TWI325975B - Image display device and stereoscopic image forming structure used for the same - Google Patents

Description

Γ1325975 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種影像顯示裝置，尤有關一種同時具 平面二維（2D)及立體三維（3D)顯示模式之影像顯示裝置。 【先前技術】

圖1為示意P ’顯示利用視差光件（para 11 ax opt i c) 自動·產生立體影像之一習知影像顯示裝置100。如圖i所 示，該影像顯示裝置100包含一液晶面板102及一視差障 壁基板（parallax barrier plate)104。視差障壁基板 1〇4 係由一玻璃基板118及形成於該玻璃基板118上之複數條 紋式遮光部1 20所構成，其與液晶面板1 02表面接觸作為 分離左右眼影像之光分離元件。

液晶面板102於玻璃基板1 06及108之間形成—液晶 層110。觀察者122側（光出射側）之玻璃基板1〇6設置有 偏光板112，背光116側（光入射側）設置有偏光板114。 如圖1所示，習知自動產生立體影像的方式，係將左眼用 影像及右眼用影像於液晶層中以交互間隔之方式顯示，當 光線由背光116發出後，穿透左眼用影像及右眼用影像之 光線可藉由視差障壁基板104相互分離，使觀察者122之 左眼僅觀察到左眼用影像而右眼僅觀察到右眼用影像，產 生視差效果而使觀察者122自動感知一立體影像。然而， 由於觀察者之左眼僅能觀察到左眼用影像，而右眼僅能觀察 到右眼用影像，因此觀察者感知的立體影像其橫向解析度僅 為原像素配列的一半。換言之，因為立體影像顯示需要兩個水 6 1325975 平子像素的鄰接，一個子 給右眼看，所以3D顯干二;眼看，另一鄰接子像素 '楱式之杈向解析度與2D顯示模式 之杈向解析度相較之下將只剩下一半。 、 因此’為提高3D顯示模式之橫 像顯示能達到全解析（fullresGluti〇n)的程度，日本= 广二發展出水平雙倍密度像素（h〇riz〇ntaUy double density pixels. y eiS，HDDP)架構。如圖£Λ所示，該 架構係採-橫向條紋式配列之rgb子像素佈局即相同 的原色子像素（R、G或B子像素）沿水平橫向（χ方向）排 列，而相異的原色子像素沿垂直縱向（γ方向）排歹，卜於該， _Ρ架構下’液晶面板之彩色像素佈局區域劃分為複數彼 此鄰接之矩形像素區塊128，該矩形像素區塊128如圖2Α 例示為兩組RGB子像素（R1、G1、B1、R2、G2、Β2)所構成。接著， 矩形像素II塊128沿垂直縱向均分為分別接收左眼影像資 料及右眼影像資料的矩形像素128Α(包含r1gi、bi)及 矩形像素圓（包含^⑻’使整體像素佈局的水 平像素毪度為垂直像素密度的兩倍。再者如圖之陰 影斜線所示，於該HDDP架構下，視差光件之光分離單Z 係為沿垂直縱向（Y方向）連續形成之條紋式設計。因此， 藉由此一像素佈局及視差光件配置方式，當供左右眼的影 像分別經由視差光件126A及126B分離後，因一個矩形像 素給左眼看而另一水平鄰接之矩形像素給右眼看，故如圖 2B所示，左眼可觀察到縱列M1、N1而右眼可觀察到縱列 M2、N2，如此3D顯示模式下的橫向解析度可保持與顯 1325975 示模式之橫向解析度相等β 換吕之’ HDDP架構下的橫向解析度於2D與3D顯示模 式上均相同，左右眼個別看到的是一個矩形像素，而雙眼 同時看到的像素為一合成的矩形像素區塊。 然而，基於該HDDP架構所獲得的解析度及影像品質 仍有極大的改善空間。舉例而言，當吾人欲採用子像素成 色技術（sub-pixel rendering; SPR)來進一步提高解析度 及影像顯示品質時，必須具有子像素R及子像素G同時交 錯出現在每一個水平及垂直配列之像素佈局，以提供全彩 平衡（color balance)能力，例如圖3所示之PentUe像 素佈局130。然而，清再參考圖2B,於該HDDP架構下之 像素佈局及視差光件配置方式，會使左右眼所視影像均為 條紋式像素配列，亦即其水平橫列均由相同的原色子像素 構成，因此即使搭配子像素成色技術亦無法提高其調制轉 換函數值（modulation transfer functi〇n)及定址能力 (addressability)來進一步提升其解析度及影像品質= 【發明内容】 因此，本發明之目的在提供一種影像顯示裝置及用於 該影像顯示裝置之立體影像產生結構，其能提供於水平雙 倍密度像素（HDDP)架構下搭配子像素成色技術 (SUb-pixel rendering)運用之能力，而可大幅提升影像 解析度及顯示品質。 依本發明之設計，-種影像顯示裝置包含―顯示面板 及-視差光件。顯示面板之彩色像素佈局區域分為複數彼 8 1325975 此鄰接之矩形像素區i鬼，且各矩形像素區冑沿垂直縱向均 分為分別接收左眼影像資料及右眼像素資料之兩矩形像 素，使水平像素密度為垂直像素密度的兩倍。各個左眼矩 形像素及右眼矩形像素均至少包含—組紅（R)、綠（G)及藍 (B)色子像素，且所有子像素於該顯示面板上配置形成複 數道橫列及縱列。視差光件係、設置於顯示面板之__侧且 其上形成有產生視覺分離效果之複數光分離單元。複數光 刀離單元係對應子像素橫列及縱列分布形成複數道橫列 及縱列，其中分別位於兩相鄰橫列中之兩鄰接光分離單元 於水平橫向上錯開設置，使觀察者單眼所視為呈三角式配 列之紅（R)、綠（G)及藍（B)色子像素佈局。 藉由本發明之設計，觀察者左眼及右眼即可分別看到 子像素R及子像素G同時交錯出現在每一個水平及垂直配 列的三角式配列子像素影I，該2角式配列像素佈局即可 作為實化子像素成像技術之驅動架構，而可大幅提升影像 解析度及顯示品質。 再者，本發明之立體影像產生結構包含一基板及形成 於其上具視覺分離效果之複數光分離單元。複數光分離單 元係相對一呈條紋式配列之子像素陣列設置，該子像素陣 ^係由兩相鄰子像素其色彩相同之橫列、及兩相鄰子像素 二色彩相異之縱列所構成。複數光分離單元對應該子像素 檢列及縱列分布形成複數道橫列及縱列且位於兩相鄰橫 列2之兩鄰接光分離單元於水平橫向上錯開設置，使觀察 者單眼所視為呈三角式配列之子像素佈局。 9 1325975 【實施方式] 圖4A及圖4B為示意 m in ·4不依本發明一實施例之影 示面板12乃 影像顯示裝置10包含一顯 面板12及一液晶光閥（1 ss - 4c 1 〇 qu d Cl*ystal shutter)14。 这顯不面板12例如可為一 ,± 日日顯示面板，且其彩色傻音· 佈局與_P架構相 -夂色像素 者饮& ^ . A 丨妹橫向條紋式配列之RGB子像 素佈局，其中相同的原色子傻 卞1豕 ^ , rY _ ,.. ’、 象素（R、G或B子像素）沿水平 才κ向（X方向）排列，而

異的原色子像素沿垂直縱向（Y方 向）排列。該顯示 乃 t 极/之知色像素佈局區域係由複數彼 此鄰接之矩形像音P* @ 1 p 16 a、B°塊所構成，且各個矩形像素區塊 1 b沿垂直縱向均公盔八 ，"、刀接收左眼影像資料及右眼影像 資料的矩形像素1 6A及拓开彡# | , Dn 及矩形像素1 6B，使整體彩色像素佈 局的水平像素密度為垂直像素密度的兩倍。

…本實包例用以產生左右眼視覺分離效果之視差光件 二、為液SB光閥14，圖4A顯示液晶光閥J 4關閉狀態（〇FF)， 當液晶錢14關閉時，光線可完全透過液晶光閥而為一 平面一維(2D)顯不模式。圖4B顯示液晶光閥開啟狀態 (ON)田液日日光閥14開啟時，施加電壓會改變液晶分子 的配列狀態形成複數不透光區塊18，藉由該不透光區塊 18產生之視差效果而形成—立體三維（3d)影像顯示模 式。如圖4B所示，不透光區塊與透光區塊2〇係對應 子像素外形而形成為矩形，且其對應每個R、G或Β子像 素設置而形成複數道水平橫列及垂直縱列。再者，不透光 區塊18與透光區塊2〇不論於水平橫列或於垂直縱列上皆 10 父替出現’而形成一類似西洋棋盤（checkerboard)之分 佈。換言之，兩相鄰水平橫列中的兩鄰接不透光區塊18 係於水平橫向上錯開設置。 另方面’請參考圖4B中不透光區塊p於像素佈局 j的投影虛線，及圖5A沿圖48之z方向觀察之俯視示意 簡圖’可清楚看出不透光區塊18相對R、G或B子像素的 相對配置。由圖中可看出，各個不透光區&工8並非以疊 。子像素區塊方式配置，而是相對子像素區塊沿水平橫向 X偏移疋位移量方式配置，即不透光區塊之投影位置位 於兩相鄰縱列子像素的交界上藉以產生視差效果。 藉由本發明的設計，因不透光區塊18與透光區塊20 不論於水平橫列或於垂直縱列上皆交替出現，而形成一類 似西洋棋盤（checkerboard)之分佈，故觀察者左眼及右眼 可分別看到如圖5B左方及右方所示的三角式配列（del ta t〇P〇l〇gy)RGB子像素影像。因三角式配列的rGB子像素佈 局’子像素R及子像素G可同時交錯出現在每一個水平及 垂直配列上’故藉由本發明視差光件設計所產生的三角式 配列佈局’使各子像素得以相互分享，達到於HDDP架構下可 採用子像素成色技術（sub_pixei ren(jeri ng)來進一步提 咼解析度及影像品質的目的。 如圖6A及6B所示，當採用子像素成色技術時，藉由 將相鄰的R、G、B實體子像素（physical sub-pixels)取 點加以演算可獲得大量的邏輯子像素（1〇gic sub-pixels) ’而可大幅提高影像的視覺解析度（visual resolution) ’進而使其顯示立體影像時更為細緻，並有效改善立體 影像顯示時所產生之鋸齒狀現象而進_步提高影像品質。如圖7所 不，本發明於HDDP架構下之三角式配列設計可搭配子像素成 色技術，在相同尺寸之液晶顯示面板下本發明之汕及3D顯示解析 度均為HDDP條紋式配列架構的3倍。 圖8A及圖8B為顯示本發明另一實施例之示意圖，於 其中用以產生立體影像之視差光件係採用一柱狀透鏡 (lenticular lens)22，柱狀透鏡22上形成有複數個柱狀 部24，每個柱狀部24對應顯示面板上沿水平橫向分別分 配給左右眼之兩相鄰子像素（如B丨、B2)設置，而形成複數 道柱狀部水平橫列及垂直縱列。 依本發明之設計，分別位於兩相鄰柱狀部橫列中的兩 相鄰柱狀部，係於水平橫向上彼此錯開設置。如圖8A及 圖8 B所示，位於兩相鄰柱狀部橫列中，分別對應子像素

Bl、B2之柱狀部丨及對應子像素G1、G2之柱狀部】係於 水平橫向上彼此錯開設置。藉由此一設計，位於同一縱列 之子像素B1及子像素（；2可分別藉由錯排之柱狀部I及柱 狀部J分別折射進入觀察者的右眼及左眼，獲得使觀察者 單眼所視為呈二角式配列（del ta topol 〇gy )之子像素影像 的效果。 圖9為顯示本發明另一實施例之示意圖，於其中用以 自動產生立體影像之視差光件係採用一視差障壁基板 26。視差障壁基板26係於一玻璃基板28上利用如油墨 等不透光材料塗佈形成錯排之遮光區塊30來產生視覺分 1325975 離效果。圖9例示之遮光區塊係呈矩形，且兩相鄰水平橫 列中的兩相鄰遮光區塊3 〇於水平橫向上錯開設置。 基於上述之例示可知，本發明用以產生視覺分離效果 之光分離單π可為液晶光閥之不透光區塊、柱狀透鏡之柱 狀部、或視差障壁基板之遮光區塊，然而，本發明之視差 光件及用以產生視覺分離效果之複數光分離單元並不限 定為上述元件，其選擇僅需能達到使觀察者單眼所視為呈 二角式配列之RGB子像素影像的效果即可。

再，本發明於_ρ架構下具有分別接收左眼影像 貝料及右眼像素資料之兩矩形像素的設計，可進行平面二 維(2D)及立體三維(3D)顯示模式之切換。亦即，當送入左 眼矩形像素與右眼矩形像素㈣像資料相同時該影像顯:裝置mm⑽顯示，當送人左眼矩形像素 與右眼矩形像素的圖像資料不同時，該影像顯示裝置可呈 現 立體三維（3D)顯示

以上所述僅為舉例性，而北A *丨t 而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而斟盆 而對其進仃之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範 例。 4祀固〒’而非限定於上述之實施 【圖式簡單說明】 圖1為不意圖》甚畐千士丨田，a Μ ..Μ不利用視差光件自 之一習知影像顯示裝置。 動產生立體影像 圖2Α為示意圖 Θ條紋式子像素配列 顯不一水平雙倍密度像素架構之橫 1325975 圖2B為不意圖’顯示圖2a之像素佈局經視覺分離後左眼及 右眼分別觀察到之子像素影像。 圖3為示意圖’顯示用於子像素成色技術之pentile 像素佈局。 圖4A及圖4B為示意圖，顯示依本發明一實施例之影 像顯示裝置。 圖5A沿圖4B之Z方向觀察之俯視示意簡圖。 圖5B為示意圖’顯示依本發明之設計經視覺分離後左眼及 右眼分別可觀察到之子像素影像。 圖6A及6B為示意圖，顯示依本發明之三角式子像素 配列採用子像素成色技術之取點方式。 圖7顯示於HDDP架構下本發明之三角式配列設計與習知 條紋式配列之解析度比較。 圖8A及圖8B為顯示本發明另一實施例之示意圖。 圖9為顯示本發明另一實施例之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 影像顯示裝置 12 顯示面板 14 液晶光閥 16 矩形像素區塊 16A ' 16B 矩形像素 18 不透光區塊 20 透光區塊 22 枉狀透鏡 14 1325975 24 柱狀部 26 視差障壁基板 28 玻璃基板 30 遮光區塊 100 影像顯示裝置 10 2 液晶面板 104 視差障壁基板 106 ' 108 玻璃基板

110 液晶層 112、114 偏光板 116 背光 118 玻璃基板 120 遮光部 122 觀察者 126A > 126B 視差光件 128 矩形像素區塊 128A、128B 矩形像素

13 0 Pentile像素佈局 I、J 柱狀部 子像素 R 、 G 、 B 、 Rl 、 Gl 、 Bl 、 R2 、 G2 、 B2 Ml、M2、Nl、N2 .縱歹4 P 不透光區塊 15

Claims (1)

1325975 十、申請專利範圍： 1 · 一種影像顯示裝置，包含： 一顯示面板，該顯示面板設置有呈條紋式配列（stripe topology)之原色子像素陣列，於該原色子像素陣列中沿一 第一配置方向排列之兩相鄰子像素其色彩相同、沿一第二 配置方向排列之兩相鄰子像素其色彩相異，且該原色子像 素陣列之第一配置方向像素密度為第二配置方向像素密 度的兩倍；及 一視差光件（parallax optic)，設置於該顯示面板之一 側，該視差光件形成有產生視覺分離效果之複數光分離單 元，且該複數光分離單元係對應該第一及第二配置方向分 佈形成複數道第一及第二配列，其中分別位於兩相鄰第I 配列中之兩鄰接光分離單元於該第一配置方向上錯開設 置，使觀察者單眼所視為呈三角式配列（deha t〇p〇 原色子像素佈局。

2·如申請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中該第 一配置方向係水平橫向，且該第二配置方向係垂直縱向。 3.如申請專利範圍第丨項之影像顯示裝置，其中該原 色子像素包含紅色（R)、綠色（G)及藍色（⑴子像素。 4.如中請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中該視 “件係為一液晶光閥（liquid crystal shutter)。 液晶光 顯示； 如申請專利範圍第4項之影像顯示襄置，其中當該 閥關閉（OFF)時，該影像顯示裝置呈現平面二维^ 當該液晶光關啟（0n)時，該影像顯示裝置呈現立 1325975 體三維（3D)顯示。 6. 如申請專利範圍第5項之影像顯示裝置，其中當該 液晶光關啟時形成複數透光及不透光區塊，且該透光及 不透光區塊於該第-及第二配置方向上均交替出現形成 一西洋棋盤（checkerboard)分布。 7. 如申請專利範圍第6項之影像顯示裝置，其中該光 分離單元係為該複數不透光區塊。 8·如申請專利範圍第7項之影像顯示裝置，其中該不 透光區塊係呈矩形。 9. 如申請專利範圍第丨項之影像顯示裝置，其中該視 差光件係為一柱狀透鏡（丨enticu丨ar lens)，且該光分離單元 係為該柱狀透鏡之柱狀部。 10. 如申請專利範圍第9項之影像顯示裝置，其中每 個柱狀部係對應於該第一配置方向上分別分配予左眼及 右眼之兩相鄰子像素設置。 11 _如申請專利範圍第丨項之影像顯示裝置，其中該 視差光件係為一視差障壁基板（paraUax barHer plate)，且 該光分離單元係為該視差障壁基板之遮光區塊。 12.如申請專利範圍第丨i項之影像顯示裝置，其中該 遮光區塊係以不透光材料塗佈形成。 I3·如申請專利範圍第11項之影像顯示裝置，其中該 遮光區塊係呈矩形。 14.如申請專利範圍第i項之影像顯示裝置，其中該 三角式配列（delta topology)之原色子像素佈局係為實施子 1325975 像素成像技術（sub-pixel rendering ; SPR)之驅動架構。 1 5. —種影像顯示裝置，包含： —顯示面板’該顯示面板之彩色像素佈局區域分為複 數彼此鄰接之矩形像素區塊，且各該矩形像素區塊沿垂直 縱向均分為分別接收左眼影像資料及右眼影像資料之左 眼矩形像素及右眼矩形像素，各該矩形像素均至少包含一 組紅（R)、綠（G)及藍（B)色子像素，且所有子像素於該顯示 面板上配置形成複數道橫列及縱列，其中於各該橫列上排 •列之兩相鄰子像素其色彩相同，於各該縱列上排列之兩相 鄰子像素其色彩相異；及 視差光件，s免置於該顯示面板之一側，該視差光件 形成有產生視覺分離效果之複數光分離單元，且該複數光 刀離單兀係對應忒子像素橫列及縱列分布形成複數道橫 列及縱列，其中分別位於兩相鄰橫列中之兩鄰接光分離單 元於水平橫向上錯開設置，使觀察者單眼所視為呈三角式 配列之紅（R)、綠（G)及藍（B)色子像素佈局。 ,16· 士口申請專利範圍帛15項之影像顯示裝置，其中當 送“左眼矩幵/像素與该右眼矩形像素的圖像資料相同 時’該影像顯示裝置呈現一平面二維(2d)顯示；當送入該 左眼矩㈣素與該右眼矩形像素的圖像資料不同時，該影 像顯不裝置呈現一立體三維（3D)顯示。 ^月專利範圍第1 5項之影像顯示裝置，其中該 二角式-:列：子像素佈局係為實技術 (sub-p丨xelrendering; SPR)之驅動架構。 18·如申請專利||衝 5項之影像顯示裝置，其中該 18 1325975 視差光件係為一液晶光閥。 19.如申請專利範圍第18項之 不/像顯不裝置，I 士 $ 該液晶光閥關閉（OFF)時，該影像顯示裝置呈_ 、中虽 (2D)顯示模式·’當該液晶光閥開啟(〇n)時 务面二維 置呈一立體三維（3D)顯示模式。 /〜像顯示裝 …2〇·如中請專利範圍第18項之影像顯示裝置， 该液晶光閥開啟時形成複數透光及 〜田 心7〇 塊，且括 及不透光區塊於水平橫向及垂直縱向上六 一西洋棋盤分布。 =又出現形成 Ή請專利範㈣2G項之影像顯示裝置，其中該 光刀離單元係為s亥複數不透光區塊。 /、 22. 如申請專利範圍第21項之影像顯示裝置， 不透光區塊係呈矩形。 〃 23. 如中請專利範圍第15項之影像ι裝置， 視差光件係為一柱狀透鏡（lenticular k 、 乂 ，且邊光分離罝 元係為該柱狀透鏡之柱狀部。 24. 如申請專利範圍第23項之影像顯示裝置，其中每 個柱狀部係對應沿水平橫向上分別分 兩相鄰子像素設置。 +左眼及右眼之 .如中請專利範圍第15項之影像顯示裝置， ==為差障壁基板，且該光分離單元係為祕 差障壁基板之遮光區塊。 26. 如中請專利範圍第25項之影像顯示裝置， 遮光區塊係以不透光材料塗佈形成。 27. 如申請專利範圍第25項之影像顯示裝置，其中該 19 遮光區塊係呈矩形。 28. —種立體影像產生結構，包含一基板及形成於其 上具視覺分離效果之複數光分離單元，該複數光分離單元 係相對一呈條紋式配列之子像素陣列設置，該子像素陣列 係由兩相鄰子像素其色彩相同之橫列、及兩相鄰子像素其 色彩相異之縱列所構成，其中該複數光分離單元對應該子 像素橫列及縱列分布形成複數道橫列及縱列，且分別位於 兩相鄰橫列中之兩鄰接光分離單元於水平橫向上錯開設 φ置’使觀察者單眼所視為呈三角式配列之子像素佈局。 20