CN102625112A - 一种立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种立体显示装置，包括多个像素单元矩阵，其包括中央区域、上下侧区域、左右侧区域及矩阵角落区域，分别由不同或部分相同颜色的子像素所组成。本发明可提供不同于现有的红、绿、蓝像素阵列，使立体显示装置在不同方向或角度旋转之下，仍可有效得到三维立体的成像效果。

Description

一种立体显示装置

技术领域

本发明是关于一种立体显示装置，特别是关于一种可由各种不同角度观赏的立体显示装置。

背景技术

早在工业革命之前，人类就发现到人虽然有两只眼睛，两视网膜所接收到的影像也不完全相同，但人却不会有看到双重影像的困扰。后来经过严密的动物及人体试验，还证实了视网膜上有专职于立体视觉的细胞，并由大脑融合两格不同视角的影像来产生深度知觉(depth perception)的效果，从而，人类才可以通过眼睛感受到空间的立体感。

随着科技的日新月异的进步与发达，近年来，显示技术已出现突破性的发展，可以在平面显示器上显示三维的立体影像，其大致上是利用由两眼视差(binocular parallax)效应所造成。两眼视差代表两眼因所处位置不同、视角不同，导致所见影像内容也略微不同的效应，最后两影像经大脑融合，便形成立体影像。就使用外观而言，立体显示技术可大致分成使用者需戴特殊设计眼镜观看的戴眼镜式(stereoscopic)以及直接裸眼观看的裸眼式(auto-stereoscopic)。戴眼镜式立体显示技术可大致分为滤光眼镜(color filter glasses)、偏光眼镜(polarizingglasses)以及快门眼镜(shutter glasses)等类别，其工作原理主要是利用显示器送出具有特殊信息的左右眼影像，经由头戴式眼镜的选择，让左右眼分别看到左右眼影像，以形成立体视觉。

然而，由于戴眼镜式立体显示技术会造成使用者不方便及不适，因此一直未能普及于一般日常生活中，因此，裸眼式立体显示逐渐成为立体显示技术的主要发展趋势。传统的裸眼式立体显示装置，主要是将显示画面间隔地划分为左右眼影像显示区域，利用光栅(barrier)或带状凸线网屏(lenticular screen)同时将影像分别投向左右眼，以达到三维效果。简而言之，即通过光栅或带状凸线网屏将两个不同视角的画面输入至人眼进而产生3D立体的效果。故在面板数据部份，仅需将两不同视角的影像数据放置同一片面板中，再利用光栅技术遮蔽两不同视角的影像数据，让左眼与右眼分开接收，即可于大脑中产生3D影像效果。具体而言，可参酌图1及图2a及图2b所示，图1是描绘具有两不同视角数据的像素阵列101，图2a及图2b是描绘将光栅201设置于像素阵列101上方，左右眼所视的影像，在图1中，像素阵列101包含多个红色子像素102、绿色子像素103及蓝色子像素104，均是沿着水平方向依序排列，以利于混光产生彩色，其中，部分子像素是显示左眼(或右眼)视角数据，如图中标示“1”的子像素，而另一部份的子像素则是显示右眼(或左眼)的视角数据，如图中标示“2”的子像素，接着请参阅图2a及图2b所示，其中，光栅201是一种等距式且具一斜角的平行栅状结构，以利于遮蔽标示“1”的子像素发出的光线进入使用者的右眼(或左眼)，并遮蔽标示“2”的子像素所发出的光线进入使用者的左眼(或右眼)。其斜角主要是基于图1像素的错位配置所置。换言之，当像素阵列101所放射的光线经过光栅后，使用者的左眼仅能看到标示“1”的子像素，如图2a所示，而其右眼仅能看到标示“2”的子像素，如图2b所示。从而，两眼可分别取得不同视角的影像数据，而大脑中的视觉系统会将其重新组合，以形成具有深度知觉的三维显示画面。

然而，光栅式立体显像技术的RGB像素阵列，不论是左眼或是右眼，只有在单一方向(或角度)可以看到各个RGB子像素所合成的影像信息，因此如果翻转或旋转显示器至其它角度时，则无法看到RGB子像素合成的影像数据，进而导致立体影像无法产生。例如，如果将图2a或图2b顺时针旋转90度，则第一行的子像素全为红色子像素，也即，在第一行处只会看到RRR的影像数据；如果逆时针旋转90度，则第一行的子像素全为蓝色子像素，也即，在第一行处只会看到BBB的影像数据。

此外，在光栅式立体显示技术中，必须设置光栅于像素阵列上方，因此会降低整体光线穿透率，使亮度下降甚多。因此，为了满足立体显示装置的亮度需求，必须增加显示面板中背光模块的亮度，进而导致背光模块功率负载上升以及成本的增加。

综上所述，在现有的光栅式立体显示技术中，仍存在着一些困难及缺点以待克服。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不同方向或角度均可有效观赏的光栅式立体显示装置。

为了满足上述目的，本发明提供一种立体显示装置，所述立体显示装置包括：

一像素阵列，具有多个像素单元矩阵；

一背光模块，设置于所述像素阵列的一侧，用于投射光线至所述像素阵列；及

一光栅，设置于所述像素阵列的另一侧；

每一像素单元矩阵包括：

至少一第一子像素，设置于中央区域；

至少一第二子像素，设置于上、下侧区域，紧邻所述中央区域；

至少一第三子像素，设置于左、右侧区域，紧邻所述中央区域；及

至少一第四子像素，设置于矩阵角落区域，位于所述每一像素单元矩阵的角落。

通过上述特殊设计的像素阵列，使得立体显示装置在不同方向的翻转或旋转下，在左眼或右眼中均可呈现以红绿蓝白(RGBW)为单位的像素单元矩阵，从而克服现有立体显示装置翻转后，因为相邻子像素均为同色，而无法看到由RGB子像素所合成影像数据的缺点，进而提供一种在各个方向均可呈现良好成像效果的立体显示装置。

附图说明

图1是现有技术提供的像素阵列。

图2a是描绘现有技术中左眼所视影像。

图2b是描绘现有技术中右眼所视影像。

图3是描绘本发明的立体显示装置的侧视图。

图4是描绘本发明的像素阵列的较佳实施例。

图5a是描绘本发明像素阵列以左眼观察的示意图。

图5b是描绘在本发明中左眼所视影像。

图6a是描绘本发明像素阵列以右眼观察的示意图。

图6b是描绘在本发明中右眼所视影像。

图7a是描绘本发明像素阵列顺向旋转90度后以左眼观察的示意图。

图7b是描绘本发明像素阵列顺向旋转90度后左眼所视影像。

图8a是描绘本发明像素阵列顺向旋转90度后以右眼观察的示意图。

图8b是描绘本发明像素阵列顺向旋转90度后右眼所视影像。

图9a、9b至图20a、20b是描绘本发明的像素单元矩阵的各实施例。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是揭露一种可在各个方向观赏的全方向式立体显示装置，其是利用由RGBW特殊排列而成的像素阵列，使得立体显示装置在不同方向的翻转或旋转下，在左眼或右眼中均可呈现以红绿蓝白(RGBW)为单位的像素单元矩阵，从而，无论显示装置如何翻转，使用者均可观赏到三维的立体影像。

请参阅图3所示，本图为本发明的立体显示装置的截面图，立体显示装置300包括像素阵列301、背光模块302、光栅303。其中，背光模块302是设置于像素阵列301的一侧，是用以提供像素阵列所需的光线，而光栅303是设置于像素阵列301的另一侧，其为一种栅状结构，具体而言，为一种斜向平行的栅状结构，具有多个等距的间隔306，而上述间隔306的间距是根据人类双眼距离所设计，当使用者以左眼304观看时，光栅303可遮蔽右眼305所需的影像数据，并由其间隔306提供左眼304得到其所应得的左眼影像数据。同理可知，当使用者以右眼305观看时，光栅303可遮蔽左眼304所需的影像数据，并由间隔306提供右眼305得到其所应得的右眼影像数据。换言之，当使用者以两眼观看此立体显示装置300，其左眼304及右眼305会通过光栅303的间隔306分别接收到其所需的影像数据，然后再在大脑中合成左眼304及右眼305所得到的影像数据，以形成三维的立体影像。

请参阅图4所示，本图是描绘本发明所揭露的像素阵列301的较佳实施例，其中，本实施例像素阵列301的像素单元矩阵401是由多个像素所构成，而每一像素单元矩阵401包括多个第一子像素402、多个第二子像素403、多个第三子像素404及多个第四子像素405。本实施例是采用4×4作为上述像素单元矩阵401的说明，依此，上述第一子像素402、第二子像素403、第三子像素404及第四子像素405的数量均为四。本领域的技术人员应当知悉，上述子像素的数量仅是用以阐释，而非限制本发明，使用者可依个别需求自行决定，例如3×3、5×5、6×6...n×n矩阵等等，其中n为正整数。

以此概念而言，上述的像素单元矩阵401包括四个第一子像素402，是设置于中央区域；两对第二子像素403是设置于紧邻中央区域的上、下侧区域，例如设置于中央区域所形成正方形的上侧以及下侧；两对第三子像素404是设置于紧邻中央区域的左、右侧区域，例如设置于中央区域所形成正方形的左、右侧。而四个第四子像素405则是分别设置于像素单元矩阵401的矩阵角落区域，也即四个角落，使此像素单元矩阵401呈现4×4的矩阵。第一子像素402可以为白色、蓝色、红色或绿色。第二子像素403可以为白色、蓝色、红色或绿色。同理，第三子像素404与第四子像素405也可以为上述颜色，但是四者必须错开，以避免于左眼或右眼显示出同色相邻的子像素，而无法有效合成立体影像。图4的实施例是以第一子像素402为白色，第二子像素403为红色，第三子像素404为蓝色，而第四子像素405为绿色作一说明。但如上所述，任意颜色可以为中心区域，依此类推。

像素阵列301所投射出来的光线会受到光栅303的影响，而在左右眼产生不同的影像数据，例如图5a、图5b及图6a、图6b所示。其中，图5a是描绘使用者以左眼304观察时，本实施例的像素阵列301与光栅303的示意图，而图5b则是描绘本实施例中左眼304所观察到的像素阵列501，由图中可看出，光栅303是以斜角遮蔽像素阵列301中的部分子像素，而未被遮蔽的子像素则会投射至使用者的左眼304，进而形成图5b中的左眼像素阵列501，由图中可观察得知，左眼像素阵列501是由多个左眼像素单元矩阵502所构成，每一左眼像素单元矩阵502是由一列绿、白、蓝、红色(GWBR)子像素及一列红、蓝、白、绿(RBWG)子像素所形成，故避免产生同色子像素相邻的问题。同理，图6a是描绘使用者以右眼305观察时，本实施例的像素阵列301与光栅303的示意图，而图6b则是描绘本实施例中将光线投射至右眼305的右眼像素阵列601，相似于图5a，光栅303也以斜角遮蔽像素阵列301的部分子像素，由于左右眼视角不同，光栅所遮蔽的子像素不同，故，右眼305观察到的子像素也为不同，而投射至右眼305的右眼像素阵列601，可参照图6b，相似于左眼像素阵列501，其也是由多个右眼像素单元矩阵602所构成，而每一右眼像素单元矩阵602是由一列红、蓝、白、绿色(RBWG)子像素及一列绿、白、蓝、红色(GWBR)子像素所形成，不会产生相邻子像素为同色的问题。由于上述左眼像素阵列501及右眼像素阵列601均无同色子像素相邻的问题，故此立体显示装置300未旋转时，可有效合成为三维立体影像。

接着，请参阅图7a、7b及图8a、8b所示，其分别描绘本实施例的立体显示装置300依据顺时针旋转90度后，左右眼可接收到的像素阵列，由图7a可看出，经由旋转之后，光栅303是由斜角方向遮蔽像素阵列301中的部分子像素，而未被遮蔽的子像素则会投射至使用者的左眼304，进而形成图7b中左眼所观察到的像素阵列701。其中，左眼像素阵列701是由多个左眼像素单元矩阵702所构成，而每一左眼像素单元矩阵702是由一列蓝、红、白、绿色(BRWG)子像素及一列绿、白、红、蓝(GWRB)子像素所形成，故不会产生同色子像素相邻的问题。另一方面，图8a及图8b是描绘当使用者以右眼305观察时，可接收到的像素阵列，相似于图7a，光栅303也是以倾斜方向遮蔽像素阵列301的部分子像素，由于左右眼视角不同，光栅所遮蔽的子像素也为不同，故，可将右眼305所观察到的子像素也为不同。上述子像素的光线投射至右眼305可形成图8b中的右眼像素阵列801，相似于图7b的左眼像素阵列701，其也是由多个右眼像素单元矩阵802所构成，而每一右眼像素单元矩阵802是由一列绿、白、红、蓝色(GWRB)子像素及一列蓝、红、白、绿色(BRWG)子像素所形成，不会产生相邻子像素为同色的问题。由于上述左眼像素阵列501及右眼像素阵列601均无同色子像素相邻的问题。因此，立体显示装置300不论是顺时针或逆时针旋转90度时，仍可有效合成三维立体影像。另外，由于立体显示装置300顺时针旋转180度及270度所显示的左右眼像素阵列，分别为未旋转及旋转90度所形成像素阵列的倒置，故也无相邻子像素为同色的问题。据此，无论立体显示装置300的旋转角度或方向为何，投射于左眼或右眼的个别像素阵列均无同色相邻子像素的问题，故可提供双眼正确的影像数据，进而提供使用者在任何方向均可有效得到三维立体影像。

在本发明的部分实施例中，可利用各种子像素的不同排列组合，以提供不同的像素单元矩阵，在此列出二十四种组合态样，请参阅图9a、9b至图20a、20b所示，下列组合态样仅是用以阐释，不限制本发明。

其中，图9a是描绘前述的较佳实施例，而图9b是将图9a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用蓝色子像素做为第二子像素403，而将红色子像素做为第三子像素404；图10a的第一子像素402为白色子像素、第二子像素403为蓝色子像素、第三子像素404为绿色子像素、第四子像素405为红色子像素，而图10b是将图10a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用绿色子像素做为第二子像素403，并将蓝色子像素做为第三子像素404；图11a的第一子像素402为白色子像素、第二子像素403为红色子像素、第三子像素404为绿色子像素、第四子像素405为蓝色子像素，而图11b是将图11a的像素单元矩阵向右旋转90度而得，也即，利用绿色子像素做为第二子像素403，并将红色子像素做为第三子像素404；图12a的第一子像素402为红色子像素、第二子像素403为白色子像素、第三子像素404为蓝色子像素、第四子像素405为绿色子像素，而图12b是将图12a的像素单元矩阵向右旋转90度而得，也即，利用蓝色子像素做为第二子像素403，并将白色子像素做为第三子像素404；图13a的第一子像素402为红色子像素、第二子像素403为蓝色子像素、第三子像素404为绿色子像素、第四子像素405为白色子像素，而图13b是将图13a的像素单元矩阵向右旋转90度而得，也即，利用绿色子像素做为第二子像素403，并将蓝色子像素做为第三子像素404；图14a的第一子像素402为红色子像素、第二子像素403为白色子像素、第三子像素404为绿色子像素、第四子像素405为蓝色子像素，而图14b是将图14a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用绿色子像素做为第二子像素403，并将白色子像素做为第三子像素404；图15a的第一子像素402为绿色子像素、第二子像素403为白色子像素、第三子像素404为蓝色子像素、第四子像素405为红色子像素，而图15b是将图15a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用蓝色子像素做为第二子像素403，并将白色子像素做为第三子像素404；图16a的第一子像素402为绿色子像素、第二子像素403为蓝色子像素、第三子像素404为红色子像素、第四子像素405为白色子像素，而图16b是将图16a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用红色子像素做为第二子像素403，并将蓝色子像素做为第三子像素404；图17a的第一子像素402为绿色子像素、第二子像素403为白色子像素、第三子像素404为红色子像素、第四子像素405为蓝色子像素，而图17b是将图17a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用红色子像素做为第二子像素403，并将白色子像素做为第三子像素404；图18a的第一子像素402为蓝色子像素、第二子像素403为白色子像素、第三子像素404为绿色子像素、第四子像素405为红色子像素，而图18b是将图18a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用绿色子像素做为第二子像素403，并将白色子像素做为第三子像素404；图19a的第一子像素402为蓝色子像素、第二子像素403为绿色子像素、第三子像素404为红色子像素、第四子像素405为白色子像素，而图19b是将图19a的像素单元矩阵顺时针旋转90度而得，也即，利用红色子像素做为第二子像素403，并将绿色子像素做为第三子像素404；图20a的第一子像素402为蓝色子像素、第二子像素403为红色子像素、第三子像素404为白色子像素、第四子像素405为绿色子像素，而图20b是将图20a的像素单元矩阵向右旋转90度而得，也即，利用白色子像素做为第二子像素403，并将红色子像素做为第三子像素404。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置包括：

一像素阵列，具有多个像素单元矩阵；

一背光模块，设置于所述像素阵列的一侧，用于投射光线至所述像素阵列；及

一光栅，设置于所述像素阵列的另一侧；

每一像素单元矩阵包括：

至少一第一子像素，设置于中央区域；

至少一第二子像素，设置于上、下侧区域，紧邻所述中央区域；

至少一第三子像素，设置于左、右侧区域，紧邻所述中央区域；及

至少一第四子像素，设置于矩阵角落区域，位于所述每一像素单元矩阵的角落。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，每一像素单元矩阵为n×n矩阵，且n为正整数，n为4。

3.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一子像素、所述第二子像素、所述第三子像素、及所述第四子像素为不同颜色。

4.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一子像素、所述第二子像素、所述第三子像素、及所述第四子像素的至少两者为相同颜色。

5.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一子像素、所述第二子像素、所述第三子像素或所述第四子像素包括白色、红色、绿色或蓝色。

6.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅为斜向平行的栅状结构。

7.如权利要求6所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置在任意角度所散发的光线投射至左眼会形成一左眼像素阵列，投射至右眼会形成一右眼像素阵列。

8.如权利要求7所述的立体显示装置，其特征在于，所述左眼像素阵列包括至少一左眼像素单元矩阵，且所述右眼像素阵列包括至少一右眼像素单元矩阵。

9.如权利要求8所述的立体显示装置，其特征在于，所述左眼像素单元矩阵及所述右眼像素单元矩阵均包括至少一红、绿、及蓝色子像素，以在任意角度合成为立体影像。

10.如权利要求9所述的立体显示装置，其特征在于，所述左眼像素单元矩阵及所述右眼像素单元矩阵还包括至少一白色子像素，以提升亮度。

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