TW201631360A - 自動立體顯示裝置及驅動方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種自動立體顯示器，該自動立體顯示器包括：一像素化顯示面板，其包括單色像素之一陣列或不同色子像素之一陣列；及一視圖成形配置，其包括透鏡元件之一陣列。該等像素形成一六邊形網格，且該等透鏡亦呈一六邊形網格重複。定義一向量p，其與該像素網格與該透鏡網格之間的一映射相關。識別在此向量p之二維空間中且賦予良好或不良顯帶效能之區域，並且選擇較佳顯帶效能區域。

Description

自動立體顯示裝置及驅動方法
本發明係關於一種自動立體顯示裝置及一種用於此一顯示裝置之驅動方法。
一已知自動立體顯示裝置包括一二維液晶顯示面板，該二維液晶顯示面板具有充當一影像成形構件以產生一顯示之顯示像素之一列及行陣列(其中一「像素」通常包括「子像素」之一集，且一「子像素」為最小個別可定址、單色像元)。平行於彼此延伸之長形透鏡之一陣列覆蓋該顯示像素陣列且充當一視圖成形構件。此等透鏡稱為「雙凸透鏡」。來自該等顯示像素之輸出經投射穿過此等雙凸透鏡，該等雙凸透鏡之功能為修改該等輸出之方向。
該像素包括可經定址以產生所有可能顏色之子像素之最小集。出於本發明描述之目的，亦定義一「單位單元」。該單位單元被定義為進行重複以形成全子像素圖案之子像素之最小集。該單位單元可為相同於一像素之子像素配置。然而，該單位單元可包含多於一像素之子像素。例如，若存在具有不同子像素定向之像素，則出現此情況。總體子像素圖案接著重複比一像素更大之一基本單元(單位單元)。
該等雙凸透鏡經提供為一透鏡元件片，該等透鏡元件之各者包括一長形的部分圓柱狀(例如，半圓柱狀)透鏡元件。該等雙凸透鏡在 顯示面板之行方向上延伸，其中各雙凸透鏡覆蓋兩個或更多個相鄰行顯示子像素之一各自群組。
各雙凸透鏡可與兩行顯示子像素相關聯以使得一使用者能夠觀察單個立體影像。替代地，各雙凸透鏡可與列方向上之三個或更多個相鄰顯示子像素之一群組相關聯。各群組中之對應行顯示子像素經適當地配置以從一各自二維子影像提供一垂直片段。隨著一使用者之頭部從左移動至右，觀察到一系列連續的、不同立體視圖，從而產生例如一身歷其境印象(look-around impression)。
圖1為一已知直視自動立體顯示裝置1之一示意透視圖。已知裝置1包括充當一空間光調變器以產生顯示之一主動矩陣類型之液晶顯示面板3。
顯示面板3具有顯示子像素5之列及行之一正交陣列。為了清晰起見，圖式中僅展示少量顯示子像素5。實際上，顯示面板3可包括約一千列及幾千行顯示子像素5。在一黑色及白色顯示面板中，一子像素事實上構成一全像素。在一彩色顯示器中，一子像素為一全色像素之一個彩色分量。根據一般術語，該全色像素包括產生一經顯示之最小影像部件之所有顏色所必需之所有子像素。因此，例如一全色像素可具有可能擴增有一白色子像素或一或多個其他基色子像素之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)子像素。液晶顯示面板3之結構完全係習知的。特定言之，面板3包括一對隔開的透明玻璃基板，在該等基板之間提供一對準的扭轉向列或其他液晶材料。該等基板在其等對向表面上攜載透明氧化銦錫(ITO)電極之圖案。亦在該等基板之外表面上提供偏振層。
各顯示子像素5在基板上包括相對電極，其中在該等基板之間具有中介液晶材料。由該等電極之形狀及佈局判定顯示子像素5之形狀及佈局。顯示子像素5藉由間隙而彼此有規則地隔開。
各顯示子像素5與一切換元件(諸如一薄膜電晶體(TFT)或薄膜二極體(TFD))相關聯。顯示像素經操作以藉由將定址信號提供給該等切換元件而產生顯示，且合適定址方案將為熟習此項技術者所知。
由一光源7照射顯示面板3，在此情況下該光源7包括在顯示像素陣列之區域上方延伸之一平面背光燈。來自光源7之光經引導穿過顯示面板3，其中個別顯示子像素5經驅動以調變該光且產生顯示。
顯示裝置1亦包括一雙凸片9，該雙凸片9配置於顯示面板3之顯示側上方，執行一光引導函數且因此執行一視圖成形函數。雙凸片9包括平行於彼此延伸之一列雙凸元件11，為了清晰起見，以經擴大之尺寸展示該等雙凸元件11之僅一者。
雙凸元件11呈各具有垂直於該元件之圓柱狀曲率延伸之一長軸12之凸形圓柱狀透鏡之形式，且各元件充當一光輸出引導構件以將不同影像或視圖從顯示面板3提供給位於顯示裝置1前方之一使用者之眼睛。
該顯示裝置具有控制背光燈及顯示面板之一控制器13。
圖1中所展示之自動立體顯示裝置1能夠在不同方向上提供若干不同透視圖，即，其能夠將像素輸出引導至該顯示裝置之視場內之不同空間位置。特定言之，各雙凸元件11覆蓋各列中之顯示子像素5之一小群組，其中在當前實例中，一列垂直於雙凸元件11之長軸延伸。雙凸元件11在一不同方向上投射一群組之各顯示子像素5之輸出，以便形成若干不同視圖。隨著使用者之頭部從左移動至右，其眼睛繼而將接收該若干視圖之不同者。
熟習此項技術者將明白，一光偏振構件必須結合上文所述之陣列使用，此係因為液晶材料係雙折射的，其中反射率切換僅應用於一特定偏振光。該光偏振構件可經提供為該裝置之顯示面板或視圖成形配置之部件。
圖2展示如上文所述之一雙凸類型視圖成形配置之操作之原理且展示光源7、顯示面板3及雙凸片9。該配置提供各在不同方向上予以投射之三個視圖。運用一個特定視圖之資訊驅動顯示面板3之各子像素。
在上述設計中，背光燈產生一靜態輸出，且由該雙凸配置實行所有視圖方向，其提供一空間多工方法。使用一視差屏障實現一類似方法。
該雙凸配置僅對該顯示器之一個特定定向提供一自動立體效應。然而，諸多手持型裝置可在直式檢視模式與橫式檢視模式之間輪換。因此，在不同檢視模式中，一固定雙凸配置不允許一自動立體檢視效應。因此，未來3D顯示器(尤其係平板電腦、行動電話及其他可攜式裝置)將具有觀察來自諸多方向且具有不同螢幕定向之3D影像之一可能性。具有既有像素設計之現代LCD及OLED顯示面板不適於本申請案。此問題已被認知，且存在各種解決方案。
一動態解決方案涉及提供一可切換透鏡配置，該可切換透鏡配置可在不同模式之間切換以在不同定向中啟動視圖成形效應。本質上，可存在兩個雙凸配置，其中一個雙凸配置在穿透模式中起作用且另一雙凸配置在透鏡模式中起作用。各雙凸配置之模式可藉由切換該雙凸配置自身(例如使用一LC可切換透鏡陣列)或藉由控制入射於該雙凸配置上之光之一偏振而受控制。
一靜態解決方案涉及設計在不同定向中運作之一透鏡配置。一簡單實例可組合顯示器中之正方形子像素之一矩形網格與微透鏡之一矩形網格(其中透鏡網格方向相對於像素網格方向傾斜或非傾斜)以在兩個顯示定向中產生多個視圖。子像素形狀較佳應接近1：1縱橫比，因為此將允許避免在直式/橫式定向中個別視圖有不同角寬度之一問題。
一替代網格設計可基於棋盤格形六邊形，且本發明具體係關於此等設計。顯示面板像素及視圖成形配置(透鏡)之一六邊形網格可賦予額外對稱性及緊湊包裝。
此方法之一個可能缺點為一顯帶效應，其中子像素之間的黑色矩陣區域作為一規則圖案投射給檢視者。部分地，可藉由使透鏡陣列傾斜解決該缺點。具體言之，為了降低歸因於週期性黑色像素矩陣之投射引起之顯帶效應，需要挑選相對於像素定址方向(列/行)之一視圖成形配置。
藉由申請專利範圍定義本發明。
根據本發明，提供一種自動立體顯示器，其包括：一像素化顯示面板，其包括單色像素之一陣列或具有一起定義全色像素之各自子像素群組之不同色子像素之一陣列；及一視圖成形配置，其包括透鏡元件之一陣列，該等透鏡元件定位於該顯示面板上，以用於將光從不同像素或子像素引導至不同空間位置，藉此以使得一三維場景之不同視圖能夠顯示於不同空間位置中，其中該顯示面板之像素形成與120度具有20度或更小之一最大內角偏差之一六邊形網格，且其中該六邊形網格重複基本平移向量 a 及 b ，且基本平移向量 a 及 b 之較短向量與較長向量之長度具有介於0.66與1之間的一縱橫比；其中該視圖成形配置包括呈一六邊形網格重複基本平移向量 p' 及 q' 之透鏡之一二維陣列；其中將一無維向量 p 定義為(p a ,p b )，其滿足： p' =p a a +p b b ，且對於整數n，將分量p b 及p a 之空間中之圓形區域定義為： 其中
其中r n =r 0 n -γ 定義各圓之半徑，Γ n 定義圓心，且N包括兩個座標向量之一向量函數，其定義為： 基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 經選擇以具有某些值，使得 p 落於排除集E 1 、E 3 或E 4 之向量空間中，其中r 0=0.1且γ=0.75。
換言之，上述主方程式解讀為如下：
(線1)E n 等於 p 之值集，使得對於集Γ n 中之向量 v 之所有值，應用於從一向量 v 至向量 p 之差向量之函數N小於rn 2。隨後定義函數N。此定義以值集Γ n 為中心之圓。
(線2)Γ n 為向量值集 i +j/n，其中 i 及 j 作為整數值(即，正整數及負整數及零)之二維向量空間中之向量且對於 i 及 j ，應用於 j 向量之函數N給定答案n。
向量 p 定義像素(或子像素)網格與透鏡網格之間的空間關係。因此，向量 p 定義像素(或子像素)與透鏡之間的一映射。特定言之，向量 p 之分量為從像素網格向量空間(由 a 及 b 定義)及透鏡網格向量空間(至少由 p’ 定義)之矩陣變換項。向量 p 之分量繼而定義不同像素(或子像素)促成不同透鏡相位之方式及黑色光罩區域藉由透鏡網格成像之方式。因此，向量 p 可被視為用來定義透鏡與像素之間的關係之一最根本方式。
「基本平移向量」指代從一像素或透鏡區域內之一點至一相鄰像素或透鏡區域中之一對應點之一向量平移。透鏡及像素區域係二維的，因此存在兩個平移向量-每個網格方向一個平移向量。對於一規則六邊形網格，基本平移向量在列及行方向上且彼此成120度。對於一傾斜網格，基本平移向量可偏離此120度角，但沿著該網格之列及 行方向。因此，透鏡及/或像素之六邊形網格可為規則六邊形或其等可具有一非規則六邊形形狀，例如一傾斜版本之規則六邊形網格。
圓形區域定義向量 p 之分量之可能值之集且因此定義相關特性之區域。
藉由排除E 1 、E 3 及E 4 之中心附近之區域，防止顯帶問題。特定言之，例如在各透鏡下方具有子像素之一整數陣列之常規面板設計以及部分設計對應於落於E 1 、E 3 或E 4 區域之中心中之 p 之值。
依此方式，本發明提供用於顯示面板佈局之設計參數，該等設計參數解決上文所提及之顯帶問題且實現具有良好效能之可旋轉多視圖自動立體3D顯示器。
基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 可具有某些值，使得 p 不在集E 1 中，其中r 0 =0.25且γ=0.75。
基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 可具有某些值，使得 p 不在集E 3 中，其中r 0 =0.25且γ=0.75。
基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 可具有某些值，使得 p 不在集E 4 中，其中r 0 =0.25且γ=0.75。
此等不同區域表示越來越佳之顯帶效能，使得藉由排除向量 p 之設計空間中之越來越多區域，剩餘設計選項給出越來越佳顯帶效能。
基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 可具有某些值，使得 p 不在如上文所定義之一個或多個集中，其中r 0 =0.35。
在向量 p 之向量空間中亦存在較佳區域。在一實例中，基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 可具有某些值，使得 p 在集E 7 中，其中r 0 =0.35且γ=0.75。
在另一實例中，基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 可具有某些值，使得 p 在集E 9 中，其中r 0 =0.35且γ=0.75。
該顯示裝置可用於一可攜式裝置中，其中該可攜式裝置可經組 態以依一直式顯示模式及一橫式顯示模式操作。該顯示裝置可為一行動電話或平板電腦。
1‧‧‧直視自動立體顯示裝置
3‧‧‧像素化顯示面板/液晶顯示面板
5‧‧‧顯示子像素
7‧‧‧光源
9‧‧‧雙凸片
11‧‧‧雙凸元件
12‧‧‧長軸
13‧‧‧控制器
30‧‧‧最小單位單元
31‧‧‧子像素
32‧‧‧像素/像素區域
40‧‧‧正方形像素陣列
42‧‧‧透鏡網格/視圖成形配置
44‧‧‧透鏡元件/透鏡/球形透鏡
現將純粹藉由實例、參考隨附圖式描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1為一已知自動立體顯示裝置之一示意透視圖；圖2為圖1中所展示之顯示裝置之一示意截面視圖；圖3a至圖3e為基於正方形或近正方形像素及透鏡網格之各種可能像素網格；圖4出於說明所使用分析之目的而展示覆蓋於一正方形像素陣列上方之一透鏡網格，其中一節距向量 p 定義該透鏡網格與該正方形像素陣列之間的關係；圖5為對用來特性化像素陣列及透鏡網格之參數之一圖形說明；圖6展示使用莫耳方程式及一可見度函數來估計一給定節距向量 p 之可見顯帶量之一圖表；圖7展示來自圖6之圖表之區域之一第一可能特性化；圖8展示來自圖6之圖表之區域之一第二可能特性化；圖9a至圖9d展示對於不同透鏡設計呈現圖3(c)之2D像素佈局之3D像素結構之模擬之光線軌跡；圖10a至圖10d為針對相同於圖9a至圖9d中之實例根據兩個維度中之透鏡相位之亮度(L*)之一圖表；圖11a至圖11d展示針對相同於圖9a至圖9d中之實例顏色偏差之一圖表；圖12a至圖12d展示基於六邊形像素及透鏡網格之各種可能像素網格；圖13展示一基於六邊形子像素但事實上形成一矩形網格之像素 網格；圖14展示覆蓋於一六邊形像素陣列上方之一六邊形透鏡網格，其中一節距向量 p 定義該六邊形透鏡網格與該六邊形像素陣列之間的關係；圖15為對用來特性化像素陣列及透鏡網格之參數之一第一圖形說明；圖16為對用來特性化像素陣列及透鏡網格之參數之一第二圖形說明，其對應於圖5中之表示；圖17展示使用莫耳方程式及一可見度函數來估計一給定節距向量 p 之可見顯帶量之一圖表；圖18展示來自圖17之圖表之區域之一第一可能特性化；及圖19展示來自圖17之圖表之區域之一第二可能特性化。
應注意，圖3a至圖3e及圖4意欲於展示正方形像素及透鏡網格，圖12a至圖12d至圖14意欲於展示規則六邊形像素及透鏡網格，且圖5至圖8及圖15至圖19意欲於展示圓形區域。正方形、規則六邊形及圓形表示之任何失真為不正確影像再現之結果。
本發明提供一種自動立體顯示器，該自動立體顯示器包括：一像素化顯示面板，其包括單色像素之一陣列或不同色子像素之一陣列；及一視圖成形配置，其包括透鏡元件之一陣列。該等像素形成一六邊形網格，且該等透鏡亦呈一六邊形網格重複。定義一向量 p ，其與該像素網格與該透鏡網格之間的一映射相關。識別在此向量 p 之二維空間中且賦予良好或不良顯帶效能之區域，並且選擇較佳顯帶效能區域。
本發明係基於像素網格與透鏡網格之間的關係對顯帶效能之效應之一分析。顯帶分析可應用於不同像素及透鏡設計。應注意，術語 「像素網格」用來指示像素之網格(若各像素具有僅一個可定址元件)或子像素之網格(若各像素具有多個獨立可定址子像素)。
為了闡釋分析方法，將基於正方形(或近正方形)像素網格及透鏡網格提出一第一實例。本發明具體係關於六邊形像素及透鏡網格，對六邊形像素及透鏡網格之一分析經提供為一第二實例。
對於一正方形像素網格及透鏡網格之第一實例，論述具有呈一規則4倍對稱的本質上正方形網格之像素之顯示面板設計，在該網格之頂部上存在亦具有呈一規則4倍對稱網格之元件之一光調變器。出於說明之目的，需要一些定義。特定言之，需要定義該面板(即，像素網格)之一座標系，且需要依據相對於該面板之座標系之幾何(實體)座標及邏輯座標定義該視圖成形配置之一座標系。
圖3展示各種可能像素網格。各實例展示使用本發明描述中採用之定義之最小單位單元30(即，進行重複以形成子像素圖案之子像素31之最小集，如上文所定義)及一像素32。一像素32為原色之所有者之最小正方形配置，使得在兩個正交定向中像素大小及形狀係相同的。
子像素展示為正方形。然而，實際子像素形狀可不同。例如，實際像素孔徑通常將為一不規則形狀，此係因為其可例如取決於像素電路元件(諸如在一主動矩陣顯示面板之情況下為切換電晶體)之大小及位置。像素網格形狀比個別像素或子像素之精密形狀更重要。相同推理適用於下文進一步論述之六邊形像素網格。
亦展示像素節距向量x及y。在分別位於列方向及行方向上之相鄰像素中心之間存在平移向量。最小單位單元30中之字母指示原色：R=紅色，G=綠色，B=藍色，W=白色。
圖3(a)展示一RGGB單位單元及一RGGB像素，圖3(b)展示一RGBGBGRG單位單元及一RGBG像素，圖3(c)展示一RGBW單位單元 及一RGBW像素，圖3(d)展示一RGBWBWRG單位單元及一RGBW像素，且圖3(d)展示一W單位單元及一W像素。
基於在後文稱為像素節距向量之兩個向量x及y定義一像素網格。該等向量形成以長度為單位(例如米)之一晶格矩陣X=[ x y ]。包含最小單位單元之一像素存在多個可能定義，然而對於本發明描述，該像素近似正方形。因此，X應經挑選以形成子像素之一近似正方形區域。如圖3(a)至圖3(d)中所展示，對於彩色顯示器，像素定義最簡單地導致具有2×2子像素之一區域。如在圖3(b)及圖3(d)中，在單位單元較大時，像素群組表現為旋轉或成鏡像以形成較大單位單元，而且在此等情況下X保持一2×2區域。對於單色顯示器，該像素為單個子像素之區域。
該等像素無需為完美正方形。該等像素可近似正方形，其意謂著任何角度之一旋轉、一受限轉角或受限延長係在範疇內。縱橫比定義為： 且網格角度為：
該轉角接著表示為|θ-90°|。因此，對於一近似正方形網格，a 1且|θ-90°|0°成立。
例如，a較佳介於0.9與1.1之間且θ介於80度與100度之間(當然，若一對棱角為80度，則另一對棱角為100度)。
為了定義透鏡網格，可定義透鏡節距向量。
圖4展示覆蓋於每個像素32具有2×2子像素31之一正方形像素陣列40上方之一透鏡網格42(諸如在圖3(a)及圖3(c)中)。四個子像素31之各像素群組中之一者係突顯的(即，展示為白色)。向量x及y為如上文所說明之該網格之像素節距向量。透鏡網格42包括具有組織成一正 方形網格之球形透鏡44之一微透鏡陣列。向量p’及q’為該網格之節距向量。該等向量由像素節距向量之一線性組合形成。
替代以米為單位之實體透鏡節距向量的是，邏輯及無維透鏡節距向量對於經挑選之p x 及p y 可定義為： p =(p x ,p y )且 q =(-p y ,p x )。
幾何(實體)節距向量 p' 及 q' (例如以米為單位)依據邏輯透鏡節距向量定義為： p' =Xp =p x x +p y y ， q' =Xq =-p y x +p x y 。
應依透鏡網格之相等變形反映像素網格之變形。應注意，〈 p ,q 〉=0但未必〈 p' ,q' 〉=0，此係因為吾人不要求〈 x ,y 〉=0。類似地，| p |=| q |但未必| p' |=| q' |。
出於本發明描述之目的，對於整數值n及m，區域定義為P n,m 。此等區域由自身組織成一圓網格之多個圓組成。
藉由以下方程式定義此一區域： 其中
p-v 項指定從 v 至 p 之向量長度，且因此不等地定義以由ν定義之一圓心為圓心之圓之一集。 v 自身為由L項之集定義之一向量集。由於對組成二維向量 i 及 j 之整數值施加之條件，故此具有離散數目個成員。
在此，r n,m =r 0 n -γ 為各圓之半徑。因此，此半徑隨n增大而減小。L n,m 為圓心集，且〈 i ,i 〉表示內積，使得若 i =[i j] T ，則〈 i ,i 〉=i 2+j 2。在本發明描述中使用一簡約表達法P n =P n,n 。應注意存在整數k，其中不存在使〈 j ,j 〉=k成立之整數 i 及 j 之可能組合。因此，P 3、P 6及P 7集為空集。
作為一實例，可開始於L 5,5研究集P 5。
在 i 之情況下，吾人指示所有 i =[i j] T ，其中i及j為整數(負數、零或正數)。之解集為：
在圖5中分別展示作為高斯整數及其倒易晶格之 j 及 j / n 之一圖形說明。
圖5(a)中之各點用高斯整數之座標標記，其中且範數N( g )=a 2+b 2。圖5(b)由相同點組成，但該等點之座標除以其等範數，因此對應於 j / n 而非 j 。
來自上文所展示之j之解集之任何組合i+係在L 5,5中。兩個實例 為及。區域P 5接著由具有該等圓心及半徑r 5=r 05-γ 之圓形區域組成。應注意，在各P 1圓周圍存在八個P 5圓，此係因為存在之八個解。
為了最小化具有呈一近似正方形網格之像素之可旋轉顯示器之顯帶問題，提出其中視圖成形配置之一陣列(通常為一微透鏡陣列)形成可藉由方向 p 依據像素座標描述之一正方形網格之一顯示器設計，其中挑選引起顯帶之區域P n 外之 p 。
為了分析顯帶問題，已使用兩種模型。第一模型係基於像素結構及透鏡結構兩者中之空間頻率之一分析且第二模型係基於光線追蹤。
第一模型使用莫耳方程式及一可見性函數以估計一給定節距向量 p 之可見顯帶量。
此模型導致一映射(諸如圖6)，其中較亮區域指示較多顯帶(對數尺度)。圖6繪製py對px。應瞭解，實際映射取決於諸如微透鏡視角及像素結構之參數。對於具有以下項之一像素之情況，產生圖6中之映射：具有整個像素表面之1/8孔徑之單個發射區域、隨透鏡孔徑縮放 之一高斯透鏡點散佈函數(PSF)及20角秒之一恆定透鏡視角。
由於PSF縮放，故| p |越小(在圖6之左上部分中)，更多顯帶分量可見(歸因於更準確焦點)。已觀察到，各種顯帶「二進制大物件(blob)」之強度取決於實際像素結構(參見圖3)但二進制大物件之位置始終相同。
分析部分基於可使用P n 區域說明此顯帶映射中之大部分結構之認知，其中具有較高n之P n 對應於較小區域。藉由P 1...P 8說明具有大量顯帶之多數區域。
藉由使一半徑r 0=0.35及γ=0.75擬合此映射，得到圖7中所展示之影像。在其他情況下，可存在較少顯帶且因此r 0=0.25已足夠嚴密。圖8展示使一半徑r 0=0.25擬合圖5之映射之結果。
在圖7及圖8中，亦對於正方形網格實例繪製較佳區域，即，P 9,18及P 14,26。最佳藉由r 0=0.35描述此等區域。
本發明之方法基於避免引起顯帶(即，避免向量 p =(p x ,p y )之某些值範圍)之區。
第一避免區為引起最大顯帶之區域P1(即，P1,1)。在圖8中，半徑值越小，排除區越小。因此，一第一排除區係基於r0=0.25。
在對於此正方形實例設計像素網格與透鏡網格之間的關係時將排除之區為：1. p P 1，其中半徑r 0=0.25且γ=0.75，2.恰如上而且 p P 2，3.恰如上而且 p P 4，4.恰如上而且 p P 5，5.恰如上而且 p P 8，6.上述中任一項，但其中半徑r 0=0.35。
在藉由排除區域剩下之空間內，存在一些特別感興趣區域，此 係因為對於寬範圍參數，顯帶尤其低。此等區域為：1. p P 9,18，其中半徑r 0=0.35，2. p P 14,26，其中半徑r 0=0.35。
較佳地，對於正方形網格實例，子像素呈一完美正方形網格但小變動係可能的。縱橫比較佳限於 a ，或更佳限於 a 。網格從一正方形/矩形至一棱形/平行四邊形之轉角較佳為|θ-90°|20°，或甚至|θ-90°|5°。
用來闡釋該方法之莫耳方程式之一替代方式為用光線追蹤顯示一全白色影像之一具有透鏡之顯示器之一模型。
圖9展示諸如圖3(c)之2D像素佈局之呈現。一無顯帶設計之任何呈現將表現為平均為白色，但對於一有顯帶之設計，強度及/或顏色取決於檢視者位置(即，透鏡相位)。
圖9(a)展示對於一透鏡相位，一透鏡設計在一P 1 區域中之呈現。儘管在圖9(a)之呈現中未展示，但白色及多數原色(藍色)消失。圖9(b)展示對於一透鏡相位，一透鏡設計在一P 2 區域中之呈現，其中大於平均量之黑色矩陣可見。圖9(c)展示對於一透鏡相位，一透鏡設計在一P 4 區域中之呈現，其中幾乎無黑色矩陣可見。圖9(d)展示對於此及所有其他相位，一透鏡設計在一P14,26中心處之呈現，其中在此節距內(實際上)具有相等原色分佈。
可對於各種透鏡相位呈現諸如圖9中所展示之一節距，此係因為不同透鏡相位(其指代負責產生一特定檢視位置之視圖之透鏡位置)引起不同子像素分佈。更有效的是對於各此種節距計算平均CIE 1931 XYZ色值。從該平均值，可計算給出比較感知顯帶效應之定量平均值之CIE L*a*b*色值。
在此感知顏色空間中，兩個色值之間的L2距離(下文表示為ΔE)指示該等顏色之間的經感知差。
目標為對應於(L*,a*,b*)=(100,0,0)之白色。
在圖10中，針對相同於圖9中之實例根據兩個維度中之透鏡相位繪製亮度(L*)，該等透鏡相位對應於藉由透鏡投射至不同檢視者位置之不同視圖。無維透鏡相位變數具有(0,1)範圍中之值。歸因於像素網格及透鏡網格之週期性，透鏡相位0及1對應於相同的經產生視圖。由於顯示器使用一2D微透鏡陣列，故透鏡相位自身亦為2D。
在圖11中，再次對於相同實例繪製顏色誤差(ΔE)。
取決於上述情況，僅ΔE1可見。圖10(d)及圖11(d)中之無顯帶實例分別表現為統一的L*=100及ΔE=0，而其他實例由於顏色隨檢視者位置(即，透鏡相位)變化而明顯具有顯帶。
由於顯示器使用一2D微透鏡陣列，故透鏡相位自身亦為2D。
圖表可概括為採取整個相位空間內之ΔE之均方根(RMS)值。
在以下表格中，已對於對應於應根據上文所說明之顯帶模型排除或包含之區域之一點清單進行此動作。
從此表格，清楚的是，兩種模型在顯帶預測方面很大程度上係一致。正區域具有低ΔE RMS 值，且最大負區域(具有最低序數)具有最高ΔE RMS 值。
上述第一模型提供顯帶效應之一概況，而第二模型提供更多細節及視覺效果。
現將對於一六邊形像素網格之實例提出一類似分析。
本發明具體係關於具有呈一六邊形網格(其較佳為一規則六邊形網格，但其可不同於一規則網格)之像素(或子像素)之面板，在該網格之頂部上存在亦具有呈一六邊形網格之元件之一視圖成形配置。
如在上述實例中，定義該面板之座標系，接著依據相對於該面板之座標系之幾何(實體)座標及邏輯座標定義該視圖成形配置之座標系。再者，定義參數空間中之參數區域，其等可經選擇以實現例如關於顯帶之所要效能。
再者，定義像素節距向量，且對於此實例，類似於上述實例中之向量 x 及 y 而定義向量 a 及 b 。
向量 a 及 b 為形成以長度為單位(例如米)之一晶格矩陣X=[ a b ]之像素節距向量。包含最小單位單元之一像素存在多個可能定義，但對於本發明，像素網格為六邊形，例如至少近似規則六邊形。因此，X應經挑選以形成子像素之一六邊形區域。
圖12中展示實例。
對於彩色顯示器，像素區域32最可能為具有3個或可能4個子像素31之一三角形區域。有時，此一群組表現為旋轉或成鏡像以形成一 較大且可能長形的單位單元，而且在此情況下X為具有3個或4個子像素31之一區域。對於單色顯示器，單位單元30為單個像素32之區域。重要的是像素32之網格，而非子像素31之形狀或網格。
圖12(a)展示其中各像素32形成為三個RGB子像素31之一三角形之一六邊形網格。單位單元30係相同的。
圖12(b)展示其中各像素32形成為四個RGBW子像素31之群組從而形成本質上為一棱形(但無直邊)之一形狀之一六邊形網格。單位單元30係相同的。
圖12(c)展示其中各像素32由七個子像素31(一個在中心中且六個在外圍)形成之一六邊形網格。然而，共用外子像素與相鄰像素使得每個像素平均存在4個(RGBW)子像素。單位單元30(可經平移以形成完整的整體子像素圖案之最小元件)係較大的，此係因為存在兩種類型之像素。
圖12(d)展示單色像素之一六邊形網格。單位單元30為單個像素32。
圖13之佈局為一反例，此係因為儘管子像素為六邊形且配置成一六邊形網格，但該像素網格實際上為矩形。由從一個像素平移至相鄰像素內之相同位置之向量定義該像素網格。
如在上述實例中，本發明既無需完美六邊形網格亦非角定向相關。任何角度之一旋轉、一受限轉角或受限延長亦係可能的。
該六邊形像素網格之縱橫比定義為 且該網格之角度為：
120°之一內角對應於一規則六邊形網格。一轉角量可因此表示為|θ-120°|。因此，對於一近似規則六邊形網格，β 1且|θ-120°|0° 成立。
如在上述實例中，亦定義透鏡節距向量。對於經挑選之p a 及p b ，邏輯及無維透鏡節距向量定義為 p =(p a ,p b )。
圖14中展示與六邊形情況相關之向量，其如同圖4般展示像素陣列40上方之透鏡網格42。此基於圖12(a)之三個子像素。該透鏡網格由真實向量 p’ 及 q’ 形成。
向量 p’ 及 q’ 具有相同長度且 p’ 與 q’ 之間的角度為120°。依據邏輯透鏡節距向量定義幾何(實體)節距向量 p’ 及 q’ (例如以米為單位)，其中應依透鏡網格之相等變形反映像素網格之變形(例如旋轉、轉角、縮放)。此可藉由考量伸展一撓性自動立體顯示器予以理解。
再者，無維節距向量 p 定義像素網格與透鏡網格之間的一映射且在此情況下藉由以下方程式予以定義： p' =p a a +p b b ，對於此實例，針對整數n，定義由自身組織成一圓網格之多個圓組成之區域E n 。藉由以下方程式定義此等區域：其中
再者，r n =r 0 n -γ 為各圓之半徑，Γ n 為圓心集，且N( j )為類似於艾森斯坦(Eisenstein)整數範數之範數，其定義為：
此定義圓心之一六邊形晶格。如在上述實例中， p-v 項指定從 v 至 p 之向量長度且因此指定不等性，該不等式本質上基於空間範數(距離反比法)。此定義其中一圓心由 v 定義之圓之一集。 v 自身為由項Γ n 之集定義之一向量集。由於對組成二維向量 i 及 j 之整數值施加之條件，故此具有離散數目個成員。
作為一實例，考量開始於Γ4研究E 4。之解集為：
任何組合 i +係在Γ4中。兩個實例為及。區域E 4接著由具有該等圓心及半徑r 4=r 04-γ 之圓形區域組成。如在圖15中分別展示作為艾森斯坦整數(其等形成複平面中之一六邊形晶格)及其倒易晶格之 j 及 j / n 之一圖形說明。
左子圖中之各點用艾森斯坦整數之座標c=a+ωb及範數N([a b] T )標記。右子圖由相同點組成但除以其等範數，因此對應於 j /n而非 j 。
再者，存在整數k，其中不存在使N( j )=k成立之j。因此，E 2 、E 5 及E 6 集為空集。
在基於正方形網格之上述實例中，使用一笛卡爾(Cartesian)範數，即，〈 j ,j 〉= j T j ，且在一圖形說明中，使用形成複平面中之一正方形晶格之高斯整數而非艾森斯坦整數。圖16展示此方法以便與圖5進行比較。
上文所說明之方法用來分析不同設計之顯帶效應。圖17中展示亦基於用來估計一給定節距向量 p 之可見顯帶量之莫耳方程式及一可見度函數之所得映射。此為pb對pa之一圖表且再者，較亮區域指示較多顯帶。
應瞭解，實際映射取決於諸如微透鏡視角及像素結構之參數。對於具有以下項之一像素之情況，產生圖17中之映射：具有整個像素表面之1/6孔徑之單個發射區域、隨透鏡孔徑縮放之一高斯透鏡點散佈函數(PSF)及20角秒之一恆定透鏡視角。由於PSF縮放，故| p |越小，越多顯帶分量可見(歸因於更準確焦點)。
在此顯帶映射中，可使用E n 區域說明大部分結構，其中具有較高n之E n 對應於較小區域。藉由E 1...E 4說明具有大量顯帶之多數區域。
如在上述實例中，r 0=0.35及γ=0.75用來產生圖18之影像。在其 他情況下，可存在較少顯帶且因此r 0=0.25足夠嚴密。圖19展示使一半徑r 0=0.25擬合圖17之映射之結果。
應注意，在圖18及圖19中，區域標記為Px以便與圖7及圖8進行簡單比較。然而，此等區域為如藉由上述方程式定義之區域Ex。
在圖18及圖19中，繪製較佳區域，即，E 7及E 9(展示為P7及P9)。最佳藉由r 0=0.35描述此等區域。
本發明係基於避免引起顯帶(即，向量 p =(p a ,p b )之值)之區。
第一避免區為引起最大顯帶之區域E1。在圖19中，半徑值越小，排除區越小。因此，一第一排除區係基於r0=0.25。
在設計像素網格與透鏡網格之間的關係時將排除之區為：1. p E 1，其中半徑r 0=0.25且γ=0.75，2.恰如上而且 p E 3，3.恰如上而且 p E 4，4.上述中任一項，但其中半徑r 0=0.35。
在藉由排除區域剩下之空間內，存在一些特別感興趣區域，此係因為對於寬範圍參數，顯帶尤其低。此等區域為：1. p E 7，其中半徑r 0=0.35，2. p E 9，其中半徑r 0=0.35。
較佳地，子像素呈一規則六邊形網格但小變動係在本發明之範疇內：縱橫比較佳限於 a ，或更佳限於 a 。網格從一規則六邊形之轉角較佳限於|θ-120°|20°，或甚至限於|θ-120°|5°。
本發明適用於自動立體3D顯示器之領域，更具體言之適用於全視差可旋轉多視圖自動立體顯示器。
本發明係關於像素網格與透鏡網格之間的關係。本發明可適用於任何顯示技術。
熟習此項技術者可在實行本發明中，從對圖式、揭示內容及隨 附申請專利範圍瞭解及實現所揭示實施例之其他變動。在申請專利範圍中，字詞「包括」不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個。在相互不同的相依請求項中列舉某些措施之單純事實不指示無法有利地使用此等措施之一組合。申請專利範圍中之任何參考符號不應被解釋為限制範疇。
30‧‧‧最小單位單元
31‧‧‧子像素
40‧‧‧正方形像素陣列
42‧‧‧透鏡網格/視圖成形配置
44‧‧‧透鏡元件/透鏡/球形透鏡

Claims (11)

  1. 一種自動立體顯示器，其包括：一像素化顯示面板(3)，其包括單色像素之一陣列或具有一起定義全色像素之各自子像素群組之不同色子像素之一陣列；及一視圖成形配置(42)，其包括透鏡元件(44)之一陣列，該等透鏡元件(44)定位於該顯示面板上，以用於將光從不同像素或子像素引導至不同空間位置，藉此以使得一三維場景之不同視圖能夠顯示於不同空間位置中，其中該顯示面板之該等像素形成與120度具有20度或更小之一最大內角偏差之一六邊形網格，且其中該六邊形網格重複基本平移向量 a 及 b ，且該等基本平移向量 a 及 b 之較短向量與較長向量之長度具有介於0.66與1之間的一縱橫比；其中該視圖成形配置包括呈一六邊形網格重複基本平移向量 p' 及 q' 之透鏡(44)之一二維陣列；其中將一無維向量 p 定義為(p a ,p b )，其滿足： p' =p a a +p b b ，且對於整數n，將分量p b 及p a 之空間中之圓形區域定義為：其中 其中n為一整數，其中r n =r 0 n -γ 定義各圓之半徑，Γ n 定義圓心，且N包括兩個座標向量之一向量函數，其定義為： 該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 經選擇具有某些值，使得 p 落於排除集E 1 、E 3 或E 4 之向量空間中，其中r 0 =0.1且γ=0.75。
  2. 如請求項1之顯示器，其中該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 具有某些值，使得 p 落於排除該集E 1 之向量空間中，其中r 0 =0.25且γ=0.75。
  3. 如請求項1或2之顯示器，其中該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 具有某些值，使得 p 落於排除該集E 3 之向量空間中，其中r 0 =0.25且γ=0.75。
  4. 如任何前述請求項之顯示器，其中該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 具有某些值，使得 p 落於排除該集E 4 之向量空間中，其中r 0 =0.25且γ=0.75。
  5. 如任何前述請求項之顯示器，其中該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 具有某些值，使得 p 不在該一個或多個經定義之集中，其中r 0 =0.35。
  6. 如任何前述請求項之顯示器，其中該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 具有某些值，使得 p 在集E 7 中，其中r 0 =0.35且γ=0.75。
  7. 如任何前述請求項之顯示器，其中該等基本平移向量 a 、 b 、 p' 及 q' 具有某些值，使得 p 在集E 9 中，其中r 0 =0.35且γ=0.75。
  8. 如任何前述請求項之顯示器，其中該等像素六邊形網格之基本平移向量 a 及 b 之較短向量與較長向量之長度具有介於0.83與1之間的一縱橫比。
  9. 如任何前述請求項之顯示器，其中該像素六邊形網格與120度具有5度或更小之一最大內角偏差。
  10. 一種可攜式裝置，其包括如任何前述請求項之顯示器，其中該可攜式裝置可經組態以依一直式顯示模式及一橫式顯示模式操作。
  11. 如請求項10之可攜式裝置，其包括一行動電話或平板電腦。
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