專利名稱：多視圖顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多視圖顯示器。
例如，當(dāng)兩個(gè)或更多的人需要在同一顯示屏上觀看兩個(gè)或更多的不同圖像時(shí)，便可以使用這種顯示器。在不同觀看者之間，觀看角度差異最好相當(dāng)大(60度左右)。
這種顯示器也可以用作三維(3D)顯示，尤其是自動(dòng)立體顯示。這種顯示器可以用于三維移動(dòng)手機(jī)、三維游戲、三維計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、三維膝上型顯示、三維工作站、以及三維專業(yè)成像(例如，用于醫(yī)療、設(shè)計(jì)或建筑)。在一些三維顯示中，有必要針對特定的觀看距離而增大眼睛分隔距離，或針對特定的眼睛分隔距離而減小觀看距離。這兩種情況都需要更寬的分隔角度。
背景技術(shù)：
在正常視覺中，因?yàn)槿说碾p眼在頭上的位置是分開的，所以它們根據(jù)不同的透視來察覺這個(gè)世界。然后，大腦用這兩種透視來估計(jì)到同一場景中不同物體的距離。為了構(gòu)建出一種能有效顯示三維圖像的顯示器，有必要重建該情形并且提供所謂的圖像“立體對”，這種圖像“立體對”分別對應(yīng)于觀看者的各個(gè)眼睛。
根據(jù)向眼睛提供不同視圖所用的方法，三維顯示可以分類為兩種。立體顯示通常在很寬的觀看區(qū)域上同時(shí)顯示兩種視圖。然而，例如，每種視圖都根據(jù)顯示的顏色、偏振態(tài)或時(shí)間而被編碼，所以觀看者所戴的玻璃濾光系統(tǒng)可以分離這些視圖，并且只讓每個(gè)眼睛看到原打算讓它看到的視圖。
自動(dòng)立體顯示不需要讓觀看者戴任何觀看輔助設(shè)備，但上述兩種視圖只是在限定的空間區(qū)域中才看得到。在其整個(gè)顯示有效面積上可看到圖像的空間區(qū)域被稱為“觀看區(qū)域”。如果觀看者處于這樣一種情形即其一只眼睛位于一個(gè)觀看區(qū)域中而另一只眼睛位于與上述圖像“立體對”中另一個(gè)圖像相對應(yīng)的觀看區(qū)域中，則將看到正確的視圖組，并且將察覺到三維圖像。
對于平板自動(dòng)立體顯示而言，觀看區(qū)域通常是因顯示單元的像素結(jié)構(gòu)和光學(xué)元件的組合而形成的，一般被稱為視差光學(xué)器件。這種光學(xué)器件的一個(gè)示例是視差柵格。這種元件是一種帶有多個(gè)垂直透視狹縫的屏，這些狹縫被不透明的區(qū)域分隔開。如圖1所示，該屏可以被設(shè)置在具有二維像素孔徑陣列的空間光調(diào)制器(SLM)之前。
這種顯示器包括以液晶器件(LCD)為形式的透射型空間光調(diào)制器，該調(diào)制器包括有源矩陣薄膜晶體管(TFT)基板1、對置基板2、由液晶層構(gòu)成的像素(圖片元件)平面3、偏振片4和觀看角增強(qiáng)膜5。該SLM被背光源(未示出)照亮，其照射方向由箭頭6表示。這種顯示器是前視差柵格類型，并且包括具有基板7、孔徑陣列8和防反射(AR)涂層9的視差柵格。
該SLM被安排成在正面觀看時(shí)像素列在垂直方向上延伸，這些列具有水平節(jié)距p。該視差柵格提供孔徑或狹縫陣列8，其中狹縫保持互相平行并且在與像素列平行的方向上延伸。狹縫具有寬度2w和水平節(jié)距b，并且與像素面3的分隔距離為s。
這種顯示器具有預(yù)期觀看距離r0，其中左右兩個(gè)觀看窗口10和11位于用于定義窗口平面12的觀看區(qū)域的最寬部分處。觀看窗口10和11具有節(jié)距e，通常它基本上等于典型的或平均的人眼分隔距離。各個(gè)主觀察窗口10、11的中心相當(dāng)于顯示器法線的半角是α。
視差柵格中的狹縫節(jié)距b被選擇成接近SLM的像素節(jié)距p的整倍數(shù)，所以多個(gè)像素列構(gòu)成的各個(gè)組與視差柵格中特定的狹縫相關(guān)聯(lián)。圖1示出了一種SLM，其中兩個(gè)像素列與視差柵格中的一個(gè)狹縫相關(guān)聯(lián)。
通過視差柵格7-9中的各個(gè)狹縫與和該狹縫相關(guān)聯(lián)的像素相互配合，便形成了窗口10和11。然而，相鄰的像素可以和各個(gè)狹縫相互配合，以便在窗口平面12上形成位于窗口10和11任一側(cè)的其它觀察窗口(未示出)。窗口10和11被稱為主觀察窗口，而任何其它窗口都被稱為次觀察窗口。
圖2示出了從SLM和視差柵格中產(chǎn)生出的光線的角區(qū)域，其中視差柵格具有節(jié)距b，它是像素列節(jié)距p的整倍數(shù)。在這種情況下，在顯示屏表面上，來自不同位置的角區(qū)域相互混合，并且用于圖像1或圖像2的純粹視圖區(qū)并不存在。為了解決這個(gè)問題，使視差光學(xué)器件的節(jié)距b稍微減小一點(diǎn)，使得各個(gè)角區(qū)域匯聚在顯示器前的窗口平面12處。視差光學(xué)器件節(jié)距的這種變化被稱為“視點(diǎn)校正”，并且圖3示出了這種情況。以這種方式產(chǎn)生的觀看區(qū)域大致是風(fēng)箏形的。
對于彩色顯示，每個(gè)顯示一般會帶有一個(gè)與三原色之一相關(guān)的濾光片。通過控制由三個(gè)像素構(gòu)成的組，其中每個(gè)像素都帶有不同的濾色片，便可以產(chǎn)生基本上所有可見的顏色。在自動(dòng)立體顯示中，各個(gè)立體圖像“信道”必須包含用于平衡彩色輸出的足夠多的濾色片。
另一種已知的方向顯示類型是圖4所示的后視差柵格顯示。在這種情況下，視差柵格7、8位于SLM 1-5的后面，即位于SLM和背光源之間。這種安排的優(yōu)點(diǎn)在于，柵格位于SLM后面，遠(yuǎn)離可能出現(xiàn)的損壞。
柱鏡狀屏幕被用于將交錯(cuò)的圖像引導(dǎo)至多個(gè)方向，這可以被設(shè)計(jì)成給出三維圖像或在多個(gè)方向上給出圖像。實(shí)際的透鏡往往會散射并具有較差的防反射性能，所以在周圍和背光環(huán)境中該表面都是非常易見的。因此，柱鏡狀屏幕的圖像質(zhì)量可能較差，并且該系統(tǒng)會遇到與視差柵格相似的問題，比如需要非常接近圖像像素?？梢园聪嗨频姆绞絹硎褂美忡R結(jié)構(gòu)的陣列。
也存在圖像分離的全息方法，但是這類方法會遇到視角問題、偽視區(qū)域，并且不容易進(jìn)行圖像控制。
微偏振片顯示器使用了偏振的定向光源以及與LCD像素對準(zhǔn)的圖形化的高精度微偏振片元件。這種顯示器提供了高窗口圖像質(zhì)量的可能性以及小型組件中的二維/三維功能。主要的要求就是將微偏振片元件嵌入LCD中，以避免視差問題。
圖5示出了三種已知的雙視圖顯示的類型，分別被稱為P1、P2和P3。這些顯示中的每一種都是前視差柵格類型，但可以同樣是后視差柵格類型，或可以用不同類型的視差光學(xué)器件來實(shí)施。P1顯示包括LCD 20a，這種LCD包括多個(gè)像素列，用于將兩個(gè)視圖顯示成交錯(cuò)的垂直條帶，其中左邊和右邊的條帶由交錯(cuò)的單個(gè)像素列來顯示。圖5示出的這些顯示都是自動(dòng)立體三維顯示，其中觀看者位于30處。像素列21a顯示右眼圖像的條帶，而像素列22a顯示左眼圖像的條帶。在LCD 20a上，相鄰的列23a和24a顯示左眼和右眼圖像條帶，如此等等。視差柵格25a設(shè)置在LCD 20a的前面，并且按通常的方式來控制哪些像素列可以被觀看者30的哪只眼睛看到。
P2顯示與P1顯示的區(qū)別在于，成對的相鄰像素列顯示視圖之一的條帶。例如，一對相鄰的像素列21b和23b以及另一對相鄰的像素列26b和27b顯示右眼視圖的各個(gè)條帶，而一對相鄰的像素列22b和24b以及另一對相鄰的像素列28b和29b顯示左眼視圖的各個(gè)條帶。與用于P1顯示的柵格25a相比，柵格25b提供更寬的狹縫，狹縫節(jié)距也更大，離LCD 20b也更遠(yuǎn)。因此，透過柵格25b的每個(gè)狹縫，觀看者30的每只眼睛可以看到兩列像素。
P3顯示與P1和P2顯示的區(qū)別在于，觀看者30的每只眼睛可以透過視差柵格25c的每個(gè)狹縫看到三列像素，并且LCD 20c所顯示的每個(gè)視圖的每個(gè)條帶都由三個(gè)相鄰的像素列來顯示。因此，像素列21c、23c、28c和像素列27c、31c、32c顯示左眼視圖的兩個(gè)條帶，而像素列22c、24c、26c和像素列29c、33c、34c顯示右眼視圖的兩個(gè)條帶。
通常，顯示可以被分類成Pn類型，在每個(gè)主觀察窗口中，可以看到n列像素并且每個(gè)視圖的每個(gè)條帶都由n個(gè)相鄰的像素列來顯示。Pn顯示(n比1大)優(yōu)于P1顯示的地方在于，可以使用更高分辨率LCD屏或柵格狹縫屏與像素平面之間的分隔可以更大，同時(shí)還不改變顯示的觀看距離(在該距離處提供視點(diǎn)校正)即不改變窗口平面。然而，這種顯示具有一些缺點(diǎn)，比如，對于觀看者而言柵格結(jié)構(gòu)可能更可見，還可能產(chǎn)生下文要描述的顏色缺陷。
圖6示出了P2類型的顯示，其中使用了常規(guī)的垂直條帶濾色片(或垂直的彩色像素條帶)。因此，濾色片包括垂直的紅(R)綠(G)藍(lán)(B)條帶的重復(fù)性圖案(多個(gè)本征有色像素按這種方式排列)。對于一個(gè)視圖，上述這種排列的效果被示出在35處。特別是，該視圖中所看到的顏色順序不是底層彩色像素的“RGBRGB...”圖案，而是“RGGBBRRG...”圖案。
因此，觀看者可以看到其尺度比像素列的節(jié)距大4倍的紅、綠和藍(lán)條帶。
圖7示出了P3類型的顯示，同樣具有排列成重復(fù)性RGB列的多個(gè)像素顏色。當(dāng)從觀看窗口的中間進(jìn)行觀看時(shí)，沒有不想要的顏色偽像，并且透過柵格25的每個(gè)狹縫，可以看到比例正確的紅綠藍(lán)像素顏色。
圖8示出了當(dāng)用于左圖像和右圖像的相鄰像素組顯示不同的圖像數(shù)據(jù)時(shí)究竟發(fā)生了什么狀況。特別是，作為示例，用于左眼圖像的三個(gè)像素列構(gòu)成的各個(gè)組(比如36)被顯示成白色，而用于顯示右眼圖像的像素列(比如37)被顯示成黑色。當(dāng)像38所示那樣從各個(gè)觀看窗口的中間來觀看該顯示時(shí)，沒有任何不想要的視覺偽像。
圖8中的39示出了當(dāng)觀看者相當(dāng)于38所示情形向左移動(dòng)之后的效果。這等價(jià)于柵格25向右作相對移動(dòng)。這樣做的效果是，左眼視圖的各個(gè)紅色像素列變得格外模糊。盡管右眼視圖的紅色像素變得可見，但是因?yàn)樗鼈兪呛谏?，所以該效果是觀看者會察覺到在左眼視圖中有一個(gè)朝著青色的顏色移動(dòng)。因此，當(dāng)偏離最佳位置來觀看該顯示時(shí)，觀看者會察覺到依賴于正顯示的圖像的顏色偽像。
GB2399653揭示了一種非周期性視差柵格結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，均勻間隔的狹縫構(gòu)成的各個(gè)組自身都是均勻間隔的，但這些組具有不同的水平節(jié)距。還揭示了垂直條帶狀顏色過濾。
WO02091348揭示了具有非標(biāo)準(zhǔn)像素著色圖案的單個(gè)視圖或二維顯示。
DE19822342揭示了P3類型的多個(gè)視圖顯示。為了允許觀看者橫向移動(dòng)而同時(shí)無需使視差柵格結(jié)構(gòu)相對于像素結(jié)構(gòu)移動(dòng)，除了正確觀看該顯示時(shí)可透過各個(gè)狹縫看到的那些像素列以外的附加像素列被開啟。
文獻(xiàn)“Multi-Viewpoint Autostereoscopic Displays from 4D-Vision”(Proc.SPIE，vol.4660，第212-221頁(2002)，作者為Schmidt等人)以及文獻(xiàn)“MoiréPattern Reduction in Full-Parallax Autostereoscopic Imaging Systems Using TwoCrossed Lenticular Plates as a Viewing Zone Forming Optics”(Proceedings of thetenth International Display Workshop-Fukuoka 2003，paper 3D2-2，作者為Son等人)揭示了所謂的交錯(cuò)視差柵格，其中各狹縫排列成與顯示結(jié)構(gòu)的列向成一銳角。所揭示的這種排列方式用于減小P1類型顯示中的波紋圖形化。
EP 1 427 223和EP 0 829 743揭示了具有重復(fù)性RGB列組的顯示。
EP 1 401 216、EPO 0 860 728、US 2002/0001128和EP 0 847 208揭示了P1顯示中的觀看者位置指示。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件，它包括以單一第一節(jié)距分隔開的多個(gè)視差元件；以及空間光調(diào)制器，它包括以第二節(jié)距排列的多個(gè)像素列，從而提供視點(diǎn)校正，以便為觀看n個(gè)視圖而創(chuàng)建n個(gè)主觀看窗口，其中n是大于1的整數(shù)，透過每個(gè)視差元件可以在每個(gè)觀看窗口中看到w個(gè)像素列，其中w是大于1的整數(shù)，每列像素具有相同的顏色，這些列具有x種不同的顏色，其中x是大于2的整數(shù)，并且這些列排列成包括相同子序列的重復(fù)性組的顏色序列，其特征在于，各組包括y個(gè)由z個(gè)列構(gòu)成的子組，其中y是大于1的整數(shù)而z是大于或等于x的整數(shù)，各子組包含所有x種顏色的列，該序列的最小重復(fù)節(jié)距等于y乘z個(gè)列。
上述調(diào)制器可以包括條帶狀的濾色片排列，這些條帶都與上述那些列對齊。
顏色的個(gè)數(shù)x可以等于3。這3種顏色可以是三原色。三原色可以是紅、綠和藍(lán)。
各子組的列的個(gè)數(shù)z可以等于x。
每個(gè)窗口中可看到的列的個(gè)數(shù)w可以等于2。每組中的子組的個(gè)數(shù)y可以等于3。每子序列可以是紅、綠、藍(lán)、綠、藍(lán)、紅、藍(lán)、紅、綠。
每個(gè)窗口中可以看到的列的個(gè)數(shù)可以等于3。每組中的子組的個(gè)數(shù)y可以等于6。每個(gè)子序列可以是紅、綠、藍(lán)、紅、綠、藍(lán)、綠、藍(lán)、紅、綠、藍(lán)、紅、藍(lán)、紅、綠、藍(lán)、紅、綠。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件，它包括多個(gè)視差元件；以及空間光調(diào)制器，它包括排列成行與列的多個(gè)像素，這些像素與視差光學(xué)器件相互配合以便為觀看n個(gè)視圖而產(chǎn)生n個(gè)主視點(diǎn)校正的觀看窗口，其中n是大于1的整數(shù)，透過每個(gè)視差元件可以在每個(gè)觀看窗口中看到各個(gè)單列像素，這些像素排列成用于顯示各顏色圖像元件的復(fù)合顏色組，各組包括在同一列中彼此相鄰設(shè)置的x種不同顏色的z個(gè)像素，其中x是大于2的整數(shù)，z是大于或等于x的整數(shù)，用于各視圖的各種顏色的像素被設(shè)置成在水平方向上和垂直方向上都基本上均勻間隔開，其特征在于，每組的像素的顏色在列向上的順序都不同于同一行中各相鄰組的像素的顏色在列向上的順序。
在每種調(diào)制器上，每種顏色的像素可以被設(shè)置成在水平方向上和垂直方向上均勻間隔開。
這些像素在行方向上排列成x種不同顏色的z個(gè)像素的重復(fù)性組，其中每一行在行方向上相對于各個(gè)相鄰的行都偏置了大于零且小于z個(gè)像素。相鄰的行之間的偏置可以具有相同的大小。相鄰的行之間的偏置可以具有相同的方向。
不同顏色的個(gè)數(shù)x可以是3。這3種顏色可以是三原色。三原色可以是紅綠藍(lán)。
每組中的像素的個(gè)數(shù)z可以等于x。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件，它包括多個(gè)視差單元；以及空間光調(diào)制器，它包括排列成行與列的多個(gè)像素，這些像素與視差光學(xué)器件相互配合以便為觀看n個(gè)視圖而創(chuàng)建n個(gè)主視點(diǎn)校正的觀看窗口，其中n是大于1的整數(shù)，透過每個(gè)視差元件可以在每個(gè)觀看窗口中看到每行中的w個(gè)像素，其中w是大于1的整數(shù)，其特征在于，這些行排列成多個(gè)組，并且這些視差元件排列成多個(gè)行，每一行與像素行的各個(gè)組對齊，這些像素包括不同顏色的像素組，它們排列成使得透過各行視差元件的每個(gè)視差元件而可以在各觀看窗口中看到的像素顏色的序列不同于透過該視差元件行或各相鄰視差元件行中的該視差元件或最接近的視差元件而可以看到的像素顏色的序列。
視差元件可以在行方向上對齊。視差元件可以在列方向上連續(xù)。這些像素可以在行方向上排列成重復(fù)性顏色序列，并且各相鄰的兩個(gè)組的像素行在行方向上彼此相對偏置了至少一個(gè)像素節(jié)距且該偏置的量小于所述重復(fù)性顏色序列的最小重復(fù)節(jié)距。
各種顏色的像素可以排列成多個(gè)列。各相鄰的兩個(gè)行的視差元件可以在行方向上彼此相對偏置。
這些偏置可以具有相同的大小。
這些偏置可以處于相同的方向上。
像素行的組或視差元件的行都排列成這樣一些組，這些組在相同方向上偏置而與它們相鄰的成對的組則在相反方向上偏置。
這些行構(gòu)成的每一組可以包括單個(gè)行。
這些行構(gòu)成的每一組可以包括多個(gè)行。這些行構(gòu)成的每一組可以包括n行，所述顯示器可以在肖像定向和風(fēng)景定向之間旋轉(zhuǎn)，并且所述視差元件被排列成提供二維視差。所述偏置可以與所述列的節(jié)距的兩倍不同，以提供視點(diǎn)校正。每行的像素都排列成n乘w個(gè)像素的組，這些組彼此之間由列的節(jié)距分隔開。
個(gè)數(shù)w可以等于2并且不同的像素顏色序列可包括不同的組合。
個(gè)數(shù)w可以等于3并且不同的像素顏色序列可包括不同的排列。
視差光學(xué)器件可以是視差柵格。
空間光調(diào)制器可以是光衰減式調(diào)制器。該調(diào)制器可以是透射型。該調(diào)制器可以是液晶器件。
窗口的個(gè)數(shù)n可以等于2。
所述像素組可以具有三種顏色。所述三種顏色可以是三原色。所述三原色可以是紅綠藍(lán)。
因此，有可能提供一種改進(jìn)的多視圖顯示器。這種顯示器的實(shí)施方式和示例可以實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)的組合圖像質(zhì)量提高了多視圖模式中的顏色偽像減小了；用在單視圖模式中時(shí)的顏色偽像減少了；取決于觀看者位置的顏色偽像減小了。
Pn顯示(其中n大于1)提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即與P1顯示相比，在空間光調(diào)制器的像素平面與含視差元件的平面之間的空間可以更大。因此，各平面之間的任何基板可以更厚，而這減小了制造問題，例如在處理相對較薄的玻璃的過程中所遇到的制造問題。另外，視差光學(xué)器件(比如視差柵格)有可能或更易于采用有源類型，同時(shí)無需使用像薄玻璃這樣的薄基板。因此，更易于提供一種可以在多視圖和單視圖模式之間進(jìn)行切換的顯示器。例如，視差柵格可以用液晶器件來具體實(shí)施，液晶器件能夠切換到基本上均勻透視的模式，以便有效地禁用視差柵格并允許正常觀看單個(gè)視圖或通過較寬的觀看區(qū)域來進(jìn)行觀看。


作為示例，下文將參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1是一種已知的多視圖顯示的水平橫截面圖；圖2和3是示出了觀看區(qū)域的產(chǎn)生和視點(diǎn)校正的效果的平面圖；圖4是另一種已知的多視圖顯示的水平橫截面圖；圖5是示出了不同類型的已知多視圖顯示的平面圖；圖6示出了由已知的P2顯示類型所產(chǎn)生的不想要的顏色偽像；圖7和8示出了在一種已知的P3顯示類型中不想要的視覺偽像的產(chǎn)生過程；圖9是示出了用于構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的多視圖P2顯示的圖；圖10是示出了用于構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的多視圖P3顯示的圖；圖11是示出了用于構(gòu)成本發(fā)明若干實(shí)施方式的P2和P3顯示的圖；圖12示出了用在本發(fā)明一實(shí)施方式中的另一種像素排列方式；圖13是示出了已知P1顯示類型和用于構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的P1顯示類型的圖；圖14-16示出了用于構(gòu)成本發(fā)明若干實(shí)施方式的其它用于顯示的像素排列方式；圖17和18示出了用于構(gòu)成本發(fā)明若干實(shí)施方式的、帶有交錯(cuò)柵格狹縫排列方式的P2顯示類型；圖19示出了用于構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的、帶有交錯(cuò)柵格狹縫排列方式的P3顯示類型；圖20示出了帶有Z字形柵格狹縫排列方式的、圖19所示類型的顯示；圖21示出了帶有Z字形柵格狹縫排列方式的、圖17所示類型的顯示；圖22示出了具有肖像和風(fēng)景觀看模式并構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的P3顯示類型；以及圖23示出了具有肖像和風(fēng)景觀看模式并構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的P3顯示類型。
具體實(shí)施例方式
在所有附圖中，相同的標(biāo)號指代相同的部分。
下文所描述的多視圖顯示都是雙視圖類型，但是也可以提供多于兩個(gè)視圖的顯示。這種顯示可以用于像自動(dòng)立體三維圖像顯示等任何合適的應(yīng)用，并且向不止一個(gè)觀看者顯示多個(gè)可能相互獨(dú)立且不相關(guān)的圖像。所有的顯示都是由紅綠藍(lán)像素構(gòu)成的彩色顯示，RGB像素三個(gè)一組用于形成復(fù)合顏色或“白色”的組。然而，其它排列方式也是可能的，比如包括RGGB像素或RGYB像素的復(fù)合組，其中Y像素是白色的。這些顯示包括作為空間光調(diào)制器的平板液晶器件以及作為視差光學(xué)器件的視差柵格。然而，也可以使用其它類型的空間光調(diào)制器(包括發(fā)光類型的)以及其它類型的視差光學(xué)器件。
圖9所示的P2顯示包括LCD 20和視差柵格25，使得透過視差柵格25的每個(gè)狹縫可以在每個(gè)觀看區(qū)域中看到帶有相關(guān)濾色片條帶的兩列像素。這種顯示與已知的顯示類型的區(qū)別在于紅綠藍(lán)濾光片條帶的水平順序，這些濾光片條帶在像素的列向垂直地延伸并且每個(gè)濾光片條帶只與單個(gè)像素列相關(guān)。特別是，濾光片序列(圖9中從左向右)包括RGBGBRBRG濾光片條帶這種重復(fù)性子序列。
這種排列方式減少了多視圖顯示中不想要的顏色偽像。然而，如果這種顯示被用在二維或單視圖模式中，其中禁用或除去了視差柵格25，則可能產(chǎn)生其周期為9個(gè)像素列的不想要的顏色條帶。例如，在這種模式中，在40處示出了藍(lán)色像素的密度相對較高的區(qū)域。
圖10示出了P3顯示，其中水平或行方向上的像素顏色序列與已知的顯示不同。在這種顯示中，像素顏色被安排成RGBRGBGBRGBRBRGBRG這種重復(fù)性序列。這種排列方式導(dǎo)致當(dāng)觀看者在該顯示器面前橫向移動(dòng)時(shí)不同的列中出現(xiàn)不同的顏色移動(dòng)，所以在足夠大的觀看距離處，上述所述的因觀看者移動(dòng)而產(chǎn)生的顏色移動(dòng)偽像得以減小并且可能是察覺不到的。然而，當(dāng)用在單個(gè)視圖模式中且視差柵格25被除去或被禁用時(shí)，顏色條帶偽像可能是可見的(在40處示出了藍(lán)色密度較高的區(qū)域)。
圖11示出了備選的P2和P3顯示，其中像素并未排列成單一顏色的列。在這些顯示中，每一行包括重復(fù)性的RGB像素序列。然而，相鄰行中的圖案在行方向上交錯(cuò)或偏置一個(gè)像素，使得在LCD 20上每種顏色的像素對角地排成一線。在P2顯示中，透過柵格狹縫，多種顏色垂直地“進(jìn)行調(diào)和”，使得在多視圖和單視圖模式中不想要的顏色偽像基本上避免了。相似的是，在P3顯示中，不同的顏色移動(dòng)出現(xiàn)在不同的行中，所以不想要的顏色移動(dòng)偽像基本上避免了。
圖12示出了用于P2或P3顯示的備選像素顏色圖案，它與圖11所示的區(qū)別在于，這些行在一個(gè)方向上交錯(cuò)或偏置了三行，然后又在相反的方向上交錯(cuò)或偏置了三行。例如，在單視圖模式中，這種排列方式可以用于去除或減小由圖11中的對角顏色條帶所引起的任何不想要的效果。
在LCD具有三種不同顏色的像素的情況下，相鄰的行可以偏置一個(gè)或兩個(gè)像素節(jié)距。作為一種備選方案，在每一行中，可以改變像素顏色的順序。
圖13中在41處示出了已知類型的P1顯示，而在42處示出了構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的P1顯示。在42處的P1顯示使用了與圖11所示顯示相同的顏色像素圖案，使得各觀看窗口中可見的每種顏色的像素在水平方向和垂直方向上基本上都是均勻間隔的，當(dāng)然垂直和水平節(jié)距有可能彼此不同。
例如，當(dāng)P2和P3顯示被用作自動(dòng)立體三維顯示時(shí)，因?yàn)榕c視差柵格結(jié)構(gòu)有關(guān)的顏色像素圖形化的存在，便有可能在不同顏色的像素之間出現(xiàn)雙目視差。這可能導(dǎo)致非預(yù)期的立體特征。例如，原本應(yīng)在離觀看者相同距離處出現(xiàn)的紅色平面和綠色平面可能看起來在深度上是分開的。
圖14-16示出了顏色像素圖案，它們可以被用于減小各種顏色之間的雙目視差的變化。圖14和15示出了與P2類型的顯示一起使用的圖案。因此，圖14示出了各種顏色排列成RGRGBRBRGBGB這種水平重復(fù)性序列的垂直條帶的圖案。
圖15示出了基于相同重復(fù)性顏色序列的圖案，但是其中相鄰的行偏置了四個(gè)像素列寬度。圖16中所示的圖案與圖9所示的相同。
在之前描述的實(shí)施方式中，各視差柵格25都包括均勻間隔的連續(xù)的垂直狹縫。在圖11、12和15所示的實(shí)施方式中，相鄰的像素行顏色在行方向上彼此偏置。連續(xù)的垂直狹縫等價(jià)于并可能被視為用于各行的單獨(dú)的狹縫，這些狹縫在行方向上彼此對齊以便在列方向上形成連續(xù)的垂直狹縫。然而，通過使偏置的狹縫行與顏色像素圖案相互配合，其中各像素列具有相同的顏色，便可以實(shí)現(xiàn)相似的性能。
圖17示出了這種排列方式的一個(gè)示例，其中濾色片條帶被排列成重復(fù)性的RGB條帶序列。每行像素都與狹縫行相互配合，其中相鄰行的狹縫約偏置了像素列節(jié)距(從而允許視點(diǎn)補(bǔ)償)。這種排列方式可以用在P2顯示類型中，并且有效地等價(jià)于圖11所示的P2顯示。
圖18示出了一種P2顯示，其中視差柵格中相鄰的狹縫行之間的偏置等于像素列節(jié)距的大致兩倍(從而允許視點(diǎn)補(bǔ)償)。
圖19示出了一種P3顯示，其中相鄰的狹縫行彼此相對偏置了大約一個(gè)像素列節(jié)距(從而允許視點(diǎn)補(bǔ)償)。
為了避免串?dāng)_，圖17-19所示類型的顯示使觀看者在垂直移動(dòng)方面受限。特別是，如果觀看者從預(yù)期水平觀看平面上面或下面來觀看該顯示，則透過視差柵格狹縫，錯(cuò)誤的像素變得可見。通過減小各狹縫的高度以提供更大的垂直觀看自由，便可以減小上述效應(yīng)，其代價(jià)便是對于給定的顯示照明而言亮度減小了。
圖20和21分別示出了圖19和17所示P3和P2顯示的修改，以便減小或除去可能無法接受的任何對角“綁定”。在這些顯示中，視差柵格狹縫行在一個(gè)方向上偏置了三行，然后在相反的方向上又偏置了三行。
圖22示出了一種P3顯示，它可以用于肖像觀看模式或風(fēng)景觀看模式，或者可以在這些模式之間進(jìn)行切換。LCD 20包括帶有重復(fù)性RGB條帶組的垂直條帶濾色片，例如，就像圖7所示那樣。各個(gè)顏色像素排列成正方形復(fù)合顏色組，所以當(dāng)該顯示定向在肖像模式中時(shí)各行的節(jié)距p2大約是各列的節(jié)距p1的三倍。
視差柵格包括比如50個(gè)正方形的小孔構(gòu)成的圖案。在肖像模式中，小孔50排列成多個(gè)行，其節(jié)距與6p1不同，以便提供視點(diǎn)校正。相鄰的行彼此相對大約偏置了列節(jié)距p1，并且各行的小孔50與兩行像素相互配合。
在圖22中，不同顏色的像素由不同的陰影來表示，并且用于顯示左和右圖像像素的那些像素分別由L和R來表示。
在肖像模式中，圖22的顯示按與圖19所示相同的方式克服了上文所描述的顏色移動(dòng)偽像。
在風(fēng)景模式中，該顯示有效旋轉(zhuǎn)了90度，使得柵格小孔50排列成節(jié)距為2p2的多個(gè)列。在這種觀看模式中，觀看者30的右眼和左眼能夠在較寬的橫向觀看范圍中看到不同顏色的同一像素區(qū)域。
LCD像素到左和右圖像的分配過程是在肖像和風(fēng)景模式之間變化的。當(dāng)該顯示是可以在這兩種模式之間進(jìn)行切換的那種類型時(shí)，可以設(shè)置一顯示控制器，以便當(dāng)顯示定位改變時(shí)用于將這些像素正確地分配到左和右視圖。這可以是自動(dòng)啟動(dòng)的或手動(dòng)啟動(dòng)的。
如果不要求該顯示能在肖像和風(fēng)景觀看模式中進(jìn)行切換，則顯示控制器可以被預(yù)設(shè)為針對該顯示的操作模式來提供像素分配。
圖23僅示出了另一種可在肖像和風(fēng)景模式之間切換的P3顯示的肖像模式。對于圖23所示的雙視圖顯示，像素行排列成六個(gè)一組，各組由像51這種已切換成黑色狀態(tài)的像素來分隔?；蛘撸@種像素51可以被用于顯示多個(gè)視圖之一的數(shù)據(jù)，或者可以得到控制以顯示出適合于兩種視圖的灰度級，以增大觀看者的自由度。小孔構(gòu)成的行在行方向上是交錯(cuò)的，其交錯(cuò)的量值不同于列節(jié)距的兩倍，以便提供視點(diǎn)校正。相似的是，在相鄰的行中，已切換到黑色的像素51是交錯(cuò)的，其交錯(cuò)的量值是列節(jié)距的兩倍。在每行中都存在用于分隔六個(gè)像素構(gòu)成的各個(gè)組的“冗余”像素51，這導(dǎo)致透過每個(gè)小孔50可以從每個(gè)主觀看區(qū)域中看到顏色，小孔50位于該顯示上行方向中按紅綠藍(lán)循環(huán)的三個(gè)像素一組的中間。相鄰兩行之間冗余或黑色像素的交錯(cuò)導(dǎo)致了橫跨四行而平衡的顏色，并且提供了觀看者不易看到的相對較小的顏色分離。
為了提供二維或單視圖操作模式，所有實(shí)施方式中的視差柵格可以被除去或被禁用。例如，視差柵格可以包括具有合適的電極-圖形化的可切換式液晶單元，以便可以在具有柵格結(jié)構(gòu)的多視圖模式和禁用柵格結(jié)構(gòu)的單視圖模式之間進(jìn)行切換。
權(quán)利要求
1.一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件(25)，它包括以單一第一節(jié)距分隔開的多個(gè)視差元件；以及空間光調(diào)制器(20)，它包括以第二節(jié)距排列的多個(gè)像素列，從而提供視點(diǎn)校正，以便為觀看n個(gè)視圖而創(chuàng)建n個(gè)主觀看窗口，其中n是大于1的整數(shù)，透過每個(gè)視差元件可以在每個(gè)觀看窗口中看到w個(gè)像素列，其中w是大于1的整數(shù)，每列像素具有相同的顏色，這些列具有x種不同的顏色，其中x是大于2的整數(shù)，并且這些列排列成包括相同子序列的重復(fù)性組的顏色序列，其特征在于，各組包括y個(gè)由z個(gè)列構(gòu)成的子組，其中y是大于1的整數(shù)而z是大于或等于x的整數(shù)，各子組包含所有x種顏色的列，所述序列的最小重復(fù)節(jié)距等于y·z個(gè)列。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述調(diào)制器(20)包括條帶狀的濾色片排列方式，其條帶與所述多個(gè)列對齊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的顯示器，其特征在于，顏色的個(gè)數(shù)x等于3。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示器，其特征在于，所述3種顏色是三原色。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示器，其特征在于，所述三原色是紅、綠和藍(lán)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，各子組的列的個(gè)數(shù)z等于x。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，每個(gè)窗口中可看到的列的個(gè)數(shù)w等于2。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示器，其特征在于，每組中的子組的個(gè)數(shù)y等于3。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示器，當(dāng)依賴于權(quán)利要求5和6時(shí)，其特征在于，各子序列是紅、綠、藍(lán)、綠、藍(lán)、紅、藍(lán)、紅、綠。
10.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，每個(gè)窗口中可看到的列的個(gè)數(shù)w等于3。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其特征在于，每組中的子組的個(gè)數(shù)y等于6。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示器，當(dāng)依賴于權(quán)利要求5和6時(shí)，其特征在于，各子序列是紅、綠、藍(lán)、紅、綠、藍(lán)、綠、藍(lán)、紅、綠、藍(lán)、紅、藍(lán)、紅、綠、藍(lán)、紅、綠。
13.一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件(25)，它包括多個(gè)視差元件；以及空間光調(diào)制器(20)，它包括排列成行與列的多個(gè)像素，這些像素與視差光學(xué)器件(25)相互配合以便為觀看n個(gè)視圖而創(chuàng)建n個(gè)主視點(diǎn)校正的觀看窗口，其中n是大于1的整數(shù)，透過每個(gè)視差元件可以在每個(gè)觀看窗口中看到各個(gè)單列像素，這些像素排列成用于顯示各種顏色圖像單元的復(fù)合顏色組，各組包括在同一列中彼此相鄰設(shè)置的x種不同顏色的z個(gè)像素，其中x是大于2的整數(shù)，z是大于或等于x的整數(shù)，用于各視圖的各種顏色的像素被設(shè)置成在水平方向上和垂直方向上都基本上均勻間隔開，其特征在于，每組的像素的顏色在列向上的順序都不同于同一行中各相鄰組的像素的顏色在列向上的順序。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示器，其特征在于，在所述調(diào)制器(20)上，各種顏色的像素被設(shè)置成在水平方向上和垂直方向上基本上都均勻間隔開。
15.如權(quán)利要求13或14所述的顯示器，其特征在于，所述像素在行方向上排列成x種不同顏色的z個(gè)像素的重復(fù)性組，其中每一行在行方向上相對于各個(gè)相鄰的行都偏置了大于零且小于z個(gè)像素。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示器，其特征在于，相鄰的行之間的偏置具有相同的大小。
17.如權(quán)利要求15或16所述的顯示器，其特征在于，相鄰的行之間的偏置具有相同的方向。
18.如權(quán)利要求13到17中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，不同顏色的個(gè)數(shù)x是3。
19.如權(quán)利要求18所述的顯示器，其特征在于，所述三種顏色是三原色。
20.如權(quán)利要求19所述的顯示器，其特征在于，所述三原色是紅、綠和藍(lán)。
21.如權(quán)利要求13到20中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，每組中的像素的個(gè)數(shù)z等于x。
22.一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件(25)，它包括多個(gè)視差元件；以及空間光調(diào)制器(20)，它包括排列成行與列的多個(gè)像素，這些像素與視差光學(xué)器件(25)相互配合以便為觀看n個(gè)視圖而創(chuàng)建n個(gè)主視點(diǎn)校正的觀看窗口，其中n是大于1的整數(shù)，透過每個(gè)視差元件可以在每個(gè)觀看窗口中看到每行中的w個(gè)像素，其中w是大于1的整數(shù)，其特征在于，這些行排列成多個(gè)組，并且這些視差元件排列成多個(gè)行，每一行與像素行的各個(gè)組對齊，這些像素包括不同顏色的像素組，它們排列成使得透過各視差元件行中的每個(gè)視差元件而可以在各觀看窗口中看到的像素顏色的序列不同于透過該視差元件行或各相鄰視差元件行中的該視差元件或最接近的視差元件而可以看到的像素顏色的序列。
23.如權(quán)利要求22所述的顯示器，其特征在于，所述視差元件在行方向上對齊。
24.如權(quán)利要求23所述的顯示器，其特征在于，所述視差元件在列向上是連續(xù)的。
25.如權(quán)利要求23或24所述的顯示器，其特征在于，所述像素在行方向上排列成重復(fù)性的顏色序列，而各相鄰的兩個(gè)組的像素行在行方向上彼此相對偏置了至少一個(gè)像素節(jié)距且該偏置的量小于所述重復(fù)性顏色序列的最小重復(fù)節(jié)距。
26.如權(quán)利要求22或23所述的顯示器，其特征在于，每種顏色的像素排列成多個(gè)列。
27.如權(quán)利要求26所述的顯示器，其特征在于，每對相鄰的兩個(gè)行的視差元件在行方向上彼此相對有偏置。
28.如權(quán)利要求25或27所述的顯示器，其特征在于，所述偏置都具有相同的大小。
29.如權(quán)利要求25、27和28中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，所述偏置都處于相同的方向。
30.如權(quán)利要求25、27和28中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，像素行的組或視差元件的行都排列成這樣一些組，這些組在相同方向上偏置而與它們相鄰的成對的組則在相反方向上偏置。
31.如權(quán)利要求22到30中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，這些行構(gòu)成的每一組都包括單個(gè)行。
32.如權(quán)利要求22到30中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，這些行構(gòu)成的每一組都包括多個(gè)行。
33.如權(quán)利要求32所述的顯示器，其特征在于，這些行構(gòu)成的每一組都包括n行，所述顯示器可以在肖像定向和風(fēng)景定向之間旋轉(zhuǎn)，并且所述視差元件被排列成提供二維視差。
34.如權(quán)利要求33所述的顯示器，當(dāng)依賴于權(quán)利要求27時(shí)，其特征在于，所述偏置與所述列的節(jié)距的兩倍不同，以提供視點(diǎn)校正。
35.如權(quán)利要求33或34所述的顯示器，其特征在于，每行的像素都排列成n乘w個(gè)像素的組，這些組彼此之間由列的節(jié)距分隔開。
36.如權(quán)利要求22到35中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，所述個(gè)數(shù)w等于2并且不同的像素顏色序列包括不同的組合。
37.如權(quán)利要求22到36中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，所述個(gè)數(shù)w等于3并且不同的像素顏色序列包括不同的排列。
38.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，所述視差光學(xué)器件(25)是視差柵格。
39.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，所述空間光調(diào)制器(20)是光衰減式調(diào)制器。
40.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其特征在于，所述調(diào)制器(20)是透射型。
41.如權(quán)利要求39或40所述的顯示器，其特征在于，所述調(diào)制器(20)是液晶器件。
42.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，窗口的個(gè)數(shù)n等于2。
43.如權(quán)利要求22到42中任一項(xiàng)所述的顯示器，其特征在于，所述像素組具有三種顏色。
44.如權(quán)利要求43所述的顯示器，其特征在于，所述三種顏色是三原色。
45.如權(quán)利要求44所述的顯示器，其特征在于，所述三原色是紅綠藍(lán)。
全文摘要
一種多視圖顯示器，包括視差光學(xué)器件，比如視差柵格(25)；以及空間光調(diào)制器(20)，它具有多個(gè)排列成行和列的像素。視差光學(xué)器件(25)與像素結(jié)構(gòu)相互配合，以創(chuàng)建多個(gè)主視點(diǎn)校正的觀看窗口。這些行排列成多個(gè)組，并且這些視差元件排列成多個(gè)行。每個(gè)視差元件與像素行的各個(gè)組對齊。這些像素包括不同顏色的像素組，它們排列成使得透過各視差元件行中的各視差元件而在每個(gè)觀看窗口中能看到的可見顏色序列不同于透過該視差元件行或每個(gè)相鄰視差元件行中的該視差元件或最接近的視差元件而看到的像素顏色序列。
文檔編號G02B27/22GK101049028SQ20058003636
公開日2007年10月3日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者A·伊萬斯, G·瓊斯, J·馬瑟 申請人:夏普株式會社