而允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體成像。這些柱狀透鏡可以具有理想的透鏡形狀或者透鏡設(shè)計(jì)領(lǐng)域中已知的任何其他適當(dāng)?shù)男螤?，例如包?半)圓柱形平-凸、凸-凸等等。在另一個(gè)實(shí)施例中，視圖形成裝置包括設(shè)置成與顯示器配準(zhǔn)的柱狀透鏡陣列，并且所述細(xì)長(zhǎng)元件包括可被配置成將顯示像素組的輸出聚焦到在不同的方向上向用戶投射的所述多個(gè)視圖中的柱狀透鏡，從而允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體成像。這些柱狀透鏡可以具有理想的透鏡形狀或者透鏡設(shè)計(jì)領(lǐng)域中已知的任何其他適當(dāng)?shù)男螤?，例如包?半)圓柱形平-凸、 凸-凸等等。在這種自動(dòng)立體顯示器中，視圖形成元件陣列，例如為柱狀透鏡陣列和/或屏障和狹縫的陣列，優(yōu)選地位于像素平面的某個(gè)非零距離處(例如在其之前)。這允許在水平角度下觀看顯示器時(shí)可以通過(guò)相鄰元件觀察到形成所述不同視圖的像素組。因此，形成多個(gè)觀看錐體。所述距離可以選擇為微米級(jí)或毫米級(jí)，例如，它可以介于0. 5與1或2毫米之間。


現(xiàn)在將僅僅通過(guò)實(shí)例的方式參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中 圖1為已知自動(dòng)立體顯示設(shè)備的示意性透視圖2為圖1中所示顯示設(shè)備的示意性截面圖； 圖3示出了用于所述多個(gè)視圖之一的第一可能像素網(wǎng)格； 圖4示出了用于所述多個(gè)視圖之一的第二可能像素網(wǎng)格； 圖5示出了第三可能像素網(wǎng)格設(shè)置； 圖6示出了用于單色顯示器的第四可能像素網(wǎng)格； 圖7示出了改變行排列的第一方式；以及圖8示出了改變行排列的第二方式。
具體實(shí)施例方式將依照示例性實(shí)施例參照附圖描述本發(fā)明。圖1為多視圖自動(dòng)立體顯示設(shè)備1的示意性透視圖。設(shè)備1包括充當(dāng)產(chǎn)生顯示的圖像形成構(gòu)件的有源矩陣類型的液晶顯示面板3。顯示面板3具有在這種情況下為平面的表面中以行和列設(shè)置的顯示像素5的正交陣列。為了清楚起見(jiàn)，圖1中僅示出了少量顯示像素5。在實(shí)踐中，顯示面板3可以包括大約一千行和數(shù)千列顯示像素5。液晶顯示面板3的結(jié)構(gòu)完全是常規(guī)的。特別地，面板3包括一對(duì)隔開(kāi)的透明玻璃襯底，其間提供了對(duì)齊的扭曲向列或其他液晶材料。這些襯底在其相面對(duì)的表面上承載透明氧化銦錫(ITO)電極圖案。在這些襯底的外表面上還提供了偏振層。每個(gè)顯示像素5包括襯底上的相對(duì)電極，液晶材料介于其間。顯示像素5的形狀和布局由電極的形狀和布局以及面板3前面提供的黑色矩陣裝置確定。顯示像素5通過(guò)間隙彼此規(guī)則地隔開(kāi)。每個(gè)顯示像素5與諸如薄膜晶體管(TFT)或薄膜二極管(TFD)之類的開(kāi)關(guān)元件關(guān)聯(lián)。這些顯示像素用來(lái)通過(guò)向開(kāi)關(guān)元件提供尋址信號(hào)而產(chǎn)生顯示，并且適當(dāng)?shù)膶ぶ贩桨甘潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的。顯示面板3由光源7照射，光源7在這種情況下包括在顯示像素陣列的區(qū)域上方延伸的平面背光源。來(lái)自光源7的光被定向通過(guò)顯示面板3，各顯示像素5被驅(qū)動(dòng)以調(diào)制該光并且產(chǎn)生顯示。顯示設(shè)備1還包括設(shè)置在顯示面板3的顯示側(cè)上方的柱狀透鏡片9，其執(zhí)行視圖形成功能。柱狀透鏡片9包括彼此平行延伸的柱狀透鏡11行，為了清楚起見(jiàn)，以夸大的尺寸示出了其中僅僅一個(gè)柱狀透鏡。柱狀透鏡11充當(dāng)執(zhí)行視圖形成功能的視圖形成元件。在該實(shí)例中，柱狀透鏡11處于凸圓柱形元件的形式，并且它們充當(dāng)光輸出定向構(gòu)件以便將來(lái)自顯示面板3的不同圖像或視圖提供給位于顯示設(shè)備1之前的用戶眼睛。因此， 圖1中所示的自動(dòng)立體顯示設(shè)備1能夠提供不同方向上的若干不同透視視圖。特別地，每個(gè)柱狀透鏡11覆蓋每行中的小組顯示像素5。柱狀透鏡11將一組的每個(gè)顯示像素5投射到不同的方向上，以便形成所述若干不同視圖。當(dāng)用戶頭部從左邊運(yùn)動(dòng)到右邊時(shí)，他的/她的眼睛將依次接收所述若干視圖中的不同視圖。圖2示出了如上所述的柱狀透鏡類型成像裝置的操作原理并且示出了光源7、顯示面板3和柱狀透鏡片9。該裝置提供了三個(gè)視圖，每個(gè)視圖投射到不同的方向上。顯示面板3的每個(gè)像素利用用于一個(gè)特定視圖的信息，例如用于觀看者的左眼或右眼的信息驅(qū)動(dòng)。在僅僅投射具有左眼和右眼圖像的兩個(gè)視圖的情況下，人們可以看見(jiàn)立體圖像。 當(dāng)多個(gè)視圖包含用于每只眼睛的圖像的多個(gè)透視時(shí)，可以顯示環(huán)顧立體圖像，而無(wú)需護(hù)目鏡或其他輔助觀看工具。上面描述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備產(chǎn)生具有良好的亮度等級(jí)的顯示。公知的是，以相對(duì)于顯示像素陣列的列方向的銳角使柱狀透鏡傾斜。這允許改進(jìn)亮度均勻性并且也使水平和豎直分辨率更加接近。US60644M中進(jìn)一步詳細(xì)地描述了傾斜的操作機(jī)理以及它提供的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)傾斜柱狀透鏡的使用引起用于每個(gè)視圖的像素不跨圖像規(guī)則地設(shè)置的效應(yīng)，這可能被觀看者感知為惱人的。就所述實(shí)例而言，本發(fā)明提供了透鏡傾角與透鏡間距(關(guān)于顯示列)之間的關(guān)系， 使得柱狀透鏡陣列之后的像素形成用于每個(gè)視圖的規(guī)則的網(wǎng)格，例如正方形或六角形網(wǎng)格。
圖3示出了子像素列32，其具有在水平方向上從左到右重復(fù)的紅色(R) 32’、綠色 (G)32’，和藍(lán)色(B)32’，，子像素，并且示出了依照本發(fā)明的用于特定視圖的子像素位置30 的希望的網(wǎng)格。在這種情況下為矩形的區(qū)域30表示由觀看者通過(guò)柱狀透鏡觀察到的顯示器的子像素。矩形30代表該特定視圖的具有特定顏色(例如綠色)的區(qū)域。提供該區(qū)域的子像素位于矩形30的中心，但是處于顯示器3的像素表面內(nèi)。具有以透鏡的細(xì)長(zhǎng)軸34與像素列方向36之間的角度α傾斜的透鏡的透鏡裝置將由該子像素提供的視圖區(qū)域放大到所示的矩形。該矩形因而代表所述特定視圖的由一個(gè)特定子像素提供的區(qū)域(即在該區(qū)域內(nèi)不存在用于該視圖的其他子像素)。比值V給出網(wǎng)格的高度和寬度之比 V=H/ff
H由與相同顏色的子像素相應(yīng)的區(qū)域之間的沿著柱狀透鏡元件的細(xì)長(zhǎng)軸34的距離給
出
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)立體顯示設(shè)備，包括顯示器(103)，其具有用于產(chǎn)生顯示的顯示像素(105)陣列，其中這些顯示像素設(shè)置在行和列中；視圖形成裝置，其用于將多個(gè)視圖每個(gè)在不同的方向上進(jìn)行投射，該視圖形成裝置包括具有與列像素方向成角度α傾斜的長(zhǎng)軸的細(xì)長(zhǎng)元件，所述細(xì)長(zhǎng)元件具有不同列中相同顏色的像素之間的寬度的P倍的間距， 并且其中該間距P被選擇為 P= 0. 5 . k . (1+ S2) 其中S=tan α，并且k為正整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中顯示像素設(shè)置在紅色、綠色和藍(lán)色子像素列中，并且其中列寬度包括鄰近的同色子像素列之間的距離，并且其中k = 3(2N+1)其中η為0或者正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中 S= 1/v. 2. Ν+1其中ν等于用于向用戶投射的各視圖的像素網(wǎng)格的寬高比。
4.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中 S=V/N其中V等于用于向用戶投射的各視圖的像素網(wǎng)格的寬高比。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中顯示像素設(shè)置在單色像素列中，并且其中k=2N+l其中η為0或者正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中 S= 1/(V. 2.Ν+1)，或者S= ν/Ν其中V等于用于向用戶投射的各視圖的像素網(wǎng)格的寬高比。
7.如權(quán)利要求3、4或6所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中V=I。
8.如權(quán)利要求3、4或6所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中V=V 3或1/ V 3。
9.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中像素行偏移而不與像素列正交。
10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中一個(gè)像素與沿著行的下一個(gè)像素之間的豎直移位由下式給出y = (P/m - 1)/S 其中m為正整數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中像素的寬高比由下式給出 w/h = S - y，或者w/h = 2S - y。
12.如權(quán)利要求10或11所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中P為非整數(shù)。
13.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中像素行平行于顯示器的頂部邊緣。
14.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中像素列平行于顯示器的側(cè)面邊緣。
15.如權(quán)利要求1-5之一所述的自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中視圖形成裝置包括設(shè)置成與顯示器(103)配準(zhǔn)的柱狀透鏡陣列(109)，并且其中所述細(xì)長(zhǎng)元件包括可被配置成將顯示像素(105)組的輸出聚焦到在不同的方向上向用戶投射的所述多個(gè)視圖中的柱狀透鏡 (111)，從而允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體成像。
全文摘要
一種自動(dòng)立體顯示設(shè)備包括具有顯示像素(105)陣列的顯示器(103)以及細(xì)長(zhǎng)元件的視圖形成裝置(109)，所述細(xì)長(zhǎng)元件具有與列像素方向成角度α傾斜的長(zhǎng)軸，并且這些元件具有不同列中相同顏色的像素之間的寬度的P倍的間距。該間距P被選擇為P=0.5.k.(1+S2)，其中S=tanα，并且k為正整數(shù)。該裝置允許關(guān)于每個(gè)視圖投射的所得圖像具有跨圖像的均勻且規(guī)則的像素分布。這改進(jìn)了視圖的視覺(jué)外觀。
文檔編號(hào)H04N13/00GK102257828SQ200980151111
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者A.J.范達(dá)爾夫森, J.范德霍斯特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司