CN103261946B

CN103261946B - 裸眼立体显示装置

Info

Publication number: CN103261946B
Application number: CN201180060600.1A
Authority: CN
Inventors: 松本茂
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: JP5321575B2; WO2012081639A1; CN103261946A; US20130271510A1; JP2012128352A

Abstract

本发明提供裸眼立体显示装置。该裸眼立体显示装置具备：显示面板，其通过从多个颜色像素射出的光线来显示图像；以及视差分割部，其与显示面板的显示面对置配置。在显示面板中，不同颜色的颜色像素在水平方向上周期性地排列，相同颜色的颜色像素在垂直方向上排列。视差分割部为了从在水平方向上排列的观察者的右眼以及左眼的位置观察到不同的图像，将显示面板的颜色像素区域划分为右眼的视线到达、左眼的视线不到达的右眼用颜色像素区域（RG），和左眼的视线到达、右眼的视线不到达的左眼用颜色像素区域LG。在右眼用颜色像素区域（RG）和左眼用颜色像素区域（LG）的边界排列有不射出光线的颜色像素（BG）。而且，不射出光线的颜色像素（BG）排列的方向倾斜。

Description

裸眼立体显示装置

技术领域

本发明涉及基于视差分割方式的裸眼立体显示装置。

背景技术

已知使用双凸透镜片、狭缝式的视差屏障等特殊的光学部件，将显示于液晶面板等显示面板的图像分割成多个视点方向，根据视听位置使被视觉确认的图像变化的立体图像显示装置。具体而言，为了从在水平方向排列的观察者的右眼以及左眼的位置观察到不同的图像，将显示面板的颜色像素区域划分成仅右眼的视线看得到的右眼用颜色像素区域和仅左眼的视线看得到的左眼用颜色像素区域。由此，能够实现不戴眼镜就能够立体观察的裸眼立体显示装置（参照专利文献1以及2）。

在专利文献1的裸眼立体显示装置中记载有如下内容，在具有左眼用以及右眼用交替形成的像素区域的显示元件中，在左眼用的像素区域和右眼用的像素区域的边界部位形成有光线非透过区域（参照第0027段）。由此，即便观察者的头部上下移动，也能够观赏无左右串扰的图像（参照第0029段）。

另外，作为视差分割的方式，除了2眼式之外，还有多眼式、超多眼式、以及三维全景图像方式（II方式）。在专利文献2中记载有在II方式中能够立体显示2眼式、多眼式用等的图像的发明。为了防止左右视差成分图像的串扰，记载有在左右视差成分图像之间加入黑色的（或单色的）像素列，尤其在2眼式的情况下，使要素图像边界的不需要的两端部分的像素列为黑（参照第0047段）。

以往已知有像这样为了抑制由观察者的视点移动产生的、左眼用以及右眼用的图像相互混入的串扰，来扩大能够立体观察的视场范围，从而在左右的视差图像的边界形成什么都不显示的区域的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－181900号公报

专利文献2：日本特开2005－331844号公报

发明内容

然而，在水平方向的一维方向上形成2个视差的2眼式的情况下，左眼用颜色像素区域以及右眼用颜色像素区域分别形成沿垂直方向延伸的列，被交替地配置成条纹状。因而，在使用不同颜色的颜色像素在水平方向上周期性地排列，相同颜色的颜色像素在垂直方向上排列的显示面板进行2眼式的立体观察的情况下，在左眼用颜色像素区域以及右眼用颜色像素区域的边界的垂直方向上排列相同颜色的颜色像素。因此，存在在观察者的视点移动而产生串扰的情况下，产生单色的线状噪声的问题。

本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于抑制视点移动引起的串扰的产生，而且即便在产生串扰的情况下也抑制单色的线状噪声的产生。

本发明为了实现上述目的，作为其一实施方式是具备如下部件的裸眼立体显示装置，即具备：通过从多个颜色像素射出的光线来显示图像的显示面板（12）；以及与显示面板（12）的显示面对置配置的视差分割部（13）。在显示面板（12）中，不同颜色的颜色像素在水平方向（HD）上周期性地排列，相同颜色的颜色像素在垂直方向（VD）上排列。视差分割部（13）为了从在水平方向排列的观察者的右眼（RE）以及左眼（LE）的位置观察到不同的图像，将显示面板（12）的颜色像素区域划分为右眼（RE）的视线到达、左眼（LE）的视线不到达的右眼用颜色像素区域（RG），和左眼（LE）的视线到达、右眼（RE）的视线不到达的左眼用颜色像素区域（LG）。在右眼用颜色像素区域（RG）和左眼用颜色像素区域（LG）的边界排列有不射出光线的颜色像素（BG）。而且，不射出光线的颜色像素（BG）排列的方向倾斜。

这里，“视差分割部”包括视差屏障（parallaxbarrier）以及双凸透镜片。

在上述的一个实施方式中，不射出光线的颜色像素（BG）排列的方向也可以以颜色像素的垂直方向（VD）的一个间距相对于颜色像素的水平方向（HD）的一个间距的比例倾斜。该情况下，能够在不射出光线的颜色像素（BG）的边缘排列的颜色像素列中，使相同颜色的颜色像素不邻接，使不同的颜色像素以一个颜色像素为单位周期性地排列，所以能够进一步抑制线状噪声的产生、白平衡的紊乱。

或在上述的一个实施方式中，不射出光线的颜色像素（BG）排列的方向还可以以颜色像素的垂直方向（VD）的两个间距相对于颜色像素的水平方向（HD）的一个间距的比例倾斜。该情况下，不射出光线的颜色像素（BG）排列的方向接近垂直方向（VD），所以不射出光线的颜色像素（BG）的垂直方向的宽度扩展。因此，垂直方向的串扰减少，能够立体观察的垂直方向的视觉确认范围扩大。

根据本发明的裸眼立体显示装置，不射出光线的颜色像素排列的方向倾斜，所以不会在不射出光线的颜色像素的边缘排列相同颜色的颜色像素。因此，能够抑制不射出光线的颜色像素在沿与相同颜色的颜色像素的排列方向相同的垂直方向排列的情况下产生的线状噪声的产生。因此，抑制视点移动引起的串扰的产生，且即便在产生串扰的情况下也能够抑制单色的线状噪声的产生。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的裸眼立体显示装置的整体结构的剖视图。

图2是对利用液晶屏障13在左眼LE以及右眼RE的位置进行视差分割的方法进行说明的示意图，图2（a）表示没有不射出光线的颜色像素BG的情况，图2（b）表示有不射出光线的颜色像素BG的情况。

图3是表示LCD面板12所具有的颜色像素区域的俯视图。

图4是表示在图3所示的LCD面板12的颜色像素区域中，右眼RE的视线到达的右眼用颜色像素区域RG、左眼LE的视线到达的左眼用颜色像素区域LG、以及不射出光线的颜色像素BG的配置的俯视图。

图5是表示使不射出光线的颜色像素BG排列的方向以颜色像素的垂直方向的2个间距相对于颜色像素的水平方向的1个间距的比例倾斜的情况的俯视图。

图6是表示在图3所示的颜色像素区域中，右眼用颜色像素区域RG、左眼用颜色像素区域LG、不射出光线的颜色像素BG在垂直方向上排列的比较例的俯视图。

图7（a）是表示基于视差屏障方式的2眼式的视差分割方法的示意图，图7（b）是表示基于双凸透镜方式的2眼式的视差分割方法的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在附图的记载中对相同部分赋予相同标记，并省略说明。

首先，参照图1对本发明的实施方式所涉及的裸眼立体显示装置的整体结构进行说明。图1表示裸眼立体显示装置的水平方向的剖面。裸眼立体显示装置具备作为显示面板的一个例子的LCD（液晶显示）面板12、和与LCD面板12的显示面对置配置的作为视差分割部的一个例子的液晶屏障13。LCD面板12和液晶屏障13通过粘着片11粘合。

在LCD面板12中，液晶层22的两面被LCD玻璃基板21、23夹住，在显示面侧的LCD玻璃基板23上形成有彩色滤光片（未图示）。在彩色滤光片的主表面以矩阵状配置有红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）的不同颜色的着色层。该着色层的配置与LCD面板12的颜色像素的配置对应。参照图2的俯视图，后述LCD面板12所具有的颜色像素的配置。在LCD玻璃基板23的显示面侧层叠有LCD偏振片24。在LCD玻璃基板21的背面侧配置有背光灯（未图示）。

液晶屏障13是视差屏障（parallaxbarrier）的一个例子，且通过无源方式液晶、有源矩阵方式液晶形成遮挡光的屏障部的图案。在液晶屏障13中，屏障液晶层32的两面被液晶屏障玻璃基板31、33夹住。在液晶屏障玻璃基板33的显示面侧层叠有液晶屏障偏振片34。在屏障液晶层32交替地形成有遮挡光的屏障部32a和使光透过的狭缝部32b。

如图2（a）所示，从观察者的右眼RE通过狭缝部32b被视觉确认的LCD面板12的右眼用颜色像素区域RG从观察者的左眼LE被屏障部32a遮挡而不能够视觉确认。另一方面，从观察者的左眼LE通过狭缝部32b被视觉确认的LCD面板12的左眼用颜色像素区域LG从观察者的右眼RE被屏障部32a遮挡而不能够视觉确认。这样，液晶屏障13将LCD面板12的颜色像素区域划分为右眼RE的视线到达、左眼LE的视线不到达的右眼用颜色像素区域RG，和左眼LE的视线到达、右眼RE的视线不到达的左眼用颜色像素区域LG。由此，能够从在水平方向上排列的观察者的右眼RE以及左眼LE的位置观察到不同的图像。即，通过将LCD面板12的图像分割成多个视点方向，根据视听位置使被视觉确认的图像变化，能够进行立体观察。

接下来，参照图3对LCD面板12所具有的颜色像素的配置进行说明。这里，以由红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）的三种不同颜色的颜色像素构成的LCD面板12为例进行说明。记载为“R”的各框表示红色（R）的单位颜色像素，记载为“G”的各框表示绿色（G）的单位颜色像素，记载为“B”的各框表示蓝色（B）的单位颜色像素。LCD面板12通过从这些颜色像素射出的光线来显示图像。

在水平方向HD周期性地排列有红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）的三种不同颜色的颜色像素。而且，在垂直方向VD分别排列有红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）的相同颜色的颜色像素。将形成了图3所示的颜色像素的区域整体称为LCD面板12的“颜色像素区域”。此外，在图3中，省略形成于邻接的颜色像素之间的黑色矩阵BM的图示，单位颜色像素的纵横比也与现实不同。

参照图4，对图3所示的LCD面板12的颜色像素区域中的、右眼RE的视线到达的右眼用颜色像素区域RG、左眼LE的视线到达的左眼用颜色像素区域LG、以及不射出光线的颜色像素BG的配置进行说明。右眼用颜色像素区域RG以及左眼用颜色像素区域LG分别是在水平方向具有三个颜色像素量的宽度的带状的区域，且是相互平行地沿倾斜方向延伸的区域。另外，右眼用颜色像素区域RG以及左眼用颜色像素区域LG被交替排列成条纹状，在右眼用颜色像素区域RG和左眼用颜色像素区域LG的边界排列有不射出光线的颜色像素BG。不射出光线的颜色像素BG在与右眼用颜色像素区域RG以及左眼用颜色像素区域LG的形状相同的倾斜方向上排列。在图4的例子中，不射出光线的颜色像素BG的排列在水平方向上具有一个色像素量的宽度。不射出光线的颜色像素BG排列的方向以颜色像素的垂直方向的一个间距相对于颜色像素的水平方向的一个间距的比例倾斜。

此外，省略图示，但屏障液晶层32的屏障部32a以及狭缝部32b与右眼用颜色像素区域RG以及左眼用颜色像素区域LG的配置对应地具有相互平行地沿倾斜方向延伸的带状的形状。屏障部32a以及狭缝部32b排列的方向以颜色像素的垂直方向的一个间距相对于颜色像素的水平方向的一个间距的比例倾斜。

通过使屏障液晶层32的屏障部32a以及狭缝部32b与图4所示的LCD面板12对位，从而能够像图2所示那样，将LCD面板12的图像分割成多个视点方向，根据视听位置使被视觉确认的图像变化。

参照图2（a）以及图2（b），对插入不射出光线的颜色像素BG带来的串扰的减少以及立体观察的视场范围的扩大进行说明。

图2（a）表示在右眼用颜色像素区域RG和左眼用颜色像素区域LG之间未插入不射出光线的颜色像素BG的情况。若观察者的头部沿水平方向移动，左眼LE以及右眼RE的位置分别如图2（a）所示那样移动，则左眼LE的视线到达右眼用颜色像素区域RG的一部分，不到达左眼用颜色像素区域LG的一部分。同样，右眼RE的视线到达左眼用颜色像素区域LG的一部分，不到达右眼用颜色像素区域RG的一部分。这样，左眼用以及右眼用的图像相互混入而产生串扰。

与此相对，图2（b）表示在右眼用颜色像素区域RG和左眼用颜色像素区域LG之间插入有不射出光线的颜色像素BG的情况。若观察者的头部沿水平方向移动，左眼LE以及右眼RE的位置分别如图2（b）所示那样移动，则左眼LE的视线到达不射出光线的颜色像素BG的一部分，但还不到达右眼用颜色像素区域RG。同样，右眼RE的视线到达不射出光线的颜色像素BG的一部分，但还不到达左眼用颜色像素区域LG的一部分。这样，在图2（b）的情况下，即便观察者的头部沿水平方向移动，从而使左眼LE以及右眼RE的视线到达的范围移动，也能够与不射出光线的颜色像素BG的水平方向的宽度的量（在图4中为颜色像素的水平方向的一个间距量）对应地抑制串扰，扩大能够立体观察的水平方向的视场范围。

不射出光线的颜色像素BG的插入带来的效果不限于观察者的头部沿水平方向移动的情况，在观察者的头部沿垂直方向移动的情况下也能够得到效果。换句话说，即便观察者的头部沿垂直方向移动，也能够与不射出光线的颜色像素BG的垂直方向的宽度的量（在图4中为颜色像素的垂直方向的一个间距量）对应地抑制串扰，扩大能够立体观察的垂直方向的视场范围。

这里，在图6所示的比较例中，在图3所示的颜色像素区域中，右眼用颜色像素区域RG、左眼用颜色像素区域LG、不射出光线的颜色像素BG沿垂直方向排列。考虑观察者的头部沿水平方向移动，使左眼LE以及右眼RE的视线到达的范围沿水平方向移动不射出光线的颜色像素BG的宽度以上，从而产生串扰的情况。该情况下，在左眼LE的视线到达的范围混入与不射出光线的颜色像素BG的边缘邻接的右眼用颜色像素区域RG内的相同颜色的颜色像素列。关于右眼RE也相同。由此，沿垂直方向延伸的相同颜色的线状噪声分别被左眼LE以及右眼RE视觉确认。同时，与不射出光线的颜色像素BG的边缘邻接的左眼用颜色像素区域LG内的相同颜色的颜色像素列从左眼LE的视线到达的范围偏离。关于右眼RE也相同。由此，图像的白平衡紊乱。

与此相对，在本发明的实施方式中，由于不射出光线的颜色像素BG排列的方向倾斜，所以不会在不射出光线的颜色像素BG的边缘排列相同颜色的颜色像素。因此，能够抑制不射出光线的颜色像素BG如图6所示那样，在沿与相同颜色的颜色像素的排列方向相同的垂直方向排列的情况下产生的线状噪声的产生、白平衡的紊乱。

此外，不射出光线的颜色像素BG的形状，例如水平方向以及垂直方向的宽度、倾斜角度不限于图4所示的实施例，根据LCD面板12的颜色像素区域整体大小、图像的分辨率、视听距离、视听方式进行设定即可。在颜色像素区域整体大小较大、图像的分辨率较高、通常使用时的视听距离较远的情况下，即使扩展水平方向以及垂直方向的宽度，换句话说即使增大水平方向以及垂直方向的颜色像素间距数，也不会视觉确认屏障部32a，能够进行自然的立体观察。另外，通过利用无源方式液晶、有源矩阵方式液晶来控制液晶屏障13的屏障部32a的图案，能够进行与各种视听距离、视听方式对应的立体观察。具体而言，将“无源方式液晶”的图案固定成特定的形状。因此，作为屏障部32a的图案预先制作几个“固定图案”，根据视听距离、视听方式进行适当地切换即可。另一方面，由于有源矩阵方式液晶的图案能够以液晶面板的点为单位进行控制，所以与“无源方式液晶”相比，能够根据更加详细的视听距离、视听方式进行控制。

另外，为了分别扩大能够立体观察的水平方向以及垂直方向的视场范围，也可以分别独立地控制不射出光线的颜色像素BG的水平方向以及垂直方向的各自的宽度。换句话说，若想抑制水平方向的串扰，扩展能够立体观察的水平方向的视场范围，则扩展不射出光线的颜色像素BG的水平方向的宽度即可。若想抑制垂直方向的串扰，扩展能够立体观察的垂直方向的视场范围，则扩展不射出光线的颜色像素BG的垂直方向的宽度即可。

例如，如图5所示，也可以使不射出光线的颜色像素BG排列的方向以颜色像素的垂直方向的两个间距相对于颜色像素的水平方向的一个间距的比例倾斜。由此，能够扩展不射出光线的颜色像素BG的垂直方向的宽度。因此，与图4的实施例相比，不射出光线的颜色像素BG排列的方向接近垂直方向。因此，垂直方向的串扰减少，能够立体观察的垂直方向的视觉确认范围扩大。

另一方面，如图4所示，使不射出光线的颜色像素BG排列的方向以颜色像素的垂直方向的一个间距相对于颜色像素的水平方向的一个间距的比例倾斜。由此，在不射出光线的颜色像素BG的边缘排列的颜色像素列中，相同颜色的颜色像素不会邻接，能够以一种颜色像素为单位周期性地排列不同的颜色像素。因此，与图5的情况相比，能够进一步抑制线状噪声的产生、白平衡的紊乱。

此外，在上述的本发明的实施方式中，叙述了从裸眼立体显示装置的观察者观察，将液晶屏障设置于LCD面板的表面侧的例子，但在从观察者观察，将液晶屏障设置于LCD面板的背面侧（即，背光灯的表面侧）的裸眼立体显示装置中也能够得到相同的效果。另外，在上述的本发明的实施方式中，对基于使用了作为视差屏障（parallaxbarrier）的一个例子的液晶屏障13的视差屏障方式进行立体观察的情况（参照图7（a））进行了说明，但与视差屏障方式相同，在进行基于作为视线的视差分割方式的其他例子的双凸透镜方式的立体观察的情况下（参照图7（b））也能够应用本发明。在双凸透镜方式中，与液晶屏障13的屏障部32a相同，替换液晶屏障13，将平行排列具有倾斜的透镜轴的多个柱面透镜而成的双凸透镜片42与LCD面板12的显示面对置配置即可。

在本发明的实施方式中，对使用了在水平方向上周期性地排列R、G、B的三种颜色的颜色像素而成的LCD面板12的情况进行了说明。但另外，在水平方向上周期性地排列加上Y（黄）的四种颜色，或其以上的不同种类的颜色像素的情况也能够应用本发明。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式作为例子加以提示，并非对发明的范围进行限定。这些实施方式也能够以其他的各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式、其变形与包含于发明的范围、主旨相同，包含于要求保护的范围所记载的发明和与其等同的范围。

本申请主张基于2010年12月17日申请的日本国专利申请第2010－282030号的优先权，通过参照将该申请的内容编入本发明的说明书。

工业上的可利用性

本发明的实施方式所涉及的裸眼立体显示装置具备通过从多个颜色像素射出的光线来显示图像的显示面板、与显示面板的显示面对置配置的视差分割部。在显示面板中，不同颜色的颜色像素在水平方向上周期性地排列，相同颜色的颜色像素在垂直方向上排列。视差分割部为了从在水平方向上排列的观察者的右眼以及左眼的位置观察到不同的图像，将显示面板的颜色像素区域划分为右眼的视线到达、左眼的视线不到达的右眼用颜色像素区域RG，和左眼的视线到达、右眼的视线不到达的左眼用颜色像素区域LG。在右眼用颜色像素区域RG和左眼用颜色像素区域LG的边界排列有不射出光线的颜色像素BG。而且，不射出光线的颜色像素BG排列的方向倾斜。由于不射出光线的颜色像素BG排列的方向倾斜，所以不会在不射出光线的颜色像素BG的边缘排列相同颜色的颜色像素。因此，能够抑制不射出光线的颜色像素BG在沿与相同颜色的颜色像素的排列方向相同的垂直方向排列的情况下产生的线状噪声的产生。因此，能够抑制视点移动引起的串扰的产生，而且即便在产生串扰的情况下也能够抑制单色的线状噪声的产生，所以本发明的实施方式所涉及的裸眼立体显示装置能够在工业上利用。

符号说明

11…粘着片，12…LCD面板（显示面板），13…液晶屏障（视差分割部），42…双凸透镜片（视差分割部），BG…不射出光线的颜色像素，HD…水平方向，LE…左眼，LG…左眼用颜色像素区域，RE…右眼，RG…右眼用颜色像素区域，VD…垂直方向。

Claims

1.一种裸眼立体显示装置，其特征在于，具备：

显示面板，该显示面板的不同颜色的颜色像素在水平方向上周期性地排列，相同颜色的颜色像素在垂直方向上排列，通过从上述颜色像素射出的光线来显示图像；以及

视差分割部，其与上述显示面板的显示面对置配置，为了从在水平方向上排列的观察者的右眼以及左眼的位置观察到不同的图像，将上述显示面板的颜色像素区域划分为右眼的视线到达、左眼的视线不到达的右眼用颜色像素区域，和左眼的视线到达、右眼的视线不到达的左眼用颜色像素区域，

在上述右眼用颜色像素区域和上述左眼用颜色像素区域的水平方向的边界排列有不射出光线的颜色像素，而且不射出上述光线的颜色像素排列的方向倾斜，并且，与不射出上述光线的颜色像素的水平方向两端接触的颜色像素的颜色不同。

2.根据权利要求1所述的裸眼立体显示装置，其特征在于，

不射出上述光线的颜色像素排列的方向以上述颜色像素的垂直方向的一个间距相对于上述颜色像素的水平方向的一个间距的比例倾斜。

3.根据权利要求1所述的裸眼立体显示装置，其特征在于，

不射出上述光线的颜色像素排列的方向以上述颜色像素的垂直方向的两个间距相对于上述颜色像素的水平方向的一个间距的比例倾斜。