CN105572886A - 一种三维显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维显示装置，由多个紧密排列的子像素构成像素结构，其中，每行子像素中各子像素对齐排列，每相邻的两行子像素中各子像素之间在列方向上错开半个子像素的位置，每个子像素与相邻的各子像素的颜色各不相同。对应的三维光栅包括多个沿着水平方向周期性排列的条状光栅结构，其中，各条状光栅结构的延伸方向均相同且与水平方向具有一定的倾斜角度；每个条状光栅结构对应各行子像素中至少两个显示不同视点图像的子像素。采用倾斜的条状光栅结构配合在列方向各子像素错开半个子像素位置的像素结构，可以降低同时被相邻的两个条状光栅结构覆盖的子像素的比例，因而降低了三维显示时的串扰和摩尔纹，提高了三维显示的观看效果。

Description

一种三维显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种三维显示装置。
背景技术
目前，显示屏常见的像素设计是RGB或RGBW设计，即由三个子像素或四个子像素组成一个像素进行显示，其视觉分辨率就是物理分辨率。但是随着客户对显示屏感受要求的增加，面板制作商需要不断增加显示屏的视觉分辨率(PPI)设计。目前，一般采用减小像素尺寸的方式来提高显示屏的物理分辨率。然而，随着像素的尺寸越来越小，制作显示屏的工艺难度会越来越大。
为了提高显示的视觉分辨率，目前已经发展出了一种两个子像素合成一个像素的技术，即虚拟显示(Pentile)技术。该技术的原理是利用人类视觉系统中对亮度的分辨率是对色度分辨率的几倍，通过借用相邻子像素(也称像素渲染、色彩弥散)，结合与之对应的算法进行显示。Pentile技术可以使用现有的工艺能力实现高分辨率。
目前，随着立体显示技术的快速发展，对三维显示装置有了越来越大的需求，在实现三维显示的众多技术当中，裸眼三维立体显示由于无需观看者佩戴眼镜而倍受青睐。采用现有的针对普通像素设计的实现裸眼立体显示的三维光栅，应用在实现虚拟显示的像素结构上，会产生串扰问题以及摩尔纹的问题，极大地影响了三维显示的观看效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种三维显示装置，用以降低虚拟像素结构实现三维显示时的串扰和摩尔纹。
因此，本发明实施例提供的一种三维显示装置，包括：由多个紧密排列的子像素构成的像素结构，以及由多个沿着水平方向周期性排列的条状光栅结构构成的三维光栅；其中，
每行所述子像素中各所述子像素对齐排列，每相邻的两行所述子像素中各所述子像素之间在列方向上错开半个子像素的位置，每个所述子像素与相邻的各子像素的颜色各不相同；
各所述条状光栅结构的延伸方向均相同且与所述水平方向具有一定的倾斜角度；每个所述条状光栅结构对应各行所述子像素中至少两个显示不同视点图像的子像素。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，
每行所述子像素中，由每2个子像素组成一个方形像素单元；各所述子像素的长宽比为2:1；或，
每行所述子像素中，由每1.5个子像素组成一个方形像素单元；各所述子像素的长宽比为3:2；或，
每行所述子像素中，由1个子像素组成一个方形像素单元；各所述子像素的长宽比为1:1。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为[70°，80°]。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为[71°，77.5°]。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，各所述条状光栅结构的边缘为折线且与位于相邻两个子像素之间的间隙处。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，各所述条状光栅结构的边缘为与所述延伸方向相同的斜线，且所述斜线将与所述边缘重叠的各子像素分割成两部分。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，各被分割的子像素的分割比例一致。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述边缘与重叠的各子像素中位于同一位置的顶点重合。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，各所述子像素的长宽比为3:2时，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为71.57°。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述像素结构中各子像素显示的视点图像以每10行子像素为重复单元。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述斜线按照被分割的各子像素的总分割比例最大化进行分割。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，各所述子像素的长宽比为3:2时，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为75.07°或77.47°。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述倾斜角度为75.07°时，所述像素结构中各子像素显示的视点图像以每16行子像素为重复单元；
所述倾斜角度为75.07°时，所述像素结构中各子像素显示的视点图像以每40行子像素为重复单元。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述像素结构中以每相邻两行子像素为一组，在每组中列相邻的两个子像素显示相同的视点图像。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，被分割的各子像素对应于与所占比例大的部分重叠的条状光栅结构显示视点图像。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，每个所述条状光栅结构对应各行所述子像素中五个显示不同视点图像的子像素。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，间隔行所述子像素中各所述子像素在列方向上对齐排列。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述三维光栅为透镜光栅，所述条状光栅结构为透镜结构；或，所述三维光栅为狭缝光栅，所述条状光栅结构为条状透光区域和条状遮光区域的组合。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，所述三维光栅设置在所述像素结构的出光侧；或，所述像素结构为液晶像素结构时，所述三维光栅设置在所述像素结构的入光侧。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种三维显示装置，由多个紧密排列的子像素构成像素结构，其中，每行子像素中各子像素对齐排列，每相邻的两行子像素中各子像素之间在列方向上错开半个子像素的位置，每个子像素与相邻的各子像素的颜色各不相同。对应的三维光栅包括多个沿着水平方向周期性排列的条状光栅结构，其中，各条状光栅结构的延伸方向均相同且与水平方向具有一定的倾斜角度；每个条状光栅结构对应各行子像素中至少两个显示不同视点图像的子像素。采用倾斜的条状光栅结构配合在列方向各子像素错开半个子像素位置的像素结构，可以降低同时被相邻的两个条状光栅结构覆盖的子像素的比例，因而降低了三维显示时的串扰和摩尔纹，提高了三维显示的观看效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的三维显示装置的结构示意图；
图2a-图2c分别为本发明实施例提供的三维显示装置中的像素结构的结构示意图；
图3a和图3b分别为本发明实施例提供的三维显示装置中的三维光栅的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的实例一的结构示意图；
图5和图6分别为本发明实施例提供的实例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的三维显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供的一种三维显示装置，如图1所示，包括：由多个紧密排列的子像素01构成的像素结构，以及有多个沿着水平方向周期性排列的条状光栅结构02构成的三维光栅；其中，
如图2a-2c所示的像素结构，每行子像素01中各子像素01对齐排列，每相邻的两行子像素01中各子像素01之间在列方向上错开半个子像素的位置，每个子像素01与相邻的各子像素01的颜色各不相同，图1中以ABC分别表示三种不同的颜色；
如图3a和图3b所示的三维光栅，各条状光栅结构02的延伸方向均相同且与水平方向具有一定的倾斜角度；每个条状光栅结构02对应各行子像素01中至少两个显示不同视点图像的子像素01。
本发明实施例提供的上述三维显示装置，采用倾斜的条状光栅结构02配合在列方向各子像素01错开半个子像素位置的像素结构，可以降低同时被相邻的两个条状光栅结构覆盖的子像素的比例，因而降低了三维显示时的串扰和摩尔纹，提高了三维显示的观看效果。
进一步地，在本发明实施例提供的上述三维显示装置的像素结构中，如图2a-2c所示，间隔行子像素01中各子像素01在列方向上对齐排列，以保证像素结构整体为矩形结构。并且，本发明实施例提供的上述三维显示装置的像素结构尤其适用于长度大于宽度的横屏。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述三维显示装置的像素结构中，具体可以采用虚拟像素结构设计，由相邻的最多两个子像素01组成一个方形像素单元，之后在进行显示时以配合虚拟算法，实现虚拟显示，这样在不减小像素尺寸的前提下可以灵活的运用子像素01的选择性开启，以较少的像素显示同样的信息，从而提高显示图像的输出分辨率。具体地，可以如图2a所示，每行子像素01中由每2个子像素01组成一个方形像素单元(虚线框所示)，各子像素01的长宽比为2:1；也可以如图2b所示，每行子像素01中由每1.5个子像素01组成一个方形像素单元(虚线框所示)，各子像素01的长宽比为3:2；还可以如图2c所示，每行子像素01中由1个子像素01组成一个方形像素单元(虚线框所示)，各子像素01的长宽比为1:1。下面均是以图2b所示的各子像素01的长宽比为3:2为例进行说明。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述三维显示装置中，条状光栅结构02的延伸方向与水平方向的倾斜角度为[70°，80°]时，可以具有较佳地降低摩尔纹的效果。进一步地，条状光栅结构02的延伸方向与水平方向的倾斜角度为[71°，77.5°]为佳。并且，在设计三维光栅中的各条状光栅结构02时，其倾斜方向可以是如图3a和图3b所示向左倾斜，也可以是向右倾斜，在此不做限定。下面均是以条状光栅结构02向左倾斜为例进行说明。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述三维显示装置的三维光栅中，一种实现方式为：如图3a所示，各条状光栅结构02的边缘可以为折线且位于相邻两个子像素01之间的间隙处，即条状光栅结构02的边缘不会将子像素01分割成两部分，这样就避免了串扰问题，而采用这种边缘为折线的方式制作条状光栅结构02时，对于制作精度的要求以及对位精度的要求较高。此时，各条状光栅结构02的延伸方向为条状光栅结构02中上下两端顶点的连线方向(图3a中虚线所示)。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述三维显示装置的三维光栅中，另一种实现方式为：如图3b所示，各条状光栅结构02的边缘为与延伸方向相同的斜线，且斜线将与边缘重叠的各子像素01分割成两部分。此时，被分割的各子像素01理论上对应于与所占比例大的部分重叠的条状光栅结构02显示视点图像，例如子像素01被分割成A和B两部分后，a部分所占比例大于b部分，则该子像素01对应于与a部分重叠的条状光栅结构02，且属于该条状光栅结构02的视点图像。
较佳地，在综合考虑低串扰、低摩尔纹，以及具有较优的连续观看角度后，如图1所示，每个条状光栅结构02在对应各行子像素01中的五个显示不同视点图像的子像素01时，同时具有较低的三维串扰、较少的摩尔纹以及较优的连续观看角度，其中这五个子像素01分别显示五个视点图像，图1中以1、2、3、4和5表示五个视点图像。一般在一行子像素01中，对应同一个条纹光栅结构的各子像素01显示的视点图像顺序排列，对于每行子像素01的起始子像素01显示的视点图像按照条状光栅结构02的倾斜角度会有所不同。
下面通过具体两个实例说明当各条状光栅结构02的边缘为与延伸方向相同的斜线时，具体设计为斜线的边缘的倾斜角度。
实例一：在设计各条状光栅结构02的边缘时，如图4所示，将其设计为斜线将与边缘重叠的各子像素01分割成两部分后，各被分割的子像素01的分割比例一致。即与边缘重叠的各子像素01被分割成a和b两部分后，在各子像素01中a部分形状均相同，同样b部分形状也均相同。
并且，进一步地，为了尽量降低串扰，应使各子像素01被分割成的a和b两部分的面积比尽量大，此时，如图4所示，为斜线的边缘应与重叠的各子像素01中位于同一位置的顶点重合，在图4中为斜线的边缘与重叠的各子像素01的左上顶点重合。
进一步地，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中，各子像素01的长宽比为3:2时，条状光栅结构02的延伸方向与水平方向的倾斜角度为71.57°。此时，像素结构中各子像素显示的视点图像以每10行子像素为重复单元，进一步地，以每相邻两行子像素为一组，在每组中列相邻的两个子像素显示相同的视点图像。以一个条状光栅结构02对应每行子像素01中的五个子像素01为例，在每行子像素01中，对应同一个条纹光栅结构的各子像素01显示的视点图像按照1、2、3、4、5顺序排列。而每一行的起始子像素01所显示的视点图像按照下表1所示的以每10行为一个重复单元显示视点图像。
行数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
视点图像 1 1 5 5 4 4 3 3 2 2
表1
实例二：在设计各条状光栅结构02的边缘时，如图5和图6所示，将其设计为斜线按照被分割的各子像素01的总分割比例最大化进行分割，即与边缘重叠的各子像素01被分割成的面积较大的a部分总和与面积较小的b部分总和的总比例越大越好。
在具体实施时，可以如图5所示，以间隔一行的在列方向对齐排列的两个子像素01的对角顶点的连线设置条状光栅结构02的边缘，此时，各子像素01的长宽比为3:2时，条状光栅结构02的延伸方向与水平方向的倾斜角度为77.47°。此时，像素结构中各子像素显示的视点图像以每16行子像素为重复单元，进一步地，以每相邻两行子像素为一组，在每组中列相邻的两个子像素显示相同的视点图像。以一个条状光栅结构02对应每行子像素01中的五个子像素01为例，在每行子像素01中，对应同一个条纹光栅结构的各子像素01显示的视点图像按照1、2、3、4、5顺序排列。而每一行的起始子像素01所显示的视点图像按照下表2所示的以每16行为一个重复单元显示视点图像。
行数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
视点图像 1 1 5 5 4 4 4 4 3 3 2 2 2 2 1 1
表2
在具体实施时，可以如图6所示，以间隔三行的在列方向相邻排列的两个子像素01的对角顶点的连线设置条状光栅结构02的边缘，此时，各子像素01的长宽比为3:2时，条状光栅结构02的延伸方向与水平方向的倾斜角度为75.07°。此时，像素结构中各子像素显示的视点图像以每40行子像素为重复单元，进一步地，以每相邻两行子像素为一组，在每组中列相邻的两个子像素显示相同的视点图像。以一个条状光栅结构02对应每行子像素01中的五个子像素01为例，在每行子像素01中，对应同一个条纹光栅结构的各子像素01显示的视点图像按照1、2、3、4、5顺序排列。而每一行的起始子像素01所显示的视点图像按照下表3所示的以每40行为一个重复单元显示视点图像。
行数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
视点图像 1 1 5 5 4 4 3 3 3 3 2 2 1 1
行数 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
视点图像 5 5 5 5 4 4 3 3 2 2 2 2 1 1
行数 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
视点图像 5 5 4 4 4 4 3 3 2 2 1 1
表3
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中的三维光栅具体可以为透镜光栅，对应地，组成三维光栅的各条状光栅结构02具体为透镜结构，具体地，可以采用液晶透镜实现其透镜功能。或者，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中的三维光栅具体可以为狭缝光栅，对应地，组成三维光栅的各条状光栅结构02具体为条状透光区域和条状遮光区域的组合，即一个条状光栅结构02由一个条状透光区域和一个条状遮光区域组成，且条状透光区域和条状遮光区域的延伸方向与条状光栅结构02的延伸方向一致。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述三维显示装置中的三维光栅和像素结构的层级关系为：三维光栅可以设置在像素结构的出光侧；或者，当像素结构为液晶像素结构时，三维光栅也可以设置在像素结构的入光侧，同时起到背光源的作用。
本发明实施例提供的一种三维显示装置，由多个紧密排列的子像素构成像素结构，其中，每行子像素中各子像素对齐排列，每相邻的两行子像素中各子像素之间在列方向上错开半个子像素的位置，每个子像素与相邻的各子像素的颜色各不相同。对应的三维光栅包括多个沿着水平方向周期性排列的条状光栅结构，其中，各条状光栅结构的延伸方向均相同且与水平方向具有一定的倾斜角度；每个条状光栅结构对应各行子像素中至少两个显示不同视点图像的子像素。采用倾斜的条状光栅结构配合在列方向各子像素错开半个子像素位置的像素结构，可以降低同时被相邻的两个条状光栅结构覆盖的子像素的比例，因而降低了三维显示时的串扰和摩尔纹，提高了三维显示的观看效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种三维显示装置，其特征在于，包括：由多个紧密排列的子像素构成的像素结构，以及由多个沿着水平方向周期性排列的条状光栅结构构成的三维光栅；其中，
每行所述子像素中各所述子像素对齐排列，每相邻的两行所述子像素中各所述子像素之间在列方向上错开半个子像素的位置，每个所述子像素与相邻的各子像素的颜色各不相同；
各所述条状光栅结构的延伸方向均相同且与所述水平方向具有一定的倾斜角度；每个所述条状光栅结构对应各行所述子像素中至少两个显示不同视点图像的子像素。
2.如权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，
每行所述子像素中，由每2个子像素组成一个方形像素单元；各所述子像素的长宽比为2:1；或，
每行所述子像素中，由每1.5个子像素组成一个方形像素单元；各所述子像素的长宽比为3:2；或，
每行所述子像素中，由1个子像素组成一个方形像素单元；各所述子像素的长宽比为1:1。
3.如权利要求2所述的三维显示装置，其特征在于，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为[70°，80°]。
4.如权利要求3所述的三维显示装置，其特征在于，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为[71°，77.5°]。
5.如权利要求4所述的三维显示装置，其特征在于，各所述条状光栅结构的边缘为折线且位于相邻两个子像素之间的间隙处。
6.如权利要求4所述的三维显示装置，其特征在于，各所述条状光栅结构的边缘为与所述延伸方向相同的斜线，且所述斜线将与所述边缘重叠的各子像素分割成两部分。
7.如权利要求6所述的三维显示装置，其特征在于，各被分割的子像素的分割比例一致。
8.如权利要求7所述的三维显示装置，其特征在于，所述边缘与重叠的各子像素中位于同一位置的顶点重合。
9.如权利要求7所述的三维显示装置，其特征在于，各所述子像素的长宽比为3:2时，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为71.57°。
10.如权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，所述像素结构中各子像素显示的视点图像以每10行子像素为重复单元。
11.如权利要求6所述的三维显示装置，其特征在于，所述斜线按照被分割的各子像素的总分割比例最大化进行分割。
12.如权利要求11所述的三维显示装置，其特征在于，各所述子像素的长宽比为3:2时，所述条状光栅结构的延伸方向与所述水平方向的倾斜角度为75.07°或77.47°。
13.如权利要求12所述的三维显示装置，其特征在于，所述倾斜角度为75.07°时，所述像素结构中各子像素显示的视点图像以每16行子像素为重复单元；
所述倾斜角度为75.07°时，所述像素结构中各子像素显示的视点图像以每40行子像素为重复单元。
14.如权利要求10或13所述的三维显示装置，其特征在于，所述像素结构中以每相邻两行子像素为一组，在每组中列相邻的两个子像素显示相同的视点图像。
15.如权利要求6-13任一项所述的三维显示装置，其特征在于，被分割的各子像素对应于与所占比例大的部分重叠的条状光栅结构显示视点图像。
16.如权利要求15所述的三维显示装置，其特征在于，每个所述条状光栅结构对应各行所述子像素中五个显示不同视点图像的子像素。
17.如权利要求1-13任一项所述的三维显示装置，其特征在于，间隔行所述子像素中各所述子像素在列方向上对齐排列。
18.如权利要求1-13任一项所述的三维显示装置，其特征在于，所述三维光栅为透镜光栅，所述条状光栅结构为透镜结构；或，所述三维光栅为狭缝光栅，所述条状光栅结构为条状透光区域和条状遮光区域的组合。
19.如权利要求18所述的三维显示装置，其特征在于，所述三维光栅设置在所述像素结构的出光侧；或，所述像素结构为液晶像素结构时，所述三维光栅设置在所述像素结构的入光侧。
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