專(zhuān)利名稱(chēng)：三次元液晶顯示器的格柵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三次元(3D)液晶顯示器的分辨率及亮度的方法，主要涉及視差格柵的配置方法，利用減少視差格柵數(shù)目來(lái)提升圖像的亮度，及通過(guò)子像素混色的配置方式，維持原二次元(2D)顯示圖像的分辨率。
背景技術(shù)：
由于人類(lèi)的眼睛已經(jīng)習(xí)慣日常生活中的三次元(3D)立體影像，因此認(rèn)為包括電影在內(nèi)的顯示器所顯示的畫(huà)面也應(yīng)該是立體影像，然而令人詫異的是這種潛意識(shí)的需求，長(zhǎng)久以來(lái)阻礙著科技的發(fā)展，人類(lèi)的眼睛也就無(wú)法抗拒地接受平面二次元(2D)影像。
一般的3D顯示器裝置都過(guò)于復(fù)雜，而且顯示品質(zhì)也不盡如人意。也就是說(shuō)，許多3D顯示器通常需要特殊的眼鏡，或改變輸入方式，因此操作人員需要經(jīng)過(guò)訓(xùn)練。后來(lái)隨著多家廠商努力地研發(fā)，陸續(xù)生產(chǎn)了3D顯示器的雛型產(chǎn)品，這些顯示器已經(jīng)在不需要3D眼鏡的情況下，制造出3D圖像。
如圖1所示，是現(xiàn)有3D顯示器產(chǎn)生3D像素的示意性的流程圖，現(xiàn)有技術(shù)是利用一影像分割器(image splitter)12，利用這種影像分割器12可用來(lái)欣賞立體動(dòng)態(tài)影像。基本上，它是根據(jù)視差柵欄(parallax barrier)原理使影像交互排列并先通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的縱列光柵，隨后控制從液晶顯示器(Liquid Crystal Displayer，LCD)11的每一像素(pixel)發(fā)出的光線的方向，之后，才由兩眼捕捉觀察。由于進(jìn)入左、右眼的橫向影像因視差柵欄而被分開(kāi)，因此造成左、右眼所捕捉的影像像素產(chǎn)生微小偏離。因?yàn)檫@兩個(gè)圖像的重疊抵消方式與人眼正常觀看這兩個(gè)圖像時(shí)的相同，大腦自然就會(huì)認(rèn)為這兩幅圖像不同并創(chuàng)建出“深度感(depth perception)”效果，最后通過(guò)視網(wǎng)膜將其當(dāng)作三維(3D)影像來(lái)進(jìn)行讀取。所以當(dāng)視線集中在顯示器前時(shí)，觀看者兩只眼睛都可以收到正確的影像，然后將其交給大腦進(jìn)行處理。這樣就可以在不使用特殊眼鏡的情況下使顯示器上的圖像產(chǎn)生三維效果。
例如美國(guó)專(zhuān)利US 5,831,765“Two-dimensional/three-dimensionalcompatible type image display”中提出了利用一種LCD作為視差柵欄的可進(jìn)行2D/3D轉(zhuǎn)換的立體顯示器。其原理就是在原顯示器前使用一LCD作為一柵欄面板(barrier panel)，該柵欄面板是介于顯示屏幕和背光源間的立體顯示系統(tǒng)，而且可以將該柵欄面板切換成沒(méi)有視差柵欄的顯示，由此通過(guò)該視差柵欄的遮蔽來(lái)實(shí)現(xiàn)2D/3D的轉(zhuǎn)換。當(dāng)3D效果關(guān)閉時(shí)，中間的視差柵欄就會(huì)變成透明的，而且不具有遮擋光源的作用，由此實(shí)現(xiàn)一般顯示屏幕的2D顯示效果。在3D顯示模式時(shí)，此系統(tǒng)提供左、右眼的分別影像，使顯示器上的圖像產(chǎn)生三維效果。
然而，該US 5,831,765專(zhuān)利與現(xiàn)在一般市面上所使用的2D轉(zhuǎn)3D顯示器相比，其顯示方式是在觀察者與液晶顯示器上的彩色濾光片21之間配置一個(gè)轉(zhuǎn)換液晶面板(switch LCD)，當(dāng)該系統(tǒng)切換為3D顯示時(shí)，該轉(zhuǎn)換液晶面板具有長(zhǎng)條狀且等距離的視差格柵22(如圖2所示)，將具有條狀排列(stripe array)的彩色濾光片21的2D圖像轉(zhuǎn)換成3D圖像時(shí)，通過(guò)該視差格柵22的分光方式將圖像像素分別傳送給左、右眼睛以造成視差而實(shí)現(xiàn)立體顯示。但此種方式與現(xiàn)有技術(shù)相同，存在的問(wèn)題是平面分割左右圖像，造成立體顯示時(shí)圖像分辨率及背光穿透率比平面顯示時(shí)減少一半以上，從而影響顯示效果。
以圖2所示為例，原共有45個(gè)子像素(subpixel)，當(dāng)轉(zhuǎn)換液晶面板上的視差格柵22的作用時(shí)，其遮光的柵欄共有24個(gè)，此時(shí)由各像素發(fā)出的光進(jìn)入左、右眼而產(chǎn)生的橫向影像因視差柵欄而被分開(kāi)，并且子像素被交替使用，這意味著水平分辨率下降一半(如圖3所示)。以左眼所見(jiàn)為例，原2D顯示器的同一大小區(qū)域的像素?cái)?shù)目將會(huì)減少(一像素所占的面積增大)，這將使得透光率及分辨率降低一半左右。即傳統(tǒng)2D/3D液晶顯示器在2D圖像轉(zhuǎn)3D圖像過(guò)程中時(shí)，分辨率及背光的穿透率(亮度)會(huì)減半。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明主要目的在于減少視差柵欄數(shù)目，克服傳統(tǒng)3D液晶顯示器的影像分辨率及光線穿透率不足的缺陷，并且克服當(dāng)顯示器在2D影像模式轉(zhuǎn)換成3D影像時(shí)，穿透率(亮度)及分辨率下降的缺陷。
本發(fā)明另一目的在于通過(guò)視差柵欄的特殊的排列配置方式，使液晶顯示器在視差柵欄作用(遮光)時(shí)，將部分光線分為兩道光線，并分別進(jìn)入左眼及右眼，從而造成視差，以達(dá)到3D影像的顯示效果。同時(shí)子像素通過(guò)三角形矩陣或馬賽克矩陣的混色方式，使3D顯示影像的分辨率大于傳統(tǒng)3D影像分辨率，而且維持2D顯示時(shí)的影像分辨率，從而實(shí)現(xiàn)分辨率維持不變的效果。
根據(jù)本發(fā)明的三次元液晶顯示器的格柵裝置，包括一彩色濾光片，其排列設(shè)有多個(gè)像素，且各像素分別排列有多個(gè)子像素；一格柵面板，設(shè)有多個(gè)格狀排列的不透光的視差格柵，該視差格柵對(duì)應(yīng)于彩色濾光片的像素，且在兩個(gè)視差格柵之間具有一透光區(qū)；其中，上下列的視差格柵彼此對(duì)角相鄰地形成，且透光區(qū)的寬度大于一所述子像素的寬度。
由于該視差格柵為一分光器，當(dāng)光線通過(guò)視差格柵時(shí)，其被分為兩道不同的光線，這兩道不同的光線分別進(jìn)入觀察者左眼及右眼從而造成視差，以實(shí)現(xiàn)3D影像的顯示效果。同時(shí)子像素通過(guò)三角形矩陣或馬賽克矩陣的混色方式，使3D顯示影像的分辨率大于傳統(tǒng)3D影像分辨率，而且維持2D顯示時(shí)的影像分辨率。
此外，可適度地減少該視差柵欄的數(shù)目，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中存在的光線穿透率不足的缺陷可進(jìn)行大幅度地改善，即，改善整體液晶顯示面板的穿透率，從而增加顯示面板的亮度及分辨率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的3D顯示器產(chǎn)生3D像素的示意性的流程圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的視差格柵與彩色濾光片的相對(duì)位置的示意圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的左眼所視的像素的示意圖。
圖4是包括紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像素的一像素的彩色濾光片的示意圖。
圖5是圖4所示的根據(jù)本發(fā)明的視差格柵配置的示意圖。
圖6是圖4與圖5所示的彩色濾光片與視差格柵的相對(duì)位置的示意圖。
圖7是圖6所示的觀察者左眼所視的像素的示意圖。
圖8是圖6所示的觀察者左、右眼所視的像素的示意圖。
圖9是包括紅、綠、藍(lán)、白四個(gè)子像素的一像素的彩色濾光片的示意圖。
圖10是圖9所示的根據(jù)本發(fā)明的視差格柵配置的示意圖。
圖11是圖9與圖10所示的彩色濾光片與視差格柵的相對(duì)位置的示意圖。
圖12是圖11所示的左眼所視的像素的示意圖。
圖13是圖11所示的右眼所視的像素的示意圖。
具體實(shí)施例方式
關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說(shuō)明，現(xiàn)結(jié)合

如下請(qǐng)同時(shí)參閱圖4～5所示，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器裝置上的彩色濾光片31排列設(shè)有多個(gè)像素，且各像素分別排列有多個(gè)子像素(如圖4所示，一像素包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)子像素)。以及還設(shè)有一格柵面板40(如圖5所示)，該格柵面板40位于包括該彩色濾光片31的裝置的上方，或位于包括該彩色濾光片31的裝置的下方。
其中，該格柵面板40設(shè)有多個(gè)格狀排列的不透光的視差格柵41，這些視差格柵41對(duì)應(yīng)于該彩色濾光片的像素，且在兩個(gè)視差格柵41間具有一透光區(qū)42。此外，該格柵面板40上下列的視差格柵41彼此在同一方向上對(duì)角相鄰地形成，該透光區(qū)42的寬度大于一子像素的寬度。對(duì)圖4所示的包括紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像素的一像素而言，該格柵面板40的視差格柵41的配置方式為相鄰兩個(gè)視差格柵41大約間隔兩個(gè)子像素的寬度。如圖5所示，該透光區(qū)42的寬度為兩個(gè)子像素的寬度。
請(qǐng)參閱圖6所示，示出了該視差格柵41與彩色濾光片31上像素的相對(duì)位置，各視差格柵41相對(duì)設(shè)置于兩個(gè)子像素間，而且該格柵面板40上下列的視差格柵41彼此在同一對(duì)角方向上相鄰地形成，兩個(gè)視差格柵41之間間隔有兩個(gè)子像素的寬度。由此，通過(guò)降低視差格柵41的數(shù)目，且適當(dāng)?shù)蒯槍?duì)彩色濾光片31的子像素進(jìn)行相對(duì)的排列配置，在實(shí)現(xiàn)液晶顯示器2D圖像轉(zhuǎn)換成3D圖像的同時(shí)，本發(fā)明可改善現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行2D圖像轉(zhuǎn)3D圖像時(shí)透光率及分辨率下降的問(wèn)題，通過(guò)減少該遮光的柵欄，進(jìn)而提升整體3D顯示器的透光率(亮度)及分辨率。
以圖6、7所示為例，原彩色濾光片31上共有45個(gè)子像素，當(dāng)格柵面板40上的視差格柵41作用時(shí)，本發(fā)明遮光的柵欄共有15個(gè)，相比于傳統(tǒng)3D顯示器的遮光柵欄要少，所以穿透亮度會(huì)大幅提升。以左眼所見(jiàn)為例(如圖7所示)，原2D顯示器上條狀排列的像素，因?yàn)楸景l(fā)明的視差格柵41配置的遮光效果，將會(huì)重新組合原2D顯示面板上相鄰像素的子像素(R、G、B)，通過(guò)三角形矩陣(delta array)或馬賽克矩陣(mosaic array)的混色方式，本發(fā)明同一大小區(qū)域的像素?cái)?shù)目仍與原來(lái)2D圖像的數(shù)目相同，使3D顯示影像呈現(xiàn)出的分辨率可以維持2D顯示時(shí)的影像分辨率。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D8所示，是觀察者左、右眼所視的像素的示意圖。由此，該視差格柵41為一分光器。當(dāng)光線通過(guò)彩色濾光片31與視差格柵41相遇時(shí)，其被分為兩道不同的光線，這兩道不同的光線分別進(jìn)入觀察者左眼及右眼。而由上述內(nèi)容可知，左眼與右眼的每一個(gè)所感受到的分辨率仍然與原本2D顯示器的分辨率相同。通過(guò)左、右眼所捕捉的影像像素所產(chǎn)生的微小偏離，觀看者大腦自然就會(huì)認(rèn)為這兩幅圖像不同并創(chuàng)建出“深度感”效果，最后通過(guò)視網(wǎng)膜將其當(dāng)作三維影像來(lái)進(jìn)行讀取。所以當(dāng)視線集中在顯示器前時(shí)，觀看者兩只眼睛都可以收到正確的影像，然后將其交給大腦處理。所以大腦重組后的3D影像的子像素(R、G、B)將也會(huì)呈現(xiàn)三角形矩陣或馬賽克矩陣的混色方式，使觀看者最后所視的3D影像的分辨率可以與2D影像的分辨率相同。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖9～11所示，對(duì)于排列設(shè)有多個(gè)像素，且各像素分別排列有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)、白(W)四個(gè)子像素的彩色濾光片51(如圖10所示)而言具有相同的原理。該格柵面板60設(shè)有多個(gè)格狀排列的不透光的視差格柵61(如圖9所示)，并且在兩個(gè)視差格柵61之間具有一透光區(qū)62。而且該格柵面板60上下列的視差格柵61彼此在同一方向上對(duì)角相鄰地形成，該透光區(qū)62的寬度大于一子像素的寬度。對(duì)于包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)、白(W)四個(gè)子像素的一像素的彩色濾光片51而言，優(yōu)選地，該格柵面板60的視差格柵61配置方式為相鄰兩個(gè)視差格柵61大約間隔三個(gè)子像素的寬度。如圖11所示，該透光區(qū)62的寬度為三個(gè)子像素的寬度。
請(qǐng)參閱圖12所示，示出了該視差格柵61與彩色濾光片51上像素的相對(duì)位置，各視差格柵61相對(duì)設(shè)置于兩個(gè)子像素之間，而且該格柵面板60上下列的視差格柵61彼此在同一對(duì)角方向上相鄰地形成，兩個(gè)視差格柵61之間隔有三個(gè)子像素的寬度。由此，通過(guò)降低視差格柵61的數(shù)目，且適當(dāng)?shù)尼槍?duì)彩色濾光片51的子像素進(jìn)行相對(duì)的排列配置，在實(shí)現(xiàn)液晶顯示器2D圖像轉(zhuǎn)換成3D圖像的同時(shí)，本發(fā)明可改善現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行2D圖像轉(zhuǎn)3D圖像時(shí)透光率及分辨率下降的問(wèn)題，通過(guò)減少該遮光的柵欄，進(jìn)而提升整體3D顯示器的透光率(亮度)及分辨率。
以圖11所示為例，原彩色濾光片51上共有64個(gè)子像素(16個(gè)像素)，當(dāng)格柵面板60上的視差格柵61作用時(shí)，本發(fā)明遮光的柵欄共有16個(gè)，相比于傳統(tǒng)3D顯示器的遮光柵欄要少，所以穿透亮度會(huì)大幅提升。以觀察者的左眼所見(jiàn)(如圖12所示)與右眼所見(jiàn)(如圖13所示)為例，原2D顯示器上條狀排列的像素，因?yàn)楸景l(fā)明的視差格柵61配置的遮光效果，將會(huì)重新組合原2D顯示面板上相鄰像素的子像素(R、G、B、W)，通過(guò)三角形矩陣或馬賽克矩陣的混色方式，本發(fā)明同一大小區(qū)域的像素?cái)?shù)目仍與原來(lái)2D圖像的數(shù)目相同(如圖12、13所示，各具有16個(gè)像素)，使3D顯示影像呈現(xiàn)出的分辨率可以維持2D顯示時(shí)的影像分辨率。
綜上所述，當(dāng)光線通過(guò)彩色濾光片51與視差格柵61相遇時(shí)，其被分為兩道不同的光線。這兩道不同的光線分別進(jìn)入觀察者左眼及右眼。而由上述內(nèi)容可知，左眼與右眼的每一個(gè)所感受到的分辨率仍然與原本2D顯示器的分辨率相同。通過(guò)左、右眼所捕捉的影像像素所產(chǎn)生的微小偏離，觀看者大腦自然就會(huì)認(rèn)為這兩幅圖像不同并創(chuàng)建出“深度感”效果。最后通過(guò)視網(wǎng)膜將其當(dāng)作三維影像來(lái)進(jìn)行讀取。所以當(dāng)視線集中在顯示器前時(shí)，觀看者兩只眼睛都可以收到正確的影像然后將其交給大腦進(jìn)行處理。大腦重組后的3D影像的子像素(R、G、B、W)將也會(huì)呈現(xiàn)三角形矩陣或馬賽克矩陣的混色方式，使觀看者最后所視的3D影像的分辨率可以與2D影像的分辨率相同。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三次元液晶顯示器的格柵裝置，其特征在于，包括一彩色濾光片，其排列設(shè)有多個(gè)像素，且各所述像素分別排列有多個(gè)子像素；一格柵面板，設(shè)有多個(gè)格狀排列的不透光的視差格柵，所述視差格柵對(duì)應(yīng)于所述彩色濾光片的像素，且在兩個(gè)所述視差格柵之間有一透光區(qū)；其中，上下列的所述視差格柵彼此對(duì)角相鄰地形成，且所述透光區(qū)的寬度大于一所述子像素的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的格柵裝置，其特征在于，所述格柵面板位于包括所述彩色濾光片的裝置的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的格柵裝置，其特征在于，所述格柵面板位于包括所述彩色濾光片的裝置的下方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三次元(3D)液晶顯示器的格柵裝置，針對(duì)對(duì)應(yīng)于該彩色濾光片上的像素，該格柵面板上設(shè)有多個(gè)子像素大小且呈格狀排列的不透光的視差格柵，及在兩個(gè)視差格柵間具有一透光區(qū)，其中上下列的視差格柵彼此對(duì)角相鄰地形成，且該透光區(qū)的寬度大于一子像素的寬度。由此減少視差柵欄的數(shù)目，從而增加三次元(3D)液晶顯示器的亮度及維持原二次元(2D)顯示圖像的分辨率。
文檔編號(hào)G02B27/22GK1912704SQ20051008779
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者廖文瑞, 吳易駿, 吳法震 申請(qǐng)人:勝華科技股份有限公司