TWI407772B - 自動立體顯示裝置及其濾色器 - Google Patents

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Description

自動立體額示裝置及其濾色器
本發明係關於彩色自動立體顯示裝置。本發明特定而言係關於(但不限於)可在自動立體顯示模式與二維(2－D)顯示模式之間切換的自動立體顯示裝置。
立體影像顯示器提供一由不同視點處之不同子影像組成之影像。若提供經適當調整之不同子影像(意即，具有適當之雙眼視差)至一觀察者之左眼與右眼，則該觀察者所感知之總體影像為三維影像。一種提供不同影像之已知方法係藉由改變色彩含量，且觀察者需戴上在每一接目鏡具有不同色彩吸收透鏡的特殊眼鏡。
在觀察者無需戴上特殊眼鏡的前提下提供一由不同視點處之不同子影像組成之影像的立體顯示器稱為自動立體顯示器。一典型自動立體顯示器包括一矩陣液晶顯示器(LCD)面板，其包括一以列與行排列之顯示元件陣列。該顯示器進一步包括用於導向來自該顯示元件陣列之輸出光以使得自該顯示面板上之一給定點提供之視覺輸出取決於視角的構件。此意謂觀察者之右眼將看到一與左眼所看到之視圖不同的視圖，從而提供所要的立體影像或三維影像。
輸出光導向構件之熟知形式為一覆蓋顯示面板之的雙凸薄片。一例如以一經模製或經機械加工之聚合物材料之薄片形式的雙凸薄片用其雙凸元件覆蓋顯示面板之輸出側，該等雙凸元件包括在行方向上延伸之(半)圓柱形透鏡元件，且每一雙凸元件與顯示元件之兩個或兩個以上相鄰行之一各別組相關聯，且平行於該等顯示元件行延伸。在每一微透鏡與顯示元件之兩行相關聯的排列中，顯示面板經驅動以顯示一包括垂直交錯之兩個2－D子影像的複合影像，且顯示元件之交替行顯示該等兩個影像，且每一行中之顯示元件提供各自之2－D子影像的一垂直切片。雙凸薄片將此等兩個切片及來自與其他微透鏡相關聯之顯示元件行的相應切片分別導向薄片前面之觀察者的左眼與右眼，使得由於子影像具有適當之雙眼視差，觀察者感知到單一立體影像。在其他所謂之多視圖排列中，每一微透鏡與列方向上之兩個以上相鄰顯示元件之一組相關聯，且適當排列每一組中之顯示元件的相應行以便提供一來自一各自2－D(子)影像的垂直切片，然後隨著觀察者頭部的移動，感知一連串連續、不同之立體視圖以建立(例如)一較大觀察自由度及/或一查看印象。
此種自動立體顯示裝置可具有多種應用，例如用於醫學成像、虛擬實境、遊戲、行動電話及CAD領域。
可在2－D與自動立體操作之間切換之自動立體顯示裝置係已知的。此(例如)藉由提供一可在漫射與非漫射之間切換的漫射層，以使得漫射狀態消除雙凸透鏡之光定向效應，從而將自動立體視圖減至2－D視圖而提供。
通常，在自動立體模式中，由於為一給定像素中沿列方向之不同視圖提供一給定色彩之獨立、可個別定址之顯示元件，因此空間解析率受到損失。此在多視圖排列之狀況下加劇，其中為每一像素提供兩個以上(例如，6個)不同視圖，意即在6－視圖之狀況下，在每一像素中之一給定色彩存在六個可個別定址之顯示元件。以此方式在"沿列"方向(下文稱作"列方向")上降低空間解析率一因子6。
如上文討論之，一自動立體顯示器中之空間解析率損失的效應已藉由使用相對於像素之行方向傾斜定位的雙凸透鏡而得以輕減，例如在EP－A－0 791 847中所揭示之。廣泛而言，此種排列傾向於"共用"列與行方向之間之解析率損失，從而尤其為較大數目之多視圖顯示器降低列方向上之解析率的生硬。
然而，設備之傾斜雙凸透鏡類型之益處取決於與像素間距及其他因素相組合之視圖數目，且因此該等自動立體顯示器中存在有效固有效能及/或設計可撓性限制。該等限制之進一步細節在proc SPIE之1999年第3639卷、第84－91頁中Cees van Berkel所著之文章"Image preparation for 3D－LCD"中加以討論。
上述限制至少部分地源於使用習知濾色器配置，詳言之，紅色、藍色及綠色各自之可個別定址之顯示元件的相對排列所產生之幾何限制。圖1展示(未按比例)一習知濾色器1中之紅色、藍色及綠色(分別表示為R、G或B)各自之可個別定址之顯示元件2的習知配置。以紅、綠、藍之重複循環在列方向4上排列該等色彩。此導致一給定行(意即，行方向6)上之所有可個別定址之顯示元件2具有一相同色彩(意即，圖1所示)，第一行中之所有可個別定址之顯示元件2係紅的，第二行中之所有可個別定址之顯示元件2係綠的，第三行中之所有可個別定址之顯示元件2係藍的，第四行中之所有可個別定址之顯示元件2係紅的等。
各種先前技術參考揭示自動立體顯示設備，其中一習知濾色器之一些限制效應(諸如圖1所示)藉由提供紅色、藍色及綠色各自之可個別定址之顯示元件的不同配置而得以輕減。例如，EP－A－0 791 847揭示一種排列，其中一給定列之所有可個別定址之顯示元件係同色的；且EP－A－0 791 847與WO 2005/006777揭示一種排列，其中一列之可個別定址之顯示元件中的相鄰複數個係一相同之第一色彩，而該列之可個別定址之顯示元件中的其他相鄰複數個具有一彼此相同但不同於該第一色彩之第二色彩等。此種濾色器配置傾向於藉由以某方式或其他方式將列方向上之一給定色彩之可個別定址之顯示元件分成一組而改良自動立體效能。
本發明者已意識到，意欲傾向於改良自動立體效能的已知濾色器配置(諸如，例如在EP－A－0 791 847及WO 2005/006777中所揭示之配置)並未考慮該等配置對一可在2－D操作與自動立體操作之間切換之顯示設備之2－D操作的影響。本發明者已進一步意識到，需要得到改良自動立體操作且同時對2－D操作造成較少損害或並無損害的濾色器配置。
在一第一態樣中，本發明提供一種自動立體顯示裝置，其包括：可個別定址之複數個有色顯示元件，其以列與行之一陣列排列；及光導向構件，例如一雙凸薄片，其包括複數個光導向元件，例如雙凸元件；其中列方向上之可個別定址之顯示元件之色彩順序提供相鄰之可個別定址之顯示元件的三重態，三重態之每一可個別定址之顯示元件係顯示器之色彩(例如，R－G－B)的各別一者；且對於不同三重態而言，三重態內之可個別定址之顯示元件的內部色彩順序在列方向與行方向中之至少一者上係不同的。
對於每一相鄰三重態而言，三重態內之可個別定址之顯示元件的內部色彩順序在列方向與行方向中之至少一者上可係不同的。
三重態內之可個別定址之顯示元件的內部色彩順序可在不同三重態之間在列方向與行方向中之至少一者上旋轉。
對於不同三重態而言，三重態內之可個別定址之顯示元件的內部色彩順序在列方向與行方向中之至少一者上可係不同的，以使得列方向與行方向中之至少一者上之可個別定址的相鄰顯示元件通常具有不同於彼此之色彩。
光導向構件之光導向元件可相對於可個別定址之顯示元件之陣列的行方向成一傾斜角排列。
自動立體顯示裝置可進一步包括切換構件，例如主動式透鏡或一可切換漫射體，以使得自動立體顯示裝置可在自動立體顯示模式與2－D顯示模式之間切換。
顯示器之色彩可為紅色、綠色及藍色。
在另一態樣中，本發明提供一種用於一顯示器之濾色器，該濾色器包括：複數個個別濾色器元件，其以列與行之一陣列排列，其中列方向上之濾色器元件之色彩順序提供相鄰個別濾色器元件的三重態，三重態之每一個別濾色器元件係濾色器之色彩中之個別一者；且對於不同三重態而言，三重態內之個別濾色器元件的內部色彩順序在列方向與行方向中之至少一者上係不同的。
對於每一相鄰三重態而言，三重態內之個別濾色器元件的內部色彩順序在列方向與行方向中之至少一者上可係不同的。
三重態內之個別濾色器元件的內部色彩順序可在不同三重態之間在列方向與行方向中之至少一者上旋轉。
對於不同三重態而言，三重態內之個別濾色器元件的內部色彩順序在列方向與行方向中之至少一者上可係不同的，以使得列方向與行方向中之至少一者上之相鄰個別濾色器元件通常具有不同於彼此之色彩。
濾色器之色彩可為紅色、綠色及藍色。
在另一態樣中，本發明提供一種自動立體顯示器或濾色器，其中2－D三重態內之色彩順序在列方向上(意即，沿列)改變而在行方向上不改變(意即，自列至列不改變)。
在另一態樣中，本發明提供一種自動立體顯示器或濾色器，其中2－D三重態內之色彩順序在行方向上(意即，自列至列)改變，而在列方向上(意即，沿列)不改變。
在另一態樣中，本發明提供一種自動立體顯示器或濾色器，其中2－D三重態內之色彩順序在列方向上(意即，沿列)與行方向上(意即，自列至列)改變。
圖2為一可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置8的一示意透視圖，該裝置包括一自動立體顯示構件10及一電可切換之光漫射體80。
自動立體顯示器10包括一主動彩色矩陣液晶顯示器(AMLCD)面板11，該面板用作一空間光調變器且具有以互相垂直之對準列與行排列的可個別定址之顯示元件2的平面陣列，意即一給定列(除第一列之外)之每一可個別定址之顯示元件2位於該給定列上方之列之可個別定址之顯示元件2的正下方。藉由一濾色器13向每一可個別定址之顯示元件2提供各自之色彩。為簡單起見，僅以每一列與行中之比較少之元件示意性地展示可個別定址之顯示元件2。藉由一光源14照射顯示面板11，該光源可為任何適合種類，且在此實例中包括一與顯示元件陣列之區域共同延伸的平面背光。藉由向可個別定址之顯示元件2施加適當驅動電壓而調變入射至面板之光，從而產生所要的影像顯示輸出。
在顯示面板11之輸出側上安置一提供一狹長且平行之雙凸元件16之陣列的雙凸薄片15。該等雙凸元件16包括例如形成為柱狀凸透鏡之光學柱狀會聚微透鏡，其平行於可個別定址之顯示元件2之行延伸且用於以一已知方式提供以一垂直交錯方式在顯示面板11之陣列中產生之獨立影像至一面向雙凸薄片15之遠離顯示面板11之側面之觀察者的兩眼，從而可感知一立體影像或3－D影像。結合矩陣顯示面板之使用雙凸薄片的自動立體顯示裝置係熟知的，且認為無需在此詳述其之操作。該等裝置及其操作之實例在US－A1－2003/0011884及在GB－A－2196166中加以描述或引用，US－A1－2003/0011884與GB－A－2196166之內容均以引用的方式併入本文中。每一雙凸元件16可覆蓋可個別定址之顯示元件2之兩個、三個或三個以上相鄰行的一各別組，以便提供相應數目之視圖。
每一雙凸元件提供一來自在互不相同之角方向上之相關聯像素行之每一者的空間離散輸出射束。顯示面板經驅動以使得藉由子像素之每一行產生一2－D(子)影像之一狹窄垂直切片，且所產生之顯示包括待分別藉由觀察者之左、右眼看到的複數個交錯2－D(子)影像。因此，每一雙凸元件16提供複數個輸出射束，其中每一輸出射束來自子像素之相關聯行之每一者，該等輸出射束之光軸在互不相同之方向上，且有角度地分散於該雙凸元件之縱軸周圍。由於適當之2－D影像資訊施加至顯示元件之各別行，因此眼睛接收該等射束之不同者的觀察者感知到一3－D影像。由於每一雙凸元件與複數個若干子像素行相關聯，因此可隨著觀察者之頭部在列方向上的移動而觀察到不同立體影像或影像對。在其他實施例中，雙凸元件可大體上與子像素行對準，然而在此實施例中，雙凸元件係相對於行傾斜的，此將在下文中參看圖3更詳細描述且如EP－A－0 791 847中所述，該案之內容以引用的方式併入本文中。
圖3展示(未按比例)彩色顯示裝置8之濾色器13及雙凸薄片15的進一步細節。可個別定址之顯示元件2以列與行排列。為清晰起見，儘管該顯示器包括更多列與行，但圖3僅展示最初六列與最初十五行。濾色器13提供紅色(表示為R)、綠色(表示為G)或藍色(表示為B)中之一者至每一可個別定址之顯示元件2。
可個別定址之顯示元件之各自之紅色、藍色及綠色排列如下。在第一列中，最初九個元件之順序為R－G－B－G－B－R－B－R－G，然後緊接著的九個元件重複此順序(圖3僅展示其之最初六個元件)等。在第二列中，順序與第一列的順序相同。在第三列中，最初九個元件之順序為G－B－R－B－R－G－R－G－B，然後緊接著的九個元件重複此順序(圖3僅展示最初六個元件)等。在第四列中，順序與第二列的順序相同。在第五列中，最初九個元件之順序為B－R－G－R－G－B－G－B－R，然後緊接著的九個元件重複此順序(圖3僅展示最初六個元件)等。在第六列中，順序與第五列的順序相同。第七至第十二列(未圖示)重複最初六列之排列等。
雙凸薄片15包括縱向雙凸元件16。雙凸元件16相對於可個別定址之顯示元件2之行傾斜排列，意即，雙凸元件16之主縱軸7與可個別定址之顯示元件2之陣列的行方向6成一角α。
根據所要之視圖數目，相對於列方向4上之可個別定址之顯示元件2的間距選擇雙凸元件16之間距，且除位於顯示元件陣列之側面處之彼等雙凸元件外，每一雙凸元件16自顯示元件陣列之頂部延伸至底部。在此實施例中，自動立體顯示器10為6－視圖顯示器，意即雙凸元件16具有一相對於一列中之可個別定址之顯示元件2之間距的寬度，且傾斜角α係一提供6－視圖排列的傾斜角。關於視圖數目之進一步細節在EP－A－0 791 847中給出，該案以引用的方式併入本文中。
以實例說明，圖3展示自動立體顯示器10之自動立體操作所提供之6個視圖中之一者的進一步細節。詳言之，在圖3中，在實例視圖(6個總體視圖中之一者)中觀察者可看見之彼等可個別定址之顯示元件2以其中心所繪製之"o"展示，此外個別地識別為可個別定址之顯示元件2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、2k、2l、2m、2n及2p。請注意，此等可個別定址之顯示元件2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、2k、2l、2m、2n及2p中之每一者位於雙凸薄片15之雙凸元件16的中心線縱軸(未圖示)上。在操作中，不同可個別定址之顯示元件2經驅動以使得三個可個別定址之顯示元件2(每一色彩一個)提供可個別定址之顯示元件2之三重態，該三重態提供觀察者在一給定之自動立體視圖中所觀察到的有色像元(像素)。對於可個別定址之顯示元件2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、2k、2l、2m、2n及2p所提供之特定視圖而言，在圖3中以在形成各別三重態/像素之三個可個別定址之顯示元件之間所繪製的三角形展示三個此種自動立體三重態/像素，意即，一第一自動立體三重態20a、一第二自動立體三重態20b及一第三自動立體三重態20c。第一自動立體三重態20a由紅色可個別定址之顯示元件2a、綠色可個別定址之顯示元件2b及藍色可個別定址之顯示元件2f形成。第二自動立體三重態20b由紅色可個別定址之顯示元件2d、綠色可個別定址之顯示元件2e及藍色可個別定址之顯示元件2i形成。第三自動立體三重態20c由紅色可個別定址之顯示元件2g、綠色可個別定址之顯示元件2h及藍色可個別定址之顯示元件21形成。此視圖中所觀察到之其他可個別定址之顯示元件2c、2j、2k、2m、2n及2p亦有助於形成自動立體三重態/像素，然而，圖3中無法以相連接的三角形表示該等三重態/像素，因為其包含圖3中以實例展示之特定6列與9行之外的可個別定址之顯示元件2。
歸因於濾色器13之配置，對於給定視圖之自動立體三重態/像素20a、20b、20c(及其他未圖示之三重態/像素)的排列及對於6－視圖立體影像顯示器之其他5個視圖之自動立體三重態/像素的相應排列出於多種原因在自動立體操作方面係有利的。例如，空間解析率之損失(與2－D視圖相比)在列方向4與行方向6之間共用，意即，因子1/6之總解析率損失由一列方向4上之因子1/2之損失與一行方向6上之因子1/3之損失共用。此外，可在並無視圖數目之自由度、像素間距等設計限制的情況下達成此有效自動立體排列，否則該等設計限制由於使用圖1以比較展示之習知濾色器1的色彩配置而產生。
然而，並非僅有自動立體操作方面之上述優勢，現將參看圖4描述本實施例之可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)彩色顯示裝置8在2－D操作方面的進一步主要益處。
在2－D模式中，藉由切換漫射體80至一漫射狀態操作可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)彩色顯示裝置8，以使得雙凸薄片15之定向效應無效。另外，在2－D操作期間，可個別定址之顯示元件2經驅動以使得一列中之三個相鄰之可個別定址之顯示元件2以習知方式用作2－D色彩三重態/像素。
圖4以實例展示彩色顯示裝置8之濾色器13之此等2－D三重態中的一些(請注意，部分地為了清晰起見，圖4並未展示雙凸薄片15，亦因為其大體上對2－D模式之操作沒有影響)。
詳言之，圖4展示一第一2－D三重態21a、一第二2－D三重態21b、一第三2－D三重態21c、一第四2－D三重態21d、一第五2－D三重態21e及一第六2－D三重態21f。該等第一至第五三重態21a至21e位於第一列，該第六三重態21f位於第二列。由於重複該等第一與第二列上之可個別定址之顯示元件2的R－G－B－G－B－R－B－R－G色彩配置，該等不同三重態內之各個可個別定址之顯示元件2之色彩順序表示如下：第一2－D三重態21a內之可個別定址之顯示元件2之各個色彩順序為R－G－B；第二2－D三重態21b內之可個別定址之顯示元件2之各個色彩順序為G－B－R；第三2－D三重態21c內之可個別定址之顯示元件2之各個色彩順序為B－R－G；第四2－D三重態21d內之可個別定址之顯示元件2之各個色彩順序為R－G－B(意即，第一2－D三重態21a之重複)；第五2－D三重態21e內的可個別定址之顯示元件2之各個色彩順序為G－B－R(意即，第二2－D三重態21b之重複)；且沿第一列，意即第一列之下一個2－D三重態(未圖示)將為B－R－G，意即，第三2－D三重態21c之重複，以此方式沿列重複對應於三重態21a至21c的三重態之組合；且第二列為第一列之重複，以此方式第二列之第一三重態，意即如圖4所示之第六2－D三重態21f為R－G－B，意即與定位於其上之三重態，意即第一列之第一三重態21a相同。
就2－D三重態21a至21f而言，可將濾色器13中之可個別定址之顯示元件2的上述色彩配置考慮為經如此排列以使得當沿列比較一三重態與一相鄰三重態時，三重態內之內部色彩順序改變，更特定而言旋轉或移相。意即，(例如)在第一2－D三重態21a中，內部色彩順序係R－G－B，意即，紅色佔用該三重態之第一(或左側)可個別定址之顯示元件2，綠色佔用該三重態之第二(或中間)可個別定址之顯示元件2，且最終藍色佔用該三重態之第三(或右側)可個別定址之顯示元件2；而在相鄰之第二2－D三重態21b中，內部色彩順序係G－B－R，意即，綠色現佔用該三重態之第一(或左側)可個別定址之顯示元件2，藍色現佔用該三重態之第二(或中間)可個別定址之顯示元件2，且最終紅色現佔用該三重態之第三(或右側)可個別定址之顯示元件；意即，內部色彩順序已向左旋轉(或移相)一個位置，且綠替代紅，藍替代綠，且紅替代藍。
在2－D三重態內之內部色彩順序沿列方向4的上述旋轉有利地(例如)意謂：儘管該色彩配置不同於圖1之習知配置，且因此提供如上文參考圖3所述之自動立體之改良，但不同於(例如)EP－A－0 791 847與WO 2005/006777中所給出之實例，在此實施例中相鄰之可個別定址之顯示元件2通常具有不同色彩，從而避免或降低可以其他方式產生的2－D顯示假影。此外，不同於對自動立體操作進行改良之色彩配置的其他先前技術實例，亦較通常為2－D三重態提供此實施例之旋轉以便保持完整，意即，每一2－D三重態之三個可個別定址之顯示元件2保持彼此鄰近，以此方式給予最佳解析率。
在此實施例中，由於第二列係第一列之重複，在第一與第二列之間之行方向6上不存在相鄰2－D三重態內之內部色彩順序的旋轉或移相，意即，第六2－D三重態21f內之色彩順序R－G－B與第一2－D三重態21a內之色彩順序相同。第三與第四列之間及第五與第六列之間亦為此種狀況。
然而，在此實施例中，作為改進，在行方向6上之相鄰2－D三重態內之內部色彩順序實際上已在第二與第三列之間及在第三與第五列之間等旋轉(或移相)。然而，應注意的是，在列之間，意即在行方向6上之旋轉並非必需的，且如上文在圖3與4中所述，(例如)在其他實施例中相鄰2－D三重態內之內部色彩順序在列方向4上旋轉，然而，在行方向6上之任何列之間並不存在相鄰2－D三重態內之內部色彩順序的旋轉，換言之，在所有列中重複第一列之色彩順序，例如，在上述實施例之替代性方案之狀況下，所有列具有一重複之三重態順序：R－G－B，隨後G－B－R，隨後B－R－G等。
現將參看圖5及圖6描述可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置8的進一步實施例。在此等進一步實施例中，除了濾色器13之不同色彩配置按如下所述提供，且除了另行陳述之處裝置細節與上述彼等實施例之細節相同，且類似部件以類似參照數字表示。
圖5展示一可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置8之該進一步實施例的濾色器13。在此實施例中，該自動立體顯示器10再次為6－視圖顯示器，意即，雙凸元件16(未圖示)具有一相對於一列上之可個別定址之顯示元件2之間距的寬度，且傾斜角α係一提供6－視圖排列(此處α＝arctan(1/6))的傾斜角。
可個別定址之顯示元件2以下列色彩配置排列：沿第一列，重複出現下列順序：R－G－B－G－B－R－B－R－G；沿第二列，重複出現下列順序：G－B－R－B－R－G－R－G－B；沿第三列，重複出現下列順序：B－R－G－R－G－B－G－B－R；沿第四列，重複第一列；沿第五列，重複第二列；沿第六列，重複第三列；沿第七列(未圖示)重複第一與第四列等。
因此，在此實施例中，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序沿列方向4上之每一列與行方向6上之每一列之間旋轉(或移相)。
更特定而言，在列方向4上，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序如下旋轉，以第一列作為實例說明，沿第一列：第一2－D三重態23a具有內部色彩順序R－G－B；然後與第一2－D三重態23a相鄰之第二2－D三重態23b相對於第一2－D三重態23a旋轉，以使得具有內部色彩順序G－B－R；然後與第二2－D三重態23b相鄰之第三2－D三重態23c相對於第二2－D三重態23b旋轉，以使得具有內部色彩順序B－R－G；然後與第三2－D三重態23c相鄰之第四2－D三重態23d相對於第三2－D三重態23c旋轉，以使得具有內部色彩順序R－G－B(意即，已返回至第一2－D三重態23a之內部色彩順序)等。
又，更特定而言，在行方向6上，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序如下旋轉，以第一行作為實例說明，沿第一行向下：第一列之2－D三重態23a具有內部色彩順序R－G－B；然後三重態與第一列之2－D三重態23a相鄰之第二列之2－D三重態23e相對於第一列之2－D三重態23a旋轉，以使得具有內部色彩順序G－B－R；然後三重態與第二列之2－D三重態23e相鄰之第三列之2－D三重態23f相對於第二列之2－D三重態23e旋轉，以使得具有內部色彩順序B－R－G；然後三重態與第三列之2－D三重態23f相鄰之第四列之2－D三重態23g相對於第三列之2－D三重態23f旋轉，以使得具有內部色彩順序R－G－B(意即，已返回至第一2－D三重態23a之內部色彩順序)等。
因此，在此實施例中，已在列方向4與行方向6上應用旋轉相鄰2－D三重態之內部色彩順序的方法。此再次給予自動立體模式經改良之效能，且同時亦達成良好之2－D操作。
現將參看圖6描述一進一步實施例，其中在行方向6而並非列方向4上應用旋轉相鄰2－D三重態之內部色彩順序的方法。
圖6展示一可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置8之該進一步實施例的濾色器13。在此實施例中，該自動立體顯示器10為4－視圖顯示器，意即，雙凸元件16(未圖示)具有一相對於一列上之可個別定址之顯示元件2之間距的寬度，且傾斜角α係一提供4－視圖排列(此處α＝arctan(1/3))的傾斜角。
可個別定址之顯示元件2以下列色彩配置排列：沿第一列，重複出現下列順序：R－G－B－R－G－B－R－G－B(意即，簡單重複三重態R－G－B)；沿第二列，重複出現下列順序：G－B－R－G－B－R－G－B－R(意即，簡單重複三重態G－B－R)；沿第三列，重複出現下列順序：B－R－G－B－R－G－B－R－G(意即，簡單重複三重態B－R－G)；沿第四列，重複第一列；沿第五列，重複第二列；沿第六列，重複第三列；沿第七列(未圖示)重複第一與第四列等。
因此，在此實施例中，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序並非沿列方向4上之每一列旋轉(或移相)；然而，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序在在行方向6上之每一列之間旋轉(或移相)。
更特定而言，在列方向4上，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序保持相同，因此，例如沿第一列，包含以參照數字24a、24b、24c及24d表示之2－D三重態的所有2－D三重態具有相同內部色彩順序R－G－B。
然而，在行方向6上，相鄰2－D三重態內之內部色彩順序如下旋轉，以第一行作為實例說明，沿第一行向下：第一列之2－D三重態24a具有內部色彩順序R－G－B；然後三重態與第一列之2－D三重態24a相鄰之第二列之2－D三重態24e相對於第一列之2－D三重態24a旋轉，以使得具有內部色彩順序G－B－R；然後三重態與第二列之2－D三重態24e相鄰之第三列之2－D三重態24f相對於第二列之2－D三重態24e旋轉，以使得具有內部色彩順序B－R－G；然後三重態與第三列之2－D三重態24f相鄰之第四列之2－D三重態24g相對於第三列之2－D三重態24f旋轉，以使得具有內部色彩順序R－G－B(意，即已返回至第一2－D三重態24a之內部色彩順序)等。
因此，在此實施例中，已僅在行方向6上(意即，並非亦在列方向4上)應用旋轉相鄰2－D三重態之內部色彩順序的方法。此展示對於不同設計限制(此處為4－視圖自動立體顯示器)而言，不同配置如何合乎自動立體視圖之所需，然而列方向與行方向上之2－D三重態之內部色彩旋轉中之一者或兩者允許達成該自動立體之改良，且同時保持或提供相對良好之2－D效能。
自上述實施例將顯而易見，本發明可以任何下列方式實施：a)2－D三重態內之色彩順序在列方向上(意即，沿列)改變，而在行方向上並不改變，意即，自列至列並不改變；b)2－D三重態內之色彩順序在行方向上(意即，自列至列)改變，而在列方向上(意即，沿列)並不改變；或c)2－D三重態內之色彩順序在列方向上(意即，沿列)與在行方向上(意即，自列至列)改變。
在上述實施例中，其中2－D三重態之內部色彩順序的旋轉方向係如此：在一第一2－D三重態時，綠為中間色彩(例如，R－G －B)時，然後在沿列(沿列自左向右移動)之相鄰2－D三重態中，色彩旋轉至左側使得綠色現在為左側色彩(意即，G －B－R)等。然而，在其他實施例中，該旋轉可在相反方向上進行，意即色彩旋轉至右側，以使得當綠色為一第一2－D三重態之中間色彩(例如，R－G －B)時，在沿列(沿列自左向右移動)之相鄰2－D三重態中，色彩旋轉至右側以使得綠色現在為右側色彩(意即，B－R－G )等。
此外，在2－D三重態之內部色彩順序在列方向與行方向上旋轉的實施例中，則旋轉可在列方向或行方向中之一者的方向上(如在先前段落中所述之向右或向左)進行，且可在列方向或行方向中之另一者的方向上(向左或向右)進行。
如上文之不同實施例所述，2－D三重態之內部色彩順序的旋轉是一提供色彩配置之一約束的特定有利方式，該約束保持相對良好之2－D視覺效能，且同時允許設計自由以設計提供增強或足夠之3個自動立體效能的配置。詳言之，上述實施例之旋轉方法確保在實施旋轉之方向上的相鄰之可個別定址之顯示元件的色彩彼此不同，且亦確保以相鄰之可個別定址之顯示元件之形式保持2－D三重態。然而，該旋轉並非可達成2－D模式中之該所要效能且同時允許自動立體模式之設計自由的唯一方式，且因此在其他實施例中，可使用嚴格旋轉之外的其他2－D配置。舉例而言，相鄰三重態內之內部色彩順序可以一比上述實施例之更可變化之方式改變，且同時達成(例如)以下標準：在實施色彩順序改變之方向上的相鄰之可個別定址之顯示元件的色彩彼此不同，或至少在沿列(及/或在行方向上)之大多數三重態之狀況下，在實施色彩順序改變之方向上的相鄰之可個別定址之顯示元件的色彩彼此不同，例如R－G－B－G－R－B－G－B－R－B－R－G－R－G－B－G－R－B－G－B－R－B－R－G－G－R－B－R－G－B－......。
熟習技術者在著眼於改良自動立體效能而實施色彩配置設計或以其他方式考慮自動立體操作(例如，設計色彩配置以提供經改良之設計可撓性)時可能需考慮若干因素。該等因素包括可個別定址之顯示元件之尺寸、可個別定址之顯示元件之間距、待達成之視圖數目、雙凸透鏡之細節(包含其之雙凸元件之間距與寬度)、雙凸透鏡相對於可個別定址之顯示元件之陣列的任何傾斜角之值等。在上述實施例中呈現有益於某些自動立體設計限制的某些色彩配置。然而，該等實施例僅為希望研發自動立體效應之色彩配置的熟習技術者可用之非常廣泛範圍內之可能性中的少許實例，且應瞭解，本發明適用於此廣泛範圍內之可能性。因此，本發明並非限於上述特定自動立體色彩配置(意即，源於可個別定址之顯示元件之色彩配置與雙凸透鏡特徵之一組合)，相反，本發明適用於可個別定址之顯示元件之色彩配置與雙凸透鏡特徵之任何組合所提供的任何自動立體色彩配置，其限制條件為可個別定址之顯示元件之色彩配置係提供達成2－D模式中之所要效能之上述方式的配置，例如藉由2－D三重態之內部色彩順序的旋轉或2－D三重態之內部色彩順序的其他變化。亦應瞭解，本發明所提供之2－D配置限制下所設計的任何設想之自動立體配置之適合性使得熟習技術者可易於且常規地以任何若干方式評估，例如藉由使用模擬、試誤法等。意即，根據本說明書，熟習技術者可在其技術領域內遵循如上文所述之相鄰2－D三重態之間之內部色彩順序之上述旋轉或改變的限制試驗不同色彩配置，且然後塑造或以其他方式評估所得自動立體及2－D效能(例如，依據空間解析率、視圖數目等)以評估他或她已表述之任何特定配置的有用性。
在上述實施例中，在列方向及/或行方向上改變(例如，旋轉)直接相鄰之2－D三重態的2－D三重態內之色彩順序。然而，無需在直接相鄰之2－D三重態中進行該旋轉(或其他改變)，且相反地，在其他實施例中，可在列方向及/或行方向上之未必相鄰之2－D三重態中的僅僅一些中進行該旋轉(或其他改變)。例如，可在列方向上僅沿列之每兩個2－D三重態中實施該旋轉(或其他改變)；及/或在行方向上僅在每兩列中實施該旋轉(或其他改變)。
在上述實施例中，第一列之第一2－D三重態之內部色彩配置為R－G－B。然而，實際情況未必如此，且在其他實施例中，此可為任何其他順序，意即，R－B－G、G－B－R、G－R－B、B－R－G或B－G－R。
此外，儘管在上述實施例中色彩為紅、綠及藍，實際情況未必如此，且在其他實施例中，可使用其他色彩，例如，青藍、紫紅及黃。
此外，在其他實施例中，可存在三種以上之色彩，例如在其他實施例中可個別定址之顯示元件可具有四種色彩，例如，紅、綠、藍及"白"，其中對每一色彩之一可個別定址之顯示元件之分組(本文中以習知方式稱為三重態)事實上可在不管詞語"三重態"之原義的情況下包括四個可個別定址之顯示元件。同樣地，如本文所使用之術語"三重態"涵蓋如下實施例，其中存在數目不等之紅色、綠色及藍色可個別定址之顯示元件，例如其中一像素(如本文所使用之"三重態")包括一個藍色可個別定址之顯示元件、兩個紅色可個別定址之顯示元件及兩個綠色可個別定址之顯示元件的顯示器。
在上述實施例中，一包括縱向雙凸元件的雙凸薄片(透鏡)用以導向光至不同位置以提供自動立體操作。然而，在其他實施例中，可代替性地使用用以進行此種光導向的任何其他適當光導向構件。
在上述實施例中，雙凸薄片與行方向成一傾斜角而排列。然而，實際情況未必如此，且在其他實施例中，雙凸薄片可大體上平行於行方向而排列。
在上述實施例中，相對於列方向上之可個別定址之顯示元件之間距來選擇雙凸薄片之雙凸元件的間距，以便提供多視圖(意即，兩個以上視圖)自動立體操作。上文描述6－視圖及4－視圖之特定實例。然而，實際情況未必如此，且在其他實施例中自動立體顯示器僅提供一"2－視圖影像"，意即，單一3－D影像。又，再次考慮多視圖實施例，可提供4或6之外的視圖數目，例如7－視圖、9－視圖，甚至小數數目之視圖，例如4.5。
在以上實施例中，在可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置中使用多種形式之濾色器。由於上述濾色器配置對自動立體操作與2－D操作兩者之供應存在優勢，此為上述濾色器配置之一特定有益之用途。然而，應瞭解，當上述濾色器配置僅用於自動立體模式(意即，即使並未實際地用於2－D操作)時仍存在優勢，且因此本發明亦實施於包括此種濾色器之自動立體色彩顯示裝置中，甚至當該自動立體色彩顯示裝置不可切換至一2－D模式(意即，該裝置不包括一可切換漫射體)時亦可實施。
在以上實施例中，當以可在2－D模式與立體影像模式之間切換之形式提供顯示設備時，由一可切換漫射體提供該切換能力。然而，實際情況未必如此，且在其他實施例中，提供其他可切換構件，例如主動式透鏡，例如如(例如)US 6,069,650中所述之液晶透鏡，該案之內容以引用的方式併入本文中。
此外，本發明亦實施於諸如以上實施例中所述之具有濾色器配置的彼等濾色器本身。在此種狀況下，上文所使用之術語"可個別定址之顯示元件"意指一來源於濾色器本身之相關區域之存在的有效有色顯示元件，在一離散濾色器之狀況下，個別色彩元件2可便利地稱為"個別濾色器元件2"，且在以上實施例中相對於不同色彩之可個別定址之顯示元件的相對色彩配置所述之細節以上文之對應方式應用於該濾色器之不同色彩之個別濾色器元件的相對色彩配置。
應瞭解，自動立體顯示裝置之多種已知改進方法可易於應用至本發明之實施例。舉例而言，為了降低亮度變化，雙凸透鏡可經排列以一散焦方式運作。
在上述實施例中，本發明實施於一主動彩色矩陣液晶顯示器中。然而，在其他實施例中，本發明可實施於其他形式之彩色陣列顯示設備中，例如有機發光二極體(OLED)顯示設備或"電子墨水"顯示設備。
在上述實施例中，本發明實施於一直觀式顯示裝置中。然而，在其他實施例中，本發明可實施於一諸如EP－A－0 791 847中所述之投影顯示裝置中，該案之內容以引用的方式併入本文中。
1．．．習知濾色器
2．．．可個別定址之顯示元件
2a．．．可個別定址之顯示元件
2b．．．可個別定址之顯示元件
2c．．．可個別定址之顯示元件
2d．．．可個別定址之顯示元件
2e．．．可個別定址之顯示元件
2f．．．可個別定址之顯示元件
2g．．．可個別定址之顯示元件
2h．．．可個別定址之顯示元件
2i．．．可個別定址之顯示元件
2j．．．可個別定址之顯示元件
2k．．．可個別定址之顯示元件
2l．．．可個別定址之顯示元件
2m．．．可個別定址之顯示元件
2n．．．可個別定址之顯示元件
2p．．．可個別定址之顯示元件
4．．．列方向
6．．．行方向
7．．．主縱軸
8．．．彩色顯示裝置
10．．．自動立體顯示構件/自動立體顯示器
11．．．顯示面板
13．．．濾色器
14．．．光源
15．．．雙凸薄片/光導向構件
16．．．雙凸元件/光導向元件
20a．．．第一自動立體三重態
20b．．．第二自動立體三重態
20c．．．第三自動立體三重態
21a．．．第一2－D三重態
21b．．．第二2－D三重態
21c．．．第三2－D三重態
21d．．．第四2－D三重態
21e．．．第五2－D三重態
21f．．．第六2－D三重態
23a．．．第一2－D三重態/第一列之2－D三重態
23b．．．第二2－D三重態
23c．．．第三2－D三重態
23d．．．第四2－D三重態
23e．．．第二列之2－D三重態
23f．．．第三列之2－D三重態
23g．．．第四列之2－D三重態
24a．．．第一列之2－D三重態
24b．．．第一列之2－D三重態
24c．．．第一列之2－D三重態
24d．．．第一列之2－D三重態
24e．．．第二列之2－D三重態
24f．．．第三列之2－D三重態
24g．．．第四列之2－D三重態
80．．．電可切換之光漫射體/切換漫射體/切換構件
圖1展示(未按比例)一習知濾色器中之紅、藍及綠色(分別以R、G或B表示)各自之的可個別定址之顯示元件的習知配置；圖2為一可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置的一示意透視圖；圖3展示(未按比例)圖2之彩色顯示裝置之一濾色器及雙凸薄片的進一步細節；圖4展示圖2之彩色顯示裝置之濾色器之2－D三重態中的一些；圖5展示一可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置之一進一步實例的濾色器；及圖6展示一可切換(在自動立體操作與2－D操作之間)之彩色顯示裝置之一進一步實例的濾色器。
2．．．可個別定址之顯示元件
2a．．．可個別定址之顯示元件
2b．．．可個別定址之顯示元件
2c．．．可個別定址之顯示元件
2d．．．可個別定址之顯示元件
2e．．．可個別定址之顯示元件
2f．．．可個別定址之顯示元件
2g．．．可個別定址之顯示元件
2h．．．可個別定址之顯示元件
2i．．．可個別定址之顯示元件
2j．．．可個別定址之顯示元件
2k．．．可個別定址之顯示元件
2l．．．可個別定址之顯示元件
2m．．．可個別定址之顯示元件
2n．．．可個別定址之顯示元件
2p．．．可個別定址之顯示元件
4．．．列方向
6．．．行方向
7．．．主縱軸
13．．．濾色器
15．．．雙凸薄片/光導向構件
16．．．雙凸元件/光導向元件
20a．．．第一自動立體三重態
20b．．．第二自動立體三重態
20c．．．第三自動立體三重態

Claims (6)

  1. 一種可在提供多重自動立體視圖予一觀察者之3D顯示模式與2D顯示模式之間切換的自動立體顯示裝置，其包括：複數個有色可個別定址之顯示元件(2)，其配置在一陣列中，該陣列在列方向上有列及在行方向上有行；及一雙凸薄片(15)，其包括複數個縱向雙凸元件(16)，每一個縱向雙凸元件經配置以使得其主縱軸(7)相對於該行方向傾斜一角度(α)；其中列方向(4)上之該等可個別定址之顯示元件(2)之色彩順序以在列方向上相鄰之可個別定址之顯示元件(2)之三重態(21；23；24)之形式定義2D色彩像素，一2D色彩像素(21；23；24)之每一可個別定址之顯示元件(2)係該顯示器之色彩(紅(R)、綠(G)、藍(B))中之不同者；及其中一2D色彩像素(21；23；24)內之該等可個別定址之顯示元件(2)之內部色彩順序對該列方向(4)與該行方向(6)中之至少一者上的不同2D色彩像素(21；23；24)而言係不同的，及其中該顯示器經調適為：在2D模式中，該等不同的可定址顯示元件(2)之驅動係針對每個色彩像元(picture element)，該2D色彩像素之每一者之該等可個別定址顯示元件(2)經結合以定義該像元；及 在自動立體模式中，該等不同的可定址顯示元件(2)之驅動係針對一給定之自動立體視圖之每個色彩像元，具有不同色彩之三個可個別定址顯示元件(2)提供可個別定址顯示元件(2)之一三角三重態，其經結合以定義該像元。
  2. 如請求項1之自動立體顯示裝置，其中一2D色彩像素(21；23；24)內之該等可個別定址之顯示元件(2)之該內部色彩順序對該列方向(4)與該行方向(6)中之至少一者上的每一相鄰2D色彩像素(21；23；24)而言係不同的。
  3. 如請求項1或2之自動立體顯示裝置，其中一2D色彩像素(21；23；24)內之該等可個別定址之顯示元件(2)之該內部色彩順序在該列方向(4)與該行方向(6)中之至少一者上的不同2D色彩像素(21；23；24)之間旋轉。
  4. 如請求項1或2之自動立體顯示裝置，其中一2D色彩像素(21；23；24)內之該等可個別定址之顯示元件(2)之該內部色彩順序對該列方向(4)與該行方向(6)中之至少一者上的不同2D色彩像素(21；23；24)而言係不同的，以使得該列方向(4)與該行方向(6)中之該至少一者上之相鄰之可個別定址之顯示元件(2)的色彩總是彼此不同。
  5. 如請求項1或2之自動立體顯示裝置，其進一步包括切換構件(80)，以使得該自動立體顯示裝置可在一自動立體顯示模式與一2-D顯示模式之間切換。
  6. 如請求項1或2之自動立體顯示裝置，其中該顯示器之該等色彩為紅(R)、綠(G)及藍(B)。
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