用于定向顯示器及系統(tǒng)的子像素布局及子像素著色方法
【專利摘要】配置有顯示面板的顯示裝置及系統(tǒng)，所述顯示面板主要包括特別適用于定向顯示裝置的三基色或多基色子像素重復(fù)組的多個實施例之一，所述定向顯示裝置同時產(chǎn)生至少兩個圖像，例如自動立體三維顯示裝置或是多視圖裝置。產(chǎn)生圖像的輸入圖像數(shù)據(jù)，通過子像素著色操作，被著色在配置有圖示的子像素重復(fù)組之一的裝置上。
【專利說明】用于定向顯示器及系統(tǒng)的子像素布局及子像素著色方法
[0001] 本申請是申請日為2008年2月8日、申請?zhí)枮?01210272310. X，發(fā)明名稱為"用 于定向顯示器及系統(tǒng)的子像素布局及子像素著色方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。且申 請?zhí)枮?01210272310. X的發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2008/053450、專利號為化 200880004709. 1、發(fā)明名稱為"用于定向顯示器及系統(tǒng)的子像素布局及子像素著色方法"的 發(fā)明專利的分案申請。相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請主張申請日為2007年2月13日，名稱為"SUBPIXEL LAYOUTS AND SUBPIXEL RENDERING MET冊DS FOR DIRECTIONAL DISPLAYS AND SYSTEMS"的美國臨時申請 60/889, 724的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部內(nèi)容都包括在該里作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明的主題設(shè)及一種空間光調(diào)制器，尤其設(shè)及用于諸如S維（3D)自動立體 (autostereoscopic)顯示裝置或多視圖顯示器的定向顯示裝置或系統(tǒng)中的空間光調(diào)制器 的子像素布局。

【背景技術(shù)】
[0004] 該里將可同時產(chǎn)生至少兩種不同圖像的顯示裝置稱為定向顯示裝置。定向顯示器 產(chǎn)生至少兩種不同的圖像，其中的每一個都可從不同的觀察方位觀察到。在一種類型的定 向顯示裝置中，該兩種圖像將作為明顯分離的圖像被觀察。該種顯示器也可被稱作"多觀察 者顯示器"、"多視圖顯示器"、或"多用戶顯示器"，該些都被設(shè)置為可使不同的觀察者看到 不同的圖像。該就實現(xiàn)了該顯示器的同時多用。多視圖顯示器也可設(shè)置成供單個觀察者使 用。
[0005] 定向顯示器也可設(shè)置為產(chǎn)生至少兩個獨立的圖像，用于由觀察者合并成一個單個 的圖像。普通人的視覺是立體的，因此每只眼睛所看到的世界的圖像略有不同。人類的大 腦將兩種圖像（被稱為立體像對）合并W感知到在現(xiàn)實世界中觀察到的圖像的深度。在= 維顯示裝置中，向每一只眼睛提供獨立的圖像，并且觀察者的大腦合并圖像的立體像對，W 產(chǎn)生所合并圖像的深度的外觀。
[0006] =維顯示裝置典型地被劃分為立體或是自動立體。在3D立體顯示裝置中，用戶需 要佩戴一些觀察輔件W大致分離被發(fā)送至左眼和右眼的圖像。例如，觀察輔件可W是其中 將圖像進行顏色編碼（例如紅和綠）的彩色濾光片，或是其中將圖像編碼成正交的偏振狀 態(tài)的偏光鏡（polarizing glass),或是其中將圖像W與玻璃快口的開啟同步的圖像時序編 碼的快口鏡（shutter glass)。相反，3D自動立體顯示裝置使用起來則無須觀察者佩戴任 何觀察輔件。在自動立體顯示器中，每一個圖像都可從空間中有限的區(qū)域內(nèi)被看到。
[0007] 定向思示裝晉的概i術(shù)
[000引 名稱為"Optical Switching Apparatus",權(quán)利人為Woodgate等人的美國專利 7, 058, 252提供了有關(guān)定向顯示的技術(shù)特點及問題的全面論述，特別是自動立體3D顯示 器。在美國專利7, 058, 252的第1至8欄的主題，及其所參照的附圖在該里一并參考其所 教導(dǎo)的全部內(nèi)容。通常，自動立體系統(tǒng)包括顯示面板和用于將光從至少兩個獨立的圖像導(dǎo) 出的光學(xué)導(dǎo)向元件或機構(gòu)。光學(xué)導(dǎo)向機構(gòu)也可被稱作光學(xué)導(dǎo)向器、視差光學(xué)器件或是視差 隔板（parallax barrier)。光學(xué)導(dǎo)向機構(gòu)將光從左側(cè)圖像發(fā)送至顯示面板前面的有限區(qū) 域，其被稱為是第一觀察窗。當(dāng)觀察者將左眼放在第一觀察窗的位置時，那么觀察者就可W 通過整個顯示面板看到適當(dāng)?shù)膱D像。同樣，光學(xué)導(dǎo)向機構(gòu)將用于右側(cè)圖像的光發(fā)送至獨立 的第二觀察窗。當(dāng)觀察者將右眼放在第二觀察窗時，可通過整個顯示器看到右眼圖像。一 般，從每一個圖像出來的光都被認(rèn)為是已經(jīng)光學(xué)導(dǎo)向（即定向）至各自的定向分布。顯示 器的觀察窗平面代表的是到橫向視覺自由度最大處的顯示器的距離。
[0009] 該里，圖1示出了 US7, 058, 252中圖5所示的典型平板自動立體顯示器10。顯示 器10包括背光，W行列形式排列的電可調(diào)像素陣列（已知的空間光調(diào)制器，SLM) W及與顯 示器前面相連的被用作光學(xué)導(dǎo)向機構(gòu)的視差隔板。術(shù)語"空間光調(diào)制器"既包括如液晶顯 示器的光閥裝置，也包括如場致發(fā)光顯示器和L邸顯示器的發(fā)射裝置。背光60提供入射在 LCD輸入偏振片64上的光輸出62。該光透過TFT LCD基板66,并入射到在LCD像素平面 67中W行列形式排列的像素重復(fù)陣列上。紅色像素68、71、74，綠色像素69、72、75和藍色 像素70、73的每一個都包括獨立的可控液晶層，并被稱作黑色掩模76的不透明掩模區(qū)域隔 開。每一個像素都包括透射區(qū)域，或像素開口 78。穿過像素的光線被LCD像素平面74內(nèi)的 液晶材料調(diào)制相位，并被位于LCD彩色濾光片基板80上的彩色濾光片調(diào)制顏色。
[0010] 然后光穿過其后設(shè)有視差隔板84 W及視差隔板基板86的輸出偏振片82。在圖 1中，視差隔板84包括被垂直延伸的不透明區(qū)域所隔開的垂直延伸的透射區(qū)域陣列，其用 于將光從交替像素列69、71、73、75導(dǎo)向右眼，如從像素69出來的光線88所示，并從中間的 列68、70、72、74導(dǎo)向左眼，如光線90所示（該些全部光線方向的圖案形成了光線定向分布 的另一個實例）。觀察者從下面的像素看到的光線照亮了隔板的開口 92。其它類型的光導(dǎo) 向器或視差鏡片也可用在3D顯示器中，例如透鏡屏（lenticular screen)或是雙折射透鏡 (birefringent lense)。
[0011] 繼續(xù)參照圖1，W行列形式在LCD像素平面67內(nèi)排列的像素的重復(fù)陣列被間隙 (gap)所隔開（大體上由液晶顯示器LCD內(nèi)的黑色掩模所界定），且視差隔板為垂直延伸的 狹縫陣列，其間距約為像素列間距的兩倍。視差隔板限定了從每一個像素列出來的光線可 W被看見的角度范圍，因此在顯示器的前方區(qū)域形成了觀察窗。
[0012] 為了將光線從每一個像素導(dǎo)向觀察窗，視差隔板的間距應(yīng)當(dāng)略小于像素陣列間距 的兩倍。該一條件被稱為"視點校正"。在圖1所示的顯示器類型中，立體對圖像的每一個 的分辨率是基礎(chǔ)LCD水平分辨率的一半，并且形成了兩個視像。因此，從奇數(shù)列像素68、70、 72、74出來的光線可W從左觀察窗看到，而從偶數(shù)列像素69、71、73、75出來的光線可^從 右觀察窗看到。如果將左眼圖像數(shù)據(jù)放在顯示器的奇數(shù)列上，而將右眼圖像數(shù)據(jù)放在偶數(shù) 列上，那么位于正確"無崎變（odhoscopic)"位置的觀察者可W將兩圖像合并從而可W整 個顯示器上看到自動立體3D圖像。
[001 引 權(quán)利人為Kean 等人，名稱為"Parallax Barrier and Multiple View Display"的 US7, 154, 653公開了用于多用戶和3D顯示器兩者的視差隔板的各種實施例。US7, 154, 653 的背景介紹W及其中第1-5欄所引用的附圖，該里一并參考引用，介紹了視差光學(xué)器件的 特征可W被改變或是修改W控制觀察窗或觀察區(qū)域的尺寸及其之間的角度，W使顯示器所 產(chǎn)生的多個圖像（例如左眼和右眼）得到校正。視差鏡片的作用是用來限制光線w某些輸 出角度穿透像素，因而在視差鏡片結(jié)構(gòu)特定部分后面（例如，狹縫，小透鏡或微透鏡）限定 了像素的視角。對于平板式自動立體顯示器來說，觀察區(qū)域的形成典型地是由于顯示單元 的像素結(jié)構(gòu)W及光導(dǎo)向光學(xué)元件或是視差光學(xué)器件的結(jié)合。
[0014] US7, 154, 653公開了如該里圖2A所示的一種顯示器30。顯示器30是兩視像定 向顯示器，其可用作自動立體3D顯示器或是用作向一個或多個觀察者提供兩個不相關(guān)的 圖像的顯示器。該顯示器包括W液晶顯示器（LCD)20的形式的空間光調(diào)制器。LCD20是 像素化的，該里將其定義為用來表示一種顯示器，其主要包括至少兩基色子像素的子像素 重復(fù)組。LCD20W透射模式運行，W便調(diào)制從背光（未示出）穿過子像素的光線。盡管如 此，US7, 154, 653指出其它類型的顯示器都可透射或反射模式用于調(diào)制光線，或用于在 顯示裝置本身內(nèi)部產(chǎn)生光線（在配置有前視差隔板的情況下）。顯示器30同樣包括置于 LCD20前面的視差隔板21，即在LCD20和一個或多個觀察者之間。隔板21，該里在圖2B中 更詳細(xì)示出，具有對于從LCD20來的光線充分不透明的區(qū)域22和23 W及位于它們之間的 對于來自LCD20的光線充分透明的狹縫（slit)。區(qū)域22和23具有有限的寬度，并且所有 的狹縫具有相同的最大透光性。LCD20的子像素的列在垂直于該列的縱軸方向上形成有大 體上一致的間距P，其方向在顯示器的正常使用時一般是水平的。隔板21的狹縫被設(shè)置為 非周期性的，沿平行于子像素列的縱軸方向延伸，且被設(shè)置為在每一組內(nèi)的狹縫被均勻間 隔的均勻間隔狹縫組。圖2A同樣示出了視差隔板21的圖示實施例關(guān)于狹縫尺寸和設(shè)置的 具體細(xì)節(jié)。
[0015] 繼續(xù)參照圖2A，顯示器30通過顯示驅(qū)動器25驅(qū)動，從而使待顯示的兩視圖的圖像 數(shù)據(jù)作為垂直條紋被隔行掃描。顯示驅(qū)動器25可W被設(shè)置用來接收顯示圖像并隔行掃描 數(shù)據(jù)從而確保各個像素列顯示圖像的正確縱部。顯示驅(qū)動器25可形成顯示器的一部分，或 是部分或全部地體現(xiàn)在其它裝置內(nèi)部，例如計算機、微處理器等。該圖像可W是捕獲的"真 實"圖像或是由計算機產(chǎn)生的。該圖像可形成用于顯示器的自動立體3D用途的立體圖像對 或者可W是立體的不相關(guān)圖像。隔板21的狹縫可沿著或者靠近像素列的中間線排列。顯 示驅(qū)動器25向最接近每組狹縫的四列像素的組提供了圖像縱部（vertical image slice)。 隔板21的狹縫與LCD20的像素部相聯(lián)合用W確定或是創(chuàng)建五個觀察區(qū)域。在每一個觀察 區(qū)域中，每組狹縫限定了像素列的可見度，該樣當(dāng)觀察者從觀察區(qū)域處觀察顯示器時，只有 兩個相鄰的像素列是可見的。
[0016] 參照圖2C，顯示驅(qū)動器25向LCD20提供像素圖像數(shù)據(jù)從而使第一和第二圖像部 (image slice)經(jīng)由其中一個圖像提供，而第S和第四圖像部經(jīng)由其它圖像提供。因此，形 成第一和第二視圖的第一和第二圖像分別在觀察區(qū)域D和B處是可見的。當(dāng)提供自動立體 觀察時，使觀察者的左眼和右眼分別位于觀察區(qū)域B和D處，圖像的立體圖像對可W被正確 地觀察到，從而提供了 3D效果。相反地，眼睛全部位于觀察區(qū)域D的觀察者可W看見圖像 中的一個而看不到另一個，而眼睛全部位于觀察區(qū)域B的觀察者可W看見另一個圖像而看 不到第一個圖像。實際使用的到區(qū)域B和D的每一側(cè)的觀察區(qū)域包含每個圖像的50%，減 少了來自相鄰觀察區(qū)域的串?dāng)_的影響。顯示器30利用了可用光線的50%并且每個圖像由 50%的子像素顯示，因此水平分辨率是LCD分辨率的50%。
[0017] 上面所參考的美國專利7, 058, 252同樣介紹了一種類型的顯示器，其可3D和 二維（2D)兩種模式運行。該里將該種類型顯示器稱作是"2D 3D可切換顯示器"，并且美國 專利7, 058, 252介紹了該種顯示器的多個實施例，其中的一種該里如圖3A和圖3B所示。 圖3A示出了一種顯示器，其包括背光60,其產(chǎn)生入射在LCD輸入偏光片64上的光輸出62 ; LCD TFT基板66 ;由W行列形式排列的像素陣列組成的LCD像素平面67 ;其后是LCD對向 基板80 ;雙折射透鏡陣列138 ;接著是各向同性透鏡微結(jié)構(gòu)134 ;接著是透鏡基板132。上 述項可組成為定向顯示裝置236。在定向顯示裝置236后面，設(shè)置有偏振修正裝置146。該 顯示器在2D模式下的運行的示意性結(jié)構(gòu)也沿著傳播方向238示出。偏振修正裝置146使 水平線性偏振光透過而阻止垂直偏振光。LCD輸入偏振態(tài)240為90度且被像素開口 78內(nèi) 液晶材料的工作狀態(tài)、被扭曲向列層旋轉(zhuǎn)至水平偏振態(tài)（0度角）242,從而提供常白（NW)模 式。在常白模式的工作狀態(tài)，沒有電壓施加到液晶層。施加電壓將輸出切換至關(guān)閉狀態(tài)，或 是中間水平。雙折射微透鏡138折射率匹配該個偏振態(tài)，因此不對照明帶來任何方向性的 影響。偏振修正裝置146輸出的是水平線性偏振態(tài)244。
[0018] 圖3B示出了圖3A所示顯示器沿傳播方向238用于實現(xiàn)3D運行的結(jié)構(gòu)。在該一 情況下，偏振修正裝置146被設(shè)置為透過垂直線性偏振光并且阻止水平偏振光。LCD輸入偏 振態(tài)240為90度，且其沒有被液晶材料的工作狀態(tài)被扭曲向列層旋轉(zhuǎn)至水平偏振態(tài)（0度 角）242,從而提供了常黑（NB)模式。在NB模式的工作狀態(tài)，電壓被施加到液晶層。減小電 壓用于將輸出切換至關(guān)閉狀態(tài)，或是中間水平。入射在雙折射微透鏡138上的偏振狀態(tài)246 被雙折射透鏡138定向。在該種情況下，偏振修正裝置146被配置成透過垂直線性偏振狀 態(tài)248, W使3D模式照明結(jié)構(gòu)得W透過。
[0019] 更多的有關(guān)S維顯示器的信息可W在由CRC Press(2006)發(fā)行，作者為化kin和 Brown等的光電手冊的第2. 6章，第II卷，名稱為維顯示系統(tǒng)"中找到，該章的內(nèi)容該里 一并引用參考。
[0020] 上面所引用的美國專利7, 058, 252也介紹了一種多用戶顯示器的實施例，該里如 圖4所示。圖4 W平面圖的方式示出了雙折射微透鏡顯示器406所產(chǎn)生的觀察窗408、410、 412和414。該窗的尺寸被設(shè)置為大于觀察者兩眼間分開的距離。顯示器406適于用作例如 汽車的儀表板。駕駛員將其右眼416放在窗408處，而且也將其左眼418放在同樣的窗408 處。類似的，乘客將其左眼422和右眼420放在單個的窗414中。作為雙視圖顯示，窗408 和412包括同樣的信息，并且窗410和414也包括同樣的信息。由于誤差設(shè)計的目的，將窗 410和412放在顯示器的乘客和司機之間是比較方便的。如果輸入了第一圖像426和第二 圖像428,接著圖像信號隔行掃描器（interlacer) 424就會將圖像426放在顯示器的比如偶 數(shù)列，并將圖像428放在顯示器的比如奇數(shù)列。顯示器的光學(xué)元件將會把圖像426導(dǎo)向在 窗408處的駕駛員并將圖像428導(dǎo)向在窗414處的乘客。美國專利7, 058, 252提到，顯示 器W同樣的方式運行，正如該里所述的2D 3D可切換顯示器一樣，但是觀察窗408、410、412 和414基本上要大于2D 3D可切換顯示器所產(chǎn)生的觀察窗，W允許不同的觀察者位于不同 的窗。美國專利7, 058, 252進一步提到，該樣的多觀察者顯示器可W具有兩種運行模式；在 一種運行模式下，所有的觀察者可W看到同樣的圖像；在第二種運行模式下，不同的觀察者 可W看到不同的圖像W允許同一顯示器的同時多用。
[0021] 權(quán)利人為Bell等人、名稱為"Electronic Device化ving a Display"的美國專 利6, 424, 323同樣介紹了一種具有顯示器的電子裝置W及附在該顯示器上的圖像偏轉(zhuǎn)系 統(tǒng)（image deflection system),其中控制該顯示器W提供至少兩個獨立的顯示圖像，當(dāng)其 通過圖像偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)顯示時，在相對于顯示器的不同觀察位置都是單獨可見的。所公開的圖 像偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一個實施例是包括多個透鏡體的透鏡屏（也被稱作微透鏡）。該透鏡體橫過 顯示器延伸，由于觀察者相對于屏的傾斜角度的作用，從而使不同的圖像可見。該樣，單個 用戶可W通過關(guān)于水平軸傾斜該裝置來看到不同的圖像。
[00。] 觀察窗忡能間願
[0023] 術(shù)語"串?dāng)_"指的是兩視圖之間的漏光從而使一些左眼圖像被右眼看到，反之亦 然。當(dāng)觀察3D顯示器時，串?dāng)_會產(chǎn)生視覺應(yīng)變，控制串?dāng)_在3D顯示器的發(fā)展中是重要因 素。對于平板自動立體顯示器（特別是那些基于LCD技術(shù)的），對觀察窗性能的限制一般是 由像素的形狀及開口率W及光學(xué)元件的質(zhì)量決定的。上面所引用的美國專利7, 058, 252提 至IJ，由顯示器所射出的光線的輸出錐體的角度由像素開口的寬度和形狀W及視差鏡片的排 列和像差所決定。US7, 154, 653所公開的內(nèi)容中進一步提到，通過減小視差隔板內(nèi)狹縫的寬 度W減少串?dāng)_（即，圖像之間的漏光）的嘗試可造成不均勻的顏色平衡，因為一個顏色予像 素中的多個成為觀察者可見的，或者顏色平衡會隨視角改變。
[0024] US7, 154, 653所公開的內(nèi)容中進一步提到，為了提高顯示器的橫向觀察自由度，多 于兩個的像素列可放置在視差隔板的每個狹縫下。例如，四列會產(chǎn)生四個窗，在其中視圖將 會因每一個窗而被改變。當(dāng)觀察者移動時，該樣的顯示器將會產(chǎn)生"游覽"外觀?？v向自由 度也可W通過該樣的方法被提高。然而，在該種情況下，顯示器的分辨率被限制在基礎(chǔ)面板 分辨率的四分之一。另外，由于視差隔板依靠阻擋來自顯示區(qū)域的光線，因而降低了亮度和 裝置效率，一般達到大約20-40%的原始顯示亮度。
[0025] US7, 154,653公開了該里圖2A所示的LCD是"常規(guī)"類型的顯示器，其中的"白" 像素被分成顏色子像素的重復(fù)組。特別地，每一個=列的組中的像素列有紅、綠、藍濾光帶 (filter strip) W使每一列中所有的顏色子像素顯示同樣的顏色，并且鄰近的列對顯示不 同的顏色，W使整個顯示器上重復(fù)紅（時、綠佑)、藍炬）圖案。US7, 154, 653提到，盡管通 過該樣的設(shè)置可W得到左側(cè)和右側(cè)圖像的色彩平衡，但是在每一圖像的單個顏色的間距存 在嚴(yán)重的不均勻。該樣的不均勻間距在低分辨率顯示器中非常明顯，因此降低了圖像質(zhì)量。 同樣的，對于每一圖像，顏色子像素的順序并不是按照與組成LCD20的=色子像素相同的 重復(fù)圖案；該被稱作是每一白像素部件的順序的"跨越"，而且該種跨越可引起更不希望的 圖像結(jié)果。US7, 154, 653進一步公開了可選子像素設(shè)置或布局的實施例，而不是標(biāo)準(zhǔn)的重 復(fù)RGB子像素設(shè)置。一種該樣的設(shè)置提供了無跨越的像素的子像素部件的順序，其產(chǎn)生白 光并減少了每一視圖的獨立顏色子像素的間距，目的是提高圖像質(zhì)量。
[0026] 權(quán)利人為 Harrold 等人、名稱為"Spatial li曲t modulator and directional display"的US6, 023, 315公開了一種液晶空間光調(diào)制器，其包括W列組排列的圖像元件的 行和列，例如在自動立體3D顯示器內(nèi)的各自視差產(chǎn)生元件之下。圖像元件成套排列W形成 彩色圖像元件，從而使每套的圖像元件被放置在多邊形的頂點，例如=角形，并且被放置在 列組的相應(yīng)列中。US6, 023, 315評述了使用具有常規(guī)RGB垂直或水平條紋子像素設(shè)置或是 公知的RGGB四重子像素設(shè)置的空間光調(diào)制器的缺點，其產(chǎn)生用于3D顯示器的立體圖像，顏 色整合存在引用問題。為了解決該些問題，US6, 023, 315公開了子像素設(shè)置W及子像素組 合的不同實施例，稱作"棋盤形布置（tessellation)"，該樣設(shè)計W使顏色整合發(fā)生在觀察 距離的充分大的范圍內(nèi)。多個該種設(shè)置之一利用了紅、綠、藍w及白色子像素。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 所附附圖都包括在說明書中并且構(gòu)成了說明書的一部分，圖示出典型實施方式和 實施例。
[002引圖1是具有視差隔板結(jié)構(gòu)的第一典型平板自動立體顯示器的示意平面圖。
[0029] 圖2A是具有視差隔板結(jié)構(gòu)的第二典型平板自動立體顯示器的示意圖。
[0030] 圖2B是圖2A所示顯示器的視差隔板結(jié)構(gòu)的一部分的平面圖。
[0031] 圖2C是圖2A所示顯示器所產(chǎn)生的觀察窗的示意圖。
[0032] 圖3A示出了 2D 3D可切換顯示器裝置圖和W 2D模式運行時其中光線的流動。
[0033] 圖3B示出了 2D 3D可切換顯示器裝置圖和W 3D模式運行時其中光線的流動。
[0034] 圖4示出了在不同的觀察窗中產(chǎn)生至少兩個圖像供至少兩個觀察者觀察的多觀 察者顯示裝置圖。'
[0035] 圖5示出了代表輸入圖像信號數(shù)據(jù)的二維空間柵格（grid)。
[0036] 圖6示出了包括適用于顯示面板的S基色子像素的多個子像素重復(fù)組的矩陣排 列。
[0037] 圖7示出了圖6中顯示面板的基色平面的重采樣區(qū)域陣列，示出了重構(gòu)點和重采 樣區(qū)域。
[003引圖8示出了疊加在圖5中二維空間柵格上的圖7所示的重采樣區(qū)域陣列。
[0039] 圖9A和圖9B的每一個示出了包括S基色和白色的子像素的子像素重復(fù)組。
[0040] 圖10示出了位于圖5的二維空間柵格上的圖9A所示的子像素重復(fù)組，并且進一 步示出了其上疊加有圖9A的子像素重復(fù)組的基色重采樣區(qū)域陣列的一部分。
[004U 圖11是示出了色變對（metamer)濾光操作。
[0042] 圖12是在子像素著色操作后的色變對濾光操作的具體實施例的流程圖。
[0043] 圖13是與子像素著色操作相結(jié)合的色變對濾光操作的具體實施例的流程圖。
[0044] 圖14A和14B是示出了執(zhí)行子像素著色操作的顯示裝置的兩個實施例的功能部件 的方框圖。
[0045] 圖15是顯示裝置結(jié)構(gòu)的方框圖，并示意性地示出了用于發(fā)送圖像信號至包括子 像素重復(fù)組的多個實施例之一的顯示面板的簡易驅(qū)動電路。
[0046] 圖16A示出了顯示面板的一部分，其包括新型多基色子像素重復(fù)組的第一實施 例。
[0047] 圖16B和16C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖16A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0048] 圖17A示出了顯示面板的一部分，其包括新型多基色子像素重復(fù)組的第二實施 例。
[0049] 圖17B和17C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖17A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0化0] 圖18A示出了顯示面板的一部分，其包括新型多基色子像素重復(fù)組的第S實施 例。
[0051] 圖18B和18C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖18A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0化2] 圖19A示出了顯示面板的一部分，其包括新型多基色子像素重復(fù)組的第四實施 例。
[0化3] 圖19B和19C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖19A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0化4] 圖20A示出了顯示面板的一部分，其包括新型S基色子像素重復(fù)組的第一實施 例。
[0055] 圖20B和20C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖20A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0化6] 圖21A示出了顯示面板的一部分，其包括新型S基色子像素重復(fù)組的第二實施 例。
[0化7] 圖21B和21C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖21A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0化引圖22A示出了顯示面板的一部分，其包括新型=基色子像素重復(fù)組的第=實施 例。
[0化9] 圖22B和22C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖22A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0060] 圖23A示出了顯示面板的一部分，其包括新型S基色子像素重復(fù)組的第四實施 例。
[0061] 圖23B和23C示出了當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖23A中顯示面板所產(chǎn)生的第一 和第二圖像視圖的子像素排列。
[0062] 圖24A示出了顯示面板的一部分，其包括新型S基色子像素重復(fù)組的第五實施 例。
[0063] 圖24B和24C所示的是當(dāng)用于定向顯示裝置時，由圖24A中顯示面板所產(chǎn)生的第 一和第二圖像視圖的子像素排列。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0064] 本發(fā)明公開了配置有顯示面板的顯示裝置及系統(tǒng)，所述顯示面板主要包括=基色 或多基色子像素重復(fù)組的多個實施例中的一個，該子像素重復(fù)組特別適用于同時產(chǎn)生至少 兩個圖像的定向顯示裝置，例如自動立體=維顯示裝置或多視圖裝置。用于表示圖像的輸 入圖像數(shù)據(jù)，利用子像素著色操作，對在配置有圖示的子像素重復(fù)組之一的裝置執(zhí)行著色。

【具體實施方式】
[00化]現(xiàn)在將對發(fā)明的【具體實施方式】和實施例作詳細(xì)的描述，附圖示出具體實例。任何 可能的地方，貫穿所有附圖使用的相同的附圖標(biāo)記都表示同樣或相似的部件。
[0066] 下面的描述介紹了子像素排列或布局的多個實施例，其適用于上面所提到類型的 定向顯示裝置的顯示面板。該些子像素排列與常規(guī)RGB條紋狀布局不同，其中的一些配置 具有多于S個的基色。如果輸入圖像數(shù)據(jù)W常規(guī)的S色"全像素"RGB形式配置，則輸入圖 像數(shù)據(jù)可被子像素著色（SPR)操作處理從而在包括該些子像素排列之一的顯示面板上被 著色（顯示）。下面的描述首先介紹了子像素著色操作的概況W及適用于具有包括該些子 像素排列之一的顯示面板的顯示裝置的硬件配置，接著描述了一些具體實施例。
[0067] 子像素著傳巧術(shù)的概細(xì)
[0068] 共同擁有的、權(quán)利人為Elliott等人、名稱為"CONVERSION OF A SUBPIXEL FORMAT DATA TO ANOT肥R SUB-PIXEL DATA FORMAT"的美國專利 7, 123, 277,介紹了一種將W第一 格式的基色配置的輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后顯示在顯示面板上的方法，所述面板主要包括具有 與輸入圖像數(shù)據(jù)的第一格式不同的第二格式的基色的子像素重復(fù)組。因此該里將一并參考 US7, 123, 277所教導(dǎo)的內(nèi)容。術(shù)語"基色"指的是出現(xiàn)在子像素重復(fù)組內(nèi)的每一種顏色。當(dāng) 子像素重復(fù)組橫穿顯示面板重復(fù)W形成具有期待矩陣分辨率的裝置時，該顯示面板就被稱 為主要包括子像素重復(fù)組。在該討論中，顯示面板被描述為"主要"包括子像素重復(fù)組，原 因是，眾所周知的是由于顯示面板的尺寸和/或生產(chǎn)因素或是限制會導(dǎo)致面板的一個或多 個邊緣處子像素重復(fù)組不完整。另外，當(dāng)所述顯示器具有在一定程度內(nèi)對稱、旋轉(zhuǎn)和/或反 射，或是關(guān)于描述在附加的權(quán)利要求中的子像素重復(fù)組的圖示實施例中的一個具有任意其 它非實質(zhì)變化的子像素重復(fù)組時，任何顯示器均"主要"包括指定的子像素重復(fù)組。該里將 所提到的使用多于=基色子像素顏色來形成彩色圖像的顯示系統(tǒng)或是裝置稱為"多基色" 顯示系統(tǒng)。在具有包括白色（空）子像素的子像素重復(fù)組的顯示面板中，白色子像素表示 一種被稱作是白色（W)或是"空白"的基色，因此具有包括RGBW子像素的子像素重復(fù)組的 顯示面板的顯示系統(tǒng)是一種多基色顯示系統(tǒng)。
[0069] 作為示例，假定輸入圖像被配置為色值的二維陣列，所述色值被配置為常規(guī)的紅 (時、綠佑）和藍炬基色數(shù)據(jù)值，作為輸入圖像數(shù)據(jù)的第一格式。每一個RGB =基色在 輸入圖像的一個像素位置都指定了一種顏色。顯示面板主要包括多個子像素重復(fù)組，其指 定了用于顯示的輸入圖像數(shù)據(jù)的第二格式。子像素重復(fù)組至少包括第一、第二和第=基色 的子像素，其在顯示面板上被配置為至少兩行W使兩種基色的子像素被排列成所謂的"棋 盤圖案"。也就是說，第二基色子像素在位于子像素重復(fù)組的第一行的第一基色之后，且第 一基色子像素在位于子像素重復(fù)組的第二行的第二基色之后。注意到在US7, 123,277中， 子像素也稱作"發(fā)射器"。
[0070] 子像素著色輸入圖像數(shù)據(jù)的操作對顯示面板上的每一個子像素產(chǎn)生了亮度值，從 而使指定為第一格式的輸入圖像W對圖像的觀察者審美愉悅的方式顯示在顯示面板上，該 顯示面板包括不同排列的第二基色子像素。如US7, 123, 277中所提到的，子像素著色通過 利用子像素作為可通過亮度通道觀察的獨立像素來實現(xiàn)。該就允許子像素可作為采樣圖像 重構(gòu)點使用，而不是使用聯(lián)合像素作為"真實"（或全）像素的一部分。通過使用子像素著 色，輸入圖像的空間重構(gòu)性得到增強，顯示裝置能夠被獨立地尋址，并且為顯示面板上的每 一個子像素提供亮度值。
[0071] 另外，子像素著色操作的另一種期望的特征是保持色彩平衡，通過確保待著色的 圖像的照明組件的高空間頻率信息不與彩色子像素混淆W導(dǎo)致顏色錯誤。子像素重復(fù)組內(nèi) 的子像素的排列可W適于子像素的著色，如果W該樣的排列進行子像素著色既可W提高降 低相位誤差的空間尋址能力，還可W提高在顯示器的橫軸及縱軸上的調(diào)制傳遞函數(shù)（MW) 的高空間頻率分辨率。在子像素著色操作中，顯示面板上的每一基色的多個子像素可被共 同的限定成一個基色平面（如，紅、綠、藍色彩平面）并且可w被單獨地處理。
[0072] 在一個實施例中，子像素著色操作大體上按下述方式進行。輸入圖像數(shù)據(jù)的彩色 圖像數(shù)據(jù)值可被處理為表示輸入圖像信號數(shù)據(jù)的二維空間柵格50,如圖5中所示。柵格的 每一個正方形輸入采樣區(qū)域52表示代表著該處圖像顏色的顏色值的RGB =基色，并且具有 與由RGB =基色物理填充的大致相同的區(qū)域。柵格的每一個正方形輸入采樣區(qū)域52進一 步示出了具有位于輸入采樣區(qū)域52中央處的采樣點54。
[0073] 圖6示出了摘自US7, 123,277的圖6中的顯示面板的一個實例。假設(shè)具有多個子 像素重復(fù)組10的顯示面板具有與圖5中輸入圖像采樣?xùn)鸥?0同樣的尺寸。在圖6 W及該 里表示子像素重復(fù)組實例的其它圖中，W豎線表示的子像素是紅色，W斜線表示的子像素 是綠色，W橫線表示的子像素8是藍色。顯示面板5上的每一個基色子像素的位置靠近被 稱為重構(gòu)點（或重采樣點）的位置，該重構(gòu)點被子像素著色操作用作重構(gòu)圖6的顯示面板5 上的圖5中的空間柵格50表示的輸入圖像。每一個重構(gòu)點位于重采樣區(qū)域內(nèi)的中央。一 種基色的多個重采樣區(qū)域組成一個重采樣區(qū)域陣列。圖7(摘自US7, 123, 277的圖9)示出 了顯示面板5的藍色平面的重采樣區(qū)域陣列7的一個實例，示出了重構(gòu)（重采樣）點17、大 體上為正方形形狀的重采樣區(qū)域18、W及具有矩形形狀的重采樣區(qū)域19。
[0074] US7, 123, 277在下面的一個實施例中描述了如何決定重采樣區(qū)域18的形狀。每 一個重構(gòu)點17位于其相應(yīng)子像素（例如，圖6中的子像素8)的中央，并且邊界線的柵格 形成為與重構(gòu)點的中屯、等距離；每一個邊界線內(nèi)的區(qū)域形成一個重采樣區(qū)域。在一個實施 例中重采樣區(qū)域然后可由最接近其聯(lián)合重構(gòu)點的區(qū)域所界定，且具有由一組與其它相鄰重 構(gòu)點等距離的線所限定的邊界。所形成的柵格產(chǎn)生了一種瓷磚圖案。重采樣區(qū)域還可能 有其它的實施方式。例如，可用在瓷磚圖案中的形狀可W包括但不限于正方形、矩形、S角 形、六邊形、八邊形、菱形、交錯的正方形、交錯的矩形、交錯的=角形、交錯的菱形、彭羅斯 任enrose)瓷磚、斜方形、變形斜方形等等，W及至少一種上述形狀的組合。
[0075] 重采樣區(qū)域7然后被覆蓋在圖5的輸入圖像采樣?xùn)鸥?0上，如圖8所示（摘自 US7, 123, 277的圖20)。每一個重采樣區(qū)域18或19覆蓋在輸入圖像柵格50 (圖5)上的至 少一個輸入圖像采樣區(qū)域52的某一部分上。然后形成每一個重采樣區(qū)域的一組分?jǐn)?shù)。在 一個實施例中，分?jǐn)?shù)的分母可構(gòu)成為重采樣區(qū)域的函數(shù)，分子為每一個輸入采樣區(qū)域的一 個至少部分覆蓋在采樣區(qū)域之上的區(qū)域的函數(shù)。該組分?jǐn)?shù)共同地表示圖像濾光器，也被稱 為濾光核，且作為系數(shù)矩陣被存貶。在一個實施例中，系數(shù)的總和大體上等于1。每一個輸 入采樣區(qū)域的數(shù)據(jù)值乘W其相對應(yīng)的分?jǐn)?shù)并將所有的乘積加到一起W得到采樣區(qū)域的亮 度值。實際上，輸入與輸出的區(qū)域之比是通過檢查和計算所決定的，并且在濾光核內(nèi)作為系 數(shù)存貶。濾光核為變換方程，并且通過確定位于原始數(shù)據(jù)設(shè)置采樣區(qū)域W及目標(biāo)顯示采樣 區(qū)域之上的相對重疊區(qū)域而產(chǎn)生。重疊的比率決定了用于濾光核陣列的系數(shù)值。當(dāng)為在正 方形采樣區(qū)域18的情況下，其中的每一個都與四個輸入采樣區(qū)域52重疊。因此每一個輸 入采樣區(qū)域52構(gòu)成為重采樣點17的最終亮度值的藍色數(shù)據(jù)值的四分之一（1/4或0. 25)。
[0076] 剛才所描述的子像素著色操作是被稱為區(qū)域重采樣的圖像處理技術(shù)的一個示例。 其它類型的子像素著色技術(shù)可包括利用雙=次（bicubic)濾光器、正弦濾光器、窗口 -正弦 濾光器、W及上述濾光器的卷積的重采樣。
[0077] 該里所示的實例中，該計算假定S色平面的重采樣區(qū)域陣列之間一致W及與輸入 圖像采樣?xùn)鸥?0-致。也可W使重采樣區(qū)域陣列相對于彼此，或相對于輸入圖像采樣?xùn)鸥?50 W不同的方式排列。重采樣區(qū)域陣列關(guān)于彼此的，或關(guān)于輸入圖像采樣?xùn)鸥竦亩ㄎ唬Q作 是重采樣區(qū)域陣列的相位關(guān)系。
[007引由于子像素著色操作在單獨的子像素水平上將信息著色至顯示器面板，因此引 入術(shù)語"邏輯像素"。邏輯像素具有接近于高斯亮度的分布W及與其它邏輯像素重疊W創(chuàng) 建完整圖像。每一個邏輯像素是附近子像素的集合，并且具有一個可W是任一基色子像 素的目標(biāo)子像素，圖像濾光器將用來為其產(chǎn)生亮度值。因此，顯示面板上的每一個子像素 實際上被多次使用，一次作為中屯、或是邏輯像素的目標(biāo)，其它次則作為另外的邏輯像素的 邊緣。主要包括US7, 123, 277中所公開類型的子像素布局且利用其中和上面所述的子像 素著色操作的顯示面板，達到與常規(guī)RGB條紋狀顯示器近似相等的分辨率和可尋址性，但 卻使用子像素的總數(shù)的一半及半數(shù)的列驅(qū)動器。邏輯像素在共有的美國專利申請
【發(fā)明者】坎迪斯·海倫·勃朗·埃利奧特, 湯瑪斯·勞埃得·克萊戴爾, 馬修·奧斯本·施萊格爾 申請人:三星顯示有限公司