CN101261368B - 用于三维图像的光学片及使用光学片的三维图像显示器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于三维图像的光学片以及使用该光学片的三维图像显示器件，其中三维图像的水平与垂直显示分辨率之比等于二维图像的水平与垂直显示分辨率之比，并且可提高三维图像的图像质量。该三维图象显示器件包括：使用单元像素显示二维图像的显示单元，每个单元像素包含至少三种颜色的子像素；以及光学片，其将二维图像转换为多个不同的三维图像，而且相邻的三维图象相互重叠预定的范围。利用上述结构，将曲面透镜阵列设置于显示单元上，从而曲面透镜为倾斜的，以向相邻的观看者提供相互重叠15％至60％的三维图象。因而，三维图像的水平与垂直显示分辨率之比可等于二维图像的水平与垂直显示分辨率之比，并且可提高三维图像的质量。

Description

用于三维图像的光学片及使用光学片的三维图像显示器件

本申请要求享有2007年3月07日提交的申请号为No.10-2007-0022492的韩国专利申请的权益，在此结合其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种三维图像显示器件，更具体地说，涉及一种用于三维图像的光学片，以及使用该光学片的三维图像显示器件，其中三维图像的水平与垂直显示分辨率之比等于二维图像的水平与垂直显示分辨率之比，并且可提高三维图像的图像质量。

背景技术

通常，将三维图像显示器件设计成基于人类双眼像差来表现三维图像。三维图像显示器件例如可分为：使用三维特殊镜片的类型、全息类型、以及不使用三维特殊镜片的立体镜类型。

最近，发展出了一种使用曲面透镜片的三维图像显示器件。

特别地，三维图像显示器件包括其中形成多个像素的二维显示面板，而曲面透镜片包括沿像素列排列以叠加在像素上的条状曲面透镜。

曲面透镜片用于将二维显示面板上显示的图像分为左眼图像和右眼图像，以使观看者识别三维图像。

然而，在将显示面板上显示的图像分为左眼图像和右眼图像的工艺中，传统三维图像显示器件存在这样的问题：最后得到的三维图像的水平与垂直显示分辨率之比不同于二维图像的水平与垂直显示分辨率之比。

另外，由于曲面透镜沿形成在二维显示面板上的像素的行排列，所以当观看者视点移动时，传统三维图像显示器件将造成所谓的图像翻转，并且，得到的三维图像的图像质量降低。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于三维图像的光学片，以及一种使用该光学片的三维图像显示器，其基本消除由于现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种用于三维图像的光学片，以及使用这种光学片的三维图像显示器件，其中三维图像的水平与垂直显示分辨率之比等于二维图像的水平与垂直显示分辨率之比，并可提高三维图像的图像质量。

本发明的其它优点、目的和特征一部分将在下述说明书中得到阐明，并且一部分对于本领域的普通技术人员在研究下文时将变得显而易见或通过实施本发明而了解。本发明的目的及其它优点可由在书面的说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构实现和获得。

为了实现这些目的和其它优点，并根据本发明的目的，如同这里具体和广泛描述，一种三维图像显示器件包括：显示单元，其使用单元像素显示二维图像，每个所述单元像素包括至少三种颜色的子像素；以及光学片，其将二维图像转换为多个不同的三维图像，其中相邻三维图像互相重叠预定范围。

在除正面视角之外的侧视角，相邻三维图像互相重叠预定范围。而且，在侧视角相邻三维图像互相重叠15％到60％。

光学片包括在基片上相互平行排列的多个曲面透镜。

每个曲面透镜从子像素的垂直方向倾斜一倾斜度，该倾斜度根据对应于曲面透镜与M个(其中，M为一自然数)成水平排列的子像素和N个(其中，N为一等于或大于M的自然数)成垂直排列的子像素重叠的交叉处的三角形的底和高而确定。曲面透镜的倾斜度可设为：tan^-1{(M×子像素的水平节距(pitch))/(N×子像素的垂直节距)}的值。

数量M和N根据由曲面透镜所提供的视图个数而设定。

根据本发明的另一方案，所提供的三维图像显示器件包括：显示单元，其使用单元像素显示二维图像，每个单元像素包括至少三种颜色的子像素；以及光学片，其通过使用多个互相平行排列的曲面透镜，将二维图像转换为多个不同的三维图像，其中，多个曲面透镜从子像素的垂直方向以Tan-1{(M×Hp)/(N×Vp)}倾斜度倾斜(其中，M为自然数且表示水平排列的子像素的数量，Hp表示子像素的水平节距，N为等于或大于M的自然数且表示垂直排列的子像素的数量，而Vp表示子像素的垂直节距)。

根据本发明的又一方案，所提供的三维图像显示器件的光学片包括：基片；透镜阵列，其包括在基片上互相平行排列的多个曲面透镜，其中从相邻的曲面透镜射出的光学密度带互相重叠预定范围。

在除正面视角之外的侧视角，从相邻的弯曲透镜射出的光学密度带互相重叠预定范围。

从相邻的曲面透镜射出的光学密度带在侧视角互相重叠15％到60％。

多个曲面透镜中的每一个可具有包含半球形横截面的条形。

每个曲面透镜的纵轴从基片的垂直方向倾斜18.44度或更大的倾斜度。

应该理解，本发明的上述的一般性描述和以下的详细描述为示例性的并用于对在权利要求中所要求的本发明提供进一步的解释。

附图说明

附图提供对本发明的进一步理解，其包含在说明书中并构成说明书的一部分，其示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1为说明根据本发明的实施方式的三维图像的光学片以及使用这种光学片的三维图像显示器件的示意性透视图；

图2为图1中所示的光学片的透视图；

图3为图1中所示的光学片的俯视图；

图4为示出了图1中所示的子像素和曲面透镜的排列的视图；

图5为示出了基于根据本发明实施方式的三维图像显示器件的视图/观察数量的像素排列的视图；

图6为示出了根据视图数量和观看者与根据本发明实施方式的三维图像显示器件的距离的光学密度的示意图；以及，

图7为示出了基于根据本发明另一实施方式的三维图像显示器件的视图数量的像素排列的视图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细说明。在所有附图中将尽可能地使用相同的附图标记表示相同或类似的部件。

图1为说明根据本发明的实施方式的用于三维图像的光学片以及使用该光学片的三维图像显示器件的示意性透视图。

参照图1，根据本发明的实施方式的三维图像显示器件包括：显示单元100，在其上显示二维图像；以及光学片200，其为观察显示单元100的多个观看者提供不同的三维图像。光学片200具有向相邻的观看者提供相互重叠15％到60％的三维图像的特性。

显示单元100使用单元像素显示二维图像，每个单元像素包含相互不同的3种颜色的子像素R、G和B。

显示单元100可为平板显示器或阴极射线管。这里，平板显示器的实例包括：液晶显示器、等离子体显示器、以及发光显示器；其中液晶显示器在以从背光单元发射的光的透射率来调整单元像素时显示二维图像，等离子体显示器使用通过基于等离子体显示器的单元像素的光显示二维图像，并且发光显示器在发光二极管的工作的情况下使用通过单元像素的光显示二维图像。

如图2和图3中所示的光学片200包括基片210，以及排列在基片210上以预定倾斜度相互平行的多个曲面透镜220(或双凸透透镜)的透镜阵列。

多个曲面透镜220中的每个具有半球形横截面的条状。曲面透镜220的纵轴与基片210的垂直方向倾斜18.44度或更多(优选情况下，倾斜度为18.44～71.56度)。在这种结构中，相邻弯曲透镜220的光学密度带相互重叠15％至60％。

如图4中所示，每个曲面透镜220可具有根据与显示单元100中的曲面透镜220与子像素112精确重叠的交叉相对应的三角形(参见斜线区域)的底和高的、由下面公式1确定的倾斜度α。

公式1

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\left(\frac{M\×\mathrm{Hp}}{N\×\mathrm{Vp}}\right),M\≥N,\frac{M}{N}\≥1$

在上面的公式1中，M表示在由每个曲面透镜200与其下面的子像素112限定的三角形的水平方向上排列的子像素的数量，而Hp表示子像素112的水平节距。同时，在公式1中，N表示在由每个曲面透镜220与其下的子像素112限定的三角形的垂直方向上排列的子像素的数量，而Vp表示子像素112的垂直节距。这里，每个子像素112为垂直长度长于水平长度的矩形，而且三个子像素组成正方形的单元像素110。

设定每个曲面透镜220的宽度W，以使三维图像的显示分辨率等于显示单元100的分辨率，并同时，基于观看者的数量设定。这里，观看者的数量将选自以下数量：9、12、15、20、25、36、72、等。例如，如图5中所示，如果将观看者的数量设置为9，则设置每个曲面透镜220的宽度W，以使曲面透镜220与五个子像素重叠。

在根据本发明实施方式的上述三维图像显示器件中，显示单元100包括显示平面，其中红色、绿色、以及蓝色子像素R、G、以及B矩阵形式排列，光学片200包括具有由上述公式1表示的倾斜度α的多个曲面透镜220。将光学片200设置在显示单元100上，使得每个曲面透镜220与相应的子像素重叠。在这种结构中，根据本发明的三维图像显示器件可根据观看者的不同位置提供对应于在显示单元100上显示的二维图像的多个不同的三维图像。

图5为示出了基于根据本发明实施方式的三维图像显示器件的视图数量的像素排列的视图。

首先，由从1号至20号中的任一图像号码给定显示单元100的各个子像素。随后，以从1号至20号图像号码给定的子像素排列成5×4的矩阵结构，也就是，五个子像素沿水平方向排列，四个子像素沿垂直方向排列。

每个曲面透镜220的宽度W对应于水平方向相邻的五个子像素。根据上述排列方式，每个曲面透镜220具有的内接三角形的底对应于五个子像素的水平节距，而其高对应于四个子像素的垂直节距。因此，将曲面透镜220的倾斜度α如以下公式2设置。

公式2

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\left(\frac{5\×\mathrm{Hp}}{4\×\mathrm{Vp}}\right)$

利用上述的结构，根据本实施方式的三维图像显示器件可随着观看者的视点A、B、C、和D的水平变换，向观看者提供不同的二十个三维图像。在这种情况下，观看者通过相邻的三个曲面透镜220a、220b、以及220c将给定相同图像号码的红色、绿色、以及蓝色子像素R、G、以及B中的图像识别为三维图像。例如，在假设给定相同图像号码1的子像素R、G、和B提供红色、绿色、以及蓝色第一图像的情况下，观看者可通过相邻三个曲面透镜220a、220b、以及220c中的每一个将第一图像识别为三维图像。

同时，如图6中所示，在根据本发明的实施方式的三维图像显示器件中，关于每个视点A、B、C、和D的光学密度带的宽度LW相互重叠，从而向相邻的观看者提供相互重叠15％至60％的三维图像。因此，当从除正面视角以外的侧视角观察各个曲面透镜220时，相邻的观看者可识别与相邻的三维图像重叠15％至60％的三维图像。

因此，根据本发明实施方式的三维图像显示器为相邻的观看者提供重叠的三维图像，从而即使当观看者的视点水平移动时，也可获得无图像翻转的平滑连续的三维图像。

同时，利用根据本发明的实施方式的三维图像显示器件，基于上述公式1设置曲面透镜220的倾斜度α，从而得到的三维图像的显示分辨率等于显示单元100的显示分辨率。

图7为示出了基于根据本发明另一实施方式的三维图像显示器件的视图数量的像素排列方式的视图。

首先，由从1号至15号的任一图像号码给定显示单元100的各个子像素。在本实施方式中，每个子像素具有水平节距和垂直节距彼此相同的正方形，并且每个单元像素包括排列成方型的红色、绿色、蓝色、以及白色子像素R、G、B、以及W，并且每个单元像素都为正方形。

因而，将给定从1号至15号的图像号码的子像素排列成3×5的矩阵结构，既是，将三个子像素沿水平方向排列，并将五个子像素沿垂直方向排列。

每个曲面透镜220的宽度对应于水平向相邻的三个子像素。基于上述排列，每个曲面透镜220的内接三角形(参见斜线部分)的底对应于七个子像素的水平节距，而高对应于五个子像素的垂直节距。因此，将根据下面公式3设置曲面透镜220的倾斜度α。

公式3

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\left(\frac{7\×\mathrm{Hp}}{5\×\mathrm{Vp}}\right)$

应用上述结构，根据本实施方式的三维图像显示器件，随着观看者水平向移动，为观看者提供了不同的十五个三维图像。在这种情况下，观看者通过相邻的三个曲面透镜220a、220b、以及220c将给定相同图像号码的红色、绿色、蓝色、以及白色子像素R、G、B、以及W中的图像识别为三维图像。

同时，如图6中所示，在根据本发明的实施方式的三维图像显示器件中，由曲面透镜220提供的关于每个视点的光学密度带的宽度相互重叠，从而向相邻的观看者提供相互重叠15％至60％的三维图像。因此，当从除正面视角以外的侧视角观察各个曲面透镜220时，相邻的观看者可识别与相邻的三维图像重叠15％至60％的三维图像。

因此得出结论，根据本发明的实施方式的三维图像显示器件为相邻的观看者提供重叠的三维图像，从而即使当观看者的视点水平移动时，也可获得无图像翻转的平滑连续的三维图像。

从上面描述显而易见，根据用于三维图像的光学片和三维图像显示器件，设置于显示单元上的曲面透镜片为倾斜的，以向相邻的观看者提供相互重叠15％至60％的三维图像。从而，本发明具有使三维图像的水平和垂直显示分辨率之比等于二维图像的水平和垂直显示分辨率之比的效果，并且提高三维图像的质量。

显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明意图覆盖所有落入所附权利要求书及其等效范围之内的改进和变型。

Claims (7)

1.一种三维图像显示器件，包括：

显示单元，其使用单元像素显示二维图像，每个所述单元像素包括至少三种颜色的子像素；以及

光学片，其将所述二维图像转换为多个不同的三维图像，

其中相邻的三维图像相互重叠预定范围，

其中，该光学片包括基片和在所述基片上互相平行排列的多个曲面透镜，

其中，所述曲面透镜中的每一个从所述子像素的垂直方向倾斜一倾斜度，该倾斜度根据对应于所述曲面透镜与M个成水平排列的子像素和N个成垂直排列的子像素重叠的交叉处的三角形的底和高而确定，其中，M被设为7，N被设为5，

其中所述多个曲面透镜的纵轴从所述基片的垂直方向倾斜18.44至71.56度的倾斜度，

其中相邻的三维图像在侧视角上相互重叠15%至60%，

其中每个子像素为具有相互相同的水平和垂直节距的正方形，并且每一单元像素包括排列成方形的红色、绿色、蓝色、以及白色子像素R、G、B和W，并且为正方形，

其中，将从1号至15号的任一图像号码给定每一子像素，并将给定从1号至15号的图像号码的每一子像素排列成3×5的矩阵结构，其中每一个曲面透镜的宽度对应于水平相邻的三个子像素，

其中，每个曲面透镜具有的内接三角形的底对应于七个子像素的水平节距，而高对应于五个子像素的垂直节距，其中曲面透镜的倾斜度被设置为tan^-1{(7x子像素的水平节距)/(5 x子像素的垂直节距)},

其中，所述三维图像显示器件随着观看者水平向移动，为观看者提供不同的十五个三维图像，使得所述观看者通过相邻的三个曲面透镜将给定相同图像号码的红色、绿色、蓝色和白色子像素中的图像识别为三维图像。

2.根据权利要求1所述的三维图像显示器件，其特征在于，所述显示单元包括阴极射线管或平板显示器。

3.根据权利要求1所述的三维图像显示器件，其特征在于，所述数量M 和N根据由所述曲面透镜提供的视图个数而设定。

4.一种三维图像显示器件，包括：

显示单元，其使用单元像素显示二维图像，每个单元像素包括至少三种颜色的子像素；以及

光学片，其通过使用多个互相平行排列的曲面透镜，将二维图像转换为多个不同的三维图像，

其中，所述光学片包括基片和在所述基片上互相平行排列的多个曲面透镜，

其中，所述多个曲面透镜从所述子像素的垂直方向以 tan^-1{(M×Hp)/(N×Vp)}倾斜度倾斜，其中，M被设为7，且表示水平排列的子像素的数量，Hp表示子像素的水平节距，N被设为5，且表示垂直排列的子像素的数量，并且Vp表示子像素的垂直节距，

其中，所述数量M和N根据由所述曲面透镜提供的视图个数来设定

其中，所述多个曲面透镜的纵轴从所述基片的垂直方向倾斜18.44至71.56度的倾斜度，

其中相邻的三维图像在侧视角上相互重叠15%至60%，

其中每个子像素为具有相互相同的水平和垂直节距的正方形，并且每一单元像素包括排列成方形的红色、绿色、蓝色、以及白色子像素R、G、B和W，并且为正方形，

其中，将从1号至15号的任一图像号码给定每一子像素，并将给定从1号至15号的图像号码的每一子像素排列成3×5的矩阵结构，其中每一个曲面透镜的宽度对应于水平相邻的三个子像素，

其中，每个曲面透镜具有的内接三角形的底对应于七个子像素的水平节距，而高对应于五个子像素的垂直节距，其中曲面透镜的倾斜度被设置为tan^-1{(7 x子像素的水平节距)/(5 x子像素的垂直节距)}，

其中，所述三维图像显示器件随着观看者水平向移动，为观看者提供不同的十五个三维图像，使得所述观看者通过相邻的三个曲面透镜将给定相同图像号码的红色、绿色、蓝色和白色子像素中的图像识别为三维图像。

5.根据权利要求4所述的三维图像显示器件，其特征在于，所述显示单元包括阴极射线管或平板显示器。 

6.一种用于三维图像的光学片，包括：

基片；以及

透镜阵列，其包括在所述基片上互相平行排列的多个曲面透镜，

其中，从相邻的曲面透镜射出的光学密度带相互重叠预定范围，

其中，所述曲面透镜中的每一个从所述子像素的垂直方向倾斜一倾斜度，该倾斜度根据对应于所述曲面透镜与M个成水平排列的子像素和N个成垂直排列的子像素重叠的交叉处的三角形的底和高而确定，其中，M被设为7，N被设为5，

其中所述多个曲面透镜的纵轴从所述基片的垂直方向倾斜18.44至71.56度的倾斜度，

其中相邻的三维图像在侧视角上相互重叠15%至60%，

其中每个子像素为具有相互相同的水平和垂直节距的正方形，并且每一单元像素包括排列成方形的红色、绿色、蓝色、以及白色子像素R、G、B和W，并且为正方形，

其中，将从1号至15号的任一图像号码给定每一子像素，并将给定从1号至15号的图像号码的每一子像素排列成3×5的矩阵结构，其中每一个曲面透镜的宽度对应于水平相邻的三个子像素，

其中，每个曲面透镜具有的内接三角形的底对应于七个子像素的水平节距，而高对应于五个子像素的垂直节距，其中曲面透镜的倾斜度被设置为tan^-1{(7 x子像素的水平节距)/(5 x子像素的垂直节距)}，

其中，所述三维图像显示器件随着观看者水平向移动，为观看者提供不同的十五个三维图像，使得所述观看者通过相邻的三个曲面透镜将给定相同图像号码的红色、绿色、蓝色和白色子像素中的图像识别为三维图像。

7.根据权利要求6所述的光学片，其特征在于，所述多个曲面透镜中的每一个为具有半球形横截面的条形。 

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