CN102413352A - 基于rgbw正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏 - Google Patents

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本发明提出了基于方形RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，它包括具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏和竖条状可移动狭缝光栅。具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏中不发光的暗条用于创建具有一定宽度的无串扰左右视区，从而使观看者在微小移动时不会看到有串扰的立体图像。本发明解决了传统的基于可移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示中人眼在最佳观看距离处可能看到立体图像串扰的问题。

Description

基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏
技术领域
本发明涉及跟踪式自由立体显示技术，更具体地说，本发明涉及基于可移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示技术。
背景技术
基于狭缝光栅的自由立体显示器具有结构简单、成本低且与现有平板显示器兼容等优点，从而备受关注。然而，常规狭缝光栅自由立体显示器存在诸如观看视角小、图像分辨率低以及串扰较为严重等问题。为此，人们提出了基于人眼跟踪技术的可移动狭缝光栅自由立体显示器，它具有视角宽、图像分辨率高和串扰小等优点。然而，在这种显示中，狭缝的移动通常是通过改变狭缝光栅的最小显示单元的显示状态来实现的。因此，狭缝的移动不是连续的，由此引起的视区移动也不连续，即只有在观看者移动一定距离以上时，相应的视区调整才会响应。这种传统的跟踪式自由立体显示通常基于条状RGB（红绿蓝）子像素结构的平板显示屏，并采用竖条状可移动狭缝光栅，其两幅视差图像分别由平板显示屏的像素在竖直方向上的奇列和偶列构成。这种跟踪式自由立体显示器仅在最佳观看视点处左右视差图像不存在串扰，而观看者在最小响应距离内眼睛微动时，将会看到有串扰的立体图像。因此，可移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示器的串扰问题值得重视。
发明内容
本发明为基于RGBW（红绿蓝白）正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，其目的是解决现有的基于可移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示技术在最佳观看距离处仍会出现串扰的问题。
本发明提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏包括具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏和竖条状可移动狭缝光栅，如附图1所示。具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏中RGBW正方形子像素排列结构如附图2所示，一个像素单元由竖直方向上紧密排列的四个正方形子像素R、G、B、W构成，如附图2中椭圆圈内的四个子像素，这种高为四倍子像素节距，宽为一倍子像素节距的像素单元在竖直方向上周期性重复构成一条像素列。在水平方向上，两条紧密相邻的像素列与一条宽为一倍子像素节距的竖直不发光暗条交替重复排列。每一不发光暗条两侧的像素列对分别显示两幅不同的视差图像，附图2中子像素上的数字标注“1”、“2”代表两幅不同的视差图像。在这种RGBW正方形子像素排列结构中不发光的暗条用于创建具有一定宽度的无串扰左右视区，从而使观看者在微小移动时不会看到有串扰的立体图像。竖条状可移动狭缝光栅如附图3所示，包括透明部分和不透明部分。通过狭缝的移动可以使立体图像视区分布根据观看者的位置产生适当的调整，以提供给观看者无串扰的立体图像。
本发明提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏的原理图如附图4所示。其中，W s为竖条状可移动狭缝光栅的透明条纹宽度，W b为竖条状可移动狭缝光栅的不透明条纹宽度，t为平板显示屏的子像素节距，D为具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏与竖条状可移动狭缝光栅之间的距离，Z为最佳观看距离，s为视区宽度，e为人的两眼间距。这些参数满足如下关系：
Figure 380627DEST_PATH_IMAGE001
                           (1)
Figure 159752DEST_PATH_IMAGE002
                           (2)
Figure 205068DEST_PATH_IMAGE003
                           (3)
本发明提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏中，具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏含有不发光的暗条会使显示屏的原始亮度降低。然而，由于RGBW正方形子像素结构比传统条状RGB子像素结构在亮度上有近50%的提升。因此，与传统条状RGB子像素结构排列的跟踪式自由立体显示屏相比，提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏中RGBW子像素结构的高亮度一定程度上弥补了因含有不发光的暗条而损失的亮度。
本发明提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏在水平和竖直方向上的图像分辨率较2D显示屏都有下降，其立体图像水平和垂直分辨率分别下降为常规RGBW正方形子像素2D显示屏的2/3和1/2。该发明装置能够在最佳观看距离处为观看者提供无串扰的立体图像。
附图说明
附图1为基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏的结构示意图。
附图2为具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏的结构示意图。
附图3为竖条状可移动狭缝光栅的结构示意图。
附图4为基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏的原理图。
上述附图中的图示标号为：
（1）具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏，（2）竖条状可移动狭缝光栅，（3）像素列，（4）不发光暗条，（5）不透明部分，（6）透明部分，（7）左眼，（8）右眼
应该理解上述附图只是示意性的，并没有严格按比例绘制。
具体实施方式
下面详细说明利用本发明基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏的一个典型实例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，包括具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏和竖条状可移动狭缝光栅，如附图1所示。具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏中RGBW正方形子像素排列结构如附图2所示，一个像素单元由竖直方向上紧密排列的四个正方形子像素R、G、B、W构成，如附图2中椭圆圈内的四个子像素，这种高为四倍子像素节距，宽为一倍子像素节距的像素单元在竖直方向上周期性重复构成一条像素列。在水平方向上，两条紧密相邻的像素列与一条宽为一倍子像素节距的竖直不发光暗条交替重复排列。每一不发光暗条两侧的像素列分别显示两幅不同的视差图像，附图2中子像素上的数字标注“1”、“2”代表两幅不同的视差图像。在这种RGBW正方形子像素排列结构中不发光的暗条用于创建具有一定宽度的无串扰左右视区，从而使观看者在微小移动时不会看到有串扰的立体图像。竖条状可移动狭缝光栅如附图3所示，包括透明部分和不透明部分。通过狭缝的移动可以使立体图像视区分布根据观看者的位置产生适当的调整，以提供给观看者无串扰的立体图像。
本发明提出的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏的原理图如附图4所示。其中，W s=368.7μm，W b=516.2μm，t=0. 1485mm，D=6.81mm，Z=1000mm，s=32.5mm，e=65mm。如附图4所示，基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏在最佳观看距离Z=1000mm处产生了宽度为s=32.5mm的左右视区，左视区中心与右视区中心的间距为e=65mm。这两个视区即为创建的无串扰视区，其中s为e/2（32.5mm）。在宽度为s的左右视区内，人的左右眼分别仅能看到相对应的左右视差图像。这种视区分布获得了较好的观看效果：(1)人眼微动的情况下不会看到有串扰的3D图像；(2)人眼间距并不都为65mm，无串扰的左右视区之间的宽度在e/2(32.5mm)～3e/2(97.5mm)之间，人眼间距的差异也不会导致看到有串扰的3D图像。由此，人眼微动或人眼间距的差异都不会使观看者看到有串扰的3D图像。当人眼左右移动的距离较大，超出当前的左右视区范围时，再通过竖条状可移动狭缝光栅中狭缝的移动将这两个视区调节到人眼所处位置。因此，观看者在移动过程中能始终获得无串扰的立体图像。

Claims (4)

1.基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，包括具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏和竖条状可移动狭缝光栅。
2.根据权利要求1所述的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，其特征在于，所述的具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏中RGBW正方形子像素排列结构为：一个像素单元由竖直方向上紧密排列的四个正方形子像素R、G、B、W构成，这种高为四倍子像素节距、宽为一倍子像素节距的像素单元在竖直方向上周期性重复构成一条像素列，两条紧密相邻的像素列与一条宽为一倍子像素节距的竖直不发光暗条在水平方向上交替重复排列，每一不发光暗条两侧的像素列对分别显示两幅不同的视差图像。
3.根据权利要求1所述的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，其特征在于，所述的竖条状可移动狭缝光栅的透明部分宽度W s和不透明部分宽度W b可由公式                                                 和计算得到，其中，t为平板显示屏的子像素节距，e为人的两眼间距。
4.根据权利要求1所述的基于RGBW正方形子像素的跟踪式自由立体显示屏，其特征在于，具有RGBW正方形子像素排列结构的平板显示屏与竖条状可移动狭缝光栅之间的距离D可由公式
Figure 2011104324631100001DEST_PATH_IMAGE003
计算得到，其中，t为平板显示屏的子像素节距，e为人的两眼间距，Z为最佳观看距离。
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