本發(fā)明涉及自動立體顯示系統(tǒng)和顯示面板。

背景技術：

已知的自動立體顯示設備包括二維液晶顯示面板，其具有充當圖像形成構(gòu)件以產(chǎn)生顯示的顯示像素的行和列陣列。平行于彼此延伸的細長透鏡的陣列疊覆顯示像素陣列并且充當視圖形成構(gòu)件。這些稱為“透鏡狀透鏡”。來自顯示像素的輸出通過這些透鏡狀透鏡而投射，這些透鏡狀透鏡起作用以修改輸出的方向。

透鏡狀透鏡作為透鏡元件片來提供，其中每一個透鏡元件包括細長的部分柱狀（例如半柱狀）透鏡元件。透鏡狀透鏡在顯示面板的列方向上延伸，其中每一個透鏡狀透鏡疊覆顯示子像素的兩個或更多相鄰列的相應組。

每一個透鏡狀透鏡可以與顯示子像素的兩列相關聯(lián)以使得用戶能夠觀察單個立體圖像。替代性地，每一個透鏡狀透鏡可以與行方向上的三個或更多相鄰顯示子像素的組相關聯(lián)。每一組中的顯示子像素的對應列適當?shù)夭贾贸商峁﹣碜韵鄳S子圖像的豎直切片。當用戶的頭部從左向右移動時，觀察到一系列接連、不同的立體視圖，從而創(chuàng)建例如環(huán)顧印象。

以上描述的自動立體顯示設備產(chǎn)生具有良好明亮度水平的顯示。然而，若干問題與設備相關聯(lián)。由透鏡狀片投射的視圖通過由非發(fā)射黑矩陣的“成像”導致的暗區(qū)段分離，非發(fā)射黑矩陣典型地限定顯示子像素陣列。這些暗區(qū)段容易被用戶觀察為以跨顯示器間隔的暗豎直條帶的形式的明亮度非均勻性。當用戶從左向右移動時，條帶跨顯示器移動，并且當用戶朝向或遠離顯示器移動時，條帶的間距改變。另一問題在于，豎直對準的透鏡造成僅水平方向上的分辨率中的降低，而豎直方向上的分辨率不更改。因此，水平和豎直方向上的分辨率并不理想地平衡。

這些問題二者可以至少部分地通過以相對于顯示像素陣列的列方向的銳角傾斜透鏡狀透鏡來解決。WO2010/070564公開了一種布置，其中透鏡間距和透鏡傾斜以這樣的方式選擇以便在顏色子像素的間距和顏色均勻性方面提供由透鏡狀陣列創(chuàng)建的視圖中的改進的像素布局。

對于許多顯示器，光通過子像素的透射是與觀看角度相關的。這尤其發(fā)生在液晶類型顯示器中。這造成低顏色性能以及甚至灰度反轉(zhuǎn)。

技術實現(xiàn)要素：

提供了一種自動立體顯示系統(tǒng)，其布置成顯示自動立體圖像。顯示系統(tǒng)包括顯示面板和視圖形成系統(tǒng)。

顯示面板包括布置在行和列中的多個子像素，子像素布置成根據(jù)在子像素中接收到的圖像值而提供光。子像素包括多個子區(qū)域，子像素的每一個子區(qū)域布置成根據(jù)在子像素中接收到的圖像值而提供光。

多個子區(qū)域包括高強度子區(qū)域，其中高強度子區(qū)域布置成針對在子像素中接收到的至少一個圖像值而提供比子像素的多個子區(qū)域中的其它子區(qū)域強度更高的光。因此，子像素中的多個子區(qū)域中的至少兩個布置成針對在子像素中接收到的至少一個圖像值提供不同強度的光。

響應于圖像值的子像素的所得強度是子區(qū)域的強度的平均。相應地，對于強度的給定所得平均，一些子區(qū)域具有更高強度，例如更接近全白色，而其它子區(qū)域具有更低強度，例如更接近黑色。相應地，光通過子像素的透射是與觀看角度不太相關的。

換言之，存在圖像值，其使得一個子區(qū)域提供與相同子像素中的另一子區(qū)域強度不同的光。這意味著兩個子區(qū)域具有不同的色調(diào)響應，其還稱為色調(diào)響應曲線。色調(diào)響應指示作為所接收到的圖像值的函數(shù)的所提供的光的強度。

在實施例中，子像素中的多個子區(qū)域中的高強度子區(qū)域和另一子區(qū)域布置成當接收到指示圖像值范圍中的中點的圖像值時，提供到不同強度的光；所謂的50%灰色點。在實施例中，所述不同強度明顯不同，例如至少10%，或甚至至少50%不同。在該實施例中，因而針對相同子像素中的兩個子區(qū)域在50%圖像值處存在至少50%不同的光強度。

視圖形成系統(tǒng)包括透鏡元件的組。透鏡元件關于多個子像素布置以將來自子像素的光引導到不同角度方向上以形成自動立體圖像。視圖形成系統(tǒng)可以包括透鏡狀體，例如包括多個細長透鏡的片。透鏡狀體可以在與顯示面板的列方向的傾斜之下應用。透鏡元件可以是微透鏡，例如球形微透鏡。

盡管子像素區(qū)域降低觀看角度相關性，但是它們可能導致自動立體顯示器中的嚴重條帶化；特別地，在包括透鏡狀體的自動立體顯示器中。關于自動立體顯示器的條帶化問題可以限定為由于通過透鏡狀透鏡對黑矩陣的角度和位置相關放大所致的不期望的強度變化。對于單體式顯示器，即每一個子像素具有單個子區(qū)域，條帶化同樣是問題，但是其在很大程度上已經(jīng)通過參數(shù)的適當選擇而解決，特別是間距和傾斜。因此，要解決的附加問題是針對其中子像素具有多個子區(qū)域的自動立體顯示器而減少條帶化。

在實施例中，沿平行于列（或行）方向的方向在多個子區(qū)域中拆分子像素。每一個子像素的多個子區(qū)域包括高強度子區(qū)域，其中響應于表示圖像值范圍的中點的圖像值的光強度為最大。沿顯示面板的列（或行）的子像素，低伽馬子區(qū)域在子像素中的相同位置處，低伽馬子區(qū)域因而形成在子像素的列中延伸的低伽馬子區(qū)域線。低伽馬子區(qū)域因而與在相同行或相同列中直接相鄰的子像素中的低伽馬區(qū)域直接相鄰。以此方式，低伽馬子區(qū)域形成跨顯示面板的連續(xù)條帶，其減少條帶化。在實施例中，對于行中的至少兩個相鄰的子像素，它們的高強度子區(qū)域具有相對于子像素中的其它子區(qū)域的子像素中的相同位置。

在實施例中，子像素的多個子區(qū)域包括至少三個不同的子區(qū)域。發(fā)現(xiàn)將子區(qū)域的數(shù)目增加到大于2將減小條帶化，而與其中布局子區(qū)域的圖案無關；甚至是在棋盤格布置中。

本發(fā)明的一方面涉及一種顯示自動立體圖像的方法。

本文所描述的自動立體顯示器可以應用在范圍廣泛的實際應用中。這樣的實際應用包括復雜3D結(jié)構(gòu)的科學和醫(yī)學可視化，以及機器人、計算機游戲和廣告的遠程操縱。自動立體顯示器還適合于模擬器，諸如飛行模擬器。

附圖說明

本發(fā)明的這些和其它方面從以下描述的實施例是明顯的并且將參照以下描述的實施例進行闡述。在附圖中，

圖1a是自動立體顯示設備的示意性透視圖，

圖1b是圖1a中所示的顯示設備的示意性截面視圖，

圖1c示出涉及2D顯示面板和所投射的3D視圖的配置的參數(shù)，

圖1d示出來自圖1b的細節(jié)，

圖2a示意性地示出子像素200，

圖2b示意性地示出子像素210，

圖2c示意性地示出顯示系統(tǒng)240，

圖2d以流程圖的形式示意性地示出自動立體顯示方法250，

圖3a示意性地示出子像素300，

圖3b示意性地示出子像素310，

圖3c示意性地示出可能的色調(diào)響應曲線，

圖3d示意性地示出用于子像素的可能電路，

圖3e示意性地示出子像素320，

圖3f示意性地示出子像素330，

圖3g示意性得示出子像素340，

圖3h示意性地示出子像素350，

圖3i示意性地示出可能的色調(diào)響應曲線，

圖3j示意性地示出可能的色調(diào)響應曲線，

圖4a示意性地示出顯示面板400的部分，

圖4b示意性地示出面板400中的可見條帶化的量，

圖5a示意性地示出顯示面板500的部分，

圖5b示意性地示出面板500中的可見條帶化的量，

圖6a示意性地示出水平拆分成兩個子區(qū)域的子像素，

圖6b示意性地示出面板500的圖案，

圖6c示意性地示出棋盤格設計，

圖6d示意性地示出面板400的圖案，

圖6e示意性地示出作為透鏡設計的函數(shù)而針對不同子像素區(qū)域設計的預期條帶化，

圖7a示意性地示出具有變化數(shù)目的子像素區(qū)域行和兩個不同子像素橫縱比的棋盤格圖案，

圖7b示意性地示出針對N=1，C=3區(qū)中的不同子像素區(qū)域設計的對應預期條帶化，

圖7c示意性地示出具有變化數(shù)目的子像素區(qū)域行和兩個不同子像素橫縱比的條狀圖案，

圖7d示意性地示出針對N=2，C=3區(qū)中的不同子像素區(qū)域設計的預期條帶化。

在不同圖中具有相同參考標號的項目具有相同的結(jié)構(gòu)特征和相同的功能，或者是相同的信號。在已經(jīng)解釋了這樣的項目的功能和/或結(jié)構(gòu)的情況下，在詳細描述中不存在重復其解釋的必要。

具體實施方式

雖然本發(fā)明容許以許多不同形式的實施例，但是在附圖中示出并且在本文中將詳細描述一個或多個特定實施例，其中理解到本公開要被視為本發(fā)明的原理的例示并且不意圖將本發(fā)明限于所示出和描述的特定實施例。

對于典型的橫向顯示器，水平行線充當?shù)刂肪€，并且豎直列線充當數(shù)據(jù)線。行線還稱為地址線；其控制單元稱為行驅(qū)動器。其豎直列線的控制單元稱為列驅(qū)動器。典型地，顯示器具有多個行和列驅(qū)動器，每一個與行或列線連接。術語行線和列線對于諸如可操作在縱向和橫向模式中的平板電腦之類的設備而言不太清楚。為此原因，本文檔使用術語數(shù)據(jù)線來指代列線并且使用地址線來指代行線。類似地應用術語行驅(qū)動器和列驅(qū)動器。

我們將假定豎直列方向?qū)τ谟^看者而言是豎直的，也就是說，觀看者的眼睛在水平行方向上對準。

在本文檔的上下文內(nèi)，我們使用以下定義：

·“子像素”包括可獨立尋址的光調(diào)制元件，例如通過使用至少一個行線和一個列線。子像素還稱為可尋址獨立顏色組件。典型地，子像素包括有源矩陣單元電路。通過更改子像素中的光的發(fā)射、反射和/或透射，可以響應于在子像素中接收到的圖像數(shù)據(jù)（即圖像值）而提供光。要指出的是，光可以在子像素自身中產(chǎn)生，或者光可以起源于子像素外部的光源中，例如用于使用在投影儀中，諸如LCD投影儀。子像素還被稱為“單元”。圖像數(shù)據(jù)可以數(shù)字地表示，特別地在面板外部。例如，表示圖像值的一種方式是作為單個字節(jié)，其具有0-255的范圍；其50%點可以選擇為127。然而，在子像素中，圖像值可以作為模擬值來接收，比方說作為電壓。

·“像素”是可以產(chǎn)生顯示器能夠產(chǎn)生的全部顏色的同位子像素的最小組。像素還稱為獨立全色可尋址組件。

·“最小單位單元”或簡單地“單位單元”覆蓋一個或多個像素并且是最小矩形使得當該矩形中的像素結(jié)構(gòu)重復時，其創(chuàng)建整個顯示面板的像素結(jié)構(gòu)，其中關于：顏色分量子像素類型、有源矩陣線和薄膜電路。因此當定義單位單元并且面板的尺寸已知時，可以通過重復單位單元充足次數(shù)來設計面板。

·“子像素區(qū)域”是子像素內(nèi)的光調(diào)制元件，其中光調(diào)制功能由有源矩陣子像素單元電路來控制。子像素區(qū)域還稱為相關顏色可尋址組件。子像素中的所有子區(qū)域共享相同圖像值，但是兩個不同子區(qū)域可以以不同方式響應。

具有單個子區(qū)域的子像素稱為單體。子像素可以具有多個子區(qū)域。

對于許多顯示面板，光通過單元的透射是與觀看角度相關的。這尤其發(fā)生在液晶類型顯示面板中。例如，通常使用在LC顯示器（LCD）中的三個主要類型的液晶（LC）單元類型。這些是扭曲向列（TN）、垂直對準（VA）和面內(nèi)切換（IPS）單元。衍生技術的示例是多域垂直對準（MVA）、圖案化垂直對準和UV光對準垂直對準（UV2A）。對于所有這些顯示面板，光通過單元的透射是與觀看角度相關的。對于TN和純VA顯示器，這造成低顏色性能以及甚至灰度反轉(zhuǎn)。關于IPS，該問題通過總是使LC分子平行于面板（面內(nèi)）取向而降低。關于MVA和PVA，該問題通過使多個區(qū)段具有不同性質(zhì)而降低。

對于2D觀看，該問題在諸如S-PVA和UV2A之類的技術中通過使多個子像素區(qū)域不同地驅(qū)動而進一步降低。實際上，區(qū)域具有不同的色調(diào)響應曲線（伽馬曲線）使得子區(qū)域更常接近于導通和接近于關斷而不是處于50%灰色狀態(tài)中。因此取決于觀看角度，一些區(qū)段看起來比其它區(qū)段更明亮，但是像素中的所有區(qū)段之上的明亮度平均應當對于范圍廣泛的觀看角度是類似的。

取決于在子像素中接收到的圖像值，不同子區(qū)域?qū)ǖ讲煌潭取Ｗ鳛榻Y(jié)果，子像素的有效形狀變得與內(nèi)容相關。對于基于這樣的面板的自動立體顯示器，條帶化的量現(xiàn)在取決于內(nèi)容并且相比于針對其中子像素的大部分導通的高強度而言，針對其中子像素的部分關斷的低強度很可能更糟。

圖1a是自動立體顯示設備的示意性透視圖。圖1b是圖1a中所示的顯示設備的示意性截面視圖。這些圖示出一種類型的自動立體顯示器的一般操作模式。以下實施例公開了可以應用在圖1a和1b中所示的系統(tǒng)中的增強。自動立體顯示器1包括顯示面板3。顯示器1可以包含光源7，例如當顯示器具有LCD類型時，但是這并不必要，例如對于OLED類型顯示器而言。

顯示設備1還包括布置在顯示面板3的顯示側(cè)之上的透鏡狀片9，其執(zhí)行視圖形成功能。透鏡狀片9包括平行于彼此延伸的透鏡狀透鏡11的行，為了清楚起見以夸大的尺寸示出其中僅一個透鏡狀透鏡11。透鏡狀透鏡11充當執(zhí)行視圖形成功能的視圖形成元件。圖1a的透鏡狀透鏡具有背離顯示面板的凸起側(cè)。在其凸起側(cè)面向顯示面板的情況下形成透鏡狀透鏡也是可能的。

透鏡狀透鏡11可以以凸起柱體元件的形式，并且它們充當光輸出引導構(gòu)件以從顯示面板3向位于顯示設備1前方的用戶的眼睛提供不同圖像或視圖。

圖1a中所示的自動立體顯示設備1能夠提供不同方向上的若干不同透視圖。特別地，每一個透鏡狀透鏡11疊覆每一行中的顯示子像素5的小組。透鏡狀元件11在不同方向上投射組的每一個顯示子像素5，以便形成若干不同視圖。當用戶的頭部從左向右移動時，他/她的眼睛將依次接收若干視圖中的不同視圖。

靠近圖1a，已經(jīng)在參考標號12處指示其列方向。

透鏡元件11的組是視圖形成系統(tǒng)的示例，在此以透鏡狀體的形式，其關于多個子像素布置以將來自子像素的光引導到關于行方向13的不同角度方向上，如圖1b中所示，以形成自動立體圖像。對于其眼睛與行方向13對準的顯示器的觀看者，將光引導到方向12的任一側(cè)中。

圖1d示出來自圖1b的細節(jié)，一個透鏡元件將來自子像素（示出三個）的光引導到不同角度方向上。不同方向在參考標記14處指示。不同角度方向與行方向13形成不同角度。

圖1c示意性地示出由于以間距p將透鏡狀透鏡放置在條狀底層顯示面板上而引起的3D像素布局。圖1c是一個3D像素的放大視圖。圖示出關于子像素網(wǎng)格傾斜的透鏡狀體。透鏡狀體是包括透鏡元件的組的視圖形成系統(tǒng)的示例。自動立體圖像還可以使用微透鏡作為透鏡元件而不是透鏡狀體來產(chǎn)生。

子像素具有寬度“w”（在地址線的方向上測量）、高度“h”（在數(shù)據(jù)線的方向上測量）；這些可以以任何距離度量來表述，比方說米。子像素寬度“w”還稱為“subpx”（用于水平子像素間距）。子像素寬度“w”還稱為Δx。

對于矩形子像素，子像素的橫縱比“a”是其寬度除以其高度：w/h。對于非矩形子像素，例如橢圓形狀的子像素，將寬度定義為包含在子像素中并且平行于行方向的最長直線段的長度；并且將高度定義為包含在子像素中并且平行于列方向的最長直線段的長度。

透鏡狀體的透鏡狀體間距“p”是在地址線的方向上跨透鏡寬度的子像素寬度的數(shù)目，即（水平透鏡寬度）/w。以水平子像素間距（w）為單位沿水平方向測量透鏡狀體間距。因此水平子像素間距：w；透鏡狀體間距：p；以米計的透鏡狀體間距：w?p。將透鏡狀體間距矢量標注為。

透鏡狀體間距矢量是表征透鏡狀體取向和大小的矢量。其為從透鏡狀體的一側(cè)到透鏡狀體的另一側(cè)的矢量，垂直地跨透鏡。間距矢量具有行方向分量px和列方向分量py。

取3D子像素的左上角，到右上角的高度中的改變?yōu)閣pcosθsinθ。行位置中的改變?yōu)閣pcos2θ。角度θ是如所示的列方向與細長透鏡狀體方向之間的角度。wpcosθ是3D子像素的頂部（傾斜）側(cè)的長度。該長度乘以sinθ是豎直分量py并且該長度乘以cosθ是水平分量px。取s=tanθ給出py=pws/(1+s2)和px=pw/(1+s2)。

透鏡狀體間距p（表述為子像素寬度的數(shù)目）不需要是整數(shù)，事實上，這是典型的。

如以上所使用的，將傾斜s定義為透鏡狀體與豎直子像素網(wǎng)格方向之間的角度θ的正切值。網(wǎng)格限定豎直子像素網(wǎng)格方向和水平子像素網(wǎng)格方向：數(shù)據(jù)線平行于豎直子像素網(wǎng)格方向，并且地址線平行于水平子像素網(wǎng)格方向。

圖示出在角度α之下關于豎直傾斜的豎直子像素網(wǎng)格方向。如果α=0，則s=w/h。后一種情形對應于子像素網(wǎng)格，針對其豎直子像素網(wǎng)格方向平行于面板的側(cè)面。這具有以下優(yōu)點：常規(guī)LCD顯示面板可以用作組件。在實施例中，α=θ并且透鏡狀體平行于面板的側(cè)面，而子像素網(wǎng)格關于面板的側(cè)面傾斜。透鏡狀體的對準在該實施例中更加容易。

一般而言，透鏡狀體的傾斜可以在豎直子像素網(wǎng)格的任一方向上，但是仍舊給予傾斜正值s。

值N在圖1c中示出為3D子像素的高度（在列方向上）與2D子像素的高度之比。因此，值N表示多少個2D子像素貢獻于每一個3D子像素。N不一定是整數(shù)值；圖1c示出略微大于1的N的值。

并非所有間距（p）和傾斜（s）組合都是同樣合適的。在通過引用包括在本文中的WO2010070564A1中公開了潛在合適的設計的一個區(qū)：

其中C是每一像素的子像素列的數(shù)目，N是整數(shù)，w是水平方向上的子像素間距，并且V是由一個子像素顏色形成的網(wǎng)格的橫縱比，特別地由所有綠色子像素形成的網(wǎng)格。聯(lián)系間距與傾斜的第一等式被稱為優(yōu)選間距/傾斜組合。

表述為間距矢量：

要指出，在后一種衍生中，間距矢量與光軸正交。值p沿水平方向；一般地，。

對于V=1，綠色像素的圖案形成完美的方形網(wǎng)格，而對于和，網(wǎng)格是完美的六邊形。注意，網(wǎng)格的形狀由V確定并且p_y取決于V但不取決于N。因而p_y描述網(wǎng)格的形狀。

圖2a示意性地示出一般的子像素200。子像素200包括至少兩個子區(qū)域，示出其中兩個子區(qū)域：子區(qū)域201和202。圖2b示意性地示出一般的子像素210。子像素210也包括至少兩個子區(qū)域，示出其中兩個子區(qū)域。子像素200和210關于子像素內(nèi)的子區(qū)域的布置而不同。為此原因，子像素210中的子區(qū)域具有相同的參考標號。要指出，諸如子像素的布線和電路之類的細節(jié)可以在子像素200和210內(nèi)不同地布置以計及子區(qū)域的不同取向。子像素200和210中的子區(qū)域的數(shù)目可以是2,3,4,5,6或甚至更高。

沿平行于列方向的方向?qū)⒆酉袼?00拆分成多個子區(qū)域；例如，沿平行于列方向的一個或多個劃分線將子像素200劃分成多個子區(qū)域。沿平行于行方向的方向?qū)⒆酉袼?10拆分成多個子區(qū)域；例如，沿平行于行方向的一個或多個線將子像素210劃分成多個子區(qū)域。在實施例中，沿平行于列方向的方向在多個子區(qū)域中拆分子像素（200），使得子區(qū)域的橫縱比小于子像素的橫縱比。

盡管行和列的方向通常是垂直的，但是這并非所需要的。在該情況下，子像素可以仍舊平行于行或列方向拆分，但是也可以平行于顯示面板的側(cè)面等拆分。

圖2c示意性地示出包括顯示面板220的顯示系統(tǒng)240。顯示面板220包括布置在行和列中的多個子像素，比方說子像素200或子像素210。子像素布置用于顏色的集合，比方說紅色、綠色和藍色。顯示面板200將不同顏色的子像素布置在圖案中，比方說條狀rgb。

顯示面板還可以包括數(shù)據(jù)（列）驅(qū)動器222、地址（行）驅(qū)動器223和圖像源230。為了形成自動立體顯示系統(tǒng)，將視圖形成系統(tǒng)應用于顯示面板220。視圖形成系統(tǒng)在圖2c中未示出。視圖形成系統(tǒng)包括一組透鏡元件。透鏡元件關于顯示面板220的多個子像素布置以將來自子像素的光引導到不同角度方向上以形成自動立體圖像。

圖像源230可以數(shù)字地存儲用于自動立體觀看的圖像，即指示一個或多個圖像值的數(shù)字圖，即用于每一個子像素的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)可以存儲在包括于圖像源230中的電子存儲器中。圖像源230可以以每一子像素的字節(jié)的形式表示圖像數(shù)據(jù)。比每一子像素8個位更多或更少是可能的，比方說6個或10個。數(shù)據(jù)驅(qū)動器222可以以模擬形式表示圖像數(shù)據(jù)，比方說作為電壓。

典型地，顯示系統(tǒng)240包括微處理器（未示出），其執(zhí)行存儲在例如圖像源230處的適當軟件；例如，該軟件可以已經(jīng)被下載和/或存儲在對應存儲器中，例如諸如RAM之類的易失性存儲器或諸如閃存（未示出）之類的非易失性存儲器?？商鎿Q地，系統(tǒng)可以整個或部分實現(xiàn)在可編程邏輯中，例如作為現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。系統(tǒng)可以整個或部分實現(xiàn)為所謂的專用集成電路（ASIC），即針對其特定使用定制的集成電路（IC）。

圖像源可以包括處理器電路和存儲電路，處理器電路執(zhí)行電子表示在存儲電路中的指令。電路還可以是FPGA、ASIC等。數(shù)據(jù)和地址驅(qū)動器可以包括數(shù)據(jù)和地址驅(qū)動電路。

將注意力轉(zhuǎn)向圖2a和2b。子像素200和210布置成根據(jù)在子像素中接收到的圖像值來提供光，例如來自數(shù)據(jù)驅(qū)動器。子像素中的多個子區(qū)域響應于所接收到的圖像值，例如通過根據(jù)在子像素中接收到的圖像值調(diào)制光。然而，并非所有子區(qū)域都需要以相同的方式響應，即需要針對所有可能的圖像值提供相同強度的光。特別地，子像素（比方說子像素201和202）中的多個子區(qū)域中的至少兩個布置成針對在子像素中接收到的至少一個圖像值而提供不同強度的光。

光強度可以使用適合于電視的任何光強度測量系統(tǒng)來測量，例如直接地在子像素的輸出處的發(fā)光強度，但是可能在應用于子像素的層或涂層之后；發(fā)光強度可以以坎德拉為單位測量。

我們將把子像素的多個子區(qū)域中的一個子區(qū)域稱為低伽馬子區(qū)域。低伽馬子區(qū)域是高強度子區(qū)域。

在低伽馬子區(qū)域中，對于子像素中的所有子區(qū)域而言，響應于表示圖像值范圍的中點的圖像值的光強度為最大。如果范圍具有偶數(shù)長度，則可以做出兩個中點的任意選擇。換言之，給定256個值的圖像值范圍，當子像素接收到圖像值127時，低伽馬子區(qū)域以最大強度響應。在實施例中，該低伽馬子區(qū)域在子像素中是唯一的。

在實施例中，根據(jù)該定義可能存在多個低伽馬子區(qū)域。在該情況下，為了進一步減少低伽馬子區(qū)域，我們可以將低伽馬子區(qū)域限定如下：在低伽馬子區(qū)域中，響應于任何圖像值的光強度至少與針對子像素中的任何其它子區(qū)域的一樣高。同樣根據(jù)該定義，在子像素中可能存在多個低伽馬子區(qū)域。

類似地，但是針對最小強度，限定子像素的高伽馬區(qū)域。

術語高和低伽馬源自術語伽馬曲線。伽馬曲線是指示子區(qū)域如何響應于接收到圖像值而產(chǎn)生強度的可能色調(diào)響應曲線。參數(shù)伽馬指示曲線的形狀。實際上可能的是，子區(qū)域具有對應于特定伽馬值的伽馬響應曲線。然而，該特定形狀不是必要的，如以下所示。

在實施例中，低伽馬子區(qū)域在子像素中的相同位置處，低伽馬子區(qū)域因而形成在子像素的行或列中延伸的低伽馬子區(qū)域線。

例如，在實施例中，子像素中的低伽馬子區(qū)域在最遠離左側(cè)或右側(cè)的位置處（即沿顯示面板的行方向），或在最遠離頂部或底部的位置處（即沿顯示面板的列方向），布置在該子像素的多個子區(qū)域之中。

該位置喻示低伽馬區(qū)域形成列或行方向上的連接線。與其中低伽馬子區(qū)域的位置在子像素中的兩個位置之間交替的棋盤格類型分布相對，這樣的線具有關于自動立體顯示系統(tǒng)中的條帶化的更少問題，特別是在相關傾斜處。然而，如果子區(qū)域的數(shù)目為三個或更高，則棋盤格圖案給出可接受的條帶化。如果子像素的布置應用于面板中的所有子像素，則效應最強。

同樣可以針對高伽馬區(qū)域做出。在實施例中，低和高伽馬子區(qū)域二者在列或行方向上連接。低伽馬子區(qū)域形成低伽馬線，即高強度線。

另外，子區(qū)域數(shù)目可以為三個。后者喻示所有子區(qū)域?qū)?，即低、高還有中等伽馬子區(qū)域?qū)省?/p>

在實施例中，低和/或高伽馬區(qū)域形成列（在子像素200的情況下）或行方向（在子像素210的情況下）上的連接線，并且此外這些線具有相同顏色。例如，在子像素200的情況下，顯示器的相同列中的子像素可以提供相同顏色的光。

如果存在每一子像素的多于兩個子區(qū)域，則不一定必須是頂部區(qū)域或底部區(qū)域為低伽馬子區(qū)域。在實施例中，存在每一子像素的多于兩個子區(qū)域，并且低伽馬子區(qū)域在子像素中的相同位置處，用于每一個子像素的一個。

在實施例中，具有不同響應的子像素中的多個子區(qū)域中的至少兩個是相鄰的。在實施例中，高和低伽馬區(qū)域是相鄰的。

在實施例中，子像素的多個子區(qū)域中的任何一個布置成針對在子像素中接收到的至少一個圖像值提供兩個不同強度之一的光。在該實施例中，每一個子區(qū)域是低或高伽馬區(qū)域。

在實施例中，多個子區(qū)域具有矩形形狀，其中矩形的短邊與矩形的長邊之間的比例大于2/3；在實施例中大于3/4。已經(jīng)進一步發(fā)現(xiàn)，子區(qū)域優(yōu)選地接近方形，因為這將導致更高的顯示明亮度。平行于列方向的拆分使子區(qū)域更窄，這對減少條帶化是有利的。平行于行方向的拆分使子區(qū)域不太窄，例如更接近于方形，其改進面板明亮度。

圖2d以流程圖形式示意性地示出顯示自動立體圖像的自動立體顯示方法250。方法250包括

接收252顯示面板的子像素中的圖像值。顯示面板包括布置在行和列中的多個子像素，子像素包括多個子區(qū)域。優(yōu)選地，所有子像素包括多個子區(qū)域。

根據(jù)在子像素中接收到的圖像值提供254光。提供包括針對在子像素中接收到的至少一個圖像值，在多個子區(qū)域中的高強度子區(qū)域中提供比子像素的其它子區(qū)域更高強度的光。

將來自子像素的光引導256到關于行方向的不同角度方向上，因而形成自動立體圖像。

圖3a示出具有兩個子區(qū)域301和302的子像素300。沿平行于列方向的線將子像素300劃分成兩個子區(qū)域。該劃分在條狀顯示器中是有益的，其中條方向平行于列方向，例如條狀RGB。針對用于子像素300的透鏡狀體的有利傾斜在0.3*a與0.75*a之間，其中a是子像素橫縱比。

圖3b示出具有平行于行方向劃分的兩個子區(qū)域311和312的子像素310。該劃分在條狀顯示器中是有益的，其中條方向平行于行方向。

圖3c示出針對區(qū)域301和302或311和312（區(qū)域A和B）的可能色調(diào)響應曲線，在該情況下為伽馬曲線。

圖3d示出用于子像素300和301的可能電路。所示出的是在其上接收圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線，以及地址線G_N和G_N+1。

圖3e示出具有三個子區(qū)域321,322和323的子像素320。

圖3f示出具有三個子區(qū)域331,332和333的子像素330。

圖3g示出具有四個子區(qū)域341,342,343和344的子像素340。

圖3h示出具有六個子區(qū)域351,352,353,354,355和356的子像素350。

圖3i示出針對區(qū)域351,352,353,354,355和356（區(qū)域C,D,E,F,G和H）的可能色調(diào)響應曲線。在該情況下，色調(diào)響應曲線不是伽馬曲線。然而，低和高伽馬區(qū)域的混合對應于sRGB。

圖3j針對兩個區(qū)域（區(qū)域J和K）示出用于使用在具有兩個子區(qū)域的任何子像素中的可能色調(diào)響應曲線。在該情況下，色調(diào)響應曲線不是伽馬曲線。然而，低和高伽馬區(qū)域的混合對應于sRGB，盡管近似不如關于6個子區(qū)域的情況接近。

圖4a示意性地示出顯示面板400的部分，即顯示面板中的子像素300的可能布置。顯示面板被示出有垂直列和行。每一個子像素具有高伽馬和低伽馬區(qū)域。低伽馬區(qū)域已經(jīng)被指示為陰影，并且總是在子像素中的相同位置處；在該情況下在極右端。低伽馬區(qū)域形成在顯示面板之上延伸的列方向上的線。已經(jīng)在460處指示一條線。

因此，驅(qū)動子像素以便在每一個子像素中相同區(qū)域首先導通，例如子像素的所有右側(cè)部分。

一般而言，更垂直于顏色調(diào)制拆分子像素區(qū)域比平行于顏色調(diào)制產(chǎn)生更少的條帶化（即在條狀RGB像素設計中，子像素的豎直拆分比水平拆分更好）。顯示面板400可以具有列410,420,430,440和450；這些列中的子像素可以表示紅色、綠色、藍色、紅色、綠色……等。所謂的顏色調(diào)制的方向是其中子像素的顏色改變的主導方向。對于條狀顏色調(diào)制設計，顏色調(diào)制的方向垂直于條。

在這樣的子像素區(qū)域設計的情況下，由于子區(qū)域驅(qū)動所致的任何添加的條帶化將對于在所有區(qū)域?qū)〞r同樣示出條帶化的透鏡設計大部分都看到，因而相比于單體設計，通過子區(qū)域添加極少的條帶化。對于針對良好3D性能有利的透鏡設計，所添加的條帶化為最小。

圖4b示出作為給定的透鏡的傾斜和間距的函數(shù)的可見條帶化的量的概覽。在左面板中，我們看到針對規(guī)則條狀RGB面板的條帶化，在中心面板中針對豎直拆分的子像素的條帶化，以及在右面板中兩者之間的差異以指示由于子像素區(qū)域所致的額外添加的條帶化?；揖€指示以上限定的優(yōu)選間距/傾斜組合。

大于或等于a（子像素的橫縱比）和/或小于或等于?a的傾斜值對于減少條帶化特別有利。

對于1/3的橫縱比，大于或等于1/6和/或小于或等于1/3的傾斜值特別有利。?a邊界是軟性的，并且可以擴展到比方說3a/8，其中質(zhì)量損失增加。在1/3的橫縱比的情況下，大約1/7也是可接受的。

在該區(qū)間內(nèi)，關于列方向、在子像素橫縱比的0.30倍（0.3*a）和子像素橫縱比的0.75倍（0.75a）之間的（多個）透鏡元件傾斜是具有極少條帶化的特別有利的選擇，其提供降低的觀看角度相關性和自動立體質(zhì)量。

圖5a示意性地示出顯示面板500的部分，顯示面板中的子像素310的可能布置。顯示面板被示出有垂直列和行。每一個子像素具有高伽馬和低伽馬區(qū)域。低伽馬區(qū)域已經(jīng)被指示為陰影，并且總是在子像素中的相同位置處；在該情況下在極底部處。因此，驅(qū)動子像素使得在每一個子像素中相同區(qū)域首先導通，例如子像素的所有底部部分。低伽馬區(qū)域形成在顯示面板之上延伸的行方向上的線；在560處已經(jīng)指示這些線之一。

圖5b針對（左）規(guī)則條狀RGB面板和（中心）水平拆分的子像素區(qū)域設計（面板500）示出具有作為間距和傾斜的函數(shù)的預期條帶化的圖線，其中相同區(qū)域以類似方式驅(qū)動。在右側(cè)我們看到兩者之間的差異，從而凸顯其中預期到額外條帶化的透鏡設計區(qū)域。

盡管該設計沒有將子像素區(qū)域的拆分放置成更多地垂直而不是平行于顏色調(diào)制，但是對于低傾斜（小于橫縱比a，比方說小于1/3），所添加的條帶化是小的。相對于列方向、小于子像素橫縱比的0.75倍（0.75a）的（多個）透鏡元件傾斜在抵擋條帶化方面特別有利。

對于較高的傾斜，存在所添加的條帶化針對其明顯的某些間距值。

圖6a示出其中子像素水平拆分成兩個子區(qū)域的布置。低伽馬子區(qū)域的位置在每一個子像素內(nèi)相同，但是遵循跨像素的棋盤格圖案。因此在像素中，所有低伽馬區(qū)域在底部處，在相同行或列中相鄰的下一像素中，所有低伽馬區(qū)域在頂部處。該設計被稱為分半_頂部_底部或僅僅頂部_底部。

圖6b示出面板500的圖案。該設計被稱為分半_頂部_頂部或僅僅頂部_頂部。

圖6c示出棋盤格設計。在每一個子像素中，低伽馬區(qū)域處于與相同行或列中相鄰的下一子像素中不同的位置處。該設計稱為棋盤格_頂部_底部或僅僅棋盤格。

圖6d示出面板400的圖案。該設計稱為分半_左側(cè)_左側(cè)或僅僅左側(cè)_左側(cè)。

在圖6d中，沿平行于列方向的劃分線將子像素劃分成兩個子像素。在圖6a-c中，沿平行于行方向的劃分線將子像素劃分成兩個子像素。

在圖6a-6d中，以50%灰色驅(qū)動顯示器。子像素中的一半子區(qū)域提供光并且一半不提供。

圖6e針對不同子像素區(qū)域設計示出作為透鏡設計的函數(shù)的預期條帶化。透鏡設計在此僅由傾斜指示。對應間距可以從等式計算。從這些模擬可以看到，子像素區(qū)域設計對預期條帶化具有大的影響。例如，具有1/9和1/4之間的傾斜、具有子像素的豎直拆分和所有左側(cè)和所有右側(cè)部分的類似驅(qū)動的布局的透鏡設計幾乎沒有給出條帶化。

基于人類視覺系統(tǒng)的對比度靈敏度的模型，以任意單位呈現(xiàn)條帶化。除其它之外，模型包括利用由間距和傾斜指示的透鏡狀體針對50%灰色圖像模擬3D顯示并且執(zhí)行2D傅里葉變換。要指出的是，在實施例中，設計了從優(yōu)選組合公式指示的間距和傾斜的一些變化，因為間距和傾斜的一些精確值可能較難產(chǎn)生。這不阻礙本文給出的設計的一般指南。

圖7a和7b探索針對具有兩個或更多子區(qū)域的子像素的各種設計選項。為了比較，還包括單體設計。圖7a示出具有變化數(shù)目的子像素區(qū)域行和兩個不同子像素橫縱比的棋盤格圖案。圖7b針對由以上等式限定的N=1，C=3區(qū)中的不同子像素區(qū)域設計而示出對應預期條帶化。透鏡設計在此僅由間距矢量的y分量指示。在此示出的實驗關注于已知棋盤格圖案相比于單體設計給出許多條帶化。當我們增加子像素區(qū)域的行數(shù)目（圖7a），而同時維持棋盤格網(wǎng)格時，則我們的模擬示出相關參數(shù)范圍中的條帶化的強烈減少（圖7b）。

圖7c示出具有變化數(shù)目的子像素區(qū)域行和兩個不同子像素橫縱比的條狀圖案。圖7d針對由以上等式限定的N=2，C=3區(qū)中的不同子像素區(qū)域設計而示出預期條帶化。透鏡設計在此僅由間距矢量的y分量指示。

在圖7a-7d中所示的實驗中，基于合理準則選擇用于條帶化模擬的合適參數(shù)范圍。將間距矢量x分量放置在最優(yōu)值周圍的區(qū)中。N=1區(qū)適合于基于超高清晰度（UHD，還稱為4K）面板的自動立體顯示器（ASD），而N=2區(qū)更適合于超高畫質(zhì)（SHV，還稱為8K）面板。基于手動觀察，我們選擇最優(yōu)p_x值周圍的[-?，?]范圍，從而給出

。

針對三原色替換C=3，這簡化成

。

具有非常小的傾斜在角度方向上過多地平衡空間與角度分辨率之間的折衷，因此我們選擇子像素橫縱比（SPAR）的一半的傾斜下限。具有大于子像素橫縱比的傾斜是不明智的，因為犧牲過多的角度分辨率。我們因而選擇[?a，a]作為合適的傾斜范圍，其中a指代子像素橫縱比（SPAR）。應用性質(zhì)，該轉(zhuǎn)變成

。

組合這些公式并且針對子像素橫縱比值1/3，我們獲得

。

要指出的是，本發(fā)明不限于該區(qū)集合。選擇它們是因為它們覆蓋范圍廣泛的已知或預計的透鏡狀體設計，并且允許在圖7a-7d的設計和圖中圖示的操作原理的說明。

在圖7b中，針對不同數(shù)目的子像素區(qū)域、N的值和子像素橫縱比繪制預期條帶化。特別地觀察到以下：

– 對于沒有黑矩陣的單體像素，實際上不存在條帶化。

– 多于具有每一子像素的兩個子像素區(qū)域的棋盤格網(wǎng)格，在相關參數(shù)范圍的大部分內(nèi)存在嚴重條帶化。

– 對于每一子像素的更多子區(qū)域，嚴重條帶化的區(qū)朝向更高p_y和傾斜值移動。

– 對于三個區(qū)域（在圖中未示出），仍舊可能存在明顯的條帶化，但是這已經(jīng)是針對其中傾斜s在a和?a之間的設計以及豎直條狀RGB的良好解決方案。在實施例中，a=1/3并且傾斜s在[1/6,1/3]內(nèi)。

– 增加區(qū)域的量（例如4和6）給出逐步改進：

o 具有四個區(qū)域比三個區(qū)域好得多。

o 利用六個區(qū)域大幅消除條帶化。

在每一個實驗中，我們已經(jīng)將透鏡狀透鏡的視覺角度設置成30 arcsec（145μrad）使得將在顯示器上渲染的2D圖像在20/20畫質(zhì)的情況下將看起來沒有像素化。用于人類視覺的限制為平均每一線對的60 arcsec。我們?nèi)缓竽M條帶化并且基于人類視覺系統(tǒng)的對比度靈敏度的模型計算條帶化的可見性。

在圖7a和7c中，沿平行于行方向的劃分線對劃分成多個子區(qū)域的所有子像素（非單體子像素）進行劃分。對于一行中的所有子像素，利用字母指示子區(qū)域。字母指示可能的顏色調(diào)制方案。

非單體子像素在50%灰色狀態(tài)中示出。在圖7c中，這示出為在行方向上延伸的黑色條段。在圖7a中，這示出為黑色子區(qū)域的棋盤格圖案。

具有附加益處的兩個示例是：多個等同驅(qū)動的子區(qū)域，例如A B A B A B……，具有晶體管和電容器的量可以保持最小的益處。例如，具有4或6個子區(qū)域的子像素，其中每一個子區(qū)域具有兩個不同色調(diào)響應區(qū)域之一，例如圖3c中所指示。另一可能性是所有區(qū)域具有不同的色調(diào)響應曲線，例如圖3i中所圖示。然而，其中響應曲線具有銳利起始，其中所有起始不同且混合，例如C F G D H E……。

例如，具有銳利起始的子區(qū)域可以具有低起始值和高起始值。對于低起始值以下的圖像值，子區(qū)域不響應；對于高起始值以上的圖像值，子區(qū)域最大地響應。在低起始和高起始值之間，子區(qū)域隨圖像值增加而增加強度，例如線性地增加。在銳利起始子區(qū)域的實施例中，低和高起始值之間的差異小于圖像值范圍的20%；在實施例中，差異小于10%。圖3i示出5個銳利起始曲線（區(qū)域D E F G和H），其中低和高起始之間的差異為10%。對于256個不同值的圖像范圍，這意味著所有變化針對（比方說）25個不同圖像值發(fā)生，對于其余圖像值，響應最大或最小。在實施例中，子像素具有帶銳利響應的至少一個子區(qū)域。銳利起始子區(qū)域降低角度觀看相關性。在實施例中，子像素中除一個之外的所有子區(qū)域具有銳利響應。具有非銳利起始的子區(qū)域使得利用子區(qū)域的平均響應對給定響應曲線的近似更加容易?？梢宰杂烧{(diào)諧一個非銳利響應。例如，合期望的是近似sRGB響應。在實施例中，子像素中的所有子區(qū)域具有銳利響應。如果子區(qū)域的數(shù)目較大，則可以僅使用銳利響應子區(qū)域獲得良好的近似，比方說如果子區(qū)域的數(shù)目為6或更大，或甚至8或更大。

發(fā)明人早前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，細長的子像素對于自動立體顯示器是有利的，例如子像素的橫縱比可以小于或等于1/3，例如小于或等于1/6，或甚至小于或等于1/9。對于細長的子像素或?qū)τ谳^高數(shù)目的子區(qū)域，比方說3各或更多，比方說4個或更多，具有更方形的子區(qū)域是有利的。

一般而言，存在具有不同液晶取向的子像素區(qū)域之間的區(qū)域——稱為向錯線——其看起來像是暗條帶。這既降低面板明亮度（通過降低橫縱比）又生成條帶化的潛在附加成因（因為其實際上是額外的黑矩陣）。對于大多數(shù)顯示技術，具有非常長且薄的子像素區(qū)域是困難的，并且在給定區(qū)域數(shù)目的情況下的最高孔徑將通過使區(qū)域盡可能為方形來獲得。對于細長的子像素而言，在水平方向上的拆分使得子像素更加方形。一般而言，具有給定伽馬的更加方形的子像素區(qū)域的解決方案將是優(yōu)選的解決方案，因為這導致用于給定明亮像素區(qū)域的向錯線的最小區(qū)域。在實施例中，多個子區(qū)域具有矩形形狀，其中矩形的短邊與矩形的長邊之間的比例大于2/3。另外，子區(qū)域的數(shù)目可以是3或更大。

應當指出的是，以上提及的實施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領域技術人員將能夠設計許多可替換的實施例。

在權(quán)利要求中，置于括號之間的任何參考標記不應當解釋為限制權(quán)利要求。動詞“包括”及其詞形變化的使用不排除除了權(quán)利要求中陳述的那些之外的元件或步驟的存在。元件之前的冠詞“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在。本發(fā)明可以借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于適當編程的計算機而實現(xiàn)。在枚舉若干構(gòu)件的設備權(quán)利要求中，這些構(gòu)件中的若干個可以由同一個硬件項體現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某些措施的僅有事實不指示這些措施的組合不能用于獲益。