CN105849623A - 自动立体显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种自动立体显示设备具有显示面板的特定设计以用于与具有非倾斜的视图形成元件（是例如透镜状或视差屏障阵列）的形成布置一起使用。显示面板子像素将倾斜并入其形状中。显示面板被设计成实现低倾斜角度而同时仍旧允许2D显示面板像素到3D像素的高效映射，允许矩形网格上的方形3D子像素，其给出具有3D模式中的改进均匀性和改进渲染的颜色分量的更好分布。
Description
技术领域
本发明涉及自动立体显示设备，其包括具有显示像素的阵列的显示面板，以及用于将不同视图定向到不同物理位置的布置。
背景技术
已知的自动立体显示设备包括二维液晶显示面板，其具有充当产生显示的图像形成构件的显示像素的行和列阵列。平行于彼此延伸的伸长透镜的阵列覆盖在显示像素阵列上面并且充当视图形成构件。这些被称为“透镜状透镜”。来自显示像素的输出通过这些透镜状透镜投影，这些透镜状透镜用来修改输出的方向。
透镜状透镜被提供为透镜元件的片，其中每一个包括伸长半圆柱形透镜元件。透镜状透镜在显示面板的列方向上延伸，其中每一个透镜状透镜覆盖在显示子像素的两个或更多相邻列的相应分组上面。
每一个透镜状透镜可以与显示子像素的两列相关联以使得用户能够观察单个立体图像。子像素是最小可寻址的像素结构并且具有仅一个单一颜色。一般地，可以一起生成所有期望颜色的子像素的分组被标示为像素。反而，每一个透镜状透镜可以与行方向上的三个或更多相邻显示子像素的分组相关联。每一个分组中的显示子像素的对应列被适当地布置以提供来自相应二维子图像的竖直切片。当用户的头部从左向右移动时，观察到一系列接连的不同立体视图，从而创建例如环视印象。
以上描述的自动立体显示设备产生具有良好明亮度水平的显示。然而，与该设备相关联的一个问题在于，由透镜状片投影的视图通过典型地限定显示子像素阵列的非发射黑矩阵的“成像”所引起的暗区而被分隔。这些暗区被用户容易地观察为跨显示器而间隔的暗竖直带形式的明亮度非均匀性。当用户从走向右移动时，带跨显示器移动，并且当用户朝向或远离显示器移动时，带的间距改变。
这种成带问题特别地由于当前自动立体显示器采用形状为方形的像素的矩阵而发生。为了生成彩色的图像，像素被分成子像素。传统上，每一个像素被分成3个子像素，其分别透射或发射红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）光。相同颜色的子像素典型地布置在列中。这是最标准的RGB面板的结构，其具有所谓的RGB条带。每一个子像素被黑矩阵所围绕。其是与引起成带问题的透镜状透镜的放大组合的像素网格（和颜色分布）的规则性。
另一问题在于，竖直对准的透镜导致仅在水平方向上的分辨率的降低，而竖直方向上的分辨率不会更改。
这两个问题可以至少部分地通过以下公知技术来解决：使透镜状透镜以相对于显示像素阵列的列方向的锐角而倾斜，例如如在US 6064424 A1中所描述的。倾斜透镜的使用因而被公认为以近乎恒定的明亮度产生不同视图以及透镜后面的良好RGB分布的必要特征。透镜的倾斜在水平与竖直方向之间分配分辨率损失。
然而，倾斜透镜解决方案具有一些缺点：倾斜透镜可能更难以制造，特别是当期望可切换的解决方案时，并且更重要地，3D像素是非矩形的，且不沿着行和列方向布置。这向水平和竖直线引入某种混淆，特别是当使用在文本和计算机图形中时。
WO2010/070564公开了一种布置，其中透镜间距和透镜倾斜以这样的方式选择，以便在彩色子像素的间隔和颜色均匀性方面提供由透镜状阵列创建的视图中的改进像素布局。
本发明特别地涉及自动立体显示器，其中使用非倾斜透镜状透镜、屏障或非倾斜微透镜。然而，尽管可以在不需要使透镜（或屏障）倾斜的情况下制成具有减少成带的显示器被视为是本发明的重要优点，但是此外不排除透镜也可以倾斜。已知的是，作为使透镜倾斜的等同方案是使像素行交错，以使得列有效地具有阶梯状倾斜。这在例如WO 2012/176102中公开。
尽管在WO 2012/176102中公开的解决方案将具有较少成带问题，但是子像素的形状可能仍旧被感知为成带。交错的布局还引起取决于2D像素网格类型的3D子像素形状，并且可能不是理想的。
另一重要方面是显示子像素大小和形状之间的关系以及2D子像素映射到3D图像的子像素的方式。
例如，具有透镜间距与倾斜之间的某种关系的倾斜透镜状透镜和标准RGB面板的使用导致在六边形网格（所谓的delta-nabla图案）上排序的视图的3D像素，其在没有混淆的情况下渲染具有锐利水平和竖直边缘的图像（尤其是文本）方面产生问题。
当前发明的目标是提供：新的像素布局，其与非倾斜视图形成布置组合将创建具有高质量、减少数量的成带、视图之间的平滑过渡的3D显示器，并且特别地通过考虑到2D子像素大小和形状的映射；以及所得到的3D图像子像素，其优选地沿着行和列方向以良好且均匀的颜色分布进行布置。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据示例，提供一种自动立体显示设备，包括：
具有用于产生显示的显示像素的阵列并且限定具有侧部和顶部及底部的显示区域的显示器，其中显示像素布置在分别平行于显示面板的顶部和底部以及平行于侧部的彩色子像素的正交行和列的一个或两个集合中；以及
与用于在不同方向上朝向用户投影多个视图的显示器配准地布置的视图形成布置，
其中彩色子像素包括关于显示区域的侧部大体倾斜的至少两个相对的侧部，
并且其中对于至少两个相邻行而言，相同列中的子像素不全具有相同颜色，并且用于行的子像素颜色图案仅每两行或更多行重复。
行颜色图案重复意味着子像素的颜色的顺序再次相同，以及行位置（即行中的第一子像素具有相同颜色）并且还有子像素取向和形状相同。以下示例示出如果子像素具有更改行之间的取向的形状，则可以存在相同图案重复之前那么多行的两倍的行。“行”的概念在具有规则网格的一些示例中是清楚的。对于其中存在部分子像素重叠的其它示例，行可以限定为通过行寻址电路而连接在一起的子像素的集合。
该布置提供2D面板中的像素形状和分布的设计，其允许在没有倾斜的情况下应用视图形成布置，这潜在地制造和对准起来潜在地更加成本有效并且更容易。在一些示例中，它还可以创建矩形网格上的基本上方形的3D子像素，其给出更好的颜色分布并且改进3D模式中的渲染。3D渲染图像的矩形子像素网格也可以设计成方形，其具有良好的颜色分布。要指出的是，如果在没有视图形成布置的情况下使用，所得到的2D面板未被理想地设计用于2D显示应用。该设计针对3D应用而优化。
子像素的每一行优选地包括至少两种颜色的子像素。此外，优选地在行方向上相邻的两个子像素不具有相同颜色。
在一个示例集合中，子像素的每一行包括恰好两种颜色的子像素。
通过在行方向上仅提供两种不同颜色的子像素，使3D单元细胞（cell）紧凑。优选地，行和列分别平行于显示区域的顶部和底部以及侧部延伸（尽管，相邻的行和列可以交错，使得子像素处于例如菱形图案中）。这意味着子像素可以作为正交网格而驱动。这将导致对于文本和图形渲染而言良好的面板设计并且简化图像渲染和滤波。
在一个示例集合中，显示器可以包括在每两行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中第一行具有两种颜色的子像素，并且第二行具有两种颜色的子像素的不同集合。这使得每一个像素能够从子像素的仅两行形成，从而给出紧凑的像素布局。子像素布局可以设计成减少成带或者改进感知分辨率。
第一行可以包括重复图案Rx，并且第二行包括重复图案yB，其中R是红色子像素，B是蓝色子像素，其中x和y（可能地x=y）可以是具有强可见性的颜色分量，诸如绿色、黄色、白色或青色。该布局导致3D颜色像素分量的良好分布的菱形或矩形网格。
在一个布置中，显示器包括在每两列重复其子像素颜色图案的子像素的列，其中第一列包括重复图案RB，并且第二列包括重复图案xy。这可以用于给出非常锐利的竖直线（例如如果x=y的话）。在另一布置中，第一列包括重复图案Bx，并且第二列包括重复图案yR。
显示器可以以x=y=绿色布置。这给出为红色或蓝色子像素的两倍那么多的绿色子像素。
在可替换示例集合中，显示器包括在每四行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中第一对相邻行是具有相同子像素颜色和顺序的两种颜色子像素，并且第二对相邻行是具有相同子像素颜色和顺序的两种颜色子像素的不同集合。如针对以上示例那样，前两行可以包括重复图案Rx，并且第二个两行可以包括重复图案yB，其中R是红色子像素，B是蓝色子像素，并且x和y可以是具有强可见性的颜色分量，黄色、绿色、白色和青色子像素中的每一个。显示器优选地然后包括平行于显示区域的侧部并且在每四列重复其子像素颜色图案的子像素的列，其中前两列包括重复图案Bx，并且第二个两列包括重复图案yR。再次，一种可能性是x=y=绿色。这给出三色像素。
在所有示例中，但是对于在子像素的每四行重复图案的示例集合而言特别感兴趣的是，每一个子像素可以具有区域中心，其中子像素的每一行具有关于子像素的相邻行以在行方向上的子像素间距的第一分数而偏移的区域的子像素中心，并且子像素的每一列具有关于子像素的相邻列以在列方向上的子像素间距的第二分数而偏移的区域的子像素中心。
当第一分数和第二分数各自为1/2时，这给出子像素的菱形网格。该布置避免了3D子像素的水平黑边缘，并且分辨率损失在行与列之间分配。
在第二示例集合中，显示器包括在每两行或每三行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中每一行具有恰好三种颜色子像素，其中子像素颜色顺序在行之间更改，其中可选地这三种颜色包括红色、绿色和蓝色。
这改进了制成薄竖直和水平线的能力。
如果图案仅在每两行重复（而不是在三个行之上的全循环），则有可能制成3D子像素的矩形网格。
显示器可以包括在每四行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中行一起包括恰好四种颜色子像素，其中子像素颜色顺序在行之间循环，其中可选地这四种颜色包括红色、x、蓝色和y，其中x和y可以是具有强可见性的颜色分量，绿色、黄色、白色和青色中的每一个，例如红色、蓝色、绿色和白色。
在另一变形中，显示器包括在每两行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中行一起包括恰好四种颜色子像素，其中可选地这四种颜色包括红色、x、蓝色和y，其中x和y可以是具有强可见性的颜色分量，绿色、黄色、白色和青色中的每一个，例如红色、蓝色、绿色和白色。
这可以给出3D子像素的良好矩形或菱形网格。
各个行可以具有全部四种颜色子像素或者仅它们中的三种。
一些列可以仅包括颜色x和/或y的像素，其中x和y可以是具有强可见性的颜色分量，绿色、黄色、白色和青色中的每一个。这使得能够形成锐利竖直线。
子像素形状可以采取各种形式。
在第一设计中，显示器的每一个子像素包括具有平行于显示区域的顶部和底部的顶边缘和底边缘以及包括相对倾斜侧部的侧边缘的平行四边形。子像素可以全部具有相同的倾斜方向（限定平行四边形的正则镶嵌），或者另外子像素的交替行可以具有相反倾斜方向。
当使用相反倾斜方向时，在不同角度下观看3D显示将给出用于投影到角度空间中的接连行的不同数量的黑矩阵。因而，显示器之上的暗带的规则效应将进一步减少并且散布在显示器的行之上。连贯行中的3D像素可能看起来在用于接连行的交替方向上稍微“倾斜”。这可以在3D视图上创建附加平滑化效果。
在第二设计中，显示器的每一个子像素包括平行四边形，其具有关于显示区域侧部的方向的一个倾斜方向的第一和第二边缘以及具有关于显示区域侧部的方向的相反倾斜方向的第三和第三边缘。显示器的每一个子像素可以例如包括大体斜方形形状，尽管如下文所讨论的，没有完美笔直边缘的形状旨在处于本申请的范围内。
显示器可以包括在每两行或每三行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中每一行具有恰好三种颜色子像素，其中子像素颜色顺序在行之间更改，其中可选地三种颜色包括红色、绿色和蓝色。这适用于所有子像素形状。
特别地，当子像素包括大体斜方形形状时，显示器可以包括每四行重复其子像素颜色图案的子像素的行，其中行一起包括三种或四种颜色子像素。然而，子像素的行可以在每八行重复其子像素颜色图案，其中行一起包括恰好三种或四种颜色子像素。
可选地，可以存在四种颜色并且其可以包括红色、x、蓝色和y，其中x和y可以是具有强可见性的颜色分量，绿色、黄色、白色和青色中的每一个。例如，四种颜色是红色、蓝色、绿色和黄色。尽管仅存在四种不同颜色，但是图案在一些示例中可以在每八行重复，因为镶嵌的斜方形形状给出在行方向上的子像素间距的一半的行之间的分数偏移。
每一个子像素可以具有纵横比“a”，包括子像素上的任何高度处的最大宽度与最大高度的比率，其中倾斜方向具有倾斜值s=tanθ，并且其中a=0.8s至1.2s，或者更优选地a=0.95s至1.05s，或者更优选地a=s且s＜=1/3。
该布置还可以使得能够使用子像素形状的低倾斜角度（例如s＜1/3），但是当映射到3D显示图像时，高效地使用2D子像素。在优选实施例中，设备可以布置成使得每一个2D子像素贡献于仅一个3D像素。
除提供高效的像素映射之外，选择s=a给出串扰的最佳减少。
视图形成布置可以包括伸长透镜。在该情况下，以显示器子像素的宽度为单位表示的透镜的间距P可以满足：(1/Ka)-1＜=P＜=(1/Ka)+1，其中K是可以为1或者更大的整数倍数。
附图说明
现在将单纯地通过示例参照随附各图来描述本发明的实施例，其中：
图1是已知的自动立体显示设备的示意性透视图；
图2是图1中所示的显示设备的示意性截面视图；
图3示出如何通过已知显示器中的透镜状布置投影已知的RGB像素；
图4示出已知的RGB像素布局；
图5示出与所投影的3D视图和2D显示面板的配置有关的参数；
图6示出本发明的像素配置的四个示例；
图7示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的详细示例的第一集合；
图8示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的详细示例的第二集合；
图9示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第三详细示例；
图10示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第四详细示例；
图11示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第五详细示例；
图12示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第六详细示例；
图13示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第七详细示例；
图14示出不同的子像素形状及其光学性能；
图15示出另一可能的子像素形状及其强度轮廓，其中具有两个相邻子像素之间的光学串扰；
图16示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第八详细示例；
图17示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的详细示例的第九集合；
图18示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十详细示例；
图19示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十一详细示例；
图20示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十二详细示例；
图21示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十三详细示例；
图22示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十四详细示例；
图23示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十五详细示例；
图24示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的详细示例的第十六集合；
图25示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十七详细示例；
图26示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十八详细示例；
图27示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第十九详细示例；
图28示出对以上示例中的一些的修改以利用分数透镜间距；
图29示出可以如何使用坐标向量来分析包括斜方形和三角形子像素的网格；
图30示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第二十详细示例；
图31示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的详细示例的第二十一集合；
图32示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第二十二详细示例；
图33示出用于在本发明的设备中使用的2D显示面板的第二十三示例；
图34示出用于在本发明的设备中使用的2D显示面板的示例的第二十四集合；
图35示出用于在本发明的设备中使用的2D显示面板的示例的第十二五集合；
图36示出用于在本发明的设备中使用的2D显示面板的示例的第二十六集合；以及
图37示出用于在本发明的设备中使用的显示面板的第二十七详细示例。
具体实施方式
本发明提供一种具有显示面板的特定设计以用于供具有非倾斜视图形成元件（为例如透镜状或视差屏障阵列）的视图形成布置所使用的自动立体显示设备。显示面板子像素将倾斜并入到其形状中。显示面板被设计成使得能够实现低倾斜角度而同时仍旧使得能够实现2D显示面板像素到3D像素的高效映射。在详细描述本发明之前，将首先描述已知自动立体显示器的配置。
图1是已知多视图自动立体显示设备1的示意性透视图。已知的设备1包括充当产生显示的图像形成构件的有源矩阵类型的液晶显示面板3。该设备可以替代地使用OLED像素。
显示面板3具有布置在行和列中的显示子像素5的正交阵列。出于清楚起见，仅在图1中示出小数目的显示子像素5。实际中，显示面板3可能包括大约一千行和几千列的显示子像素5。
液晶显示面板3的结构完全是常规的。特别地，面板3包括一对间隔的透明玻璃衬底，在其之间提供对准的扭曲向列或其它液晶材料。衬底在其面向的表面上承载透明氧化铟锡（ITO）电极的图案。还在衬底的外表面上提供极化层。
每一个显示子像素5包括衬底上的相对电极，其中在此之间具有介于中间的液晶材料。显示子像素5的形状和布局通过在面板3的前面上提供的黑矩阵布置和电极的形状和布局来确定。显示子像素5通过间隙彼此规则间隔。
每一个显示子像素5与诸如薄膜晶体管（TFT）或薄膜二极管（TFD）之类的开关元件相关联。显示子像素操作成通过向开关元件提供寻址信号来产生显示，并且适当的寻址方案将是本领域技术人员所已知的。
显示面板3由光源7照射，光源7在该情况下包括显示像素阵列的区域之上延伸的平面背光器件。来自光源7的光被定向通过显示面板3，其中各个显示子像素5被驱动以调制光并且产生显示。
显示设备1还包括布置在显示面板3的显示侧之上的透镜状片9，其执行视图形成功能。透镜状片9包括彼此平行延伸的透镜状透镜11的行，其中出于清楚起见仅以夸大的尺寸示出一个。透镜状透镜11充当视图形成元件以执行视图形成功能。
透镜状透镜11是凸圆柱形元件的形式，并且它们充当光输出定向构件以从显示面板3向定位于显示设备1前方的用户的眼睛提供不同的图像或视图。
图1中示出的自动立体显示设备1能够在不同方向上提供若干不同透视图。特别地，每一个透镜状透镜11覆盖在每一行中的显示子像素5的小分组上面。透镜状元件11在不同方向上投影分组的每一个显示子像素5，以便形成若干不同视图。当用户的头部从左向右移动时，他/她的眼睛将依次接收到若干视图中的不同视图。
图2示出如上文所述的透镜状类型成像布置的操作原理并且示出光源7、显示面板3和透镜状片9。该布置提供各自在不同方向上被投影的三个视图。显示面板3的每一个子像素以用于一个特定视图的信息来驱动。
以上描述的自动立体显示设备产生具有良好明亮度水平的显示。公知的是使透镜状透镜以相对于显示像素阵列的列方向的锐角而倾斜。这实现了改进的明亮度均匀性并且还在水平和竖直方向上更为均等地划分分辨率损失。
无论什么机制用来获取自动立体显示系统时，以分辨率换得3D深度：视图越多，每一视图分辨率的损失就越高。这在图3中图示，其示出2D显示面板的本生子像素布局以及以相同比例示出通过将透镜状透镜放置于面板前方而获得的3D视图中的子像素布局。
针对3D图像所示出的子像素布局表示如从一个观看方向所看到的子像素图案。从所有观看方向看到相同几何结构的子像素图案，但是底层2D显示的子像素的不同集合是可见的。对于如所示出的给定观看方向，蓝色3D子像素是本生2D显示的一个或多个蓝色子像素的图像（并且这同样适用于绿色和红色）。
透镜状透镜具有倾斜度s=tan(θ)=1/6和透镜间距PL=2.5 px（其中px在该情况下被示为行方向上的全像素间距，使得以行方向上的子像素间距为单位表示PL=7.5），从而导致15个视图。在该情况下，px=py。因而当表示为行方向上的若干子像素尺寸时，透镜间距是7.5。3D图像具有子像素的重复图案，并且几个子像素的颜色（R、G和B）被示出，使得可以理解图案中的所有颜色。每一个颜色被输出为彼此交叉的子像素的菱形形状网格。
如图3中所看到的，对于所示出的特定观看方向，每一个3D子像素具有来自三个2D子像素的贡献（每一个3D子像素被分成三个部段）。这是因为平行于透镜状透镜轴的线条（诸如在2D显示面板之上示出的白色线条）跨越一种颜色的三个子像素，接着是下一颜色的三个子像素，接着是最后一种颜色的三个子像素。对于不同观看角度方向，可以替代地存在用于每一个3D子像素的两个完整子像素。
透镜状透镜的倾斜角度以及其间距应当被选取成使得尽可能满足若干要求：
（i）应当针对每一个3D视图获取子像素的有利分布。
在每一个3D视图中，每一种颜色的子像素应当以规则的且具有对于水平和竖直方向类似的分辨率的图案进行分布。如图3中所示，相邻绿色子像素之间的水平距离（在图3中标记为A）应当与相邻绿色子像素之间的竖直距离（标记为B）相当。这应当对于其它颜色也成立。
（ii）由相同颜色的子像素占据的表面区域对于每一个3D视图应当是相等的。
（iii）波纹的缺失。
显示面板前方的透镜状透镜的组合非常易于出现波纹（“成带”）。该效应由显示面板的子像素布局的周期性和透镜状透镜的周期性的组合而引起。其通过以下事实而恶化：显示面板的子像素被黑矩阵所围绕。借助于使透镜状透镜倾斜并且通过将透镜状透镜选取成具有不等于子像素宽度的整数倍的宽度（即通过使用部分视图），该波纹效应可以最小化。
图4示出常规RGB条带化像素布局。每一个像素具有三个子像素，因而RGB_3中的下标“3”。使用多于3种原色的像素布局也是已知的，并且这些被称为“多原色”像素布局。若干这样的多原色布局已经到达市场并且预期成为主流使用。
本发明的示例基于设计像素布局以用于供非倾斜视图形成布置（诸如透镜）所使用。本发明超出简单地交换透镜倾斜与像素列倾斜，并且此外基于本生2D显示器的子像素与3D视图的子像素之间的关系。取决于透镜状透镜与显示面板设计之间的关系，将存在贡献于3D子像素的更多或更少2D子像素。
为了显示面板子像素的高效使用，贡献于若干3D子像素N3D的2D子像素N2D的数量之间的比率N应当接近1。
这将意味着显示器的每一个单独寻址的子像素（平均地）控制3D图像的一个子像素，使得可以获得最大3D空间分辨率，即本生2D分辨率除以视图的数量。
发明人已经进行了对透镜倾斜与显示像素设计之间的关系的分析。该分析也适用于具有倾斜的列和竖直（非倾斜）透镜状透镜的设计。分析如下：
图5示意性示出3D像素布局，其源自以间距p和倾斜度s（其中倾斜度被定义为与竖直列方向所成的角度的正切，s=tanθ）将透镜状透镜放置在条带化底层显示面板上。图5是来自图3的一个3D像素的放大视图。要指出的是，倾斜可以是在关于列方向的任一方向上。
间距p是3D子像素的行方向宽度，其对应于透镜状透镜（或屏障或微透镜）的行方向宽度。该间距以行方向上的本生2D显示子像素间距为单位来表示，使得在图5中示出的示例中，p=5。
在图5中将值N示出为3D子像素的高度（在列方向上）与2D子像素的高度之比。因而，值N表示多少个2D子像素贡献于每一个3D子像素。如所示出的，N未必是整数值，并且图5示出稍大于1的N值。
从图5得出：
当将子像素纵横比a限定为
时，
得到针对N的以下表达式：
等式1。
本申请涉及一种显示器设计，其中期望倾斜在本生2D显示子像素形状的水平处提供，而不是在透镜状透镜（或其它视图形成布置）的取向中提供。
通过类似分析，发明人已经惊奇地发现等式1的关系仍旧适用。显示质量以若干方式受子像素形状中所形成的倾斜度的实际值所影响：
1. 为了在生成视图时高效利用显示子像素，一个2D子像素应当贡献于每一个3D子像素。因此，倾斜度应当接近纵横比，如在等式1中可以看到的。
2. 小倾度斜值是优选的。因此，优选的倾斜度应当等于或小于1/3。实践值的三个示例是s=1/3，s=1/6以及s=1/9。
对于使用倾斜透镜或屏障的当前显示面板而言，当选择倾斜时，总是存在这些点之间折衷。
通过提供非倾斜透镜或屏障设计以及具有包括倾斜度的子像素形状的像素，连同选取成使得实现可用子像素的高效使用的倾斜度值一起，可以获得规则3D子像素布局，并且也可以使其接近近乎方形网格的规则分布。
本生2D显示子像素的纵横比被用作设计参数。子像素的纵横比a可以选取成接近期望的倾斜度sdesired：
等式2。
此外，水平和竖直分辨率的分布应当在3D模式中近似相等。
以下描述的示例利用具有以针对竖直透镜（或屏障或微透镜网格）方向的角度θ倾斜的相对侧的显示子像素，由此以倾斜度值s=tanθ限定到子像素形状的边缘的倾斜方向。
子像素优选地在列方向上是伸长的。如以上所解释的，子像素的纵横比优选地几乎等于倾斜角的正切。特别地，a=0.8s至1.2s。优选地使用小倾斜度，特别地s＜=1/3。
在该设计中，仅一个2D子像素贡献于3D子像素。
图6示出可以在本发明中使用的四个可能的显示子像素形状。这些是具有笔直侧部的所有多边形，但是从以下另外的示例将看到的是，形状可以偏离于此，使得直边的多边形是对可以使用的子像素形状的近似。
图6（a）示出平行四边形的形式的子像素形状，其具有平行于显示区域的顶部和底部的顶边缘和底边缘以及倾斜侧边缘。
图6（b）示出平行四边形的形式的子像素形状，其具有在关于显示器的（竖直）侧部（并且因而还关于透镜方向，因为透镜是非倾斜的）的一个倾斜方向上的第一和第二边缘60，以及具有关于竖直线的相反倾斜方向的第三和第四边缘62。要指出的是，倾斜的幅度相同。形状被示出为斜方形，但是这仅仅是示例。子像素的网格可以描述为菱形网格。然而，如果所有子像素的区域中心连接，则将立即清楚的是，这可以等同地被视为三角形或六边形网格。当将网格视为菱形网格时，其是两个矩形网格的重叠。每一个限定关于彼此以子像素间距的一半交错的行和列。
在图6（a）中，倾斜方向对于所有子像素是相同的。图6（c）示出倾斜方向可以在交替行中相反。示出子像素的区域中心，并且它们形成矩形网格。
在图6（d）中，倾斜方向对于所有子像素是相同的，但是顺序的行交错。示出子像素的区域中心，并且它们然后可以形成具有较低倾斜角的矩形网格。
子像素纵横比如上那样限定为：
其中w和h分别是子像素宽度和高度（即沿着平行于显示区域侧部和顶部/底部的正交方向的子像素尺寸）。当子像素边缘关于列方向倾斜时，子像素的宽度不被限定为其总宽度，而是限定为行方向上的子像素间距。这对应于子像素上任何高度处的最大宽度，并且高度对应于最大高度。h和w的意义在图6中示出。
在最优选的实现方式中：
a=s。
为了具有优选地从2D子像素的矩形网格布置导出的方形3D像素，间距可以选取成接近1/a的值。间距被限定为透镜状透镜的宽度，其表示为适合于透镜宽度的显示子像素的数目。
透镜状透镜间距（以沿着行方向的子像素尺寸w为单位）的一些大体可能的值在以下表格中概述。颜色图案间距是以行方向上的子像素间距为单位的行方向上的重复颜色图案的空间周期。
| a | S | 颜色图案间距 | 间距* |
| 1/3 | 1/3 | 2 | ..2½, 2⅔, 3, 3⅓, 3½.. |
| 3 | 2, 2⅓, 2½, 3½, 3⅔, 4 | ||
| 4 | 2, 2⅓, 2½, 3, 3½, 3⅔, | ||
| 1/5 | 1/5 | 2 | ..4½, 4⅔, 5, 5⅓, 5½.. |
| 3 | 4, 4½, 4⅔, 5, 5⅓, 5½.. | ||
| 4 | 4½, 4⅔, 5, 5⅓, 5½.. | ||
| 1/6 | 1/6 | 2 | ..5, 5⅓, 5½, 6½, 6⅔, 7.. |
| 3 | 4, 4½, 5, 5⅓, 5½, 6½, 6⅔, 7.. | ||
| 4 | 5, 5⅓, 5½, 6, 6½, 6⅔, 7.. | ||
| 1/7 | 1/7 | 2 | ..6½, 6⅔, 7, 7⅓, 7½.. |
| 3 | ..6½, 6⅔, 7, 7⅓, 7½.. | ||
| 4 | ..6½, 6⅔, 7, 7⅓, 7½.. |
*这些是透镜状透镜间距的大体可能的实际值的示例。
非整数间距值将允许甚至进一步地减少成带。对于整数间距值p，仅存在与行上的任何子像素有关的透镜的p个可能的位置。当从最佳位置观看时，然后一些子像素完全可见而其它子像素完全不可见（这适用于例如图19-21）。当使面板关于透镜偏移时，或者当从不同角度看向显示器时，然后所有子像素至多部分地可见（这适用于图22）。清楚的是，存在更多和更少的优选角度。分数间距值通过使所有角度具有类似质量而解决该问题（因而还减少成带）。图17和28例如示出具有分数间距值的设计。
优选地，间距值接近整数，即1/a的值，（以子像素尺寸为单位）以便具有优选地方形3D子像素。
现在将给出各种示例。在以下各图中，沿着行的子像素颜色的最小分组通过字母标识（R=红色，G=绿色，B=蓝色，Y=黄色，W=白色）。该最小分组是沿着行重复的分组。例如，代号“RG”意味着行中的子像素遵循图案RGRGRG等。而且，针对行图案在其之上重复的列的数目而标识子像素颜色。因而，子像素的一个2D完整分组被标识，并且该2D分组跨显示器而重复。如果一行被示为RG并且下一行被示为BG，则这还意味着蓝色子像素在列方向上处于红色子像素的下面。以此方式，可以从所提供的颜色代号导出用于整个显示器的完整子像素布局。要指出的是，对于斜方形形状的子像素，行不对准，所以不可能限定哪些像素处于相邻行的哪些其它像素的下面（即相邻行在不同列集合中）。
图7示出第一示例。倾斜度s=1/6并且子像素纵横比为a=1/6。本生2D显示器被示为70，并且用于不同透镜状透镜间距的3D子像素配置的两个示例被示为72和74。
显示器具有在图6（a）中示出的类型的子像素。子像素的第一行具有GR（绿色、红色、绿色、红色等）子像素分组，并且下一行具有BG（蓝色、绿色、蓝色、绿色等）子像素分组。因而，每一行子像素仅使用两种颜色。需要子像素的两行以形成每一个2D显示像素，其因而包括四个子像素。在该示例中，这四个子像素是R、G、G、B。
2D子像素中心形成矩形网格。因而，像素的列可以被视为平行于显示侧部，而不是沿着倾斜方向。将列视为平行于显示区域侧部，存在两种类型的列。一种具有RG子像素，并且另一种具有GB子像素。
3D像素布局72对应于5的透镜状间距（即透镜间距是5w）。
3D像素布局74对应于7的透镜状间距（即透镜间距是7w）。
可以看到，3D像素形成为四种颜色子像素的基本方形阵列。
图8示出第二示例。倾斜度再次为s=1/6并且子像素纵横比为a=1/6。本生2D显示器被示为80，并且与图7中相同。用于不同透镜状透镜间距的3D子像素配置的三个示例被示为82、84和86。这些全部是具有非整数（分数）透镜间距值的设计，其实现了成带方面的附加减少。
3D像素布局82对应于5+1/3的透镜状间距。
3D像素布局84对应于6+1/2的透镜状间距。
3D像素布局86对应于6+2/3的透镜状间距。
3D像素仍旧接近方形形状，但是具有相同颜色的区域可以具有来自不同2D子像素的贡献。
以上两个示例具有2D显示器的倾斜子像素，其全部具有相同倾斜方向。
一种可替换方案是提供具有关于伸长元件方向的相反倾斜方向的子像素的交替行。
图9示出具有利用该设计的本生2D显示器90的第三示例。行和列更清楚地平行于显示区域边界，但是显示子像素单独地倾斜。再次存在两种类型的行（和列）。一种具有GB子像素分组，并且另一种具有RG子像素分组。
子像素纵横比a=1/6并且倾斜度s=±1/6。用于透镜状间距7的3D子像素布局被示为92。
图10示出第四示例，其中本生2D显示器94具有该设计。行和列因而全局地平行于显示区域边界，但是显示子像素以在接下来的每一行中改变的倾斜方向而单独地倾斜。该示例具有RGBW像素，其形成为GB行和RW行。存在两种类型的列。一种具有GR子像素分组，并且另一种具有BW子像素分组。
子像素纵横比a=1/6并且倾斜度s=±1/6。用于透镜状间距7的3D子像素布局被示为96。
图11示出其中子像素是如图6（b）中的斜方形形状的第五示例。然而，行以相同的对布置（尽管以行方向上的子像素间距的一半而交错）。相邻行全部是单独可寻址的。
2D面板被示为100并且3D图像被示为102。子像素纵横比a=1/6并且倾斜度s=±1/6。该设计具有7的透镜状间距。该设计导致用于3D面板的均匀颜色分布。
在该设计中，本生2D显示器的子像素颜色散布在4行的重复序列之上。第一和第二行的元素具有相同子像素颜色分组（例如BG），并且第三和第四行的元素具有彼此相同的子像素颜色分组（例如GR），但是具有在第一和第二行中未使用的至少一个其它颜色分量。
2D子像素形成菱形网格。像素的列可以再次被视为平行于显示侧部。通过将列视为平行于显示区域侧部，本生2D显示器中存在两种类型的列。一种具有GR子像素，并且另一种具有BG子像素。
菱形网格意味着接连行中的每一个中的显示子像素的中心通过行方向上的子像素间距的分数和列方向上的子像素间距的分数而偏移。接连行中的显示元素的分数偏移（近似）是行方向上的子像素间距的一半并且（近似）是列方向上的子像素间距的一半。
这意味着显示子像素的颜色排序使得沿着连接列和行方向上的显示元素的中心的线条，显示元素的颜色序列在每一个第二元件之后重复。相邻行中的子像素的中心以子像素间距的分数的相应偏移导致在每四行重复的行图案。
3D子像素形成近乎方形的子像素的近乎方形的网格。
图12示出其中子像素再次为如图6（b）中的斜方形形状的第六示例。2D面板被示为104并且3D图像被示为106。子像素纵横比a=1/6并且倾斜度s=±1/6。该设计具有2.5的透镜状间距。
本生2D显示器的子像素颜色散布在四行的重复序列之上，其沿着行方向形成GR、GB、RG和BG子像素分组。子像素颜色图案在每一行改变。
如图11的示例中，接连行中的每一个中的显示元素的中心然后通过行方向上的子像素间距的一半并且通过列方向上的子像素间距的一半而偏移。在本生2D显示器中存在四种类型的列，其中具有GR、GB、RG和BG子像素分组。
3D子像素形成近乎菱形形状的子像素的菱形网格。
图13示出其中子像素再次为如图6（b）中的斜方形形状的第七示例。2D面板被示为108并且3D图像被示为109。子像素纵横比a=1/6并且倾斜度s=±1/6。该设计具有4.5的透镜状间距。
本生2D显示器的子像素颜色散布在四行的重复序列之上，其形成RB、YG、BR和GY子像素分组。显示像素包括形成在两行之上的RGBY 3D子像素。
存在本生2D显示器中的四种类型的列，其中具有RB、YG、BR和GY子像素分组。
在该示例中，具有强可见性的颜色分量布置在3D显示器中的竖直（列方向）和水平（行方向）线条中，特别地如图13中所示的YG列和行。
3D子像素形成近乎菱形形状的子像素的菱形网格。
图11-13的布置可以推广。沿着连接行和列方向上的显示元素的中心的线条的显示元素的颜色序列可以是By或xR，其中x和y（可能地x=y）可以是具有强可见性的颜色分量，诸如绿色、黄色、白色或青色。可替换地，沿着连接行和列方向上的显示元素的中心的线条的显示元素的颜色序列可以是xy和RB。以上示例具有在四行之后重复的行，因为By和xR图案在图案重复之前反转。
如以上解释的，透镜状透镜的间距被选择成接近值1/a，例如以显示子像素的宽度为单位表示的透镜的间距P，可以满足：(1/a)-1＜=P＜=(1/a)+1。这适用于图7-10的示例。
在具有菱形/六边形网格的图11-13的示例中，优选的间距应当接近值1/Ka（而不是1/a），其中因子K将取决于网格中的特定颜色排序。对于图11中所示的实施例，颜色图案对于两个接连的行是相同的，并且因子K=1。在列方向上，颜色图案在四列之后重复，并且甚至间距值被排除。针对a=1/6示出具有7个子像素的间距的良好设计的示例，而且其它偶整数和分数间距值也是可能的。
对于图12和13的实施例，颜色图案在接连的行中是不同的并且K=2。具有2.5个子像素的间距的良好设计的示例在图12中以a=1/6示出，而且其它分数间距值也是可能的。
因而，更一般地，一些示例满足(1/Ka)-1＜=P＜=(1/Ka)+1，其中K是整数倍数，其典型地将为1或2。
在图11-13的示例中，因为本生2D像素网格被组织成使得奇数和偶数行以像素宽度的一半偏置，这使得处理掉（engineer away）所有成带直截了当。它同时允许设计相位的角度串扰轮廓。理想地，像素成形为使得x方向上的轮廓具有频域中的高带宽。
这在图14中图示，其中区域110示出设计成具有Hann函数轮廓（例如上升余弦）的形状：
。
经修改的版本在区域112中示出，其在具有（或多或少）矩形中间部段以允许像素之间的黑矩阵区域。在该设计中存在80%孔。
右边的图像示出，针对两个示例形状，具有不同相位的接连子像素分组的贡献共计恒定强度，因而防止自动立体显示设备中的成带。
在图14中，x轴是以子像素列间距为单位的水平位置。左边两幅图的y轴也以子像素列间距为单位。右边两幅图的y轴是归一化强度，其中1是针对具有100%孔，当在y上积分时的话。对于这些形状，100%对应于2的像素高度。
实际中，形状可以通过计算机模拟和反复试验的组合来优化，从而考虑到诸如通孔位置之类的各种要求。
通常，具有关于各个透镜状透镜的不同相对位置的子像素贡献于不同角度方向上的视图。子像素布局和透镜状透镜布局二者具有周期性，并且相位数目是关于周期性透镜状透镜不同地定位的子像素的最小数目。当奇数行和偶数行偏移时，相位数目M≥2N（其中N是视图数目），但是通过使间距为非整数数目的像素，相位的数目可以进一步增加。优选的是，以水平相位间距表示的间距是分数p=c/d，其中d＞2并且c和d是自然数。相位数目（M）是
其中1cm表示最小公倍数并且p是以子像素为单位的透镜间距。
像素宽度的一半的偏置引起在两行之上重复的子像素中心位置的六边形网格。利用在多于两行之上重复的图案，难以同时控制成带和像素形状，除了在每一行进行控制时之外。
图15在顶部图中示出设计成基于单独的行来控制成带的像素形状。像素形状在x方向（子像素宽度方向）上再次具有Hann轮廓。下图示出针对两个相邻像素的串扰轮廓。
在图15中，x轴再次是以子像素列间距为单位的水平位置。顶部图的y轴也以子像素列间距为单位。底部图的y轴是归一化强度。
对于以上示例，间距值限定每行多少个单独可寻址的子像素将位于各个透镜状透镜下方以及因而独立投影的3D视图的数目。这将优选地导致具有伸长像素并且其以关于透镜方向的小锐角倾斜的设计。
2D像素面板的这些设计以及参数的组合使得相比于用于自动立体显示器的面板像素布局的现有解决方案而言能够实现若干优点：
3D子像素可以制成接近方形形状；
3D子像素的矩形网格——其允许在没有混淆的情况下在3D模式中绘出水平和竖直线条；
绿色3D子像素可以在菱形网格上对准——具有相等的强度和颜色分布；
用于3D中的所有颜色分量的均匀颜色分布，其允许颜色相关成带效应的减少；
非倾斜透镜状透镜提供更容易且潜在地更加成本有效的制造选项，其具有2D面板上的更容易透镜对准；以及
倾斜像素以及它们之间在列方向上的部分重叠减少某些方向上所投影的黑矩阵的数量——从而给出成带的减少。
2D显示子像素不必恰好为平行四边形形状或者其它规则形状。子像素的边缘可以如图16中所示的那样弯曲，使得相邻像素穿透到彼此中。这将导致进一步减少的成带。然而，侧部仍旧倾斜，如上文所解释的。
这是“大体”倾斜的侧部的预期含义。这可以理解为要求利用最佳适配的线条替换侧部轮廓，并且这种最佳适配的线条然后具有所限定的倾斜条件。
在以上示例中，2D子像素的每一行具有恰好至少两种不同颜色子像素。
通过利用接连的行，优点是具有行和列方向上的颜色的相等散布，从而最终具有较小的全色3D像素并且在行和列方向二者上划分分辨率的降低。
两个接连行中的彩色子像素是不同的，使得第一行包含两种不同颜色的显示元素，并且下一行包含两种不同颜色的显示元素，其中这些行之间的颜色分量的集合不等同。
以上给出的RG和GB设计仅是示例。例如，这可以推广到一行中的Rx颜色分量以及下一行中的yB颜色分量，其中x和y（可能地x=y）可以是具有强可见性的颜色分量，诸如绿色、黄色、白色或青色。颜色沿着行交替，即一行形成为Rx子像素分组，并且另一行形成为yB子像素分组。这适用于具有带水平顶部和底部的平行四边形形状子像素的版本和斜方形版本二者。
在以上一些示例中，2D显示器中的绿色子像素的数目是红色和蓝色子像素的数目的两倍。这增强3D分辨率的所感知的印象。
以上示例包括每行两种不同颜色子像素。更一般地，子像素的每一行可以包括至少两种颜色的子像素，并且对于至少两个相邻的行，相同列中的子像素不全部在颜色方面匹配，并且用于行的子像素颜色图案在每两行或更多行重复。因而，行不是逐行重复的，而是以两个或更多行的分组而重复。
因而，另一示例集合利用每一行中的三种或更多颜色子像素，但是具有用于本生2D显示面板的相同倾斜边缘子像素形状。这些示例在图17-28中示出。
图17示出其中每一行具有R、G和B子像素的分组的示例，但是下一行的对应分组（即在列方向上对准）中的颜色分量的顺序通过相比于当前行的颜色的循环置换而获得。该示例具有在每三行重复的行图案，因而三行利用颜色标签来标识。该设计使得能够形成薄的竖直和水平线条，但是3D显示器中的每一个原色的像素不形成为规则矩形或菱形网格。
倾斜度s和纵横比各自为1/3并且针对3.5的间距和4.0的间距示出3D子像素布局。
行和列方向上的颜色排序可以是RGB（行）和RGB（列）或者RGB（行）和RBG（列），如在图17中所示。
在所示出的示例中，第一行具有RGB图案，第二行具有行BRG图案，并且第三行具有GBR图案。另一示例是第一行具有RGB图案，第二行具有GBR图案，并且第三行具有BRG图案。
图18示出用于四个原色分量的情况的示例，并且其中行图案在每四行进行重复。行和列方向上的颜色排序可以是RxBy（行）和RxBy（列）或者RxBy（行）和RyBx（列）。
如以上示例中，x和y（可能地x=y）可以是具有强可见性的颜色分量，诸如绿色、黄色、白色或青色。彩色子像素的顺序可以通过循环置换而改变。
在图18的具体示例中，第一行具有RGBW图案，第二行具有WRGB图案，第三行具有BWRG图案并且第四行具有GBWR图案。3D图像中的每一个颜色的分量分布在菱形状网格上。
在图18的示例中，倾斜度s和纵横比各自是1/6并且针对6.0的间距示出3D子像素布局。
在图18的示例中，行图案在每四行进行重复，使得四个子像素的每一个分组完全循环地旋转。
替代地，图案可以在小于不同颜色子像素的数目的若干行之后重复。
图19-22示出基于每一行三个不同颜色子像素的示例，但是行图案在每两行进行重复。图23-26示出基于每一行的四个不同颜色子像素的示例，但是行图案在每两行进行重复。分组中的显示元素的颜色序列因而在每个第二行进行改变。这些布置使得3D子像素的矩形网格能够形成。
图19示出其中倾斜度s和纵横比各自为1/3的设计并且针对4.0的间距示出3D子像素布局。如以上一些示例中，倾斜度在相邻行之间的方向上交替。
下一行中的彩色子像素的顺序通过当前行中的分组的彩色子像素的循环置换而获得。图19的示例具有图案化为RGB分组的奇数行和图案化为BRG分组的偶数行。
图20示出其中倾斜度s和纵横比各自为1/6的设计并且针对5.0的间距示出3D子像素布局。倾斜在所有行上具有相同方向。
图20的示例具有图案化为RGB分组的奇数行和图案化为GBR分组的偶数行。
图21示出其中倾斜度s和纵横比各自为1/6的设计并且针对5.0的间距示出3D子像素布局。倾斜在所有行上具有相同方向。
图21的示例具有图案化为RGB分组的奇数行和图案化为BGR分组的偶数行。在该情况下，下一行中的彩色子像素的顺序通过当前行中的彩色子像素的成对式置换而获得。该设计给出在列方向上对准的绿色像素。
图22示出具有与图20上相同的2D面板布局的3D面板的经修改视图，其中面板关于透镜阵列偏移。这是要示出3D子像素的可见性方面的改变。3D图案和颜色分布保持几乎不更改，但是透镜阵列下方的其它子像素变得至少部分地可见。
行可以替代地具有行方向上的四个子像素的子像素分组（具有四种不同颜色或者具有三种不同颜色并且一种颜色每组重复两次）。
图23-26示出全部具有在行中重复的四个颜色子像素的分组的示例。示例以四种不同颜色以及以分组中但仅具有三种颜色的四个单独可寻址的彩色像素而给出。作为示例，这些版本具有交替行中的交替倾斜方向并且行图案还在每两行进行重复。在每一情况下，倾斜s和纵横比各自为1/6。
图23示出其中一行具有RGBG子像素分组并且下一行具有GRGB子像素分组的示例。针对间距7.0示出该3D子像素布局。
利用在每两行进行重复的行图案，第二行中的分组中的颜色的顺序通过第一行中的分组中的子像素颜色的置换（循环或者多个成对式）而获得。
一个一般示例是用于第一行的RxBy分组和用于第二行的xRyB分组。图23是这样的示例，其中x=y=绿色。
另一一般示例是用于第一行的RxBy分组和用于第二行的yBxR分组。图24是这样的示例，其中x=黄色，y=绿色。针对5.0的间距和6.0的间距示出3D子像素布局。
另一一般示例是用于第一行的RxBy像素分组和用于第二行的ByRx像素分组。图25示出这样的示例，其中x=黄色并且y=绿色，并且针对5.0的间距示出3D子像素布局。这给出用于每一个原色的3D子像素的菱形网格。
在图23和24的示例中，沿着蜿蜒线条提供具有强可见性的颜色的子像素，而在图25中这些像素在列方向上对准（YGYGYG...列）。
分组中的子像素颜色之间的交替可以基于通过左半部的置换（循环或者多个成对式）而获取八个元件的两行分组的右半部，其中形状和颜色分量的置换可以独立地选择。这给出用于每一个原色3D子像素的矩形网格，而且两个高可见性颜色x、y（即在该示例中绿色和黄色）还可以形成菱形网格。
在一个示例中，子像素处于用于第一行的RxBx分组和用于第二行的yByR分组中。图26是这样的示例，其中x=绿色并且y=黄色。针对5.0的间距示出3D子像素布局。
对于图25,26上所示的示例，由于特定颜色排序，附加地，应当排除视图形成布置的偶数间距值，否则并非所有颜色分量将贡献于单个视图。
在优选设计中，行和列方向上的邻近子像素可能总是具有不同颜色。这在以上设计中实现，其中排除图21。
具有每一行的四个像素的像素分组可以在每三行而不是如在以上示例中那样每两行或每四行进行重复。
在图16中示出的弯曲边缘当然也可以应用于这些示例，并且图27示出RGBW像素分组，其完全循环使得图案在每四行进行重复，并且具有弯曲边缘。
图28用于示意性示出当使用分数透镜间距设计时3D子像素布局上的效果。图28（a）对应于图18，但是具有间距5+1/2。图28（b）对应于图18，但是具有间距5+2/3。图28（c）对应于图18，但是具有间距6 1/2。图28（d）对应于图19，但是具有间距4 1/3。
以上示例利用平行四边形子像素形状或斜方形子像素形状。这些形状具有一对倾斜且平行的侧边缘。以上描述的子像素形状形成子像素中心的矩形或菱形网格。
另一可替换方案是三角形像素形状。这些具有倾斜侧边缘，但是它们相对地倾斜而不是平行。如以上结合斜方形子像素形状所讨论的，为了避免成带，像素形状和像素网格的类型被选取成使得子像素至少在一个方向上部分地重叠，所述一个方向平行于视图形成布置的伸长方向。这意味着透镜（或屏障）中的线条可以跨越来自相邻对的列的像素。在斜方形和平行四边形的情况下，已经给出1/2子像素的分数偏移的示例。
图29示出斜方形像素形状以及还有三角形子像素形状的镶嵌。在斜方形形状的情况下，子像素的中心布置在六边形网格（其否则可以看作菱形网格）上。接连行中的每一个中的显示元素的中心以行方向上的子像素间距的一半以及列方向上的子像素间距的一半偏移。
在具有三角形元件的网格的更复杂情况下，行中的邻近元件的取向也改变（它们旋转180度）。该网格可以描述为三角形元件的两个穿透网格，两个网格关于彼此旋转180度，其中每一个子像素网格中的元件的中心布置在菱形或六边形网格上。
然而，作为整体，每一个情况下的子像素区域中心布置在形成子像素中心的网格的彩色子像素的正交行和列中。在三角形子像素的情况下，存在均匀间隔的竖直列和水平行。行以在接近在一起的对分组。因而，在行方向上，一行的子像素以子像素间距的一半关于相邻行而偏移，但是在列方向上偏移是不同的。
二维网格可以通过平移向量来描述，并且用于网格的子像素的颜色分布可以通过沿着平移向量的方向上的颜色改变序列来描述。
对于针对斜方形子像素所示出的网格，向量a、b和p是网格细胞的最近邻居之间的平移向量，向量p和q分别与行和列方向对准，并且它们的长度对应于行和列方向上的子像素间距。网格可以通过两个非正交的单位向量来描述。
例如，可以使用由向量p（行方向）和向量a描述的坐标系统，其指向下一行中的最近的邻近元件。可替换地，替代于向量a，可以选择向量b，导致类似像素结构，但是相对于水平平面成镜像。
图30示出具有三角形像素的示例，并且示出针对4.0的间距的3D子像素布局和2D像素布局。每一行具有三种颜色子像素。相反取向的交叉三角形可以一起视为一行，或者另外地，一行可以视为仅包括相同取向的三角形。
将一行视为两个取向的三角形的集合，然后图案在每六行进行重复，如在图30上所标记的（重复被限定为相同颜色图案出现时并且具有相同子像素取向）。它替代地可以视为在每十二行进行重复，如果行仅由子像素的一个取向形成的话。如上文所提及的，行应当被视为通过像素网格和寻址电路连接在一起的像素的集合。这可以在任一配置中实现，但是当然将行视为具有更多子像素意味着要求更多列导体。
子像素颜色布置因而以与以上示例中相同的方式被考虑。可替换方案是考虑分组中的子像素的颜色序列沿着网格平移向量p和网格平移向量a循环地改变。下一行的分组中的颜色分量的顺序通过当前行中的分组的显示元素的颜色的循环置换而获得。
例如，对于图30，沿着p行向量的颜色改变序列是RBG并且沿着a向量的是RBG。
现在将基于斜方形像素给出一些另外的示例。在每一个情况下，倾斜度s（或者对于不同斜方形侧部而言相反符号）和纵横比是1/6。
图31示出其中2D子像素的每一行具有三种颜色的示例，但是图案仅在每两行进行重复（“仅”意味着序列不会比每两行更快速地改变）。列方向上的子像素总是具有相同颜色。在3D模式中，每一种颜色（RGB）的子像素分布在竖直线条上。
图32示出其中2D子像素的每一行具有仅一种颜色的示例，并且图案在每三行进行重复使得总共存在三种颜色。在3D模式中，每一种颜色（RGB）的子像素分布在水平线条上。
图33示出其中2D子像素的每一行具有仅一种颜色的2D子像素布局的示例，并且图案在每四行进行重复使得总共存在三种颜色（红色、绿色、蓝色、黄色）。再次在3D模式中，每一种颜色（RGBY）的子像素分布在水平线条上。
图34示出其中每一行具有三种不同颜色子像素的2D子像素布局的两个变形。在图34（a）的示例中，行具有RGB分组。行之间的子像素偏移的一半意味着图案仅在每六行进行重复。像素偏移的一半意味着相邻行没有对准。因而，可以更简单地在平移向量方面进行考虑。在该情况下，沿着p行向量的颜色序列是RBG并且沿着a向量的是来自相同起始点的RB和来自另一起始点的BG和来自另一起始点的GB。分组中的显示元素的颜色序列沿着网格平移向量p循环地改变并且根据特定图案沿着网格平移向量a改变。用于整个面板的颜色序列通过沿着起始于网格中的一个限定的起源元素的所选网格单位向量的颜色序列改变来唯一地限定。沿着列q向量的显示元素也以循环顺序改变颜色。
在图34（b）的示例中，行具有RGBG分组。以行之间的子像素偏移的一半，图案仅在每四行进行重复。在平移向量方面，沿着p行向量的颜色序列是RGBG并且沿着a向量的是RRGGBBGG。
图35示出其中每一行具有行分组中的四个单独可寻址的子像素的2D子像素布局的两个变形（其可以具有三种或四种不同的颜色分量）。
在图35（a）的示例中，行的对具有RGBG分组并且然后是YBYR分组。行之间的子像素偏移的一半意味着图案仅在每八行进行重复。像素偏移的一半意味着相邻行没有对准。因而，可以更简单地在平移向量方面进行考虑。在该情况下，沿着行p向量的颜色改变序列是用于一些行的RGBG和用于其它行的YBYR。沿着b向量，图案是来自一个起始点的BGBY和来自另一起始点的RGRY。
在图35（b）的示例中，行的相邻对具有RGBG分组并且然后是YBYR分组，但是具有行之间的不同偏移。再次，行之间的子像素偏移的一半意味着图案仅在每八行进行重复。在该情况下，沿着行p向量的颜色改变序列是来自一个起始点的RYBY并且沿着行p向量的是RYRG或RGRY。从另一起始点，沿着p向量的序列是RGBG并且沿着b向量的是RYRG或RGRY。
图36示出其中每一行具有四种不同颜色子像素的2D子像素布局的两个另外的变形。
在图36（a）的示例中，所有行具有RGBY分组，并且图案位置循环。行之间的子像素偏移的一半意味着图案仅在每八行进行重复。沿着行p向量的颜色改变序列一般地是RxBy（在该情况下RGBY）并且沿着a向量的是RyBx（即在该示例中RYBG）。在该示例中，沿着列q向量的显示元素也以循环顺序改变颜色。该面板导致2D和3D模式二者中的良好颜色分布。
在图36（b）的示例中，沿着p向量的颜色改变序列一般是RxBy并且沿着a向量的是RRyyBBxx。在该情况下，x=绿色并且y=白色。因而，行全部以RGBW分组而形成。行图案在该情况下在每四行进行重复。
当显示面板包括三个或更多原色时，距所选子像素M个最近的邻近子像素（在行和列方向上具有子像素的中心之间的最短距离）可以总是布置成具有与所选子像素的颜色不同的颜色（示例为针对M=3的图30和31以及针对M=4图36（a））。
如上文所解释的，斜方形或三角形子像素的形状使得沿着平行于列和/或行方向的任何任意的线条，子像素彼此部分地重叠。
其它形状可以实现这一点，例如图37示出人字形形状的子像素。这些还具有至少两个相对的侧部，其大体关于显示区域的侧部而倾斜。实际上，每一个人字形具有四个倾斜侧部。
如像三角形子像素那样，存在限定行的不同方式，其取决于硬件寻址方案。
人字形形状是交叉的。如果一行仅限定（并且寻址）为交替人字形（如在图37中所标记的），则存在行之间的子像素偏置的一半。沿着平行于行方向的任何线条，仅存在来自两个不同行的两个彩色子像素。因为行交叉，所以一行可以被视为具有仅一种颜色子像素，但是仅占据每一其它像素空间。使用行的这种限定，图案在每六行进行重复，因为人字形改变取向，其中在每一行之间具有180度旋转，具有行和列方向上的子像素一半的偏移。
人字形形状的宽度可以被控制以优化强度轮廓。因为人字形是互锁的，所以不存在黑矩阵变得完全可见的角度。因而减少成带。该示例的设计因而具有跨面板的任何任意方向上的部分子像素重叠。后者对于微透镜阵列是重要的。
对于三角形像素，分析导出优选的间距值p=(1/Ka)，其中K是1或2的整数值，这取决于网格中的颜色排序。这同样适用于斜方形像素的六边形网格和平行四边形形状像素的矩形网格。
各种设计的目的可以是实现不同目标：
1. 对于1对1的2D到3D子像素映射，a=s是优选的。
2. 优选的是某些间距值具有方形3D子像素。它们将仅取决于网格中的像素纵横比和颜色排序，其中间距值p满足(1/Ka)-1＜=P＜=(1/Ka)+1。
其中K=2的设计的示例在图12和13中给出。
如在以上一些示例中所示，相邻行中的显示元素的倾斜方向可以不同。在该情况下，当在不同角度下观看这样的3D显示器时，针对接连行在角度空间中所投影的黑矩阵的数量将是不同的。因而，显示器之上的暗带的规则效应将进一步减少并且散布在显示器的行之上。接连行中的3D像素看起来在用于接连行的交替方向上稍微“倾斜”。这在3D视图上创建附加平滑化效果。
以上示例示出本发明应用于透镜状透镜显示器。然而，本发明的概念可以等同地应用于基于屏障的自动立体显示。在屏障显示器中，屏障开口可以被视为“视图形成元件”。此外，重要的是子像素列与透镜状透镜（或屏障）轴之间的相对倾斜。因而，可以在如上文所述的子像素网格之上提供透镜状透镜或屏障。
此外，可以代替于透镜状透镜而使用（微）透镜阵列。这些将布置在规则矩形网格中，其中在列方向上没有倾斜。
已经在上文呈现了各种示例子像素形状，并且已经解释了行和/或列方向上的部分子像素重叠的概念。部分像素重叠可以在跨面板的任何可能的方向上。
从以上示例可以看出，为了具有方形网格上的3D子像素，2D子像素的中心应当处于矩形网格上。倾斜子像素形状的使用意味着这些倾斜边缘形成跨面板的倾斜的连续或非连续线条。
本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变形。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实不表示不能使用这些措施的组合来获益。权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。
Claims (27)
1.一种自动立体显示设备，包括：
显示器（3），其具有用于产生显示的显示像素（5）的阵列，并且限定具有侧部和顶部及底部的显示区域，其中显示像素布置在分别平行于顶部和底部以及平行于侧部的彩色子像素的正交行和列中；以及
视图形成布置（9），其与显示器配准地布置以用于在不同方向上朝向用户投影多个视图，
其中彩色子像素包括关于显示区域的侧部大体倾斜的至少两个相对侧部，
并且其中用于行的子像素颜色图案在每两行进行重复以限定多个两行的集合，其中每一行包括至少两种颜色的子像素并且其中在行方向上相邻的两个子像素不具有相同颜色。
2.如权利要求1所述的设备，其中对于每一个单一的子像素，在行方向和列方向二者上，每一个相邻的子像素具有与所述单一子像素的颜色不同的颜色。
3.如任一项前述权利要求所述的设备，其中显示器包括接连行集合，每一个行集合包括具有恰好两种颜色的第一行颜色图案的子像素的第一行和具有恰好两种颜色的第二行颜色图案的子像素的第二行，其中第二行颜色图案不同于第一行颜色图案。
4.如权利要求3所述的设备，其中第一行颜色图案包括重复图案Rx，并且第二行颜色图案包括重复图案yB，其中R是红色子像素，B是蓝色子像素，并且x和y是黄色、绿色、白色和青色子像素中的一种，并且其中可选地x=y，可选地x=y=绿色。
5.如权利要求4所述的设备，其中显示器包括接连列集合，每一个列集合包括具有第一列颜色图案的子像素的第一列和具有第二列颜色图案的子像素的第二列，其中：
第一列颜色图案包括重复图案RB并且第二列颜色图案包括重复图案xy；或者
第一列颜色图案包括重复图案xB并且第二列颜色图案包括重复图案Ry。
6.如权利要求1或2所述的设备，其中每一个行集合包括具有恰好三种颜色的第一行颜色图案的子像素的第一行和具有恰好三种颜色的第二行颜色图案的子像素的第二行，其中第一和第二行颜色图案彼此不同，并且可选地所述三种颜色是红色、绿色和蓝色。
7.如权利要求1或2所述的设备，其中每一个行集合包括具有恰好四种颜色或者其中具有最强可见性的颜色出现两次的三种颜色的第一行颜色图案的子像素的第一行，以及具有恰好四种颜色或者其中具有最强可见性的颜色出现两次的三种颜色的第二行颜色图案的子像素的第二行，其中可选地所述四种颜色包括红色、x、蓝色和y，其中x和y各自是绿色、黄色、白色、青色中的一种，例如所述四种颜色是红色、蓝色、绿色和白色，并且例如在三种颜色的情况下，这三种颜色是红色、绿色、蓝色和绿色。
8.一种自动立体显示设备，包括：
显示器（3），其具有用于产生显示的显示像素（5）的阵列，并且限定具有侧部和顶部及底部的显示区域，其中显示像素布置在分别平行于顶部和底部以及平行于侧部的彩色子像素的正交行和列中；以及
视图形成布置（9），其与显示器配准地布置以用于在不同方向上朝用户投影多个视图，
其中彩色子像素包括关于显示区域的侧部大体倾斜的至少两个相对侧部，
其中显示器包括接连行集合，每一个行集合包括具有恰好两种颜色的第一行颜色图案的子像素的第一行、具有等于第一行颜色图案的第二行颜色图案的子像素的第二行、具有恰好两种颜色的第三行颜色图案的子像素的第三行、以及具有等于第三行颜色图案的第四行颜色图案的子像素的第四行，其中所述相等的第三和第四行颜色图案不同于所述相等的第一和第二行颜色图案。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述相等的第一和第二行颜色图案包括重复图案Rx，并且所述相等的第三和第四行颜色图案包括重复图案yB，其中R是红色子像素，B是蓝色子像素，并且x和y是黄色、绿色、白色和青色子像素中的一种，并且其中可选地x=y，可选地x=y=绿色。
10.如权利要求9所述的设备，其中显示器包括接连列集合，每一个列集合包括具有第一列颜色图案的子像素的第一列、具有等于第一列颜色图案的第二列颜色图案的子像素的第二列、具有第三列颜色图案的子像素的第三列、以及具有等于第三列颜色图案的第四列颜色图案的子像素的第四列，
其中所述相等的第一和第二列颜色图案包括重复图案xB，并且所述相等的第三和第四列颜色图案包括重复图案Ry；或者
所述相等的第一和第二列颜色图案包括重复图案RB，并且所述相等的第三和第四列颜色图案包括重复图案xy。
11.一种自动立体显示设备，包括：
显示器（3），其具有用于产生显示的显示像素（5）的阵列并且限定具有侧部和顶部及底部的显示区域，其中显示像素布置在分别平行于顶部和底部以及平行于侧部的彩色子像素的正交行和列中；以及
视图形成布置（9），其与显示器配准地布置以用于在不同方向上朝用户投影多个视图，
其中彩色子像素包括关于显示区域的侧部大体倾斜的至少两个相对侧部，
并且其中对于至少两个相邻行，在相同列中的子像素不全部具有相同颜色并且用于行的子像素颜色图案在每三行进行重复以限定多个三行的集合，每一个集合包括具有恰好三种颜色的第一行颜色图案的子像素的第一行、具有恰好三种颜色的第二行颜色图案的子像素的第二行和具有恰好三种颜色的第三行颜色图案的子像素的第三行，其中第一、第二和第三行颜色图案彼此不同，并且其中可选地所述三种颜色是红色、绿色和蓝色。
12.如权利要求11所述的设备，其中显示器包括在每三列重复其子像素颜色图案的子像素的列，其中一些列仅包括颜色x和/或y的像素，其中x和y各自为绿色、黄色、白色和青色中的一种。
13.一种自动立体显示设备，包括：
显示器（3），其具有用于产生显示的显示像素（5）的阵列并且限定具有侧部和顶部及底部的显示区域，其中显示像素布置在分别平行于顶部和底部以及平行于侧部的彩色子像素的正交行和列中；以及
视图形成布置（9），其与显示器配准地布置以用于在不同方向上朝用户投影多个视图，
其中彩色子像素包括关于显示区域的侧部大体倾斜的至少两个相对侧部，
并且其中对于至少两个相邻行，在相同列中的子像素不全部具有相同颜色并且用于行的子像素颜色图案在每四行进行重复以限定多个四行的集合，每一个集合包括：
具有包括重复图案BR的第一行颜色图案的子像素的第一行；
具有包括重复图案xy的第二行颜色图案的子像素的第二行；
具有包括重复图案RB的第三行颜色图案的子像素的第三行；以及
具有包括重复图案yx的第四行颜色图案的子像素的第四行，
其中x和y各自为绿色、黄色、白色和青色子像素中的一种。
14.如任一项前述权利要求所述的设备，其中每一个子像素具有区域中心，其中子像素的每一行具有关于子像素的相邻行以行方向上的子像素间距的第一分数偏移的子像素区域中心，并且子像素的每一列具有关于子像素的相邻列以列方向上的子像素间距的第二分数偏移的子像素区域中心。
15.如权利要求14所述的设备，其中第一分数和第二分数各自为1/2。
16.如任一项前述权利要求所述的设备，其中显示器的每一个子像素包括具有平行于显示区域的顶部和底部的顶边缘和底边缘以及包括相对侧部的侧边缘的平行四边形形状。
17.如权利要求16所述的设备，其中：
子像素全部具有相同倾斜方向；或者
子像素的交替行具有关于显示区域侧部的方向的相反倾斜方向。
18.如权利要求1-15中任一项所述的设备，其中显示器的每一个子像素包括平行四边形形状，其具有关于显示区域侧部的方向的一个倾斜方向的第一和第二边缘，以及关于显示区域侧部的方向的相反倾斜方向的第三和第四边缘。
19.如权利要求18所述的设备，其中显示器的每一个子像素包括斜方形形状。
20.一种自动立体显示设备，包括：
显示器（3），其具有用于产生显示的显示像素（5）的阵列并且限定具有侧部和顶部及底部的显示区域，其中显示像素布置在分别平行于顶部和底部以及平行于侧部的彩色子像素的正交行和列中；以及
视图形成布置（9），其与显示器配准地布置以用于在不同方向上朝用户投影多个视图，
其中彩色子像素包括关于显示区域的侧部大体倾斜的至少两个相对侧部，
并且其中对于至少两个相邻行，在相同列中的子像素不全部具有相同颜色并且用于行的子像素颜色图案在每六行或每八行进行重复以限定多个六行或八行的集合，其中各行一起包括恰好四种颜色子像素，或者其中具有最强可见性的颜色出现两次的三种颜色子像素，并且其中显示器的每一个子像素包括斜方形形状，
其中可选地所述四种颜色包括红色、x、蓝色和y，其中x和y各自是绿色、黄色、白色和青色中的一种，例如所述四种颜色是红色、蓝色、绿色和黄色，并且例如在三种颜色的情况下，这三种颜色是红色、绿色、蓝色和绿色。
21.如权利要求1-14中任一项所述的设备，其中显示器的每一个子像素包括三角形形状，其具有关于显示区域侧部的方向的相反倾斜方向的第一和第二边缘，以及平行于显示区域顶部和底部的方向的第三边缘。
22.如任一项前述权利要求所述的设备，其中显示器的每一个子像素包括至少四个相对边缘，其中第一和第二边缘具有关于显示区域侧部的方向的一个倾斜方向，并且第三和第四边缘具有关于显示区域侧部的方向的相反倾斜方向。
23.如权利要求22所述的设备，其中显示器的子像素以互锁方式布置，使得在跨显示面板的任何方向上相邻像素彼此部分地重叠。
24.如任一项前述权利要求所述的设备，其中每一个子像素具有包括子像素上的任何高度处的最大宽度与最大高度之比的纵横比“a”，其中倾斜方向具有倾斜度值s=tanθ，其中θ是倾斜角度，并且其中a=0.8s至1.2s，更优选地a=0.95s至1.05s，或者更优选地a=s，并且s＜=1/3。
25.如任一项前述权利要求所述的设备，其中视图形成布置包括伸长元件（11），比如透镜状透镜或屏障，其平行于显示区域的侧部延伸。
26.如权利要求1-24中任一项所述的设备，其中视图形成布置包括平行于显示区域的侧部和顶部及底部布置在网格中的透镜的阵列。
27.如权利要求25所述的设备，其中在视图形成布置中，伸长元件具有以显示子像素的宽度为单位表示的间距P，其满足(1/Ka)-1＜=P＜=(1/Ka)+1，其中K是可以为1或更大的整数倍数。
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