自动立体显示设备

摘要

自动立体显示设备使用视图形成装置，其包括与用于生成3D图像的3D像素相关联的第一光学元件的第一阵列，和与用于生成2D观看图像的其它显示像素相关联的第二光学元件的第二阵列。以此方式，使得能够实现改进的2D分辨率功能而不需要使显示器在观看模式之间可切换。

权利要求

1.一种自动立体显示设备，包括：

具有用于产生显示输出的显示像素（5）的阵列的显示器（3），

布置成与显示器配准以用于在不同方向上朝向用户投影多个视图的非可切换视图形成装置（9），其中视图形成装置包括第一光学元件（20）的第一阵列，每一个第一光学元件与在法线方向上从RGB或RGBY显示像素（5）的相应第一子阵列发射的光对准，其中第一光学元件实现

3D视图形成功能以用于在不同方向上引导来自子阵列的不同像素的光输出，以及与在法线方向上从形成显示像素的第二子阵列的其它显示像素发射的光对准的第二光学元件（22）的第二阵列，其中第二光学元件（22）实现2D观看功能，其中显示设备可操作在3D模式中，其中将关于要显示的图像的第一图像数据提供给显示像素的第一子阵列以用于自动立体3D观看，并且将关于要显示的图像的第二图像数据提供给显示像素的第二子阵列以用于2D观看，并且其中显示像素的第二子阵列包括绿色像素或显示器所使用的所有RGB或RGBY颜色的像素。

2.如权利要求1中所要求保护的设备，其中第一光学元件（20）包括细长透镜。

3.如权利要求2中所要求保护的设备，其中细长透镜包括透镜状透镜。

4.如权利要求2中所要求保护的设备，其中第二光学元件（22）定位在相邻透镜之间。

5.如权利要求4中所要求保护的设备，其中第二光学元件（22）延伸细长透镜的完整长度，或者包括沿细长透镜的长度方向的不连续部分。

6.如权利要求4或5中所要求保护的设备，其中第二光学元件（22）定位在每一相邻细长透镜对之间，或者对细长透镜分组，其中第二光学元件（22）提供在相邻细长透镜组之间。

7.如权利要求2至5中任一项中所要求保护的设备，其中每一个细长透镜具有小于对应显示器尺寸的一半的长度使得沿对应显示器尺寸提供至少两个透镜，其中第二光学元件在透镜的端部之间。

8.如权利要求1中所要求保护的设备，其中：

第一光学元件（20）包括微透镜，并且第二光学元件（22）围绕每一个微透镜或微透镜的组；或者第一光学元件（20）包括屏障开口，并且第二光学元件（22）提供在相邻屏障之间。

9.如权利要求1-5中任一项中所要求保护的设备，其中：

第二光学元件（22）包括平面非透镜化表面；或者

第二光学元件（22）包括具有与第一光学元件不同的透镜功能的透镜化表面（80）；或者第二光学元件包括散射元件（70）。

10.如权利要求1-5中任一项所要求保护的设备，还包括视图形成装置（9）之上的偏振选择层（50），使得仅输出穿过第一光学元件（20）的来自像素的子阵列的光，以及仅输出穿过第二光学元件（22）的来自其它像素的光。

11.如权利要求10中所要求保护的设备，其中：

显示器提供偏振输出并且提供有与像素的子阵列或其它像素相关联的偏振旋转器（52）；或者显示器提供非偏振输出并且提供有第二偏振选择层（54）。

12.如权利要求1至5中任一项中所要求保护的设备，还包括在显示器与视图形成装置之间延伸的屏障结构（60），以防止来自像素的子阵列的光到达第二光学元件并且防止来自其它像素的光到达第一光学元件。

13.如权利要求1-5中任一项中所要求保护的设备，其中将像素的子阵列提供在距视图形成装置的一个距离处，并且将其它像素提供在距视图形成装置的不同距离处。

14.一种向自动立体显示设备递送内容的方法，所述自动立体显示设备包括具有用于产生显示输出的显示像素（5）的阵列的显示器（3）和布置成与显示器配准以用于在不同方向上朝向用户投影多个视图的非可切换视图形成装置（9），其中方法包括：

在3D模式中，向显示像素的第一RGB或RGBY子阵列提供关于要显示的3D图像的第一图像数据，其中在法线方向上从像素的第一RGB或RGBY子阵列发射的光穿过视图形成装置的第一光学元件（20）的第一阵列，其中第一光学元件实现用于在不同方向上引导来自第一RGB或RGBY子阵列的不同像素的光输出的3D视图形成功能，其中在3D模式中，向显示像素的第二子阵列提供关于3D图像的第二图像数据以用于2D观看，其中像素的第二子阵列包括绿色像素或显示器所使用的所有RGB或RGBY颜色的像素；

在2D模式中，向显示像素的第二子阵列提供关于2D图像的图像数据，其中在法线方向上从像素的第二子阵列发射的光穿过视图形成装置的第二光学元件（22）的第二阵列，其中第二光学元件实现2D观看功能。

15.如权利要求14中所要求保护的方法，其中：在2D模式中，还向显示像素的第一RGB或RGBY子阵列提供关于2D图像的图像数据。

说明书

自动立体显示设备

技术领域

[0001] 本发明涉及自动立体显示设备，其包括具有显示像素阵列的显示面板，以及用于将不同视图引导到不同物理位置的装置。

背景技术

[0002] 已知自动立体显示设备包括具有显示像素的行和列阵列的二维液晶显示面板，其充充当图像形成构件以产生显示。平行于彼此延伸的细长透镜的阵列叠覆显示像素阵列并且充当视图形成构件。这些已知为“透镜状透镜”。作为对这些透镜状透镜的替换，透镜在平行于阵列的横截面中可以是圆形的或者具有另一形式，例如“细长圆形”。在3D显示器的领域中，这样的透镜一般指代为“微透镜”。来自显示像素的输出通过这些微透镜或透镜状透镜投影，其功能是修改输出的方向。

[0003] 透镜状透镜提供为透镜元件片，其中的每一个包括细长部分柱体（例如半柱体）透镜元件。透镜状透镜在显示面板的列方向上延伸，其中每一个透镜状透镜叠覆显示子像素的两个或更多相邻列的相应组。

[0004] 每一个透镜状透镜可以与显示子像素的两列相关联以使得用户能够观察单个立体图像。作为替代，每一个透镜状透镜可以与行方向上的三个或更多相邻显示子像素的组相关联。每一组中的显示子像素的对应列适当地布置成从相应的二维子图像提供竖直切片。当用户的头部从左向右移动时，观察到一系列接连的、不同的立体视图，从而创建例如环视印象。

[0005] 以上描述的自动立体显示设备产生具有良好亮度水平的显示。然而，与设备相关联的一个问题在于由透镜状片投影的视图被暗区而分离，所述暗区由典型地限定显示子像素阵列的非发射黑矩阵的“成像”所导致。这些暗区容易被用户观察为以跨显示器间隔的暗竖直条带的形式的亮度非均匀性。当用户从左向右移动时，条带跨显示器移动，并且当用户朝向或远离显示器移动时条带的视觉间距改变。另一问题在于竖直对准的透镜导致仅水平方向上的分辨率中的降低，而竖直方向上的分辨率未更改。

[0006] 这两个问题可以至少部分地通过使透镜状透镜以相对于显示像素阵列的列方向的锐角倾斜的公知技术来解决。倾斜透镜的使用因而被识别为产生具有近乎恒定的亮度的不同视图以及透镜后方的良好RGB分布的关键特征。

[0007] 虽然自动立体3D显示器提供了针对3D视频和图片的卓越观看体验，但是良好的2D性能——如尤其针对观看文本所要求的——仅在其中使自动立体观看装置从2D可切换到3D模式的已知显示器中可获得。这同样适用于基于微透镜的全视差自动立体3D显示器。

[0008] 存在实现2D/3D显示器的许多方案。然而，这些一般是昂贵的解决方案，其可能还在3D或2D性能上有所妥协，例如分别由于3D模式中的非均匀透镜形状或2D模式中的残余透镜效应。仍然存在使得能够在同样可以在3D模式中观看的非可切换显示器上获得良好2D性能方面的问题。在没有这样的解决方案的情况下，改进2D性能的仅有方式是通过将显示面板的分辨率增加至所期望的2D分辨率的倍数。

发明内容

[0009] 本发明由权利要求限定。

[0010] 根据本发明，提供了一种自动立体显示设备，包括：具有用于产生显示输出的显示像素的阵列的显示器、布置成与显示器配准以用于在不同方向上朝向用户投影多个视图的非可切换视图形成装置，其中视图形成装置包括第一光学元件的第一阵列，每一个第一光学元件与在法线方向上从显示像素的相应第一子阵列发射的光对准，其中第一光学元件实现3D视图形成功能以用于在不同方向上引导来自子阵列的不同像素的光输出，以及与在法线方向上从形成像素的第二子阵列的其它显示像素发射的光对准的第二光学元件的第二阵列，其中第二光学元件实现2D观看功能，并且其中显示设备可操作在3D模式中，其中将关于要显示的3D图像的图像数据提供给显示像素的第一子阵列并且将3D图像的2D内容提供给显示像素的第二子阵列。

[0011] 要指出的是，术语“像素”用于指代最小显示元件。在实践中，这将是单个颜色子像素。因此，除非上下文明确表示词语“像素”用于指代更小子像素的组，否则术语“像素”应当理解为最小可寻址元件。

[0012] 本发明的布置提供了一种显示器，其在自动立体观看装置的光学元件之间合并2D像素。以此方式，自动立体观看装置不覆盖显示器的整个区域。3D视图形成元件下方的像素能够渲染3D观看内容，而3D视图形成元件之间的那些能够以改进的性能渲染2D内容。经改进的2D性能可以包括文本字母或图中的其它直线的边缘的锐化，从而改进2D易辨认性。

[0013] 在一些实施例中，2D性能可以通过此外还在3D像素上渲染图像来进一步增强，例如在其中不存在锐利细节（诸如笔直边缘）的图像区域中，即在均匀颜色区域、渐变颜色区域等中。除了2D图像的增加的表观分辨率以外，这可以增加亮度。类似地，2D像素可以用于渲染3D内容，如果对象在等于面板的深度处的话，使得不存在差异并且用于每一个视图的局部内容将是相同的。

[0014] 优选地，“像素的子阵列”和“其它显示像素”一起构成所有像素。

[0015] 在第一示例集合中，第一光学元件包括细长透镜，诸如透镜状透镜（特别地，平凸透镜状透镜）或梯度折射率透镜。它们可以关于列方向倾斜或对准。第二光学元件然后定位在相邻透镜之间。这意味着直立或略微倾斜的显示器部分提供较高分辨率2D显示能力。这些直立部分可以改进如出现在文本中的竖直线的渲染。

[0016] 第二光学元件可以延伸细长透镜的完整长度，或者否则包括沿透镜的长度方向的不连续部分。在任一情况下，可以提供以全分辨率观看的直立像素组的部分。第二光学元件可以定位在每一相邻透镜对之间，或者透镜可以分组，其中第二光源元件提供在相邻透镜组之间。不同布置提供3D像素中的视图数目的损失与改进的2D锐度的增益之间的不同折衷。

[0017] 每一个细长透镜可以具有小于对应屏幕尺寸（即显示屏的高度或倾斜高度）的一半的长度使得沿对应屏幕尺寸提供至少两个透镜，其中第二光学元件在透镜的端部之间。以此方式，还可以使用2D像素来渲染水平线。取决于所期望的应用，设备可以设计成改进竖直或水平线或二者的2D渲染。

[0018] 第一光学元件可以替代性地包括微透镜，并且第二光学元件围绕每一个微透镜或微透镜的组。这意味着可以在2D中渲染水平和竖直线。

[0019] 第一光学元件可以替代性地包括屏障开口，并且第二光学元件提供在相邻屏障之间。因此，本发明可以应用于透镜以及屏障类型自动立体显示器。

[0020] 在所有情况中，显示器可以具有第二光学元件下方的绿色像素，或者第二光学元件下方的显示器所使用的所有颜色的像素。甚至在只有绿色像素的情况下，可以改进所感知到的锐度。

[0021] 第二光学元件可以包括平面非透镜化表面，使得实现简单的穿过功能。然而，它们可以包括具有与第一光学元件不同的透镜功能的透镜化表面或散射元件。这些可以用于增加通过第二光学元件观看的像素的视场。

[0022] 可以在视图形成装置之上提供偏振选择层，使得仅输出已经穿过第一光学元件的来自像素的子阵列的光，以及仅输出已经穿过第二光学元件的来自其它像素的光。这提供了避免两种类型的像素之间的串扰的方式。

[0023] 如果显示器提供偏振输出，则可以将偏振旋转器与像素的子阵列或其它像素相关联。如果显示器提供非偏振输出，则可以为其提供第二偏振选择层。

[0024] 防止串扰的可替换方式是使用在显示器与视图形成装置之间延伸的屏障结构，以防止来自像素的子阵列的光到达第二光学元件并且防止来自其它像素的光到达第一光学元件。

[0025] 改进与第二光学元件相关联的像素的角度观看的另一方式是使像素的子阵列提供在距视图形成装置的一个距离处，并且使其它像素提供在距视图形成装置的不同距离处。

[0026] 本发明还提供了一种向自动立体显示设备递送内容的方法，所述自动立体显示设备包括具有用于产生显示输出的显示像素的阵列的显示器和布置成与显示器配准以用于在不同方向上朝向用户投影多个视图的非可切换视图形成装置，其中方法包括：在3D模式中，向显示像素的第一子阵列提供关于要显示的3D图像的图像数据，其中在法线方向上从像素的第一子阵列发射的光穿过视图形成装置的第一光学元件的第一阵列，其中第一光学元件实现用于在不同方向上引导来自第一子阵列的不同像素的光输出的3D视图形成功能；在2D模式中，向显示像素的第二子阵列提供关于2D图像的图像数据，其中在法线方向上从像素的第二子阵列发射的光穿过视图形成装置的第二光学元件的第二阵列，其中第二光学元件实现2D观看功能；其中在3D模式中向显示像素的第二子阵列提供3D图像的2D内容。

[0027] 该方法使得能够实现2D和3D模式而不需要提供可切换视图形成装置。第一和第二子阵列优选地一起限定所有像素，并且不存在两个集合之间的重叠。

[0028] 在2D模式中，关于2D图像的图像数据还可以提供给显示像素的第一子阵列。

附图说明

[0029] 现在将参照附图详细描述本发明的示例，其中：

[0030] 图1示出已知的自动立体显示设备；

[0031] 图2示出针对图1的显示器的光路；

[0032] 图3示出如何使用图1和2的显示器形成不同的3D视图；

[0033] 图4示出如从一个特定观看方向看到的3D视图与2D显示面板之间的关系；

[0034] 图5示出适合于微透镜显示器的对使用在图4的设备中的RGB像素的替换像素布局；

[0035] 图6以示意形式示出本发明的设备；

[0036] 图7示出针对本发明的设备的第一示例的如从一个特定观看方向看到的视图；

[0037] 图8示出针对本发明的设备的第二示例的如从一个特定观看方向看到的视图；

[0038] 图9示出本发明的设备的第三示例；

[0039] 图10示出本发明的设备的第四示例；

[0040] 图11示出针对本发明的设备的第五示例的如从一个特定观看方向看到的视图；

[0041] 图12示出本发明的设备的第六示例；

[0042] 图13示出本发明的设备的第七示例；

[0043] 图14示出本发明的设备的第八示例；

[0044] 图15示出本发明的设备的第九示例；

[0045] 图16示出在图15的示例中使用的镜面反射屏障的效果；

[0046] 图17示出本发明的设备的第十示例；以及

[0047] 图18示出本发明的设备的第十一示例。

具体实施方式

[0048] 本发明提供了一种自动立体显示设备，其中视图形成装置包括与用于生成3D图像的3D像素相关联的第一光学元件的第一阵列，以及与用于生成2D观看图像的其它显示像素相关联的第二光学元件的第二阵列。以此方式，使得能够实现改进的分辨率2D功能而不需要使显示器在观看模式之间可切换。

[0049] 在详细描述本发明之前，将首先描述已知自动立体显示器的配置。

[0050] 图1是已知的多视图自动立体显示设备1的示意性透视图。已知的设备1包括有源矩阵类型的液晶显示面板3，其充当图像形成构件以产生显示。设备可以替代性地使用OLED像素。

[0051] 显示面板3具有布置在行和列中的显示子像素5的正交阵列。为了清楚起见，在图1中仅示出少量的显示子像素5。在实践中，显示面板3可能包括大约一千行和数千列的显示子像素5。

[0052] 液晶显示面板3的结构完全是常规的。特别地，面板3包括一对间隔的透明玻璃衬底，在它们之间提供对准的扭曲向列或其它液晶材料。衬底在它们的相互面对的表面上承载透明氧化铟锡（ITO）电极图案。还在衬底的外表面上提供偏振层。

[0053] 每一个显示子像素5包括衬底上的相对电极，它们之间是居间的液晶材料。显示子像素5的形状和布局由电极的形状和布局以及提供在面板3前方的黑矩阵布置确定。显示子像素5通过间隙来彼此规则地间隔。

[0054] 每一个显示子像素5与诸如薄膜晶体管（TFT）或薄膜二极管（TFD）之类的切换元件相关联。显示子像素操作成通过向切换元件提供寻址信号来产生显示，并且合适的寻址方案对本领域技术人员而言将是已知的。

[0055] 显示面板3由光源7照射，该光源7在该情况下包括在显示像素阵列的区域之上延伸的平面背光。来自光源7的光被引导通过显示面板3，其中驱动单独的显示子像素5以调制光并且产生显示。

[0056] 显示设备1还包括布置在显示面板3的显示侧之上的透镜状片9，其执行视图形成功能。透镜状片9包括平行于彼此延伸的透镜状透镜11的行，为了清楚起见仅以夸大的尺寸示出其中的一个。透镜状透镜11充当执行视图形成功能的视图形成元件。

[0057] 透镜状透镜11是以凸柱面元件的形式，并且它们充当光输出引导构件以从显示面板3向位于显示设备1前方的用户的眼睛提供不同图像或视图。

[0058] 图1中所示的自动立体显示设备1能够在不同方向上提供若干不同透视图。特别地，每一个透镜状透镜11叠覆每一行中的显示子像素5的小组。透镜状元件11在不同方向上投影组中的每一个显示子像素5，以便形成若干不同视图。当用户的头部从左向右移动时，他/她的眼睛将依次接收若干视图中的不同个体。

[0059] 图2示出如以上描述的透镜状类型成像装置的操作原理并且示出光源7、显示面板3和透镜状片9。该装置提供三个视图，每一个投影在不同方向上。利用针对一个具体视图的信息来驱动显示面板3的每一个子像素。

[0060] 以上描述的自动立体显示设备产生具有良好亮度水平的显示。众所周知的是使透镜状透镜以相对于显示像素阵列的列方向的锐角倾斜。这使得能够实现改进的亮度均匀性并且还更加均等地划分水平和竖直方向上的分辨率损失。

[0061] 图3示出关于透镜状透镜轴的不同像素位置如何引起不同视图。虚线A、B、C中的每一个表示沿成像到不同观看方向的像素阵列的线。线A穿过编号为2的子像素的中心，因此来自这些像素的光在一个方向上成像，并且它们一起形成例如视图2。线C穿过编号为3的子像素的中心，因此来自这些像素的光在不同的方向上成像，并且它们一起形成例如视图3。线B表示其中存在视图2和3之间的串扰的位置。如所示，该布置具有7个视图。

[0062] 无论用于获得自动立体显示系统的机制如何，用分辨率来换得3D深度：视图越多，每个视图的分辨率损失越高。这在图4中图示，其示出2D显示面板的原生子像素布局，以及在相同尺度上通过将透镜状物放置在面板前方而获得的3D视图中的子像素布局。

[0063] 针对3D图像示出的子像素布局表示如从一个观看方向看到的子像素图案（即图3的线A、B、C的一个集合的图像）。从所有观看方向看到相同几何结构的子像素图案，但是底层2D显示的子像素的不同集合是可见的。对于如所示的给定观看方向，蓝色3D子像素是原生2D显示的一个或多个子像素的图像（并且这同样适用于绿色和红色）。

[0064] 作为示例，该透镜状物具有斜度s=tan(θ)=1/6和透镜间距PL=2.5 p（x 其中px是行方向上的全RGB像素间距），其导致15个视图。如在图4中看到的，对于所示的特定观看方向，每一个3D子像素具有来自三个2D子像素的贡献（每一个3D子像素划分成三个区段）。这是因为平行于透镜状透镜轴的线与一个颜色的三个子像素交叉，随后是下一颜色的三个子像素，随后是最后一种颜色的三个子像素。对于不同的观看角度方向，可以替代性地存在用于每一个3D子像素的两个完整子像素。

[0065] 以上示例示出常规RGB像素布局。然而，其它像素布局是可能的，诸如4子像素RGBY（红色、绿色、蓝色、黄色）像素，如图5中所示。这使得能够实现方形像素，并且单位纵横比微透镜可以用于提供肖像和风景3D操作。例如，可以在每一个微透镜之下提供如图5中所示的5x5子像素阵列。

[0066] 本发明可以以各种方式实现。一般概念是显示器具有其中仅接通3D子像素的子集的3D模式。3D模式的观看角度可以限于单个锥体或者其可以如针对常规3D透镜状显示器那样宽。显示器还具有其中仅接通子像素的2D子集的2D模式。

[0067] 在图6中示出本发明的显示器的最简单的实现方式的示意性概览，以用于提供一般解释。以下提供更多详细示例。

[0068] 该示例是基于具有显示像素5的阵列和提供视图形成功能的透镜状透镜装置9的显示器3。

[0069] 透镜状透镜9具有第一透镜20的第一阵列，每一个与在法线方向（即垂直于显示面板的一般平面）上从显示像素的相应子阵列发射的光对准。这些像素被示出为“3D”。透镜阵列的间距是5个子像素，但是第一透镜仅覆盖三个子像素的宽度。透镜实现3D视图形成功能。

[0070] 第二光学元件22的第二阵列与在法线方向上从其它显示像素发射的光对准。在该示例中，这些元件22与两个子像素对准，在图6中标记为“2D”。第二光学元件22实现2D观看功能。在该示例中，它们是平坦区域，不提供散射或透镜化功能。

[0071] 在图中，参考标记20将用于第一光学元件，并且参考标记22用于第二光学元件，尽管这些在不同实施例中是不同类型的。

[0072] 以此方式，存在针对至少一个观看方向不覆盖子像素或像素子集的透镜布置的区域的部分。

[0073] 本发明对2D像素的数目使得2D模式中的空间分辨率高于3D模式中的分辨率时特别感兴趣。在一些实施例中，3D像素可以用于支持2D模式。

[0074] 在最简单的实施例中，在绿色子像素的子集上方移除沿相邻透镜状透镜的交会点的位置处的透镜状透镜的部分。作为结果，显示器的大部分操作在不受干扰的3D模式中。然而，当绿色子像素对于高分辨率的创建而言在感知上主导时，则甚至在添加仅绿色2D子像素的情况下，在锐化诸如文本之类的对象的边缘方面可以存在改进的效果。

[0075] 图7示出针对在透镜之间的非透镜化区域处具有绿色子像素的布置的从一个观看方向的视图（即类似于图4）。结果是在3D子像素区域之间存在竖直绿色图像区段，如所示。在图7中，在没有透镜功能的情况下使用不延伸透镜的完整长度的区带。替代性地，与倾斜透镜一起使用非倾斜矩形开口。以此方式，小竖直像素组在2D中可见以形成竖直边缘。裸露的2D像素可以在小观看角度内无失真地显示。

[0076] 在更加扩展的实施例中，透镜状透镜的移除部分（在该示例中，其在相邻透镜状透镜的交会点出）在绿色子像素的子集上方并且此外在红色和蓝色子像素的子集上方。显示器的大部分操作在不受干扰的3D模式中。该实施例在锐化诸如文本之类的对象的边缘而同时允许具有较宽色域的较高分辨率2D方面是有效的。根据该实施例的布局在图8中示出。在该情况下，存在竖直红色、绿色和蓝色图像区段，其存在于3D子像素区域之间，如所示。另外，针对2D像素的空间延伸透镜的完整长度，从而创建2D像素的透镜轴方向上的连续条带。

[0077] 在以上示例中，透镜状透镜是倾斜的。然而，良好的3D性能还可以使用具有分数间隔（即子像素间距的非整数倍的透镜间距）的非倾斜透镜状透镜实现。（当然不排除倾斜透镜状透镜与分数间隔的组合）。

[0078] 通过使用这样的非倾斜透镜状布置并且例如沿显示器的相同列打开绿色子像素的子集，实现在感知上极其锐利的竖直线是可能的。这样的布置高度适合于文本。在没有透镜状透镜的倾斜的情况下，必须使用任何已知技术来防止条带化。

[0079] 已知技术的示例是使像素而不是透镜倾斜使得像素在列方向上部分重叠，或者例如通过引入刻面或漫射体层来调节透镜的聚焦特性。

[0080] 以上示例利用行方向上的透镜之间的间隔。图9示出其中可以沿垂直于透镜间距的方向（即沿透镜轴方向）将每一个透镜元件11拆分成段11a，11b的替换方案。图9示出两段，但是可以存在大数目的段，使得跨显示高度提供规则区，其中可以显示2D图像的锐利水平线。在段11a，11b之间的区域中，未覆盖有透镜元件的像素将操作在2D模式中。以此方式，2D像素可以沿水平行方向布置。相比于2D像素沿间距方向位于透镜之间时的情况，2D像素的这样的定位允许增加其可见性的角度范围。

[0081] 在图10的示例中，可以在关于透镜间距方向的平行和垂直方向二者上移除透镜状透镜元件11的部分。以此方式，透镜状透镜组织在段30中，限定3D像素，并且位于段30之间的区域中的像素基本上在行和列方向上（或者更确切地，在透镜间距方向和透镜轴方向上）延伸。这些间隙将操作在2D模式中。这使得能够在2D模式中显示锐利的竖直和水平线二者。

[0082] 以上示例利用透镜状透镜，特别地平凸透镜状透镜。还可以使用梯度折射率透镜形成细长透镜（即透镜状透镜）。

[0083] 相同概念还可以适用于其中微透镜用作3D视图形成装置的显示器。这是已知的方案，例如用于肖像/风景显示。将存在被相关联的微透镜覆盖的子像素集合，并且还将存在未被微透镜覆盖的至少一些子像素，即在微透镜的至少一些部分之间创建一些空间。

[0084] 图11示出使用RGBY显示器的布置。显示器具有规则子像素阵列，比如图5。微透镜每一个覆盖3x3子阵列，其中微透镜之间有二子像素间隙（如在图6中）。微透镜意味着对于给定观看方向（针对其中的一个，在图11中示出显示器的视图），3x3子阵列生成3D图像的单个颜色子像素32，而在微透镜之间的区域中（二像素间隙），个体2D子像素34可见。在所示的示例中，在2D模式中观看到的这些个体像素包括所有不同子像素颜色。

[0085] 在最简单的实施例中，在绿色子像素的子集上方，仅移除例如沿相邻微透镜的交会点的位置处的微透镜的部分。作为结果，显示器的大部分操作在不受干扰的3D肖像/风景模式中。然而，如以上解释的，绿色子像素对于高分辨率的创建而言在感知上主导，因此这在例如锐化诸如文本之类的对象的边缘方面可以已经是有效的。

[0086] 微透镜可以在与行和列对准的矩形网格上（如以上所描述的）或者在诸如倾斜矩形（平行四边形）之类的倾斜网格上。

[0087] 以上的概念可以适用于使用屏障布置作为视图形成装置的显示器。在该情况下，存在未被屏障覆盖的至少一些（子）像素，即在屏障的至少一些部分之间创建一些附加间隔。具有针对3D屏障区域之间的2D区域的拆分的标准屏障布置将使得能够实现仅针对中心锥体的2D观看。

[0088] 由2D像素占据的空间可以具有不同形状。在图7中与倾斜透镜一起使用非倾斜矩形开口，使得可以在小观看角度内无失真地显示裸露的2D像素。在图8的示例中，开口沿整个透镜行进从而暴露像素线。其它形状在行和列方向二者上均是可能的，使得存在2D像素以形成锐利边缘。如以上所示，可以通过沿透镜方向将透镜划分成段来形成行方向2D区域。这部分地解决了2D像素的降低的角度可见性的问题，因为如果存在2D像素行，可以从所有观察角度来观看它们。

[0089] 在以上示例中，2D像素与3D像素相同地形成在基本阵列中，其中所有像素距视图形成装置相同的距离。作为结果，将存在仅针对有限观看角度的改进的2D性能。这将典型地足以用于以 0.5m的舒适观看距离阅读小型电话或小型平板电脑上的文本，而2D性能将朝~向膝上型或台式监视器屏幕侧下降。

[0090] 替代性地，2D像素可以具有与3D像素不同的结构以便改进针对2D像素的观看角度。

[0091] 图12示出其中2D像素40关于3D像素42升高的示例。以此方式，2D像素40位于比3D像素42更靠近成像装置的位置。为了还提供台式监视器的边缘处的良好2D性能，可以例如使用升高间隔物厚度的50%或更多的像素。

[0092] 由于利用LC材料填充小单元间隙的要求，该偏移就LCD面板而言并不是直截了当的，但是可以利用诸如OLED显示器之类的发射显示器更加容易地实现，其形成该实施例的优选实现。

[0093] 图12示出升高的单个子像素（例如绿色子像素），但是当然可以提高多个相邻的子像素。

[0094] 可能希望防止从2D像素发出的光与具有3D视图形成功能的光学元件相互作用。类似地，可以防止来自3D像素的光与具有2D视图形成功能的光学元件相互作用。存在各种方式来实现来自2D和3D像素的光的分离。

[0095] 图13示出基于图案化偏振器的使用的方案。图案化的偏振器50靠近透镜界面。偏振用于区分来自2D和3D光路的光。

[0096] 对于输出偏振光的显示面板（例如LCD），还向显示器叠层添加图案化的半波板52（即减速器）。该层52应当靠近显示面板或者与其集成。

[0097] 来自显示器的光输出，在穿过图案化的波板52之后，然后具有带有两个正交偏振的区。源自2D像素的光具有第一偏振并且源自3D像素的光具有第二偏振（其在该示例中是如从显示器输出的偏振）。当然，波板部分可以与3D像素而不是2D像素相关联，如图13中所示。

[0098] 透镜侧的偏振器50具有针对2D和3D像素的不同区，并且作为选择性滤波器起作用，使得仅来自3D像素的光可以穿过处于第一光学构件20以上的偏振器50的部分，并且仅来自2D像素的光可以穿过处于第二光学构件22以上的偏振器的部分。（因此透镜20之上的偏振器部分阻挡第一偏振并且传递第二偏振，而第二光学元件22之上的偏振器部分传递第一偏振并且阻挡第二偏振）。可替换地（在图中未示出）偏振器50可以放置在第一和第二光学构件（20；22）中的一个或二者的另一侧处。其然后还可以直接附着到第一和第二光学构件（20；22）使得其具有与第一和第二光学构件（20；22）的形状相同的形状。然后在光能够到达第一和/或第二光学构件（20；22）之前已经做出适当偏振的光的选择。

[0099] 对于输出非偏振光的显示面板（例如OLED）而不是图案化半波板52，添加还靠近显示面板或与其集成的第二图案化偏振器54，如图14中所示。

[0100] 再次，来自显示器的光输出，在穿过图案化的偏振器54之后然后具有带有两个正交偏振的区。源自2D像素的光具有作为偏振器54的第一部分的结果的第一偏振并且源自3D像素的光具有作为偏振器54的第二部分的结果的第二偏振。

[0101] 这些布置基本上创建了用于2D图像内容的屏障配置和用于3D图像内容的透镜状配置。然而，在初级锥体外部将存在2D和3D像素之间的串扰并且如果仅显示2D内容，这将导致黑色的角度空间。

[0102] 图15中所示的另一方案是在间隔物中添加壁60，其中壁的每一侧可以具有漫反射、镜面反射或吸收功能。优选的是，面向3D像素的侧面是吸收的，当然并不要求如此。这具有限制显示器的观看角度的效果，其对于个人和手持设备而言是可接受的。另一方面，如果面向3D像素的侧面是镜面反射的，则两个次级锥体具有以相反顺序的（镜像的）视图，三级锥体具有再次以正常顺序的视图等。该效果在图16中示出。

[0103] 在没有眼睛追踪的情况下这将充当循环锥体，并且在具有眼睛追踪的情况下，利用在观察者处于单个镜像锥体中的情况中的视图渲染的相反顺序来补偿镜像。图16示出来自侧壁的反射意味着到初级观看锥体的每一侧的观看锥体由反射射线形成，其导致关于常规3D显示器的视图号码的不同顺序。因此，取代于用于常规显示器的视图号码（-2，-1,0,1,2，-2，-1,0,1,2，……）的循环锯齿斜坡函数，示出三角函数结果（2,1,0,1,2,2,1,0,1，2，-
2，-1,0，-1，-2,2-，2-1……）。如果使用头部追踪，显示渲染可以补偿这一点。

[0104] 如果意图使用是组合2D和3D像素以形成一个图像，则2D像素应当具有有限观看角度。显示器的分辨率和亮度针对全正面观看位置而增加。观看角度通过使面向2D像素的侧面是吸收的（即黑色）来限制。

[0105] 另一方面，如果2D像素将仅单独使用，因此存在其中仅使用2D像素的2D模式，并且存在其中仅使用3D像素的3D模式，则它们应当具有较宽观看角度。在该情况下有利的是具有漫反射或镜面反射侧壁。从一些观看角度，将存在“翻转”图像（即对每一对2D像素成镜像）。这可以通过不成对使用2D像素而是使用3D像素之间的单个2D像素来解决。可替换地，邻近像素应当具有不同颜色。

[0106] 2D像素应当在双眼中可见。可能的是扩大2D像素的观看角度，例如通过添加散射元件。该方法在图17中示出，其中将散射元件示出为70。可替换地，视图形成透镜之间的空间可以是不太强大的透镜80，如图18中所示。在该情况下应当避免将多个2D子像素并排放置在第二光学元件以下，除非它们具有不同颜色。

[0107] 散射元件或透镜可以在显示器之上变化，例如因此可以存在棱镜功能以从2D子像素朝向意图观看者引导光。

[0108] 优选的是使用具有主要竖直和（对于微透镜）水平（非倾斜）线的字体渲染文本。更优选的是使用其中线出现在相同水平位置的字体并且将这些位置对准到显示器中的2D像素位置。以此方式，显著改进文本渲染中的字母的锐度。因此，可以针对像素和视图形成装置的设计而定制显示输出，以获得最佳结果。

[0109] 本发明的显示器可以与局部可选模式一起使用，诸如：

[0110] – 通过仅使用与2D渲染相关联的像素进行2D渲染（这可以视为仅2D模式）；

[0111] – 通过仅使用与3D渲染相关联的像素进行3D渲染（这可以视为仅3D模式）；

[0112] – 通过使用所有像素进行混合2D/3D渲染。在3D模式中，通过还使用2D像素将提升针对靠近零差异（即在屏幕深度处）的内容的分辨率（这可以视为混合3D模式），而对于2D模式，可以通过还使用3D像素增加其中不存在锐利细节的2D图像区域处的亮度（这可以视为混合2D模式）；以及

[0113] – 眼睛追踪渲染，其中面部、头部和/或眼睛追踪器用于估计与显示器对应的（多个）观察者的眼睛的位置。基于此，可见性模型估计针对每只眼睛的每一个子像素的[0,100%]之间的可见性（在2D还是3D区域中）。然后为每一个子像素分配考虑到其可见性、串扰/亮度/锐度折衷的值，可能地还应用其它操作，诸如抗串扰滤波。

[0114] 眼睛追踪渲染与所有其它实施例兼容。混合2D/3D渲染仅与分离2D和3D光路的实施例兼容。

[0115] 从以上描述显而易见的是，本发明的显示器可以操作在其中仅接通子像素的2D子集的2D模式中。典型地，那些子像素将在常规透镜状显示器中的锥体边缘上，但是通过本发明的视图形成装置，这些子像素从正面观看位置可见。

[0116] 优选地使2D模式的观看角度足够大使得2D图像应当对双眼可见，因此一些示例示出可以如何扩宽该观看角度。可以使用窄观看角度使得2D和3D模式可以混合。这允许全正面观看处的改进的分辨率。另外，一些示例示出红色和蓝色3D子像素可以如何与绿色2D子像素组合。因此，将看到存在可能实现不同效果的各种实现。

[0117] 还要指出的是，2D像素和3D像素不需要具有完整显示面板之上的相同分布。例如，如果已知屏幕的特定部分通常用于静止（或“半静止”）图片，则可以有利的是增强那些部分中的2D像素的浓度并且因而降低3D像素的浓度。这例如是针对通常放置在屏幕上的下部的字幕和针对通常放置在屏幕的左上角或右上角的徽标的情况。在这些特定示例中，这些部分在屏幕外围并且因而如果仅降低这些部分处的3D分辨率则可能并不非常干扰观看者。然而，这些部分中的2D分辨率中的增加将具有对这些部分（字幕、徽标等）的所感知到的锐度的明显且有利的效果。

[0118] 显示器配置成使得像素的第一子阵列总是指定为3D像素，因为在那些像素之上存在非可切换光学元件（透镜或屏障开口），使得它们的输出总是通过视图形成功能而呈现在不同方向上。像素的第二子阵列总是指定为2D像素，因为在那些像素之上存在非可切换第二光学元件，其不执行视图形成功能。

[0119] 本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。