CN104641279A - 一种尤其用于自动体视的显示屏 - Google Patents

Abstract

一种显示屏(E)，有利地为平板类型的显示屏，包括以成行并按与所述行垂直的列成列的方式布置的像素(P)的矩阵，每个像素包括三个或更多颜色(R,V,B)不同的子像素(SP)，三个或更多子像素(SP)在所述行的方向上对齐并且具有细长形状，其特征在于，每个子像素具有一主要尺寸，该主要尺寸相对于所述列的方向形成一非零角α。屏幕有利地可以装配有用于自动体视显示的角选择阵列，角选择阵列的主轴线相对于所述列的方向形成角α并且角选择阵列的节距使得M≥2个子像素能够被覆盖。

Description

一种尤其用于自动体视的显示屏

技术领域

本发明涉及一种显示屏，尤其涉及一种平板电视、计算机或者类似屏幕，该显示屏在给定的分辨率下能够获得比常规屏幕更优的外观图像质量。本发明的屏幕尤其适用于自动体视显示，尤其是使用以本申请人名义的文件EP1779181中所述的技术。然而，即使在非自动体视应用中使用本发明也是有利的。

本发明可以适用于各种类型的屏幕，只要这些屏幕具有像素矩阵，各像素由各种颜色的子像素组成。举例来说，可以提及液晶显示(LCD)屏、等离子屏、有机发光二极管(OLED)屏等等。

背景技术

常规的显示屏，且尤其是平板屏幕，由矩形发光表面构成，矩形发光表面被划分为垂直的列和水平的行。列和行由像素组成，像素由三种不同颜色的子像素组成，这三种颜色通常为红色、绿色和蓝色(“RVB屏幕”)。某些屏幕使用数量为N的子像素，因而每个像素的颜色因此更多，例如四种：红色、绿色、蓝色和黄色，或者红色、绿色、蓝色和白色。

子像素通常采用小型有色矩形的形式，又或者具有更加复杂的结构，并且通常被刻印在矩形中，子像素的高度大约为宽度的N倍，从而形成正方形像素，又或者通常设置在具有正方形网眼的网格中。

通常实施的原理在于具有在屏幕的全高上延伸的同色子像素的列，并且将这些列水平地并置。因此，当沿着列的垂直轴考虑时，具有同色子像素的矩形的短边一行行相邻；这些短边可以直接接触，或者这些短边可以由黑线分隔以增大图像的对比度。类似地，矩形沿着水平轴的长边围绕有不同颜色的矩形，并且长边也可以由黑线隔开以增大图像的对比度。

这样的常规结构在图1中示出，其中，附图标记P表示像素，SP表示子像素，C为列，L为行，ZN为两个子像素之间的黑色区域，并且R、V和B对应于子像素的颜色：红色、绿色和蓝色。

图1与最简单的配置相关，其中，子像素为矩形。在市售的屏幕中，能够观察到形状复杂(V形、双V形、正方形和矩形的组合等等)、带有细分的子像素，所开发的这些细分被用以提高亮度和对比度、观察角、以及更普遍的图像的表观质量——即观察者实际观察到的质量——的一致性。尤其是对于使用液晶的技术，有必要将子像素划分为更小的实体，有时候这些更小的实体可以特定寻址，每个实体具有不同的方向性光效率。即便子像素的形状无法被刻印在矩形中(如在三星LTI460HM03屏幕中，其中，子像素具有双V形状并且相互交错)，一行中的各子像素与L-1和L+1行中颜色相同的子像素在上方和下方连续。

常规结构造成伪影，尤其是在近距离观察屏幕时：行与行之间的黑色间隙变得可见，有色条纹会出现，等等。另外，当这样的屏幕与诸如柱面透镜阵列之类的角选择阵列一同用于产生自动体视显示器时，正如文件EP 1779181中所阐述的，诸如摩尔纹图案之类的其他的伪影很容易出现。

发明内容

本发明试图克服现有技术中的上述缺点。

依照本发明，通过修改屏幕的结构以使得细长形状的子像素相对于垂直线倾斜来实现目的。因此，屏幕不再由同色子像素列组成，这些同色子像素列被与其垂直且连续的黑色线分隔。这导致上述伪影消失或者至少被减弱，这是因为人类视觉系统对具有垂直或水平取向的结构比对倾斜取向的结构更加灵敏。

因此，本发明提供了一种显示屏，包括以成行并按与所述行垂直的列成列的方式布置的像素的矩阵，每个像素包括三个或更多颜色不同的子像素，三个或更多子像素在所述行的方向上对齐并且具有细长形状，其特征在于，每个子像素具有一主要尺寸，该主要尺寸相对于所述列的方向形成一非零角α(较优地在大约5°至20°的范围内)。

在本发明的各个实施例中：

除了位于第一行和最后一行中的子像素之外的每个子像素的顶端和底端分别正对着：属于其他行且具有其他颜色的子像素的底端和顶端；或者面对屏幕的黑色区域。

分属不同行的同一颜色的子像素的质心在所述行的方向上对齐，这使得与现有技术的屏幕相比子像素没有平移偏移。

每个子像素被四个子像素围绕，所述四个子像素中的两个沿所述主要尺寸的方向并且所述四个子像素中的两个沿垂直方向，进行围绕的子像素的颜色与被围绕的子像素的颜色不同。这有助于通过增加子像素的一致性来提高图像的表观质量。

在本发明的第一实施例中，每个子像素被刻印在短边沿所述行的方向取向的平行四边形(而非矩形)内。

在本发明的第二实施例中，每个子像素被刻印在短边相对于所述行的方向成角α的矩形内。因此，行与行之间的间隙由倾斜的分段组成，而非形成水平线，并因而更不明显。

如在现有技术的已知屏幕中那样，相邻子像素由黑色间隙加以分隔。

所述角α可以由下式给出：

α＝(1+ε)tan^-1(1/N)

其中，ε为在-0.1到+0.1范围内的参数，并且N为每个像素中包括的子像素的个数。

在所述行的方向上相邻的子像素可以由宽度基本上与子像素的宽度相等的黑色间隙加以分隔，并且所述角α则可以由下式给出：

α＝0.5(1+ε)tan^-1(1/N)

其中，ε为在-0.1到+0.1范围内的参数，并且N为每个像素中包括的子像素的个数。

这样的显示屏可以装配有用于自动体视显示的角选择阵列或光学选择器(透镜阵列、视差屏障等等)，角选择阵列的主轴线相对于所述列的方向形成角α并且角选择阵列的节距允许覆盖M≥2个子像素。

这样的屏幕尤其可以是平板类型。

附图说明

通过阅读参考以示例方式给出的附图进行的后续说明，本发明的其他特点、细节和优点变得明显，在附图中：

图2示出了本发明的第一实施例中的屏幕的结构，该结构以被刻印在各个平行四边形封套中的子像素为特征，该平行四边形的长边是倾斜的并且短边是水平的；

图3a示出了本发明的第二实施例中的RVB屏幕的结构，该结构以被刻印在各个矩形封套中的子像素为特征，该矩形具有四个倾斜的边；图3b示出了这样的屏幕的一个变型；

图4a至4e示出了本发明的第三和第四实施例，这些实施例以子像素列之间的黑色分隔间隙为特点，该间隙的宽度与所述列的宽度近似相等；

图5a、5b和5c对应于图4a、4b和4c，除了与四色屏幕相关之外；

图6示出了本发明的屏幕，该屏幕装配有用于自动体视的角选择光栅；以及

图7a至7e示出了已知的现有技术屏幕的示例，该屏幕具有复杂形状的子像素。

具体实施方式

图2示出了通过使各子像素变形以赋予各子像素平行四边形形状而从图1的屏幕衍生出的RVB型三色屏幕的结构。各子像素的顶部短边和底部短边分别向左右移动，并且长边以相对于垂直线呈18°43(以十进制记数法，即为18度又43％度)的角α倾斜。在图2的特定示例中，短边的相对移动基本上等于一个子像素的宽度。因此，L行C列的(蓝色)子像素的顶部短边与L-1行C-1列的(绿色)子像素的底部的短边对准。同样，L行C列的子像素的底部短边与L+1行C+1列的(红色)子像素的顶部的短边对准。同样还可以采用对称配置。

以此方式，将子像素垂直隔开的黑线变为由与垂直方向成大约18°43的角的短分段组成的断线。

应当观察到，子像素形成了相对于垂直线倾斜大约18°43的列，同时在屏幕的全高上的循环置换中随每次行的改变而改变颜色。然而，当考虑到具有相同颜色(例如，红色)的子像素的质心BC(即重力中心)时，能够看到，这些质心在垂直轴线上保持对齐，就像在图1的配置中一样。

角α的理想值由下式给出：α＝tan^-1(1/N)，其中，N为每个像素的子像素个数，或者以近似等价的方式来说，只要将子像素垂直和水平分隔的黑线的宽度不是太大，则N为子像素高度H与宽度Lg之比(应当观察到，对于复杂形状的子像素，难以定义数值H和Lg)。更加普遍地，可以接受该理想值的大约10％的偏离，因此给出了α＝(1+ε)tan^-1(1/N)，其中，ε在-0.1至+0.1的范围内。

该系统具有两个有用作用。首先，子像素之间间隙的垂直且连续的外观被打破，该外观在靠近时是可见的。其次，通过对使用的光学选择器(透镜阵列、视差屏障等等)的分隔能力进行非常显著地提升，使得屏幕针对自动体观应用被优化。在此方面，应当观察到，角α恰好对应于用于体观显示的角度选择阵列的主轴线的最佳斜率，正如上述文件EP 1779181所述的那样。图6以高度概括的方式示出了本发明的装配有光学选择器(透镜阵列)SO的屏幕E。在已知方式下，阵列的节距覆盖数量为M≥2的子像素，等于在屏幕上显示的视点数量。

图3a示出了本发明的第二实施例，该实施例由以下方式得到：令施加到子像素的短边的旋转与施加到子像素的长边的旋转相同，即旋转大约α＝18°43，从而重新构成矩形并且打破行与行之间的黑色间隙的水平对齐。因此，在不改变子像素中每一个的质心的初始位置但是施加大约18°43的旋转的情况下，子像素之间的黑色间隙的垂直和水平对齐被打破，这通常有助于当靠近观察时图像中可见的结构效应的消失，尤其是因为屏幕上的滤光的正面近乎完全消失，尽管其分辨率不断增大。以此方式转变的屏幕与自动体观技术的兼容性也得以改善。

图3b中示出的结构非常相似，但是以行与行之间的间隙更宽为特征。

当仔细看图2与图3a或3b时，能够看出，沿着大约18°43倾斜的轴线对齐的各个颜色的子像素的正对短边之间存在轻微的偏移。该偏移对应于与子像素的长边平行的黑线的宽度(列之间的黑色空隙)。因此，当这些屏幕被用在自动体视中时，这些黑线断开并且再也看不见，尽管在改变的观察视点上依然存在50％的亮度损失，这对应于改变穿过光学选择器看到的像素。不管这些黑线的宽度为多少，亮度的这一变化是恒定的，然而，仅在能够观察到每个视点的立体角的很小一部分中能够看到。黑线越细，则观察到该亮度损失的时长越短。

新的屏幕技术，尤其是使用有机发光二极管(OLED)的屏幕技术使得可以消除子像素之间的黑色间隙。该类型的屏幕非常适合于自动体视，并且在改变的视点上不存在任何摩尔纹图案。

与之相比，其他屏幕在子像素之间具有非常宽的黑色间隙，这是因为子像素的亮度使得这成为可能，并且因为色彩对比度和饱和度借此提升。

图4a示出了不属于本发明部分的配置的屏幕，其中，子像素的列由与子像素一样宽的垂直线分隔。屏幕因此具有一连串具有相同宽度的被照亮的垂直线和黑色垂直线。尽管仍然为一具有三原色(RVB)的系统，但是各子像素(认为是矩形)的宽高比不再是1比3，而是1比6。

可以认为垂直的黑线事实上为总是断开的子像素的列：屏幕表现为好像事实上是六色屏幕(N＝6)，但是每隔一个子像素无法导通。

在该新的系统中，由子像素的对角线形成的角是

9°2而非18°43。

子像素可以变形为平行四边形，该平行四边形的长边相对于垂直线以9°2倾斜(图4b)，或者如上所解释的，可以仅经过转动9°2(图4C)来保持其形状或矩形封套。不管哪种方式，都获得如下结构：L行C列中的子像素的底部的短边位于L+1行C+1列的黑色“子像素”的顶部的短边之上，而L行C列的子像素的顶部短边位于L-1行C-1列的黑色“子像素”的底部的短边下方。

因此，各子像素由四个具有相同形状的黑色区域围绕，借此提高了对比度和饱和度。屏幕因此具有棋盘结构，棋盘结构具有一个或两个相对于垂直线倾斜大约α＝9°2的轴线(图4b或4c)。应当观察到，在图2、3a和3b的配置中，任何给定颜色的子像素的质心在垂直方向上对齐。

应当强调的是，该实施例适用下式：

α＝0.5(1+ε)tan^-1(1/N)＝(1+ε)tan^-1(L/H)

其中，如上所述，参数ε考虑到理想值的偏移。

该结构尤其良好适用于自动体观。如果光学选择器位于这样的屏幕的理想使用距离(透镜阵列的焦距)处，则仅通过在奇数行上显示奇数视点并在偶数行上显示偶数视点(反之亦然)，可以在不改变选择器面积的情况下将视点数量加倍。棋盘结构保证了恒定的亮度，而不论观察者的位置且不论透过光学选择器观察到的视点。过渡急剧并且非常快，并且不会出现摩尔纹图案。

与图2、3a和3b的屏幕相比，另一优点在于，光学选择器的轴线相对于垂直线之间形成的角(仍等于α)为9°2而非18°43，借此提高了屏幕顶部和底部之间的一致性。

图4a中所示类型的屏幕能够将具有连续或者几乎连续的子像素的屏幕表面的部分上仅沉积不透明涂层来获得。借助于具有图4d中所示类型的单位图案的掩模来完成该沉积。对图4e中所示的该单位图案进行修改足以获得本发明根据图4b的实施例的屏幕。可以采用类似的方式进行处理以获得图4c中所示类型的屏幕。

如上所述，某些屏幕使用多于三种颜色，例如，N＝4的子像素为红色(R)、绿色(V)、蓝色(B)和白色(B1)；这例如适用于供应商LG的OLED屏幕。本发明还可用于这样的情况下，只是减小了角α的值(对于N＝4，使用细的黑线有α≈14°，且使用宽度与子像素相同的黑线有α≈7°)。图5a、5b和5c示出了分别与图4a、4b和4c相似而N＝4的屏幕。

数个变型可以被用于本发明。

本发明适用于任何类型的屏幕，并尤其适用于平板屏幕，而不考虑使用的技术，只要子像素在行的方向上对齐。

子像素可以直接相互接触或者可以由较大或较小宽度的黑色间隙分隔，黑色间隙在极限情况下甚至可以比子像素自身更宽；子像素的形状可以是简单的(矩形、平行四边形)或者复杂的(V形等)，并且子像素甚至可以交错。图7a至7e示出了现有技术中已知的屏幕的示例，这些示例具有复杂形状的子像素，子像素具有叠加在子像素上的矩形封套的网格。这些屏幕仅通过转动这些矩形封套或者通过将矩形封套变形为平行四边形可以被转换为本发明的屏幕，正如以上参照图1至3b所述。

角α可以超出以上示出的等式所给定的数值，但是通常应当大约在5°至20°的范围内。

本发明使得可以不管屏幕的分辨率，在“正常”显示过程中以及在自动体视显示过程中，或者实际上在使用眼镜的体视显示过程中提高显示质量。

在图4d中，灰色边缘围绕一由均为矩形形状的白色像素和暗区制成的组，该组被刻印在矩形中。在图4e中，灰色边缘围绕一由菱形的白色像素以及直角三角形的两个暗区制成的组，该组被刻印在矩形中。图4d和4e的边缘并不是像素矩阵的元素，并且仅用于说明以强调像素图案。

Claims (10)

1.一种显示屏(E)，包括以成行并按与所述行垂直的列成列的方式布置的像素(P)的矩阵，每个像素包括三个或更多颜色(R，V，B)不同的子像素(SP)，所述三个或更多子像素(SP)在所述行的方向上对齐并且具有细长形状，其特征在于，每个子像素具有一主要尺寸，该主要尺寸相对于所述列的方向形成一非零角α。

2.根据权利要求1所述的显示屏，其中，除了位于第一行和最后一行中的子像素之外，每个子像素的顶端和底端分别正对着：

属于其他行且具有其他颜色的子像素的底端和顶端；

或者所述屏幕的黑色区域。

3.根据权利要求1或2所述的显示屏，其中，分属不同行的同一颜色的子像素的质心(BC)在所述列的方向上对齐。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示屏，其中，每个子像素被四个子像素围绕，所述四个子像素中的两个沿所述主要尺寸的方向并且所述四个子像素中的两个沿垂直方向，进行围绕的子像素的颜色与被围绕的子像素的颜色不同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示屏，其中，每个子像素被刻印在短边沿所述行的方向取向的平行四边形内。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的显示屏，其中，每个子像素被刻印在短边相对于所述行的方向成角α的矩形内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示屏，其中，相邻的子像素由黑色间隙加以分隔。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示屏，其中，所述角α由下式给出：

α＝(1+ε)tan^-1(1/N)

其中，ε为在-0.1到+0.1范围内的参数，并且N为每个像素中包括的子像素的个数。

9.根据权利要求7所述的显示屏，其中，在所述行的方向上相邻的子像素由宽度基本等于子像素的宽度的黑色间隙加以分隔，并且所述角α由下式给出：

α＝0.5(1+ε)tan^-1(1/N)

其中，ε为在-0.1到+0.1范围内的参数，并且N为每个像素中包括的子像素的个数。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示屏，装配有用于自动体视显示的角选择阵列(SO)，所述角选择阵列(SO)的主轴线相对于所述列的方向形成角α并且所述角选择阵列(SO)的节距使得M≥2个子像素能够被覆盖。