CN102305979A

CN102305979A - 一种用于立体显示器的像素阵列结构

Info

Publication number: CN102305979A
Application number: CN201110215407A
Authority: CN
Inventors: 张劲淳; 蔡孟杰
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-01-04

Abstract

本发明提供了一种用于立体显示器的像素阵列结构，包括多个像素，每一像素具有Red子像素、Green子像素和Blue子像素，并且相邻的子像素间通过一黑矩阵进行隔离，其中，Red子像素、Green子像素和Blue子像素中的每一子像素划分为多个显示区域，以及眼点对应的区域面积等于每一显示区域的面积。采用本发明，将每个像素中的多个子像素都划分为多个显示区域，并且设定眼点的区域面积等于每一显示区域的面积，以便眼点在移动时所对应的显示区域面积大致相同，因而在不牺牲显示器的观看自由度的同时，还可解决多个视角情形下影像亮度差异的问题，提升了立体显示器的影像观赏效果。

Description

一种用于立体显示器的像素阵列结构

技术领域

本发明涉及立体显示器领域，尤其涉及该立体显示器的像素阵列结构的设计技术。

背景技术

当前，随着半导体技术的发展和显示器制造工艺的持续改进，显示设备已经逐渐从二维的平面显示器过渡到三维的立体显示器。就立体显示器来说，它是建立在人眼立体视觉机制上的新一代自由立体显示设备，它无需借助任何助视设备(如3D眼镜、头盔等)，就能够获得具有完整深度信息的图像。

相比于平面显示器，立体显示器可出色的利用多通道自动立体实现技术提供逼真的3D图像。例如，根据视差障碍原理，利用特定的掩模算法，将展示影像交叉排列，以便透过特定的视差屏障后由人的左右眼捕捉观察。具体地，视差屏障通过光栅阵列准确地控制每一像素透过的光线，只让右眼或左眼看到。由于右眼和左眼观看液晶面板的角度不同，利用这一角度差遮住光线就可将展示影像只分配给右眼或左眼，经过人的大脑将这两幅有差别的图像合成为一幅具有空间深度和维度信息的图像，即3D图像。

然而，当观察者从不同的水平视角观察显示器时，将会出现不同视角下影像亮度的差异。一般地，现有技术中主要采用以下几种方式对上述影像亮度差异进行改善：1)利用足够大的眼点(eyespot)将不同视角下的亮度起伏进行平均，但这种做法会同时降低显示器的观看自由度(viewing freedom)；2)改变像素的形状和布局，以便在与3D光学组件垂直的方向上，各个位置的开口区域大小均相等，亦即，不管观察者从何种视角来观察，其开口区域的总和都一样，以便消除亮度差异，但是像素布局将会不同于传统的布局方式，导致像素开口率大幅降低；3)利用人眼对于相同对比度但不同频率的亮暗条纹的敏感度不同，通过外加额外的周期性结构或旋转3D光学组件至适当角度，以便莫尔频率高到人眼无法辨识，以解决亮度差异问题，但需要外加周期性结构，或者将3D光学组件旋转至新的设定角度，因而会使3D光学组件的性能下降，而且3D讯号的排列方式需要复杂的算法。

有鉴于此，如何设计一种用于立体显示器的新型像素阵列结构，在改善不同视角时影像亮度差异的同时还能兼顾显示器的观看自由度，是相关领域的技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的立体显示器在展示影像时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于立体显示器的新型像素阵列结构。

依据本发明的一个方面，提供了一种用于立体显示器的像素阵列结构，该像素阵列结构包括多个像素，每一像素具有Red子像素、Green子像素和Blue子像素，并且相邻的子像素间通过一黑矩阵进行隔离，其中，Red子像素、Green子像素和Blue子像素中的每一子像素划分为多个显示区域，以及眼点对应的区域面积等于每一显示区域的面积。

优选地，每一子像素划分为一第一显示区域和一第二显示区域，并且第一显示区域和第二显示区域的面积相等。进一步，在同一子像素中，第一显示区域和第二显示区域间通过相应大小的黑矩阵进行隔离。

优选地，当观察者改变对于立体显示器的视角时，在同一子像素中，从眼点移出的区域面积等于进入该眼点的区域面积。此外，眼点对应的区域面积包括第一部分和第二部分，且第一部分位于第一显示区域，以及第二部分位于第二显示区域。

在一些实施例中，该立体显示器为一薄膜晶体管液晶显示器。在另一些实施例中，该立体显示器为一发光二极管显示器。

优选地，该像素阵列结构分为奇数列像素和偶数列像素，并且奇数列像素用于显示左眼视图，偶数列像素用于显示右眼视图。

采用本发明中用于立体显示器的像素阵列结构，将每个像素中的3色子像素(Red子像素、Green子像素和Blue子像素)均划分为多个显示区域，并且设定眼点的区域面积等于每一显示区域的面积，以便眼点在移动时所对应的显示区域面积大致相同，因而在不牺牲显示器的观看自由度的同时，还可解决多个视角情形下影像亮度差异的问题，提升了立体显示器的影像观赏效果。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1A和1B分别示出现有技术中的立体显示器在3D光学组件的眼点移动时的状态示意图；以及

图2A、2B和2C分别示出依据本发明一个方面，用于立体显示器的像素阵列结构在3D光学组件的眼点移动时的状态示意图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

如前所述，在传统的立体显示器中，当观察者从不同的水平视角来观看显示器中的展示影像时，往往会出现不同视角下影像亮度的差异。根据空间多工型的立体显示器的光学原理可知，若刻意将眼点设计成垂直于3D光学组件方向的周期大小，则在理想情形下，能够得到完美的多视角亮度差异解决方案。

图1A和1B分别示出现有技术中的立体显示器在3D光学组件的眼点移动时的状态示意图。具体地，图1A为立体显示器的3D光学组件的眼点对应于一子像素显示区域的状态，以及图1B为立体显示器的3D光学组件的眼点从图1A的状态向右移动一定距离后所对应的显示区域的状态。

参照图1A和1B，数字标记10和12分别表示同一像素中的任意两个相邻的子像素，例如，Red子像素10和Green子像素12；或者，Green子像素10和Blue子像素12；或者，Blue子像素10和Red子像素12，以其他的子像素组合。其中，标记14表示3D光学组件的眼点所对应的显示区域。不妨将眼点设计成与一个子像素周期的大小相同，在图1A所示的一视角情形下，显示区域14对应于Red子像素10的显示区域；当该眼点向右移动至图1B所示的另一视角时，区域141已移出眼点当前所对应的显示区域14，而移出的区域141的大小通过另一侧的区域142进行补偿，也就是说，区域141移出的同时，区域142同步进入显示区域14。

由上述可知，观察者改变对于立体显示器的观看视角时，离开区域(诸如区域141)与进入区域(诸如区域142)的开口区面积相等，因而观察者不会感受到明显的亮度变化。但是，如图1B所示，区域141对应于Red子像素的一部分显示区域，而区域142却对应于Green子像素的一部分显示区域，当观察者改变观看视角时，人眼会很快看到错误的像素，进而大大降低了立体显示器的观看自由度。这主要是因为，当观察者从图1A的视角状态移动至图1B的视角状态时，眼点对应的显示区域逐渐开始覆盖到错误的像素，因此像素间的串扰将升高。

为了有效地改善上述困扰，本发明提出了一种新型的像素阵列结构。具体来说，图2A、2B和2C分别示出依据本发明一个方面，用于立体显示器的像素阵列结构在3D光学组件的眼点移动时的状态示意图。其中，自左上方向右下方延伸的斜线框表示Red子像素，而自左下方向右上方延伸的斜线框表示Green子像素。在本发明用于立体显示器的像素阵列结构中，包括多个像素，每一像素具有Red子像素、Green子像素和Blue子像素，并且相邻的子像素间通过一黑矩阵进行隔离。本领域的技术人员应当理解，上述每一像素包括Red子像素、Green子像素和Blue子像素仅为举例，但本发明的像素阵列结构并不只局限于此，例如，其他像素阵列结构中的每一像素还可包括不同颜色数量的子像素，如四子像素、五子像素或其他的子像素架构。

本发明的像素阵列结构中，Red子像素包括第一显示区域201和第二显示区域203，以及Green子像素包括第一显示区域221和第二显示区域223，并且眼点所对应的区域面积等于每个显示区域面积。也就是说，本发明提高了周期性像素结构的空间频率，眼点相对于实际显示讯号的像素变得更小，进而能够在不牺牲显示器观看自由度的情形下，解决不同视角时亮度不均匀的问题。

在图2A中，眼点所对应的显示区域24完全覆盖Red子像素的第一显示区域201；当眼点的视角向右移动时，在图2B中，眼点所对应的显示区域24分别覆盖Red子像素中的第一显示区域201的部分区域241以及第二显示区域203的部分区域243。不难看出，在这一移动过程中，显示区域24所对应的开口区大小并未改变，而且均为Red子像素。此外，在图2C中，眼点所对应的显示区域24完全覆盖Red子像素的第二显示区域203，这样，观察者在该视角下也并没有看到错误的像素。

在一实施例中，在同一子像素中，第一显示区域201和第二显示区域203间通过相应大小的黑矩阵进行隔离。

在另一实施例中，当观察者改变对于所述立体显示器的视角时，在同一子像素中，从眼点显示区域移出的区域面积等于进入眼点显示区域的区域面积。此外，在特定的视角情形下，眼点对应的显示区域可包括第一部分和第二部分，且第一部分位于第一显示区域201，以及第二部分位于第二显示区域203。

还需要指出的是，上述像素阵列结构可用于多种立体显示器。例如，该立体显示器可以是一薄膜晶体管液晶显示器或一发光二极管显示器。另外，该像素阵列结构可分为奇数列像素和偶数列像素，并且所述奇数列像素用于显示左眼视图，所述偶数列像素用于显示右眼视图。

采用本发明中用于立体显示器的像素阵列结构，将每个像素中的多个子像素都划分为多个显示区域，并且设定眼点的区域面积等于每一显示区域的面积，以便眼点在移动时所对应的显示区域面积大致相同，因而在不牺牲显示器的观看自由度的同时，还可解决多个视角情形下影像亮度差异的问题，提升了立体显示器的影像观赏效果。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims

1.一种用于立体显示器的像素阵列结构，其特征在于，所述像素阵列结构包括多个像素，每一像素具有Red子像素、Green子像素和Blue子像素，并且相邻的子像素间通过一黑矩阵进行隔离，

其中，所述Red子像素、Green子像素和Blue子像素中的每一子像素划分为多个显示区域，以及眼点对应的区域面积等于每一显示区域的面积。

2.如权利要求1所述的像素阵列结构，其特征在于，所述每一子像素划分为一第一显示区域和一第二显示区域，并且所述第一显示区域和第二显示区域的面积相等。

3.如权利要求2所述的像素阵列结构，其特征在于，在同一子像素中，所述第一显示区域和所述第二显示区域间通过相应大小的黑矩阵进行隔离。

4.如权利要求2所述的像素阵列结构，其特征在于，当观察者改变对于所述立体显示器的视角时，在同一子像素中，从所述眼点移出的区域面积等于进入所述眼点的区域面积。

5.如权利要求4所述的像素阵列结构，其特征在于，所述眼点对应的区域面积包括第一部分和第二部分，且所述第一部分位于所述第一显示区域，以及所述第二部分位于所述第二显示区域。

6.如权利要求1所述的像素阵列结构，其特征在于，所述立体显示器为一薄膜晶体管液晶显示器。

7.如权利要求1所述的像素阵列结构，其特征在于，所述立体显示器为一发光二极管显示器。

8.如权利要求1所述的像素阵列结构，其特征在于，所述像素阵列结构分为奇数列像素和偶数列像素，并且所述奇数列像素用于显示左眼视图，所述偶数列像素用于显示右眼视图。