多視圖顯示器的製作方法
2023-07-23 19:36:41 3
專利名稱：多視圖顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及多視圖顯示器。
例如，當兩個或更多的人需要在同一顯示屏上觀看兩個或更多的不同圖像時，便可以使用這種顯示器。在不同觀看者之間，觀看角度差異最好相當大(60度左右)。
這種顯示器也可以用作三維(3D)顯示，尤其是自動立體顯示。這種顯示器可以用於三維移動手機、三維遊戲、三維計算機監視器、三維膝上型顯示、三維工作站、以及三維專業成像(例如，用於醫療、設計或建築)。在一些三維顯示中，有必要針對特定的觀看距離而增大眼睛分隔距離，或針對特定的眼睛分隔距離而減小觀看距離。這兩種情況都需要更寬的分隔角度。
背景技術：
在正常視覺中，因為人的雙眼在頭上的位置是分開的，所以它們根據不同的透視來察覺這個世界。然後，大腦用這兩種透視來估計到同一場景中不同物體的距離。為了構建出一種能有效顯示三維圖像的顯示器，有必要重建該情形並且提供所謂的圖像「立體對」，這種圖像「立體對」分別對應於觀看者的各個眼睛。
根據向眼睛提供不同視圖所用的方法，三維顯示可以分類為兩種。立體顯示通常在很寬的觀看區域上同時顯示兩種視圖。然而，例如，每種視圖都根據顯示的顏色、偏振態或時間而被編碼，所以觀看者所戴的玻璃濾光系統可以分離這些視圖，並且只讓每個眼睛看到原打算讓它看到的視圖。
自動立體顯示不需要讓觀看者戴任何觀看輔助設備，但上述兩種視圖只是在限定的空間區域中才看得到。在其整個顯示有效面積上可看到圖像的空間區域被稱為「觀看區域」。如果觀看者處於這樣一種情形即其一只眼睛位於一個觀看區域中而另一隻眼睛位於與上述圖像「立體對」中另一個圖像相對應的觀看區域中，則將看到正確的視圖組，並且將察覺到三維圖像。
對於平板自動立體顯示而言，觀看區域通常是因顯示單元的像素結構和光學元件的組合而形成的，一般被稱為視差光學器件。這種光學器件的一個示例是視差柵格。這種元件是一種帶有多個垂直透視狹縫的屏，這些狹縫被不透明的區域分隔開。如圖1所示，該屏可以被設置在具有二維像素孔徑陣列的空間光調製器(SLM)之前。
這種顯示器包括以液晶器件(LCD)為形式的透射型空間光調製器，該調製器包括有源矩陣薄膜電晶體(TFT)基板1、對置基板2、由液晶層構成的像素(圖片元件)平面3、偏振片4和觀看角增強膜5。該SLM被背光源(未示出)照亮，其照射方向由箭頭6表示。這種顯示器是前視差柵格類型，並且包括具有基板7、孔徑陣列8和防反射(AR)塗層9的視差柵格。
該SLM被安排成在正面觀看時像素列在垂直方向上延伸，這些列具有水平節距p。該視差柵格提供孔徑或狹縫陣列8，其中狹縫保持互相平行並且在與像素列平行的方向上延伸。狹縫具有寬度2w和水平節距b，並且與像素麵3的分隔距離為s。
這種顯示器具有預期觀看距離r0，其中左右兩個觀看窗口10和11位於用於定義窗口平面12的觀看區域的最寬部分處。觀看窗口10和11具有節距e，通常它基本上等於典型的或平均的人眼分隔距離。各個主觀察窗口10、11的中心相當於顯示器法線的半角是α。
視差柵格中的狹縫節距b被選擇成接近SLM的像素節距p的整倍數，所以多個像素列構成的各個組與視差柵格中特定的狹縫相關聯。圖1示出了一種SLM，其中兩個像素列與視差柵格中的一個狹縫相關聯。
通過視差柵格7-9中的各個狹縫與和該狹縫相關聯的像素相互配合，便形成了窗口10和11。然而，相鄰的像素可以和各個狹縫相互配合，以便在窗口平面12上形成位於窗口10和11任一側的其它觀察窗口(未示出)。窗口10和11被稱為主觀察窗口，而任何其它窗口都被稱為次觀察窗口。
圖2示出了從SLM和視差柵格中產生出的光線的角區域，其中視差柵格具有節距b，它是像素列節距p的整倍數。在這種情況下，在顯示屏表面上，來自不同位置的角區域相互混合，並且用於圖像1或圖像2的純粹視圖區並不存在。為了解決這個問題，使視差光學器件的節距b稍微減小一點，使得各個角區域匯聚在顯示器前的窗口平面12處。視差光學器件節距的這種變化被稱為「視點校正」，並且圖3示出了這種情況。以這種方式產生的觀看區域大致是風箏形的。
對於彩色顯示，每個顯示一般會帶有一個與三原色之一相關的濾光片。通過控制由三個像素構成的組，其中每個像素都帶有不同的濾色片，便可以產生基本上所有可見的顏色。在自動立體顯示中，各個立體圖像「信道」必須包含用於平衡彩色輸出的足夠多的濾色片。
另一種已知的方向顯示類型是圖4所示的後視差柵格顯示。在這種情況下，視差柵格7、8位於SLM 1-5的後面，即位於SLM和背光源之間。這種安排的優點在於，柵格位於SLM後面，遠離可能出現的損壞。
柱鏡狀屏幕被用於將交錯的圖像引導至多個方向，這可以被設計成給出三維圖像或在多個方向上給出圖像。實際的透鏡往往會散射並具有較差的防反射性能，所以在周圍和背光環境中該表面都是非常易見的。因此，柱鏡狀屏幕的圖像質量可能較差，並且該系統會遇到與視差柵格相似的問題，比如需要非常接近圖像像素。可以按相似的方式來使用稜鏡結構的陣列。
也存在圖像分離的全息方法，但是這類方法會遇到視角問題、偽視區域，並且不容易進行圖像控制。
微偏振片顯示器使用了偏振的定向光源以及與LCD像素對準的圖形化的高精度微偏振片元件。這種顯示器提供了高窗口圖像質量的可能性以及小型組件中的二維/三維功能。主要的要求就是將微偏振片元件嵌入LCD中，以避免視差問題。
圖5示出了三種已知的雙視圖顯示的類型，分別被稱為P1、P2和P3。這些顯示中的每一種都是前視差柵格類型，但可以同樣是後視差柵格類型，或可以用不同類型的視差光學器件來實施。P1顯示包括LCD 20a，這種LCD包括多個像素列，用於將兩個視圖顯示成交錯的垂直條帶，其中左邊和右邊的條帶由交錯的單個像素列來顯示。圖5示出的這些顯示都是自動立體三維顯示，其中觀看者位於30處。像素列21a顯示右眼圖像的條帶，而像素列22a顯示左眼圖像的條帶。在LCD 20a上，相鄰的列23a和24a顯示左眼和右眼圖像條帶，如此等等。視差柵格25a設置在LCD 20a的前面，並且按通常的方式來控制哪些像素列可以被觀看者30的哪隻眼睛看到。
P2顯示與P1顯示的區別在於，成對的相鄰像素列顯示視圖之一的條帶。例如，一對相鄰的像素列21b和23b以及另一對相鄰的像素列26b和27b顯示右眼視圖的各個條帶，而一對相鄰的像素列22b和24b以及另一對相鄰的像素列28b和29b顯示左眼視圖的各個條帶。與用於P1顯示的柵格25a相比，柵格25b提供更寬的狹縫，狹縫節距也更大，離LCD 20b也更遠。因此，透過柵格25b的每個狹縫，觀看者30的每隻眼睛可以看到兩列像素。
P3顯示與P1和P2顯示的區別在於，觀看者30的每隻眼睛可以透過視差柵格25c的每個狹縫看到三列像素，並且LCD 20c所顯示的每個視圖的每個條帶都由三個相鄰的像素列來顯示。因此，像素列21c、23c、28c和像素列27c、31c、32c顯示左眼視圖的兩個條帶，而像素列22c、24c、26c和像素列29c、33c、34c顯示右眼視圖的兩個條帶。
通常，顯示可以被分類成Pn類型，在每個主觀察窗口中，可以看到n列像素並且每個視圖的每個條帶都由n個相鄰的像素列來顯示。Pn顯示(n比1大)優於P1顯示的地方在於，可以使用更高解析度LCD屏或柵格狹縫屏與像素平面之間的分隔可以更大，同時還不改變顯示的觀看距離(在該距離處提供視點校正)即不改變窗口平面。然而，這種顯示具有一些缺點，比如，對於觀看者而言柵格結構可能更可見，還可能產生下文要描述的顏色缺陷。
圖6示出了P2類型的顯示，其中使用了常規的垂直條帶濾色片(或垂直的彩色像素條帶)。因此，濾色片包括垂直的紅(R)綠(G)藍(B)條帶的重複性圖案(多個本徵有色像素按這種方式排列)。對於一個視圖，上述這種排列的效果被示出在35處。特別是，該視圖中所看到的顏色順序不是底層彩色像素的「RGBRGB...」圖案，而是「RGGBBRRG...」圖案。
因此，觀看者可以看到其尺度比像素列的節距大4倍的紅、綠和藍條帶。
圖7示出了P3類型的顯示，同樣具有排列成重複性RGB列的多個像素顏色。當從觀看窗口的中間進行觀看時，沒有不想要的顏色偽像，並且透過柵格25的每個狹縫，可以看到比例正確的紅綠藍像素顏色。
圖8示出了當用於左圖像和右圖像的相鄰像素組顯示不同的圖像數據時究竟發生了什麼狀況。特別是，作為示例，用於左眼圖像的三個像素列構成的各個組(比如36)被顯示成白色，而用於顯示右眼圖像的像素列(比如37)被顯示成黑色。當像38所示那樣從各個觀看窗口的中間來觀看該顯示時，沒有任何不想要的視覺偽像。
圖8中的39示出了當觀看者相當於38所示情形向左移動之後的效果。這等價於柵格25向右作相對移動。這樣做的效果是，左眼視圖的各個紅色像素列變得格外模糊。儘管右眼視圖的紅色像素變得可見，但是因為它們是黑色的，所以該效果是觀看者會察覺到在左眼視圖中有一個朝著青色的顏色移動。因此，當偏離最佳位置來觀看該顯示時，觀看者會察覺到依賴於正顯示的圖像的顏色偽像。
GB2399653揭示了一種非周期性視差柵格結構，在這種結構中，均勻間隔的狹縫構成的各個組自身都是均勻間隔的，但這些組具有不同的水平節距。還揭示了垂直條帶狀顏色過濾。
WO02091348揭示了具有非標準像素著色圖案的單個視圖或二維顯示。
DE19822342揭示了P3類型的多個視圖顯示。為了允許觀看者橫向移動而同時無需使視差柵格結構相對於像素結構移動，除了正確觀看該顯示時可透過各個狹縫看到的那些像素列以外的附加像素列被開啟。
文獻「Multi-Viewpoint Autostereoscopic Displays from 4D-Vision」(Proc.SPIE，vol.4660，第212-221頁(2002)，作者為Schmidt等人)以及文獻「MoiréPattern Reduction in Full-Parallax Autostereoscopic Imaging Systems Using TwoCrossed Lenticular Plates as a Viewing Zone Forming Optics」(Proceedings of thetenth International Display Workshop-Fukuoka 2003，paper 3D2-2，作者為Son等人)揭示了所謂的交錯視差柵格，其中各狹縫排列成與顯示結構的列向成一銳角。所揭示的這種排列方式用於減小P1類型顯示中的波紋圖形化。
EP 1 427 223和EP 0 829 743揭示了具有重複性RGB列組的顯示。
EP 1 401 216、EPO 0 860 728、US 2002/0001128和EP 0 847 208揭示了P1顯示中的觀看者位置指示。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種多視圖顯示器，包括視差光學器件，它包括以單一第一節距分隔開的多個視差元件；以及空間光調製器，它包括以第二節距排列的多個像素列，從而提供視點校正，以便為觀看n個視圖而創建n個主觀看窗口，其中n是大於1的整數，透過每個視差元件可以在每個觀看窗口中看到w個像素列，其中w是大於1的整數，每列像素具有相同的顏色，這些列具有x種不同的顏色，其中x是大於2的整數，並且這些列排列成包括相同子序列的重複性組的顏色序列，其特徵在於，各組包括y個由z個列構成的子組，其中y是大於1的整數而z是大於或等於x的整數，各子組包含所有x種顏色的列，該序列的最小重複節距等於y乘z個列。
上述調製器可以包括條帶狀的濾色片排列，這些條帶都與上述那些列對齊。
顏色的個數x可以等於3。這3種顏色可以是三原色。三原色可以是紅、綠和藍。
各子組的列的個數z可以等於x。
每個窗口中可看到的列的個數w可以等於2。每組中的子組的個數y可以等於3。每子序列可以是紅、綠、藍、綠、藍、紅、藍、紅、綠。
每個窗口中可以看到的列的個數可以等於3。每組中的子組的個數y可以等於6。每個子序列可以是紅、綠、藍、紅、綠、藍、綠、藍、紅、綠、藍、紅、藍、紅、綠、藍、紅、綠。
根據本發明的第二方面，提供了一種多視圖顯示器，包括視差光學器件，它包括多個視差元件；以及空間光調製器，它包括排列成行與列的多個像素，這些像素與視差光學器件相互配合以便為觀看n個視圖而產生n個主視點校正的觀看窗口，其中n是大於1的整數，透過每個視差元件可以在每個觀看窗口中看到各個單列像素，這些像素排列成用於顯示各顏色圖像元件的複合顏色組，各組包括在同一列中彼此相鄰設置的x種不同顏色的z個像素，其中x是大於2的整數，z是大於或等於x的整數，用於各視圖的各種顏色的像素被設置成在水平方向上和垂直方向上都基本上均勻間隔開，其特徵在於，每組的像素的顏色在列向上的順序都不同於同一行中各相鄰組的像素的顏色在列向上的順序。
在每種調製器上，每種顏色的像素可以被設置成在水平方向上和垂直方向上均勻間隔開。
這些像素在行方向上排列成x種不同顏色的z個像素的重複性組，其中每一行在行方向上相對於各個相鄰的行都偏置了大於零且小於z個像素。相鄰的行之間的偏置可以具有相同的大小。相鄰的行之間的偏置可以具有相同的方向。
不同顏色的個數x可以是3。這3種顏色可以是三原色。三原色可以是紅綠藍。
每組中的像素的個數z可以等於x。
根據本發明的第三方面，提供了一種多視圖顯示器，包括視差光學器件，它包括多個視差單元；以及空間光調製器，它包括排列成行與列的多個像素，這些像素與視差光學器件相互配合以便為觀看n個視圖而創建n個主視點校正的觀看窗口，其中n是大於1的整數，透過每個視差元件可以在每個觀看窗口中看到每行中的w個像素，其中w是大於1的整數，其特徵在於，這些行排列成多個組，並且這些視差元件排列成多個行，每一行與像素行的各個組對齊，這些像素包括不同顏色的像素組，它們排列成使得透過各行視差元件的每個視差元件而可以在各觀看窗口中看到的像素顏色的序列不同於透過該視差元件行或各相鄰視差元件行中的該視差元件或最接近的視差元件而可以看到的像素顏色的序列。
視差元件可以在行方向上對齊。視差元件可以在列方向上連續。這些像素可以在行方向上排列成重複性顏色序列，並且各相鄰的兩個組的像素行在行方向上彼此相對偏置了至少一個像素節距且該偏置的量小於所述重複性顏色序列的最小重複節距。
各種顏色的像素可以排列成多個列。各相鄰的兩個行的視差元件可以在行方向上彼此相對偏置。
這些偏置可以具有相同的大小。
這些偏置可以處於相同的方向上。
像素行的組或視差元件的行都排列成這樣一些組，這些組在相同方向上偏置而與它們相鄰的成對的組則在相反方向上偏置。
這些行構成的每一組可以包括單個行。
這些行構成的每一組可以包括多個行。這些行構成的每一組可以包括n行，所述顯示器可以在肖像定向和風景定向之間旋轉，並且所述視差元件被排列成提供二維視差。所述偏置可以與所述列的節距的兩倍不同，以提供視點校正。每行的像素都排列成n乘w個像素的組，這些組彼此之間由列的節距分隔開。
個數w可以等於2並且不同的像素顏色序列可包括不同的組合。
個數w可以等於3並且不同的像素顏色序列可包括不同的排列。
視差光學器件可以是視差柵格。
空間光調製器可以是光衰減式調製器。該調製器可以是透射型。該調製器可以是液晶器件。
窗口的個數n可以等於2。
所述像素組可以具有三種顏色。所述三種顏色可以是三原色。所述三原色可以是紅綠藍。
因此，有可能提供一種改進的多視圖顯示器。這種顯示器的實施方式和示例可以實現下述優點中的一個或多個的組合圖像質量提高了多視圖模式中的顏色偽像減小了；用在單視圖模式中時的顏色偽像減少了；取決於觀看者位置的顏色偽像減小了。
Pn顯示(其中n大於1)提供了一個優點，即與P1顯示相比，在空間光調製器的像素平面與含視差元件的平面之間的空間可以更大。因此，各平面之間的任何基板可以更厚，而這減小了製造問題，例如在處理相對較薄的玻璃的過程中所遇到的製造問題。另外，視差光學器件(比如視差柵格)有可能或更易於採用有源類型，同時無需使用像薄玻璃這樣的薄基板。因此，更易於提供一種可以在多視圖和單視圖模式之間進行切換的顯示器。例如，視差柵格可以用液晶器件來具體實施，液晶器件能夠切換到基本上均勻透視的模式，以便有效地禁用視差柵格並允許正常觀看單個視圖或通過較寬的觀看區域來進行觀看。
作為示例，下文將參照附圖進一步描述本發明，其中圖1是一種已知的多視圖顯示的水平橫截面圖；圖2和3是示出了觀看區域的產生和視點校正的效果的平面圖；圖4是另一種已知的多視圖顯示的水平橫截面圖；圖5是示出了不同類型的已知多視圖顯示的平面圖；圖6示出了由已知的P2顯示類型所產生的不想要的顏色偽像；圖7和8示出了在一種已知的P3顯示類型中不想要的視覺偽像的產生過程；圖9是示出了用於構成本發明一實施方式的多視圖P2顯示的圖；圖10是示出了用於構成本發明一實施方式的多視圖P3顯示的圖；圖11是示出了用於構成本發明若干實施方式的P2和P3顯示的圖；圖12示出了用在本發明一實施方式中的另一種像素排列方式；圖13是示出了已知P1顯示類型和用於構成本發明一實施方式的P1顯示類型的圖；圖14-16示出了用於構成本發明若干實施方式的其它用於顯示的像素排列方式；圖17和18示出了用於構成本發明若干實施方式的、帶有交錯柵格狹縫排列方式的P2顯示類型；圖19示出了用於構成本發明一實施方式的、帶有交錯柵格狹縫排列方式的P3顯示類型；圖20示出了帶有Z字形柵格狹縫排列方式的、圖19所示類型的顯示；圖21示出了帶有Z字形柵格狹縫排列方式的、圖17所示類型的顯示；圖22示出了具有肖像和風景觀看模式並構成本發明一實施方式的P3顯示類型；以及圖23示出了具有肖像和風景觀看模式並構成本發明一實施方式的P3顯示類型。
具體實施例方式
在所有附圖中，相同的標號指代相同的部分。
下文所描述的多視圖顯示都是雙視圖類型，但是也可以提供多於兩個視圖的顯示。這種顯示可以用於像自動立體三維圖像顯示等任何合適的應用，並且向不止一個觀看者顯示多個可能相互獨立且不相關的圖像。所有的顯示都是由紅綠藍像素構成的彩色顯示，RGB像素三個一組用於形成複合顏色或「白色」的組。然而，其它排列方式也是可能的，比如包括RGGB像素或RGYB像素的複合組，其中Y像素是白色的。這些顯示包括作為空間光調製器的平板液晶器件以及作為視差光學器件的視差柵格。然而，也可以使用其它類型的空間光調製器(包括發光類型的)以及其它類型的視差光學器件。
圖9所示的P2顯示包括LCD 20和視差柵格25，使得透過視差柵格25的每個狹縫可以在每個觀看區域中看到帶有相關濾色片條帶的兩列像素。這種顯示與已知的顯示類型的區別在於紅綠藍濾光片條帶的水平順序，這些濾光片條帶在像素的列向垂直地延伸並且每個濾光片條帶只與單個像素列相關。特別是，濾光片序列(圖9中從左向右)包括RGBGBRBRG濾光片條帶這種重複性子序列。
這種排列方式減少了多視圖顯示中不想要的顏色偽像。然而，如果這種顯示被用在二維或單視圖模式中，其中禁用或除去了視差柵格25，則可能產生其周期為9個像素列的不想要的顏色條帶。例如，在這種模式中，在40處示出了藍色像素的密度相對較高的區域。
圖10示出了P3顯示，其中水平或行方向上的像素顏色序列與已知的顯示不同。在這種顯示中，像素顏色被安排成RGBRGBGBRGBRBRGBRG這種重複性序列。這種排列方式導致當觀看者在該顯示器面前橫向移動時不同的列中出現不同的顏色移動，所以在足夠大的觀看距離處，上述所述的因觀看者移動而產生的顏色移動偽像得以減小並且可能是察覺不到的。然而，當用在單個視圖模式中且視差柵格25被除去或被禁用時，顏色條帶偽像可能是可見的(在40處示出了藍色密度較高的區域)。
圖11示出了備選的P2和P3顯示，其中像素並未排列成單一顏色的列。在這些顯示中，每一行包括重複性的RGB像素序列。然而，相鄰行中的圖案在行方向上交錯或偏置一個像素，使得在LCD 20上每種顏色的像素對角地排成一線。在P2顯示中，透過柵格狹縫，多種顏色垂直地「進行調和」，使得在多視圖和單視圖模式中不想要的顏色偽像基本上避免了。相似的是，在P3顯示中，不同的顏色移動出現在不同的行中，所以不想要的顏色移動偽像基本上避免了。
圖12示出了用於P2或P3顯示的備選像素顏色圖案，它與圖11所示的區別在於，這些行在一個方向上交錯或偏置了三行，然後又在相反的方向上交錯或偏置了三行。例如，在單視圖模式中，這種排列方式可以用於去除或減小由圖11中的對角顏色條帶所引起的任何不想要的效果。
在LCD具有三種不同顏色的像素的情況下，相鄰的行可以偏置一個或兩個像素節距。作為一種備選方案，在每一行中，可以改變像素顏色的順序。
圖13中在41處示出了已知類型的P1顯示，而在42處示出了構成本發明一實施方式的P1顯示。在42處的P1顯示使用了與圖11所示顯示相同的顏色像素圖案，使得各觀看窗口中可見的每種顏色的像素在水平方向和垂直方向上基本上都是均勻間隔的，當然垂直和水平節距有可能彼此不同。
例如，當P2和P3顯示被用作自動立體三維顯示時，因為與視差柵格結構有關的顏色像素圖形化的存在，便有可能在不同顏色的像素之間出現雙目視差。這可能導致非預期的立體特徵。例如，原本應在離觀看者相同距離處出現的紅色平面和綠色平面可能看起來在深度上是分開的。
圖14-16示出了顏色像素圖案，它們可以被用於減小各種顏色之間的雙目視差的變化。圖14和15示出了與P2類型的顯示一起使用的圖案。因此，圖14示出了各種顏色排列成RGRGBRBRGBGB這種水平重複性序列的垂直條帶的圖案。
圖15示出了基於相同重複性顏色序列的圖案，但是其中相鄰的行偏置了四個像素列寬度。圖16中所示的圖案與圖9所示的相同。
在之前描述的實施方式中，各視差柵格25都包括均勻間隔的連續的垂直狹縫。在圖11、12和15所示的實施方式中，相鄰的像素行顏色在行方向上彼此偏置。連續的垂直狹縫等價於並可能被視為用於各行的單獨的狹縫，這些狹縫在行方向上彼此對齊以便在列方向上形成連續的垂直狹縫。然而，通過使偏置的狹縫行與顏色像素圖案相互配合，其中各像素列具有相同的顏色，便可以實現相似的性能。
圖17示出了這種排列方式的一個示例，其中濾色片條帶被排列成重複性的RGB條帶序列。每行像素都與狹縫行相互配合，其中相鄰行的狹縫約偏置了像素列節距(從而允許視點補償)。這種排列方式可以用在P2顯示類型中，並且有效地等價於圖11所示的P2顯示。
圖18示出了一種P2顯示，其中視差柵格中相鄰的狹縫行之間的偏置等於像素列節距的大致兩倍(從而允許視點補償)。
圖19示出了一種P3顯示，其中相鄰的狹縫行彼此相對偏置了大約一個像素列節距(從而允許視點補償)。
為了避免串擾，圖17-19所示類型的顯示使觀看者在垂直移動方面受限。特別是，如果觀看者從預期水平觀看平面上面或下面來觀看該顯示，則透過視差柵格狹縫，錯誤的像素變得可見。通過減小各狹縫的高度以提供更大的垂直觀看自由，便可以減小上述效應，其代價便是對於給定的顯示照明而言亮度減小了。
圖20和21分別示出了圖19和17所示P3和P2顯示的修改，以便減小或除去可能無法接受的任何對角「綁定」。在這些顯示中，視差柵格狹縫行在一個方向上偏置了三行，然後在相反的方向上又偏置了三行。
圖22示出了一種P3顯示，它可以用於肖像觀看模式或風景觀看模式，或者可以在這些模式之間進行切換。LCD 20包括帶有重複性RGB條帶組的垂直條帶濾色片，例如，就像圖7所示那樣。各個顏色像素排列成正方形複合顏色組，所以當該顯示定向在肖像模式中時各行的節距p2大約是各列的節距p1的三倍。
視差柵格包括比如50個正方形的小孔構成的圖案。在肖像模式中，小孔50排列成多個行，其節距與6p1不同，以便提供視點校正。相鄰的行彼此相對大約偏置了列節距p1，並且各行的小孔50與兩行像素相互配合。
在圖22中，不同顏色的像素由不同的陰影來表示，並且用於顯示左和右圖像像素的那些像素分別由L和R來表示。
在肖像模式中，圖22的顯示按與圖19所示相同的方式克服了上文所描述的顏色移動偽像。
在風景模式中，該顯示有效旋轉了90度，使得柵格小孔50排列成節距為2p2的多個列。在這種觀看模式中，觀看者30的右眼和左眼能夠在較寬的橫向觀看範圍中看到不同顏色的同一像素區域。
LCD像素到左和右圖像的分配過程是在肖像和風景模式之間變化的。當該顯示是可以在這兩種模式之間進行切換的那種類型時，可以設置一顯示控制器，以便當顯示定位改變時用於將這些像素正確地分配到左和右視圖。這可以是自動啟動的或手動啟動的。
如果不要求該顯示能在肖像和風景觀看模式中進行切換，則顯示控制器可以被預設為針對該顯示的操作模式來提供像素分配。
圖23僅示出了另一種可在肖像和風景模式之間切換的P3顯示的肖像模式。對於圖23所示的雙視圖顯示，像素行排列成六個一組，各組由像51這種已切換成黑色狀態的像素來分隔。或者，這種像素51可以被用於顯示多個視圖之一的數據，或者可以得到控制以顯示出適合於兩種視圖的灰度級，以增大觀看者的自由度。小孔構成的行在行方向上是交錯的，其交錯的量值不同於列節距的兩倍，以便提供視點校正。相似的是，在相鄰的行中，已切換到黑色的像素51是交錯的，其交錯的量值是列節距的兩倍。在每行中都存在用於分隔六個像素構成的各個組的「冗餘」像素51，這導致透過每個小孔50可以從每個主觀看區域中看到顏色，小孔50位於該顯示上行方向中按紅綠藍循環的三個像素一組的中間。相鄰兩行之間冗餘或黑色像素的交錯導致了橫跨四行而平衡的顏色，並且提供了觀看者不易看到的相對較小的顏色分離。
為了提供二維或單視圖操作模式，所有實施方式中的視差柵格可以被除去或被禁用。例如，視差柵格可以包括具有合適的電極-圖形化的可切換式液晶單元，以便可以在具有柵格結構的多視圖模式和禁用柵格結構的單視圖模式之間進行切換。
權利要求
1.一種多視圖顯示器，包括視差光學器件(25)，它包括以單一第一節距分隔開的多個視差元件；以及空間光調製器(20)，它包括以第二節距排列的多個像素列，從而提供視點校正，以便為觀看n個視圖而創建n個主觀看窗口，其中n是大於1的整數，透過每個視差元件可以在每個觀看窗口中看到w個像素列，其中w是大於1的整數，每列像素具有相同的顏色，這些列具有x種不同的顏色，其中x是大於2的整數，並且這些列排列成包括相同子序列的重複性組的顏色序列，其特徵在於，各組包括y個由z個列構成的子組，其中y是大於1的整數而z是大於或等於x的整數，各子組包含所有x種顏色的列，所述序列的最小重複節距等於y·z個列。
2.如權利要求1所述的顯示器，其特徵在於，所述調製器(20)包括條帶狀的濾色片排列方式，其條帶與所述多個列對齊。
3.如權利要求1或2所述的顯示器，其特徵在於，顏色的個數x等於3。
4.如權利要求3所述的顯示器，其特徵在於，所述3種顏色是三原色。
5.如權利要求4所述的顯示器，其特徵在於，所述三原色是紅、綠和藍。
6.如前述權利要求中任一項所述的顯示器，其特徵在於，各子組的列的個數z等於x。
7.如前述權利要求中任一項所述的顯示器，其特徵在於，每個窗口中可看到的列的個數w等於2。
8.如權利要求7所述的顯示器，其特徵在於，每組中的子組的個數y等於3。
9.如權利要求8所述的顯示器，當依賴於權利要求5和6時，其特徵在於，各子序列是紅、綠、藍、綠、藍、紅、藍、紅、綠。
10.如權利要求1到6中任一項所述的顯示器，其特徵在於，每個窗口中可看到的列的個數w等於3。
11.如權利要求10所述的顯示器，其特徵在於，每組中的子組的個數y等於6。
12.如權利要求11所述的顯示器，當依賴於權利要求5和6時，其特徵在於，各子序列是紅、綠、藍、紅、綠、藍、綠、藍、紅、綠、藍、紅、藍、紅、綠、藍、紅、綠。
13.一種多視圖顯示器，包括視差光學器件(25)，它包括多個視差元件；以及空間光調製器(20)，它包括排列成行與列的多個像素，這些像素與視差光學器件(25)相互配合以便為觀看n個視圖而創建n個主視點校正的觀看窗口，其中n是大於1的整數，透過每個視差元件可以在每個觀看窗口中看到各個單列像素，這些像素排列成用於顯示各種顏色圖像單元的複合顏色組，各組包括在同一列中彼此相鄰設置的x種不同顏色的z個像素，其中x是大於2的整數，z是大於或等於x的整數，用於各視圖的各種顏色的像素被設置成在水平方向上和垂直方向上都基本上均勻間隔開，其特徵在於，每組的像素的顏色在列向上的順序都不同於同一行中各相鄰組的像素的顏色在列向上的順序。
14.如權利要求13所述的顯示器，其特徵在於，在所述調製器(20)上，各種顏色的像素被設置成在水平方向上和垂直方向上基本上都均勻間隔開。
15.如權利要求13或14所述的顯示器，其特徵在於，所述像素在行方向上排列成x種不同顏色的z個像素的重複性組，其中每一行在行方向上相對於各個相鄰的行都偏置了大於零且小於z個像素。
16.如權利要求15所述的顯示器，其特徵在於，相鄰的行之間的偏置具有相同的大小。
17.如權利要求15或16所述的顯示器，其特徵在於，相鄰的行之間的偏置具有相同的方向。
18.如權利要求13到17中任一項所述的顯示器，其特徵在於，不同顏色的個數x是3。
19.如權利要求18所述的顯示器，其特徵在於，所述三種顏色是三原色。
20.如權利要求19所述的顯示器，其特徵在於，所述三原色是紅、綠和藍。
21.如權利要求13到20中任一項所述的顯示器，其特徵在於，每組中的像素的個數z等於x。
22.一種多視圖顯示器，包括視差光學器件(25)，它包括多個視差元件；以及空間光調製器(20)，它包括排列成行與列的多個像素，這些像素與視差光學器件(25)相互配合以便為觀看n個視圖而創建n個主視點校正的觀看窗口，其中n是大於1的整數，透過每個視差元件可以在每個觀看窗口中看到每行中的w個像素，其中w是大於1的整數，其特徵在於，這些行排列成多個組，並且這些視差元件排列成多個行，每一行與像素行的各個組對齊，這些像素包括不同顏色的像素組，它們排列成使得透過各視差元件行中的每個視差元件而可以在各觀看窗口中看到的像素顏色的序列不同於透過該視差元件行或各相鄰視差元件行中的該視差元件或最接近的視差元件而可以看到的像素顏色的序列。
23.如權利要求22所述的顯示器，其特徵在於，所述視差元件在行方向上對齊。
24.如權利要求23所述的顯示器，其特徵在於，所述視差元件在列向上是連續的。
25.如權利要求23或24所述的顯示器，其特徵在於，所述像素在行方向上排列成重複性的顏色序列，而各相鄰的兩個組的像素行在行方向上彼此相對偏置了至少一個像素節距且該偏置的量小於所述重複性顏色序列的最小重複節距。
26.如權利要求22或23所述的顯示器，其特徵在於，每種顏色的像素排列成多個列。
27.如權利要求26所述的顯示器，其特徵在於，每對相鄰的兩個行的視差元件在行方向上彼此相對有偏置。
28.如權利要求25或27所述的顯示器，其特徵在於，所述偏置都具有相同的大小。
29.如權利要求25、27和28中任一項所述的顯示器，其特徵在於，所述偏置都處於相同的方向。
30.如權利要求25、27和28中任一項所述的顯示器，其特徵在於，像素行的組或視差元件的行都排列成這樣一些組，這些組在相同方向上偏置而與它們相鄰的成對的組則在相反方向上偏置。
31.如權利要求22到30中任一項所述的顯示器，其特徵在於，這些行構成的每一組都包括單個行。
32.如權利要求22到30中任一項所述的顯示器，其特徵在於，這些行構成的每一組都包括多個行。
33.如權利要求32所述的顯示器，其特徵在於，這些行構成的每一組都包括n行，所述顯示器可以在肖像定向和風景定向之間旋轉，並且所述視差元件被排列成提供二維視差。
34.如權利要求33所述的顯示器，當依賴於權利要求27時，其特徵在於，所述偏置與所述列的節距的兩倍不同，以提供視點校正。
35.如權利要求33或34所述的顯示器，其特徵在於，每行的像素都排列成n乘w個像素的組，這些組彼此之間由列的節距分隔開。
36.如權利要求22到35中任一項所述的顯示器，其特徵在於，所述個數w等於2並且不同的像素顏色序列包括不同的組合。
37.如權利要求22到36中任一項所述的顯示器，其特徵在於，所述個數w等於3並且不同的像素顏色序列包括不同的排列。
38.如前述權利要求中任一項所述的顯示器，其特徵在於，所述視差光學器件(25)是視差柵格。
39.如前述權利要求中任一項所述的顯示器，其特徵在於，所述空間光調製器(20)是光衰減式調製器。
40.如權利要求39所述的顯示器，其特徵在於，所述調製器(20)是透射型。
41.如權利要求39或40所述的顯示器，其特徵在於，所述調製器(20)是液晶器件。
42.如前述權利要求中任一項所述的顯示器，其特徵在於，窗口的個數n等於2。
43.如權利要求22到42中任一項所述的顯示器，其特徵在於，所述像素組具有三種顏色。
44.如權利要求43所述的顯示器，其特徵在於，所述三種顏色是三原色。
45.如權利要求44所述的顯示器，其特徵在於，所述三原色是紅綠藍。
全文摘要
一種多視圖顯示器，包括視差光學器件，比如視差柵格(25)；以及空間光調製器(20)，它具有多個排列成行和列的像素。視差光學器件(25)與像素結構相互配合，以創建多個主視點校正的觀看窗口。這些行排列成多個組，並且這些視差元件排列成多個行。每個視差元件與像素行的各個組對齊。這些像素包括不同顏色的像素組，它們排列成使得透過各視差元件行中的各視差元件而在每個觀看窗口中能看到的可見顏色序列不同於透過該視差元件行或每個相鄰視差元件行中的該視差元件或最接近的視差元件而看到的像素顏色序列。
文檔編號G02B27/22GK101049028SQ20058003636
公開日2007年10月3日 申請日期2005年9月20日 優先權日2004年9月21日
發明者A·伊萬斯, G·瓊斯, J·馬瑟 申請人:夏普株式會社