一種led裸眼3d顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED裸眼3D顯示裝置，包括縱橫方向像素密度不同的LED顯示屏、擴散膜和視差屏障光柵。所述LED顯示屏橫向像素的點距小于縱向像素的點距，即橫向分辨率高于縱向分辨率；橫向高分辨率用于滿足多視點立體顯示的分辨率損失；立體顯示縱向分辨率不損失，因此縱向分辨率相比橫向分辨率相對較小，節(jié)約成本。橫向像素的點距小于縱向像素的點距，可由子像素的形狀或子像素的排列來實現(xiàn)，該裝置可以在保證現(xiàn)有LED顯示屏制作工藝和散熱工藝能達到的像素點密度的前提下，通過適當(dāng)降低縱向分辨率來提高橫向分辨率，且觀看柔和，莫爾條紋少。
【專利說明】-種LED裸眼3D顯示裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LED裸眼3D顯示裝置，屬于自由立體顯示領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光電技術(shù)的發(fā)展，LED顯示技術(shù)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，LED顯示屏是集光電 子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和視頻技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，其發(fā)光部分由LED(即發(fā) 光二極管)拼接組成的，具有高亮度、環(huán)保節(jié)能、響應(yīng)速度快、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。LED 顯示屏作為顯示器、展示板、公告板等目的在需要大尺寸、高亮度的場合被廣泛使用。此外， LED顯示技術(shù)可以根據(jù)需要任意地拼接顯示單元，以形成不同尺寸、不同分辨率和不同形狀 的顯示屏，在廣告宣傳、文化娛樂和科研教學(xué)等領(lǐng)域有著其它顯示技術(shù)無法取代的優(yōu)點。
[0003] 裸眼3D (Three-dimensional)顯示器因不需要觀看者佩戴眼鏡或者頭盔等助視 設(shè)備就能觀看到3D影像，成為現(xiàn)階段顯示領(lǐng)域研究熱點。利用LED顯示屏實現(xiàn)自由立體顯 示，一直是人們不斷追求的目標(biāo)。目前市面上的高分辨率LED顯示屏一般指P2-P4,即像素 點距在2mm到4mm之間，且橫縱像素點距一般一樣。由于制作工藝和散熱工藝等的限制，使 得更高分辨率的LED顯示屏良品率大大降低，成本大大提高。另一方面，對于立體LED顯示 器來說，視點越多，觀眾越容易光看到立體效果，但視點越多導(dǎo)致立體圖像分辨率降低，因 此需要更高分辨率的LED顯示屏。
[0004] 目前，LED顯示像素形狀一般為圓形或正方形，即橫向像素點距與縱向像素點距是 一樣的。對于視差型立體顯示技術(shù)來說，視點數(shù)越多，只會降低其橫向分辨率，而縱向分辨 率不損失。因此，本發(fā)明針對立體LED顯示技術(shù)對橫向分辨率高的要求與LED顯示屏制作 和散熱工藝限制引起的分辨率難以滿足高分辨率立體LED顯示要求之間的矛盾，提出了一 種高分辨率立體LED顯示裝置，該裝置在保證現(xiàn)有制作工藝和散熱工藝能達到的像素點密 度的前提下，通過適當(dāng)降低縱向分辨率來提高橫向分辨率，從而實現(xiàn)高分辨率立體LED顯 示裝置，同時，通過設(shè)置擴散膜和增亮膜，增大發(fā)光面積，使得觀看柔和、舒適。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對立體LED顯示技術(shù)對橫向分辨率高的要求與LED顯示屏制作和散熱工 藝限制引起的分辨率難以滿足高分辨率立體LED顯示要求之間的矛盾，以及傳統(tǒng)LED觀看 較刺眼，莫爾條紋大等缺點，提供一種新的裸眼3D-LED顯示裝置。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案在于： 一種LED裸眼3D顯示裝置，包括顯示裝置及視頻源，所述顯示裝置包括沿光線出射走 向上依次布設(shè)的LED顯示屏、擴散膜、增亮膜、視差屏障光柵，其特征在于：所述LED顯示 屏的縱橫方向像素密度分布不均勻，所述LED顯示屏中LED發(fā)光管呈直線等距排列或周期 性非直線水平間距相等的方式排列，且橫向像素點距dl小于縱向像素點距d2, dl、d2滿 足d2/30〈dl〈 d2 ;所述擴散膜用于對光進行均勻化，將LED顯示屏每一個發(fā)光點，即像素或 子像素，的面積擴大；所述增亮膜用于控制對均勻化的光線的出射方向，使其大部分想垂直 基板方向出射；所述視差屏障光柵用以對光線傳播路徑進行控制，使觀看者的左右眼觀看 到不同的視差圖像的分光元件，采用狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵或液晶光柵，從幾何 形狀方面考慮為采用線性光柵或階梯光柵，從放置方式方面考慮為采用堅直光柵或傾斜光 柵。
[0007] 其中，所述的視頻源為與顯示裝置分辨率相匹配的視差圖像進行分割和合成獲得 的視頻源，設(shè)定所述顯示裝置的視點數(shù)為k，k是2-128之間的一個自然數(shù)，當(dāng)視差屏障光 柵為堅直光柵，顯示裝置的分辨率為mXn時，則設(shè)置每個視差圖像橫向像素數(shù)為mXk，縱 向像素數(shù)為η ;當(dāng)視差屏障光柵為傾斜光柵時，顯示分辨率會同時分擔(dān)在水平和堅直兩個 方向，設(shè)定所述顯示裝置的視點數(shù)為k，k是2-128之間的一個自然數(shù)，顯示裝置的分辨率 為mXn，k可分解為MXN，設(shè)Μ為整數(shù)，1〈M〈K，N=K/M，則設(shè)置水平方向像素為mXM，堅直方 向像素為nXN，總體分辨率下降為原來的;則多視角圖像混合按如下方式進行：沿LED 行方向，相鄰LED管的像素來源于相差Μ個視角差的視圖；沿LED列方向，相鄰LED管的像 素來源于相差N個視角差的視圖；當(dāng)LED管水平間距與堅直間距比為r時，光柵與LED的列 方向夾角應(yīng)為a =l/tan(r/M)，以保證透過光柵觀察到的像素來源于相同視角的視圖，此時 放大系數(shù)為m=WM/Ph，其中W為觀察者雙眼間距，Ph為LED管沿行方向的間距。
[0008] 所述的LED顯示屏為由紅綠藍LED芯片排列而成，或為由單色短波長LED芯片激 發(fā)光轉(zhuǎn)換材料發(fā)出不同顏色光形成；所述光轉(zhuǎn)換材料包括量子點、量子棒、量子阱和半導(dǎo)體 熒光材料。
[0009] 所述擴散膜為在透明基板表面采用物理或化學(xué)的方法對表面進行粗糙處理，或在 透明基質(zhì)材料中添加具有高反射顆粒。
[0010] 所述LED顯示屏橫向像素點距小于縱向像素點距采用子像素的排列方式實現(xiàn)，或 通過設(shè)置LED單個像素的形狀，即使得每個LED像素的橫向?qū)挾刃∮诳v向長度來實現(xiàn)。 [0011] 所述顯示裝置為利用液晶光柵的配置實現(xiàn)的2D/3D逐點共融顯示器，即可以通過 控制任意某個區(qū)域的液晶具有光柵作用，顯示3D圖像，其余區(qū)域顯示2D圖像；所述液晶光 柵包括獨立制作的液晶光閥、液晶透鏡和液晶透明屏作為分光光柵。
[0012] 所述視差屏障光柵的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻鍍膜、菲林貼合、機械加工；視 差屏障光柵不透光材料包括金屬、合金、不透光油墨、不透光聚合物，亦包括光致變色、電致 變色、熱致變色、濕致變色材料。
[0013] 所述視差屏障光柵采用整片加工或采用拼接技術(shù)拼接，并通過機械方式或電控裝 置實現(xiàn)顯示裝置的2D/3D切換。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明在節(jié)約成本的情況下，既能平衡多視點視差型3D顯示 的橫向分辨率損失，通過適當(dāng)降低縱向分辨率來提高橫向分辨率，而且觀看柔和、舒適，無 莫爾條紋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1 :本發(fā)明一種裸眼3D-LED顯示裝置截面示意圖。
[0016] 圖2a和2b :現(xiàn)有LED顯示屏一般采用的子像素排列結(jié)構(gòu)。
[0017] 圖3 :本發(fā)明實施例一所采用的子像素形狀和排列結(jié)構(gòu)。
[0018] 圖4 :本發(fā)明實施例二所采用的子像素形狀和排列結(jié)構(gòu)。
[0019] 圖5 :本發(fā)明實施例三所采用的子像素形狀和排列結(jié)構(gòu)。
[0020] 附圖中，主要元件標(biāo)記說明如下： 01-LED 芯片基板；02,010, 11，21，31-紅光 LED 芯片；03,011，12, 22, 32-綠光 LED 芯 片；04,012, 13, 23, 33-藍光LED芯片；05-黑色矩陣；06-透明基板；07-擴散膜；08-±曾 亮膜；09-視差屏障光柵。

【具體實施方式】
[0021] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳 細說明如下。
[0022] 參考圖1，本發(fā)明涉及包括顯示裝置及視頻源，所述顯示裝置包括沿光線出射走向 上依次布設(shè)的LED顯示屏、擴散膜、增亮膜、視差屏障光柵，其中 ： (1) 縱橫方向像素密度分布不均勻的LED顯示屏，所述LED顯示屏中LED發(fā)光管呈直線 等距排列或周期性非直線水平間距相等的方式排列，且橫向像素點距dl小于縱向像素點 距d2, dl、d2滿足d2/30〈dl〈 d2,該裝置在LED屏長度和寬度不變或相差不大的情況下，通 過增加橫向像素密度來補償多視點視差型3D顯示時橫向分辨率損失大于縱向分辨率損失 的情況，實現(xiàn)高清晰裸眼3D顯示； (2) 擴散膜，用于對光進行均勻化，將LED顯示屏每一個發(fā)光點(像素或子像素）的面積 擴大，既使得觀看效果變得更加柔和，又能減少或消除裸眼3D顯示過程中的莫爾條紋； (3) 增亮膜，用于控制對均勻化的光線的出射方向，使其大部分想垂直基板方向出射； (4) 視差屏障光柵，對光線傳播路徑進行一定方式的控制，使觀看者的左右眼觀看到不 同的視差圖像的分光元件，包括狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵和液晶光柵，其幾何形狀 包括線性光柵和階梯光柵，放置方式包括堅直放置(堅直光柵）和傾斜放置(傾斜光柵)。
[0023] 所述3D顯示的視頻源為與3D-LED顯示裝置分辨率相匹配的視差圖像進行分割和 合成獲得的視頻源，設(shè)定所述裸眼3D-LED顯示裝置的視點數(shù)為k (k是2-128之間的一個 自然數(shù))，當(dāng)視差屏障光柵為堅直光柵時，立體顯示裝置的分辨率為mXn，則設(shè)置每個視差 圖像橫向像素數(shù)為mXk,縱向像素數(shù)為η。
[0024] 當(dāng)視差屏障光柵為傾斜光柵時，顯示分辨率會同時分擔(dān)在水平和堅直兩個方向， 設(shè)定所述裸眼3D-LED顯示裝置的視點數(shù)為k (k是2-128之間的一個自然數(shù))，立體顯示裝 置的分辨率為mXn，k可分解為MXN，設(shè)Μ為整數(shù)，1〈M〈K，N=K/M，則設(shè)置水平方向像素為 mXM，堅直方向像素為nXN，總體分辨率下降為原來的1Α/? ;則多視角圖像混合按如下方 式進行：沿LED行方向，相鄰LED管的像素來源于相差Μ個視角差的視圖；沿LED列方向，相 鄰LED管的像素來源于相差N個視角差的視圖；當(dāng)LED管水平間距與堅直間距比為r時，光 柵與LED的列方向夾角應(yīng)為a =l/tan(r/M)，以保證透過光柵觀察到的像素來源于相同視 角的視圖，此時放大系數(shù)為m=WM/Ph，其中W為觀察者雙眼間距，Ph為LED管沿行方向的間 距。
[0025] 所述LED顯示屏為由紅綠藍LED芯片排列而成，或為由單色短波長LED芯片激發(fā) 光轉(zhuǎn)換材料發(fā)出不同顏色光形成；所述光轉(zhuǎn)換材料包括量子點、量子棒、量子阱和半導(dǎo)體熒 光材料。
[0026] 所述擴散膜為在透明基板表面采用物理或化學(xué)的方法對表面進行粗糙處理，或在 透明基質(zhì)材料中添加具有高反射顆粒。
[0027] 所述LED顯示屏橫向像素點距小于縱向像素點距可通過子像素的排列方式來實 現(xiàn)，也可通過設(shè)置LED單個像素的形狀，即使得每個LED像素的橫向?qū)挾刃∮诳v向長度來實 現(xiàn)。
[0028] 配置液晶光柵的裸眼3D-LED顯示裝置是2D/3D逐點共融顯示器，即可以通過控制 任意某個區(qū)域的液晶具有光柵(分光）作用，顯示3D圖像，其余區(qū)域顯示2D圖像；所述液晶 光柵包括獨立制作的液晶光閥、液晶透鏡和液晶透明屏作為分光光柵。
[0029] 所述視差屏障光柵的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻鍍膜、菲林貼合、機械加工；視 差屏障光柵不透光材料包括金屬、合金、不透光油墨、不透光聚合物，亦包括光致變色、電致 變色、熱致變色、濕致變色材料。
[0030] 所述視差屏障光柵可采用整片加工或采用拼接技術(shù)拼接，并可通過機械方式或電 控裝置實現(xiàn)3D-LED顯示裝置的2D/3D切換。
[0031] 圖2a和圖2b所示為現(xiàn)有LED顯示屏一般采用的子像素排列結(jié)構(gòu)，橫向像素點距 和縱向像素點距相等，像素密度分布均勻。利用此類LED顯示屏做成視差型裸眼3D-LED顯 示裝置時，由于橫向分辨率的損失一般大于縱向分辨率損失，使得裸眼3D-LED顯示裝置的 整體觀看效果下降。如LED屏的分辨率為1920 X 1024,做成5視點狹縫光柵裸眼3D-LED顯 示器時，分辨率變?yōu)?20X1024,橫向分辨率損失嚴重而縱向分辨率不損失，影響觀看效果。
[0032] 下面結(jié)合附圖及實施例具體說明本發(fā)明一種裸眼3D-LED顯示裝置中LED顯示屏 LED芯片的排列方式和視差屏障的設(shè)計。本發(fā)明提供優(yōu)選實施例，但不應(yīng)該被認為僅限于 在此闡述的實施例。在圖中，為了清楚放大了層和區(qū)域的厚度，但作為示意圖不應(yīng)該被認為 嚴格反映了幾何尺寸的比例關(guān)系。
[0033] 在此參考圖是本發(fā)明的理想化實施例的示意圖，本發(fā)明所示的實施例不應(yīng)該被認 為僅限于圖中所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀，比如制造引起的偏差。在本 實施例中均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認為限制本發(fā)明的范圍。
[0034] 實施例一 本實施例以2視點3D-LED說明本發(fā)明的一種裸眼3D-LED顯示裝置。
[0035] (1)提供一個LED顯示屏，LED顯示屏中每個像素呈直線等距排列或周期性非 直線但水平間距相等的方式排列，且橫向像素點距dl小于縱向像素點距d2, dl、d2滿足 d2/30〈dl〈 d2。優(yōu)選的，本實施例通過子像素的排列方式來實現(xiàn)橫向像素點距小于縱向像 素點距，子像素的排列方式設(shè)置為如圖3所示，LED顯示屏上的每個像素由紅（R) 11，綠（G) 12,藍（B) 13三個子像素構(gòu)成，采用帶狀排列方式，即紅、綠、藍子像素在垂直方向上為自上 向下均勻間隔排列構(gòu)成一個堅直列，水平方向上為紅、綠、藍子像素各構(gòu)成一個水平行，同 樣均勻間隔排列，每個子像素之間上下左右的間距均相等。其中每個子像素為圓形，橫向像 素排列間隔（即子像素排列間隔)為1 mm，縱向子像素排列間隔為1 mm，縱向像素排列間隔為 3 mm。LED顯示屏橫向像素個數(shù)為2048,即LED顯示屏長為2. 048m，縱向像素個數(shù)為512,即 LED顯示屏高為1. 536m (2)設(shè)計并制作視差屏障光柵。
[0036] 視差屏障光柵包括狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵和液晶光柵，其幾何形狀包括 線性光柵、階梯光柵，或與LED像素形狀對應(yīng)的鋸齒形光柵和波浪形光柵，放置方式包括堅 直放置(堅直光柵）和傾斜放置(傾斜光柵)。視差屏障光柵的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻 鍍膜、菲林貼合、機械加工；視差屏障光柵不透光材料包括金屬、合金、不透光油墨、不透光 聚合物，亦包括光致變色、電致變色、熱致變色、濕致變色材料。
[0037] 本實施例優(yōu)選打印的菲林垂直光柵作為視差屏障光柵，光柵周期由公式b=Kuc/ (u+c)確定，其中K為視點數(shù)，c為所述LED顯示屏橫向像素寬度，u為人兩眼之間的間距， 取值為65毫米。本實施例以2視點3D-LED為例，經(jīng)計算可得，視差屏障光柵周期約為1. 97 mm，黑條寬度為1mm (略大于周期的一半）。
[0038] 采用高精密度的菲林打印機，根據(jù)設(shè)計好的光柵計算機文件打印光柵菲林，即在 透明的膠片間隔印刷形成所需的光柵結(jié)構(gòu)，菲林光柵黑條的邊沿應(yīng)該比較直，較少出現(xiàn)坑 坑洼洼的邊界，否則會影響可視區(qū)域的大小。光柵的不透光黑條接近理想情況下的完全不 透光黑條，使左右眼看到的圖像完全區(qū)分開，減小左右眼所看到的圖像之間的串?dāng)_。
[0039] (3)視差屏障光柵、擴散膜、增亮膜與LED屏的對齊與固定 視差屏障狹縫光柵位于LED顯示屏前方，狹縫光柵與LED顯示屏之間的距離由公式 d=s(V(U+C)確定，s為最佳觀看距離，c為所述LED顯示屏像素寬度，u為人兩眼之間的間 距，取值為65毫米。本實施例中，假設(shè)最佳觀看距離為3m，經(jīng)計算可得，狹縫光柵與LED顯 示屏之間的距離約為45mm。利用該光柵保證觀看者通過光柵左眼只能看到顯示屏顯示的左 眼圖像，而右眼只能看到顯示屏顯示的右眼圖像，從而獲得不用佩戴眼鏡就可以觀看的裸 眼3D-LED顯示器。菲林狹縫光柵上邊固定于一圓形鋁管，下邊接一重2kg的條狀物，保證 菲林平整性，并可通過圓形鋁管使菲林狹縫光柵卷起與放下，實現(xiàn)2D/3D的機械切換。
[0040] 本實施例中，擴散膜和增亮膜緊密貼合在一起，并貼合在厚度為3mm的玻璃基板 上，與LED顯示屏夾在一起。
[0041] 本實施例中LED屏的分辨率為2048X512,實現(xiàn)的3D-LED分辨率為1024X512,而 在保證整個3D-LED顯示裝置尺寸不變的情況下，采用傳統(tǒng)的LED顯示屏子像素排列結(jié)構(gòu) (圖2a和b所示）實現(xiàn)的3D-LED分辨率為512X768,本發(fā)明通過增加橫向像素密度來補償 多視點視差型3D顯示時橫向分辨率損失大于縱向分辨率損失的情況，實現(xiàn)高清晰裸眼3D 顯不。
[0042] 至此，一種裸眼3D-LED顯示裝置形成。
[0043] 實施例二 本實施例以5視點3D-LED說明本發(fā)明的一種分辨率補償式高清晰裸眼3D-LED顯示裝 置。
[0044] (1)提供一個LED顯示屏，LED顯示屏中每個像素呈直線等距排列或周期性非 直線但水平間距相等的方式排列，且橫向像素點距dl小于縱向像素點距d2, dl、d2滿足 d2/30〈dl〈 d2。優(yōu)選的，本實施例通過設(shè)置LED單個像素的形狀，即使得每個LED像素的橫 向?qū)挾刃∮诳v向長度來實現(xiàn)橫向像素點距小于縱向像素點距，子像素的形狀和排列方式設(shè) 置為如圖4所示，LED顯示屏上的每個像素由紅（R)ll，綠（G)12,藍（B)13三個子像素構(gòu)成， 子像素形狀為長方形，橫向?qū)挾刃∮诳v向長度，采用帶狀排列方式，即紅、綠、藍子像素在水 平方向上為自左向右均勻間隔排列構(gòu)成一個水平行，堅直方向上為紅、綠、藍子像素各構(gòu)成 一個堅直列，同樣均勻間隔排列，每個子像素之間上下左右的間距均相等。優(yōu)選的，本實施 例中LED屏子像素橫向?qū)挾热?· 5mm，縱向長度取6mm，則橫向像素排列間隔為1. 5 mm,縱向 像素排列間隔為6 mm。LED顯示屏橫向像素個數(shù)為3840,即LED顯示屏長為5. 76m，縱向像 素個數(shù)為512,即LED顯示屏高為3. 072m (2)設(shè)計并制作視差屏障光柵。
[0045] 視差屏障光柵包括狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵和液晶光柵，其幾何形狀包括 線性光柵、階梯光柵，或與LED像素形狀對應(yīng)的鋸齒形光柵和波浪形光柵，放置方式包括堅 直放置(堅直光柵）和傾斜放置(傾斜光柵)。視差屏障光柵的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻 鍍膜、菲林貼合、機械加工；視差屏障光柵不透光材料包括金屬、合金、不透光油墨、不透光 聚合物，亦包括光致變色、電致變色、熱致變色、濕致變色材料。
[0046] 本實施例優(yōu)選絲網(wǎng)印刷制作薄膜垂直光柵作為視差屏障光柵，光柵周期由公式 b=Ku(V(u+C)確定，其中K為視點數(shù)，c為所述LED顯示屏橫向子像素寬度，u為人兩眼之間 的間距，取值為65毫米。本實施例以5視點3D-LED為例，經(jīng)計算可得，視差屏障光柵周期 約為2. 48 mm，黑條寬度為2. 08 mm。
[0047] (3)視差屏障光柵與LED屏的對齊與固定 視差屏障狹縫光柵位于LED顯示屏前方，狹縫光柵與LED顯示屏之間的距離由公式 d=s(V(U+C)確定，s為最佳觀看距離，c為所述LED顯示屏像素寬度，u為人兩眼之間的間 距，取值為65毫米。本實施例中，假設(shè)最佳觀看距離為3m，經(jīng)計算可得，狹縫光柵與LED顯 示屏之間的距離約為45. 8mm。利用該光柵保證觀看者通過光柵左眼只能看到顯示屏顯示的 左眼圖像，而右眼只能看到顯示屏顯示的右眼圖像，從而獲得不用佩戴眼鏡就可以觀看的 裸眼3D-LED顯示器。
[0048] 本實施例中，擴散膜和增亮膜緊密貼合在一起，并貼合在厚度為3mm的玻璃基板 上，與LED顯示屏夾在一起。
[0049] 本實施例中LED屏的分辨率為3840X512,實現(xiàn)的3D-LED分辨率為640X512,而 在保證整個3D-LED顯示裝置尺寸不變的情況下，采用傳統(tǒng)的LED顯示屏子像素排列結(jié)構(gòu) (圖2a和b所示）實現(xiàn)的3D-LED分辨率為320X512,本發(fā)明通過增加橫向像素密度來補償 多視點視差型3D顯示時橫向分辨率損失大于縱向分辨率損失的情況，實現(xiàn)高清晰裸眼3D 顯不。
[0050] 至此，一種裸眼3D-LED顯示裝置形成。
[0051] 實施例三 本實施例以5視點3D-LED說明本發(fā)明的一種分辨率補償式高清晰裸眼3D-LED顯示裝 置。
[0052] (1)提供一個LED顯示屏，LED顯示屏中每個像素呈直線等距排列或周期性非 直線但水平間距相等的方式排列，且橫向像素點距dl小于縱向像素點距d2, dl、d2滿足 d2/30〈dl〈 d2。優(yōu)選的，本實施例通過設(shè)置LED單個像素的形狀，即使得每個LED像素的橫 向?qū)挾刃∮诳v向長度來實現(xiàn)橫向像素點距小于縱向像素點距，子像素的形狀和排列方式設(shè) 置為如圖5所示，LED顯示屏上的每個像素由紅（R) 11，綠（G) 12,藍（B) 13三個子像素構(gòu) 成，子像素形狀為長方形，橫向?qū)挾刃∮诳v向長度，三個子像素重合在一起，通過絕緣層分 離。優(yōu)選的，本實施例中LED屏子像素橫向?qū)挾热?. 5mm，縱向長度取6mm，則橫向像素排列 間隔為1. 5 mm,縱向像素排列間隔為6 mm。LED顯示屏橫向像素個數(shù)為3840,即LED顯示屏 長為5. 76m，縱向像素個數(shù)為512,即LED顯示屏高為3. 072m (2)設(shè)計并制作視差屏障光柵。
[0053] 視差屏障光柵包括狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵和液晶光柵，其幾何形狀包括 線性光柵、階梯光柵，或與LED像素形狀對應(yīng)的鋸齒形光柵和波浪形光柵，放置方式包括堅 直放置(堅直光柵）和傾斜放置(傾斜光柵)。視差屏障光柵的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻 鍍膜、菲林貼合、機械加工；視差屏障光柵不透光材料包括金屬、合金、不透光油墨、不透光 聚合物，亦包括光致變色、電致變色、熱致變色、濕致變色材料。
[0054] 本實施例優(yōu)選絲網(wǎng)印刷制作薄膜垂直光柵作為視差屏障光柵，光柵周期由公式 b=Ku(V(u+C)確定，其中K為視點數(shù)，c為所述LED顯示屏橫向子像素寬度，u為人兩眼之間 的間距，取值為65毫米。本實施例以5視點3D-LED為例，經(jīng)計算可得，視差屏障光柵周期 約為2. 48 mm，黑條寬度為2. 08 mm。
[0055] (3)視差屏障光柵與LED屏的對齊與固定 視差屏障狹縫光柵位于LED顯示屏前方，狹縫光柵與LED顯示屏之間的距離由公式 d=s(V(U+C)確定，s為最佳觀看距離，c為所述LED顯示屏像素寬度，u為人兩眼之間的間 距，取值為65毫米。本實施例中，假設(shè)最佳觀看距離為3m，經(jīng)計算可得，狹縫光柵與LED顯 示屏之間的距離約為45. 8mm。利用該光柵保證觀看者通過光柵左眼只能看到顯示屏顯示的 左眼圖像，而右眼只能看到顯示屏顯示的右眼圖像，從而獲得不用佩戴眼鏡就可以觀看的 裸眼3D-LED顯示器。
[0056] 本實施例中，擴散膜和增亮膜緊密貼合在一起，并貼合在厚度為3mm的玻璃基板 上，與LED顯示屏夾在一起。
[0057] 本實施例中LED屏的分辨率為3840X512,實現(xiàn)的3D-LED分辨率為640X512,而 在保證整個3D-LED顯示裝置尺寸不變的情況下，采用傳統(tǒng)的LED顯示屏子像素排列結(jié)構(gòu) (圖2a和b所示）實現(xiàn)的3D-LED分辨率為320X512,本發(fā)明通過增加橫向像素密度來補償 多視點視差型3D顯示時橫向分辨率損失大于縱向分辨率損失的情況，實現(xiàn)高清晰裸眼3D 顯不。
[0058] 至此，一種裸眼3D-LED顯示裝置形成。
[0059] 以上例子主要說明了本發(fā)明的一種高分辨率立體LED顯示裝置。盡管只對其中一 些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏 離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施例方式被視為示意 性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本 發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專 利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種LED裸眼3D顯示裝置，包括顯示裝置及視頻源，所述顯示裝置包括沿光線出射 走向上依次布設(shè)的LED顯示屏、擴散膜、增亮膜、視差屏障光柵，其特征在于：所述LED顯示 屏的縱橫方向像素密度分布不均勻，所述LED顯示屏中LED發(fā)光管呈直線等距排列或周期 性非直線水平間距相等的方式排列，且橫向像素點距dl小于縱向像素點距d2, dl、d2滿 足d2/30〈dl〈 d2 ;所述擴散膜用于對光進行均勻化，將LED顯示屏每一個發(fā)光點，即像素或 子像素的面積擴大，形成面光源；所述增亮膜用于控制對均勻化的光線的出射方向，使其大 部分向垂直基板方向出射；所述視差屏障光柵用以對光線傳播路徑進行控制，使觀看者的 左右眼觀看到不同的視差圖像的分光元件，采用狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵或液晶光 柵，從幾何形狀方面考慮為采用線性光柵或階梯光柵，從放置方式方面考慮為采用堅直光 柵或傾斜光柵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述的視頻源為與 顯示裝置分辨率相匹配的視差圖像進行分割和合成獲得的視頻源，設(shè)定所述顯示裝置的視 點數(shù)為k，k是2-128之間的一個自然數(shù)，當(dāng)視差屏障光柵為堅直光柵，顯示裝置的分辨率為 mXn時,則設(shè)置每個視差圖像橫向像素數(shù)為mXk,縱向像素數(shù)為η ;當(dāng)視差屏障光柵為傾斜 光柵時，顯示分辨率會同時分擔(dān)在水平和堅直兩個方向，設(shè)定所述顯示裝置的視點數(shù)為k， k是2-128之間的一個自然數(shù)，顯示裝置的分辨率為mXn，k可分解為MXN，設(shè)Μ為整數(shù)， 1〈Μ〈Κ，Ν=Κ/Μ，則設(shè)置水平方向像素為mXM，堅直方向像素為ηΧΝ，總體分辨率下降為原來 的1/.在;則多視角圖像混合按如下方式進行：沿LED行方向，相鄰LED管的像素來源于相差 Μ個視角差的視圖；沿LED列方向，相鄰LED管的像素來源于相差N個視角差的視圖；當(dāng)LED 管水平間距與堅直間距比為r時，光柵與LED的列方向夾角應(yīng)為a =l/tan(r/M)，以保證透 過光柵觀察到的像素來源于相同視角的視圖，此時放大系數(shù)為m=WM/Ph，其中W為觀察者雙 眼間距，Ph為LED管沿行方向的間距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述的LED顯示屏 為由紅綠藍LED芯片排列而成，或為由單色短波長LED芯片激發(fā)光轉(zhuǎn)換材料發(fā)出不同顏色 光形成；所述光轉(zhuǎn)換材料包括量子點、量子棒、量子阱和半導(dǎo)體熒光材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述擴散膜為在透 明基板表面采用物理或化學(xué)的方法對表面進行粗糙處理，或在透明基質(zhì)材料中添加具有高 反射顆粒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述LED顯示屏 橫向像素點距小于縱向像素點距采用子像素的排列方式實現(xiàn)，或通過設(shè)置LED單個像素的 形狀，即使得每個LED像素的橫向?qū)挾刃∮诳v向長度來實現(xiàn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述顯示裝置為利 用液晶光柵的配置實現(xiàn)的2D/3D逐點共融顯示器，即可以通過控制任意某個區(qū)域的液晶具 有光柵作用，顯示3D圖像，其余區(qū)域顯示2D圖像；所述液晶光柵包括獨立制作的液晶光閥、 液晶透鏡和液晶透明屏作為分光光柵。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述視差屏障光柵 的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻鍍膜、菲林貼合、機械加工；視差屏障光柵不透光材料包括 金屬、合金、不透光油墨、不透光聚合物，亦包括光致變色、電致變色、熱致變色、濕致變色材 料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED裸眼3D顯示裝置，其特征在于：所述視差屏障光柵 采用整片加工或采用拼接技術(shù)拼接，并通過機械方式或電控裝置實現(xiàn)顯示裝置的2D/3D切 換。
【文檔編號】G09F9/33GK104064122SQ201410321807
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月5日
【發(fā)明者】郭太良, 周雄圖, 張永愛, 胡海龍, 葉蕓, 姚劍敏, 林金堂, 陳恩果, 林梯杭, 曾祥耀 申請人:福州大學(xué)