CN1913648A - 图像显示装置及用于该图像显示装置的立体图像产生结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像显示装置及用于该图像显示装置的立体图像产生结构，所述图像显示装置包含一显示面板及一视差光件。显示面板设置有呈条纹式配列的子像素阵列，该子像素阵列的水平像素密度为垂直像素密度的两倍，且沿横向排列的两相邻子像素其色彩相同、沿纵向排列的两相邻子像素其色彩相异。视差光件形成有多个光分离单元，多个光分离单元对应子像素横列及纵列分布形成多道横列及纵列，且两相邻横列中的光分离单元沿横向交错设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的子像素阵列，该三角式配列像素布局即可作为实施子像素成像技术的驱动架构，而可大幅提升图像解析度及显示品质。

Description

图像显示装置及用于该图像显示装置的立体图像产生结构

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，尤其是指一种同时具平面二维(2D)及立体三维(3D)显示模式的图像显示装置。

背景技术

图1为示意图，显示利用视差光件(parallax optic)自动产生立体图像的一公知图像显示装置100。如图1所示，该图像显示装置100包含一液晶面板102及一视差障壁基板(parallax barrier plate)104。视差障壁基板104由一玻璃基板118及形成于该玻璃基板118上的多条纹式遮光部120所构成，其与液晶面板102表面接触作为分离左右眼图像的光分离元件。

液晶面板102于玻璃基板106及108之间形成一液晶层110。观察者122侧(光出射侧)的玻璃基板106设置有偏光板112，背光116侧(光入射侧)设置有偏光板114。如图1所示，公知自动产生立体图像的方式，是将左眼用图像及右眼用图像于液晶层中以交互间隔的方式显示，当光线由背光116发出后，穿透左眼用图像及右眼用图像的光线可通过视差障壁基板104相互分离，使观察者122的左眼仅观察到左眼用图像而右眼仅观察到右眼用图像，产生视差效果而使观察者122自动感知一立体图像。然而，由于观察者的左眼仅能观察到左眼用图像，而右眼仅能观察到右眼用图像，因此观察者感知的立体图像其横向解析度仅为原像素配列的一半。换言之，因为立体图像显示需要两个水平子像素的邻接，一个子像素给左眼看，另一邻接子像素给右眼看，所以3D显示模式的横向解析度与2D显示模式的横向解析度相较之下将只剩下一半。

因此，为提高3D显示模式的横向解析度，使立体图像显示能达到全解析(full resolution)的程度，日本NEC公司发展出水平双倍密度像素(horizontally double-density pixels；HDDP)架构。如图2A所示，该HDDP架构采用一横向条纹式配列(stripe topology)的RGB子像素布局，即相同的原色子像素(R、G或B子像素)沿水平横向(X方向)排列，而相异的原色子像素沿垂直纵向(Y方向)排列。于该HDDP架构下，液晶面板的彩色像素布局区域划分为多个彼此邻接的矩形像素区块128，该矩形像素区块128如图2A所示为两组RGB子像素(R1、G1、B1、R2、G2、B2)所构成。接着，矩形像素区块128沿垂直纵向均分为分别接收左眼图像数据及右眼图像数据的矩形像素128A(包含R1、G1、B1)及矩形像素128B(包含R2、G2、B2)，使整体像素布局的水平像素密度为垂直像素密度的两倍。再者，如图2A的阴影斜线所示，于该HDDP架构下，视差光件的光分离单元是沿垂直纵向(Y方向)连续形成的条纹式结构。因此，通过此像素布局及视差光件配置方式，当供左右眼的图像分别经由视差光件126A及126B分离后，因一个矩形像素给左眼看而另一水平邻接的矩形像素给右眼看，故如图2B所示，左眼可观察到纵列M1、N1，而右眼可观察到纵列M2、N2，如此3D显示模式下的横向解析度可保持与2D显示模式的横向解析度相等。

换言之，HDDP架构下的横向解析度于2D与3D显示模式上均相同，左右眼分别看到的是一个矩形像素，而双眼同时看到的像素为一合成的矩形像素区块。

然而，基于该HDDP架构所获得的解析度及图像品质仍有极大的改善空间。举例而言，当欲采用子像素成色技术(sub-pixel rendering；SPR)来进一步提高解析度及图像显示品质时，必须具有子像素R及子像素G同时交错出现在每一个水平及垂直配列的像素布局，以提供全彩平衡(color balance)能力，例如图3所示的Pentile像素布局130。然而，请再参考图2B，于该HDDP架构下的像素布局及视差光件配置方式，会使左右眼所视图像均为条纹式像素配列，亦即其水平横列均由相同的原色子像素构成，因此即使搭配子像素成色技术亦无法提高其调制转换函数值(modulation transfer function)及寻址能力(addressability)来进一步提升其解析度及图像品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种图像显示装置及用于该图像显示装置的立体图像产生结构，其能提供于水平双倍密度像素(HDDP)架构下搭配子像素成色技术(sub-pixel rendering)运用的能力，而可大幅提升图像解析度及显示品质。

本发明的技术解决方案是：一种图像显示装置，其包含：一显示面板，该显示面板设置有呈条纹式配列的原色子像素阵列，该原色子像素阵列中沿一第一配置方向排列的两相邻子像素其色彩相同、沿一第二配置方向排列的两相邻子像素其色彩相异，且该原色子像素阵列的第一配置方向像素密度为第二配置方向像素密度的两倍；及一视差光件，设置于该显示面板的一侧，该视差光件形成有产生视觉分离效果的多个光分离单元，且该多个光分离单元对应该第一及第二配置方向分布形成多道第一及第二配列，其中分别位于两相邻第一配列中的两邻接光分离单元于该第一配置方向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的原色子像素布局。

本发明还提出另一种图像显示装置，包含：一显示面板，该显示面板的彩色像素布局区域分为多个彼此邻接的矩形像素区块，且各该矩形像素区块沿垂直纵向均分为分别接收左眼图像数据及右眼图像数据的左眼矩形像素及右眼矩形像素，各该矩形像素均至少包含一组红(R)、绿(G)及蓝(B)色子像素，且所有子像素于该显示面板上配置形成多道横列及纵列；及一视差光件，设置于该显示面板的一侧，该视差光件形成有产生视觉分离效果的多个光分离单元，且该多个光分离单元对应该子像素横列及纵列分布形成多道横列及纵列，其中分别位于两相邻横列中的两邻接光分离单元于水平横向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的红(R)、绿(G)及蓝(B)色子像素布局。

最后，本发明提出一种立体图像产生结构，包含一基板及形成于其上具有视觉分离效果的多个光分离单元，该多个光分离单元相对一呈条纹式配列(stripe topology)的子像素阵列设置，该子像素阵列由两相邻子像素其色彩相同的横列、及两相邻子像素其色彩相异的纵列所构成，其中该多个光分离单元对应该子像素横列及纵列分布形成多道横列及纵列，且分别位于两相邻横列中的两邻接光分离单元于水平横向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的子像素布局。

本发明的特点和优点是：本发明的图像显示装置包含一显示面板及一视差光件。显示面板的彩色像素布局区域分为多个彼此邻接的矩形像素区块，且各矩形像素区块沿垂直纵向均分为分别接收左眼图像数据及右眼像素数据的两矩形像素，使水平像素密度为垂直像素密度的两倍。各个左眼矩形像素及右眼矩形像素均至少包含一组红(R)、绿(G)及蓝(B)色子像素，且所有子像素于该显示面板上配置形成多道横列及纵列。视差光件设置于显示面板的一侧，且其上形成有产生视觉分离效果的多个光分离单元。多个光分离单元对应子像素横列及纵列分布形成多道横列及纵列，其中分别位于两相邻横列中的两邻接光分离单元于水平横向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的红(R)、绿(G)及蓝(B)色子像素布局。

通过本发明的设计，观察者左眼及右眼即可分别看到子像素R及子像素G同时交错出现在每一个水平及垂直配列的三角式配列子像素图像，该三角式配列像素布局即可作为实施子像素成像技术的驱动架构，而可大幅提升图像解析度及显示品质。

附图说明

图1为示意图，显示利用视差光件自动产生立体图像的一公知图像显示装置。

图2A为示意图，显示一水平双倍密度像素架构的横向条纹式子像素配列。

图2B为示意图，显示图2A的像素布局经视觉分离后左眼及右眼分别观察到的子像素图像。

图3为示意图，显示用于子像素成色技术的Pentile像素布局。

图4A及图4B为示意图，显示依本发明一实施例的图像显示装置。

图5A沿图4B的Z方向观察的俯视示意简图。

图5B为示意图，显示依本发明的设计经视觉分离后左眼及右眼分别可观察到的子像素图像。

图6A及6B为示意图，显示依本发明的三角式子像素配列采用子像素成色技术的取点方式。

图7显示于HDDP架构下本发明的三角式配列设计与公知条纹式配列的解析度比较。

图8A及图8B为显示本发明另一实施例的示意图。

图9为显示本发明另一实施例的示意图。

附图标号说明：

10、图像显示装置           12、显示面板             14、液晶光阀

16、矩形像素区块           16A、16B、矩形像素       18、不透光区块

20、透光区块               22、柱状透镜             24、柱状部

26、视差障壁基板           28、玻璃基板             30、遮光区块

100、图像显示装置          102、液晶面板            104、视差障壁基板

106、108、玻璃基板         110、液晶层              112、114、偏光板

116、背光                  118、玻璃基板            120、遮光部

122、观察者                126A、126B、视差光件     128、矩形像素区块

128A、128B、矩形像素       130、Pentile像素布局     I、J、柱状部

R、G、B、R1、G1、B1、R2、G2、B2、子像素             M1、M2、N1、N2、纵列

P、不透光区块

具体实施方式

图4A及图4B为示意图，显示依本发明一实施例的图像显示装置10。依本实施例，图像显示装置10包含一显示面板12及一液晶光阀(liquid crystalshutter)14。该显示面板12例如可为一液晶显示面板，且其彩色像素布局与HDDP架构相同，亦即采用横向条纹式配列的RGB子像素布局，其中相同的原色子像素(R、G或B子像素)沿水平横向(X方向)排列，而相异的原色子像素沿垂直纵向(Y方向)排列。该显示面板12的彩色像素布局区域是由多个彼此邻接的矩形像素区块16所构成，且各个矩形像素区块16沿垂直纵向均分为分别接收左眼图像数据(资料)及右眼图像数据的矩形像素16A及矩形像素16B，使整体彩色像素布局的水平像素密度为垂直像素密度的两倍。

本实施例用以产生左右眼视觉分离效果的视差光件为液晶光阀14，图4A显示液晶光阀14关闭状态(OFF)，当液晶光阀14关闭时，光线可完全透过液晶光阀而为一平面二维(2D)显示模式。图4B显示液晶光阀开启状态(ON)，当液晶光阀14开启时，施加电压会改变液晶分子的配列状态形成多个不透光区块18，通过该不透光区块18产生的视差效果而形成一立体三维(3D)图像显示模式。如图4B所示，不透光区块18与透光区块20对应子像素外形而形成为矩形，且其对应每个R、G或B子像素设置而形成多道水平横列及垂直纵列。再者，不透光区块18与透光区块20不论于水平横列或于垂直纵列上皆交替出现，而形成一类似西洋棋盘(checkerboard)的分布。换言之，两相邻水平横列中的两邻接不透光区块18于水平横向上错开设置。

另一方面，请参考图4B中不透光区块P于像素布局上的投影虚线，及图5A沿图4B的Z方向观察的俯视示意简图，可清楚看出不透光区块18相对R、G或B子像素的相对配置。由图中可看出，各个不透光区块18并非以叠合子像素区块方式配置，而是相对子像素区块沿水平横向X偏移一定位移量方式配置，即不透光区块的投影位置位于两相邻纵列子像素的交界上以产生视差效果。

通过本发明的设计，因不透光区块18与透光区块20不论于水平横列或于垂直纵列上皆交替出现，而形成一类似西洋棋盘(checkerboard)的分布，故观察者左眼及右眼可分别看到如图5B左方及右方所示的三角式配列(deltatopology)RGB子像素图像。因三角式配列的RGB子像素布局，子像素R及子像素G可同时交错出现在每一个水平及垂直配列上，故通过本发明视差光件设计所产生的三角式配列布局，使各子像素得以相互分享，达到于HDDP架构下可采用子像素成色技术(sub-pixel rendering)来进一步提高解析度及图像品质的目的。

如图6A及6B所示，当采用子像素成色技术时，通过将相邻的R、G、B实体子像素(physical sub-pixels)取点加以演算可获得大量的逻辑子像素(logic sub-pixels)，而可大幅提高图像的视觉解析度(visual resolution)，进而使其显示立体图像时更为细致，并有效改善立体图像显示时所产生的锯齿状现象而进一步提高图像品质。如图7所示，本发明于HDDP架构下的三角式配列设计可搭配子像素成色技术，在相同尺寸的液晶显示面板下本发明的2D及3D显示解析度均为HDDP条纹式配列架构的3倍。

图8A及图8B为显示本发明另一实施例的示意图，于其中用以产生立体图像的视差光件是采用一柱状透镜(lenticular lens)22，柱状透镜22上形成有多个柱状部24，每个柱状部24对应显示面板上沿水平横向分别分配给左右眼的两相邻子像素(如B1、B2)设置，而形成多道柱状部水平横列及垂直纵列。

依本发明的设计，分别位于两相邻柱状部横列中的两相邻柱状部是于水平横向上彼此错开设置。如图8A及图8B所示，位于两相邻柱状部横列中，分别对应子像素B1、B2的柱状部I及对应子像素G1、G2的柱状部J于水平横向上彼此错开设置。通过此设计，位于同一纵列的子像素B1及子像素G2可分别通过错排的柱状部I及柱状部J分别折射进入观察者的右眼及左眼，获得使观察者单眼所视为呈三角式配列(delta topology)的子像素图像的效果。

图9为显示本发明另一实施例的示意图，于其中用以自动产生立体图像的视差光件是采用一视差障壁基板26。视差障壁基板26是于一玻璃基板28上，利用如油墨等不透光材料涂布形成错排的遮光区块30来产生视觉分离效果。图9例示的遮光区块呈矩形，且两相邻水平横列中的两相邻遮光区块30于水平横向上错开设置。

基于上述的例示可知，本发明用以产生视觉分离效果的光分离单元可为液晶光阀的不透光区块、柱状透镜的柱状部、或视差障壁基板的遮光区块，然而，本发明的视差光件及用以产生视觉分离效果的多个光分离单元并不限定为上述元件，其选择仅需能达到使观察者单眼所视为呈三角式配列的RGB子像素图像的效果即可。

再者，本发明于HDDP架构下具有分别接收左眼图像数据及右眼像素数据的两矩形像素的设计，可进行平面二维(2D)及立体三维(3D)显示模式的切换。亦即，当送入左眼矩形像素与右眼矩形像素的图象数据相同时，该图像显示装置即呈现一平面二维(2D)显示，当送入左眼矩形像素与右眼矩形像素的图象数据不同时，该图像显示装置可呈现一立体三维(3D)显示。

虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。

Claims (13)

1.一种图像显示装置，其特征在于，包含：

一显示面板，该显示面板设置有呈条纹式配列的原色子像素阵列，该原色子像素阵列中沿一第一配置方向排列的两相邻子像素其色彩相同、沿一第二配置方向排列的两相邻子像素其色彩相异，且该原色子像素阵列的第一配置方向像素密度为第二配置方向像素密度的两倍；及

一视差光件，设置于该显示面板的一侧，该视差光件形成有产生视觉分离效果的多个光分离单元，且该多个光分离单元对应该第一及第二配置方向分布形成多道第一及第二配列，其中分别位于两相邻第一配列中的两邻接光分离单元于该第一配置方向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的原色子像素布局。

2.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于，该第一配置方向为水平横向，该第二配置方向为垂直纵向，且该原色子像素包含红色、绿色及蓝色子像素。

3.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于，该视差光件为一液晶光阀，且当该液晶光阀关闭时，该图像显示装置呈现平面二维显示；当该液晶光阀开启时，该图像显示装置呈现立体三维显示。

4.如权利要求3的图像显示装置，其特征在于，当该液晶光阀开启时形成多个透光及不透光区块，且该透光及不透光区块于该第一及第二配置方向上均交替出现形成一西洋棋盘分布。

5.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于，该视差光件为一柱状透镜，该光分离单元为该柱状透镜的柱状部，且每个柱状部对应于该第一配置方向上分别分配予左眼及右眼的两相邻子像素设置。

6.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于，该视差光件为一视差障壁基板，且该光分离单元为该视差障壁基板的遮光区块。

7.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于，该三角式配列的原色子像素布局为实施子像素成像技术的驱动架构。

8.一种图像显示装置，其特征在于，包含：

一显示面板，该显示面板的彩色像素布局区域分为多个彼此邻接的矩形像素区块，且各该矩形像素区块沿垂直纵向均分为分别接收左眼图像数据及右眼图像数据的左眼矩形像素及右眼矩形像素，各该矩形像素均至少包含一组红、绿及蓝色子像素，且所有子像素于该显示面板上配置形成多道横列及纵列；及

一视差光件，设置于该显示面板的一侧，该视差光件形成有产生视觉分离效果的多个光分离单元，且该多个光分离单元对应该子像素横列及纵列分布形成多道横列及纵列，其中分别位于两相邻横列中的两邻接光分离单元于水平横向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的红、绿及蓝色子像素布局。

9.如权利要求8的图像显示装置，其特征在于，于该水平横向上排列的两相邻子像素其色彩相同，于该垂直纵向上排列的两相邻子像素其色彩相异。

10.如权利要求8的图像显示装置，其特征在于，当送入该左眼矩形像素与该右眼矩形像素的图象数据相同时，该图像显示装置呈现一平面二维显示；当送入该左眼矩形像素与该右眼矩形像素的图象数据不同时，该图像显示装置呈现一立体三维显示。

11.如权利要求8的图像显示装置，其特征在于，该三角式配列的子像素布局为实施子像素成像技术的驱动架构。

12.如权利要求8的图像显示装置，其特征在于，该视差光件为一液晶光阀、一柱状透镜、或一视差障壁基板。

13.一种立体图像产生结构，其特征在于，包含一基板及形成于其上具有视觉分离效果的多个光分离单元，该多个光分离单元相对一呈条纹式配列的子像素阵列设置，该子像素阵列由两相邻子像素其色彩相同的横列、及两相邻子像素其色彩相异的纵列所构成，其中该多个光分离单元对应该子像素横列及纵列分布形成多道横列及纵列，且分别位于两相邻横列中的两邻接光分离单元于水平横向上错开设置，使观察者单眼所视为呈三角式配列的子像素布局。

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