CN1912704A - 三次元液晶显示器的格栅装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三次元(3D)液晶显示器的格栅装置，针对对应于该彩色滤光片上的像素，该格栅面板上设有多个子像素大小且呈格状排列的不透光的视差格栅，及在两个视差格栅间具有一透光区，其中上下列的视差格栅彼此对角相邻地形成，且该透光区的宽度大于一子像素的宽度。由此减少视差栅栏的数目，从而增加三次元(3D)液晶显示器的亮度及维持原二次元(2D)显示图像的分辨率。

Description

三次元液晶显示器的格栅装置

技术领域

本发明涉及三次元(3D)液晶显示器的分辨率及亮度的方法，主要涉及视差格栅的配置方法，利用减少视差格栅数目来提升图像的亮度，及通过子像素混色的配置方式，维持原二次元(2D)显示图像的分辨率。

背景技术

由于人类的眼睛已经习惯日常生活中的三次元(3D)立体影像，因此认为包括电影在内的显示器所显示的画面也应该是立体影像，然而令人诧异的是这种潜意识的需求，长久以来阻碍着科技的发展，人类的眼睛也就无法抗拒地接受平面二次元(2D)影像。

一般的3D显示器装置都过于复杂，而且显示品质也不尽如人意。也就是说，许多3D显示器通常需要特殊的眼镜，或改变输入方式，因此操作人员需要经过训练。后来随着多家厂商努力地研发，陆续生产了3D显示器的雏型产品，这些显示器已经在不需要3D眼镜的情况下，制造出3D图像。

如图1所示，是现有3D显示器产生3D像素的示意性的流程图，现有技术是利用一影像分割器(image splitter)12，利用这种影像分割器12可用来欣赏立体动态影像。基本上，它是根据视差栅栏(parallax barrier)原理使影像交互排列并先通过细长的纵列光栅，随后控制从液晶显示器(Liquid Crystal Displayer，LCD)11的每一像素(pixel)发出的光线的方向，之后，才由两眼捕捉观察。由于进入左、右眼的横向影像因视差栅栏而被分开，因此造成左、右眼所捕捉的影像像素产生微小偏离。因为这两个图像的重叠抵消方式与人眼正常观看这两个图像时的相同，大脑自然就会认为这两幅图像不同并创建出“深度感(depth perception)”效果，最后通过视网膜将其当作三维(3D)影像来进行读取。所以当视线集中在显示器前时，观看者两只眼睛都可以收到正确的影像，然后将其交给大脑进行处理。这样就可以在不使用特殊眼镜的情况下使显示器上的图像产生三维效果。

例如美国专利US 5,831,765“Two-dimensional/three-dimensionalcompatible type image display”中提出了利用一种LCD作为视差栅栏的可进行2D/3D转换的立体显示器。其原理就是在原显示器前使用一LCD作为一栅栏面板(barrier panel)，该栅栏面板是介于显示屏幕和背光源间的立体显示系统，而且可以将该栅栏面板切换成没有视差栅栏的显示，由此通过该视差栅栏的遮蔽来实现2D/3D的转换。当3D效果关闭时，中间的视差栅栏就会变成透明的，而且不具有遮挡光源的作用，由此实现一般显示屏幕的2D显示效果。在3D显示模式时，此系统提供左、右眼的分别影像，使显示器上的图像产生三维效果。

然而，该US 5,831,765专利与现在一般市面上所使用的2D转3D显示器相比，其显示方式是在观察者与液晶显示器上的彩色滤光片21之间配置一个转换液晶面板(switch LCD)，当该系统切换为3D显示时，该转换液晶面板具有长条状且等距离的视差格栅22(如图2所示)，将具有条状排列(stripe array)的彩色滤光片21的2D图像转换成3D图像时，通过该视差格栅22的分光方式将图像像素分别传送给左、右眼睛以造成视差而实现立体显示。但此种方式与现有技术相同，存在的问题是平面分割左右图像，造成立体显示时图像分辨率及背光穿透率比平面显示时减少一半以上，从而影响显示效果。

以图2所示为例，原共有45个子像素(subpixel)，当转换液晶面板上的视差格栅22的作用时，其遮光的栅栏共有24个，此时由各像素发出的光进入左、右眼而产生的横向影像因视差栅栏而被分开，并且子像素被交替使用，这意味着水平分辨率下降一半(如图3所示)。以左眼所见为例，原2D显示器的同一大小区域的像素数目将会减少(一像素所占的面积增大)，这将使得透光率及分辨率降低一半左右。即传统2D/3D液晶显示器在2D图像转3D图像过程中时，分辨率及背光的穿透率(亮度)会减半。

发明内容

由此，本发明主要目的在于减少视差栅栏数目，克服传统3D液晶显示器的影像分辨率及光线穿透率不足的缺陷，并且克服当显示器在2D影像模式转换成3D影像时，穿透率(亮度)及分辨率下降的缺陷。

本发明另一目的在于通过视差栅栏的特殊的排列配置方式，使液晶显示器在视差栅栏作用(遮光)时，将部分光线分为两道光线，并分别进入左眼及右眼，从而造成视差，以达到3D影像的显示效果。同时子像素通过三角形矩阵或马赛克矩阵的混色方式，使3D显示影像的分辨率大于传统3D影像分辨率，而且维持2D显示时的影像分辨率，从而实现分辨率维持不变的效果。

根据本发明的三次元液晶显示器的格栅装置，包括：一彩色滤光片，其排列设有多个像素，且各像素分别排列有多个子像素；一格栅面板，设有多个格状排列的不透光的视差格栅，该视差格栅对应于彩色滤光片的像素，且在两个视差格栅之间具有一透光区；其中，上下列的视差格栅彼此对角相邻地形成，且透光区的宽度大于一所述子像素的宽度。

由于该视差格栅为一分光器，当光线通过视差格栅时，其被分为两道不同的光线，这两道不同的光线分别进入观察者左眼及右眼从而造成视差，以实现3D影像的显示效果。同时子像素通过三角形矩阵或马赛克矩阵的混色方式，使3D显示影像的分辨率大于传统3D影像分辨率，而且维持2D显示时的影像分辨率。

此外，可适度地减少该视差栅栏的数目，对于现有技术中存在的光线穿透率不足的缺陷可进行大幅度地改善，即，改善整体液晶显示面板的穿透率，从而增加显示面板的亮度及分辨率。

附图说明

图1是现有技术中的3D显示器产生3D像素的示意性的流程图。

图2是现有技术中的视差格栅与彩色滤光片的相对位置的示意图。

图3是现有技术中的左眼所视的像素的示意图。

图4是包括红、绿、蓝三个子像素的一像素的彩色滤光片的示意图。

图5是图4所示的根据本发明的视差格栅配置的示意图。

图6是图4与图5所示的彩色滤光片与视差格栅的相对位置的示意图。

图7是图6所示的观察者左眼所视的像素的示意图。

图8是图6所示的观察者左、右眼所视的像素的示意图。

图9是包括红、绿、蓝、白四个子像素的一像素的彩色滤光片的示意图。

图10是图9所示的根据本发明的视差格栅配置的示意图。

图11是图9与图10所示的彩色滤光片与视差格栅的相对位置的示意图。

图12是图11所示的左眼所视的像素的示意图。

图13是图11所示的右眼所视的像素的示意图。

具体实施方式

关于本发明的详细内容及技术说明，现结合附图说明如下：

请同时参阅图4～5所示，根据本发明的液晶显示器装置上的彩色滤光片31排列设有多个像素，且各像素分别排列有多个子像素(如图4所示，一像素包括红(R)、绿(G)、蓝(B)三个子像素)。以及还设有一格栅面板40(如图5所示)，该格栅面板40位于包括该彩色滤光片31的装置的上方，或位于包括该彩色滤光片31的装置的下方。

其中，该格栅面板40设有多个格状排列的不透光的视差格栅41，这些视差格栅41对应于该彩色滤光片的像素，且在两个视差格栅41间具有一透光区42。此外，该格栅面板40上下列的视差格栅41彼此在同一方向上对角相邻地形成，该透光区42的宽度大于一子像素的宽度。对图4所示的包括红、绿、蓝三个子像素的一像素而言，该格栅面板40的视差格栅41的配置方式为相邻两个视差格栅41大约间隔两个子像素的宽度。如图5所示，该透光区42的宽度为两个子像素的宽度。

请参阅图6所示，示出了该视差格栅41与彩色滤光片31上像素的相对位置，各视差格栅41相对设置于两个子像素间，而且该格栅面板40上下列的视差格栅41彼此在同一对角方向上相邻地形成，两个视差格栅41之间间隔有两个子像素的宽度。由此，通过降低视差格栅41的数目，且适当地针对彩色滤光片31的子像素进行相对的排列配置，在实现液晶显示器2D图像转换成3D图像的同时，本发明可改善现有技术中进行2D图像转3D图像时透光率及分辨率下降的问题，通过减少该遮光的栅栏，进而提升整体3D显示器的透光率(亮度)及分辨率。

以图6、7所示为例，原彩色滤光片31上共有45个子像素，当格栅面板40上的视差格栅41作用时，本发明遮光的栅栏共有15个，相比于传统3D显示器的遮光栅栏要少，所以穿透亮度会大幅提升。以左眼所见为例(如图7所示)，原2D显示器上条状排列的像素，因为本发明的视差格栅41配置的遮光效果，将会重新组合原2D显示面板上相邻像素的子像素(R、G、B)，通过三角形矩阵(delta array)或马赛克矩阵(mosaic array)的混色方式，本发明同一大小区域的像素数目仍与原来2D图像的数目相同，使3D显示影像呈现出的分辨率可以维持2D显示时的影像分辨率。

请再参阅图8所示，是观察者左、右眼所视的像素的示意图。由此，该视差格栅41为一分光器。当光线通过彩色滤光片31与视差格栅41相遇时，其被分为两道不同的光线，这两道不同的光线分别进入观察者左眼及右眼。而由上述内容可知，左眼与右眼的每一个所感受到的分辨率仍然与原本2D显示器的分辨率相同。通过左、右眼所捕捉的影像像素所产生的微小偏离，观看者大脑自然就会认为这两幅图像不同并创建出“深度感”效果，最后通过视网膜将其当作三维影像来进行读取。所以当视线集中在显示器前时，观看者两只眼睛都可以收到正确的影像，然后将其交给大脑处理。所以大脑重组后的3D影像的子像素(R、G、B)将也会呈现三角形矩阵或马赛克矩阵的混色方式，使观看者最后所视的3D影像的分辨率可以与2D影像的分辨率相同。

请同时参阅图9～11所示，对于排列设有多个像素，且各像素分别排列有红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)四个子像素的彩色滤光片51(如图10所示)而言具有相同的原理。该格栅面板60设有多个格状排列的不透光的视差格栅61(如图9所示)，并且在两个视差格栅61之间具有一透光区62。而且该格栅面板60上下列的视差格栅61彼此在同一方向上对角相邻地形成，该透光区62的宽度大于一子像素的宽度。对于包括红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)四个子像素的一像素的彩色滤光片51而言，优选地，该格栅面板60的视差格栅61配置方式为相邻两个视差格栅61大约间隔三个子像素的宽度。如图11所示，该透光区62的宽度为三个子像素的宽度。

请参阅图12所示，示出了该视差格栅61与彩色滤光片51上像素的相对位置，各视差格栅61相对设置于两个子像素之间，而且该格栅面板60上下列的视差格栅61彼此在同一对角方向上相邻地形成，两个视差格栅61之间隔有三个子像素的宽度。由此，通过降低视差格栅61的数目，且适当的针对彩色滤光片51的子像素进行相对的排列配置，在实现液晶显示器2D图像转换成3D图像的同时，本发明可改善现有技术中进行2D图像转3D图像时透光率及分辨率下降的问题，通过减少该遮光的栅栏，进而提升整体3D显示器的透光率(亮度)及分辨率。

以图11所示为例，原彩色滤光片51上共有64个子像素(16个像素)，当格栅面板60上的视差格栅61作用时，本发明遮光的栅栏共有16个，相比于传统3D显示器的遮光栅栏要少，所以穿透亮度会大幅提升。以观察者的左眼所见(如图12所示)与右眼所见(如图13所示)为例，原2D显示器上条状排列的像素，因为本发明的视差格栅61配置的遮光效果，将会重新组合原2D显示面板上相邻像素的子像素(R、G、B、W)，通过三角形矩阵或马赛克矩阵的混色方式，本发明同一大小区域的像素数目仍与原来2D图像的数目相同(如图12、13所示，各具有16个像素)，使3D显示影像呈现出的分辨率可以维持2D显示时的影像分辨率。

综上所述，当光线通过彩色滤光片51与视差格栅61相遇时，其被分为两道不同的光线。这两道不同的光线分别进入观察者左眼及右眼。而由上述内容可知，左眼与右眼的每一个所感受到的分辨率仍然与原本2D显示器的分辨率相同。通过左、右眼所捕捉的影像像素所产生的微小偏离，观看者大脑自然就会认为这两幅图像不同并创建出“深度感”效果。最后通过视网膜将其当作三维影像来进行读取。所以当视线集中在显示器前时，观看者两只眼睛都可以收到正确的影像然后将其交给大脑进行处理。大脑重组后的3D影像的子像素(R、G、B、W)将也会呈现三角形矩阵或马赛克矩阵的混色方式，使观看者最后所视的3D影像的分辨率可以与2D影像的分辨率相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三次元液晶显示器的格栅装置，其特征在于，包括：

一彩色滤光片，其排列设有多个像素，且各所述像素分别排列有多个子像素；

一格栅面板，设有多个格状排列的不透光的视差格栅，所述视差格栅对应于所述彩色滤光片的像素，且在两个所述视差格栅之间有一透光区；

其中，上下列的所述视差格栅彼此对角相邻地形成，且所述透光区的宽度大于一所述子像素的宽度。

2.根据权利要求1所述的格栅装置，其特征在于，所述格栅面板位于包括所述彩色滤光片的装置的上方。

3.根据权利要求1所述的格栅装置，其特征在于，所述格栅面板位于包括所述彩色滤光片的装置的下方。

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