[发明专利]一种LED裸眼3D显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED裸眼3D显示装置，属于自由立体显示领域。

背景技术

随着光电技术的发展，LED显示技术已经得到了普遍的应用，LED显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术和视频技术为一体的高科技产品，其发光部分由LED（即发光二极管）拼接组成的，具有高亮度、环保节能、响应速度快、耐冲击和性能稳定等优点。LED显示屏作为显示器、展示板、公告板等目的在需要大尺寸、高亮度的场合被广泛使用。此外，LED显示技术可以根据需要任意地拼接显示单元，以形成不同尺寸、不同分辨率和不同形状的显示屏，在广告宣传、文化娱乐和科研教学等领域有着其它显示技术无法取代的优点。

裸眼3D（Three-dimensional）显示器因不需要观看者佩戴眼镜或者头盔等助视设备就能观看到3D影像，成为现阶段显示领域研究热点。利用LED显示屏实现自由立体显示，一直是人们不断追求的目标。目前市面上的高分辨率LED显示屏一般指P2-P4，即像素点距在2mm到4mm之间，且横纵像素点距一般一样。由于制作工艺和散热工艺等的限制，使得更高分辨率的LED显示屏良品率大大降低，成本大大提高。另一方面，对于立体LED显示器来说，视点越多，观众越容易光看到立体效果，但视点越多导致立体图像分辨率降低，因此需要更高分辨率的LED显示屏。

目前，LED显示像素形状一般为圆形或正方形，即横向像素点距与纵向像素点距是一样的。对于视差型立体显示技术来说，视点数越多，只会降低其横向分辨率，而纵向分辨率不损失。因此，本发明针对立体LED显示技术对横向分辨率高的要求与LED显示屏制作和散热工艺限制引起的分辨率难以满足高分辨率立体LED显示要求之间的矛盾，提出了一种高分辨率立体LED显示装置，该装置在保证现有制作工艺和散热工艺能达到的像素点密度的前提下，通过适当降低纵向分辨率来提高横向分辨率，从而实现高分辨率立体LED显示装置，同时，通过设置扩散膜和增亮膜，增大发光面积，使得观看柔和、舒适。

发明内容

本发明针对立体LED显示技术对横向分辨率高的要求与LED显示屏制作和散热工艺限制引起的分辨率难以满足高分辨率立体LED显示要求之间的矛盾，以及传统LED观看较刺眼，莫尔条纹大等缺点，提供一种新的裸眼3D-LED显示装置。

本发明的技术方案在于：

一种LED裸眼3D显示装置，包括显示装置及视频源，所述显示装置包括沿光线出射走向上依次布设的LED显示屏、扩散膜、增亮膜、视差屏障光栅，其特征在于：所述LED显示屏的纵横方向像素密度分布不均匀，所述LED显示屏中LED发光管呈直线等距排列或周期性非直线水平间距相等的方式排列，且横向像素点距d1小于纵向像素点距d2，d1、 d2满足d2/30<d1< d2；所述扩散膜用于对光进行均匀化，将LED显示屏每一个发光点，即像素或子像素，的面积扩大；所述增亮膜用于控制对均匀化的光线的出射方向，使其大部分想垂直基板方向出射；所述视差屏障光栅用以对光线传播路径进行控制，使观看者的左右眼观看到不同的视差图像的分光元件，采用狭缝光栅、柱透镜光栅、振动光栅或液晶光栅，从几何形状方面考虑为采用线性光栅或阶梯光栅，从放置方式方面考虑为采用竖直光栅或倾斜光栅。

其中，所述的视频源为与显示装置分辨率相匹配的视差图像进行分割和合成获得的视频源，设定所述显示装置的视点数为k，k是2-128之间的一个自然数，当视差屏障光栅为竖直光栅，显示装置的分辨率为m×n时，则设置每个视差图像横向像素数为m×k，纵向像素数为n；当视差屏障光栅为倾斜光栅时，显示分辨率会同时分担在水平和竖直两个方向，设定所述显示装置的视点数为k，k是2-128之间的一个自然数，显示装置的分辨率为m×n，k可分解为M×N，设M为整数，1<M<K，N=K/M，则设置水平方向像素为m×M，竖直方向像素为n×N，总体分辨率下降为原来的 ；则多视角图像混合按如下方式进行：沿LED行方向，相邻LED管的像素来源于相差M个视角差的视图；沿LED列方向，相邻LED管的像素来源于相差N个视角差的视图；当LED管水平间距与竖直间距比为r时，光栅与LED的列方向夹角应为α=1/tan(r/M)，以保证透过光栅观察到的像素来源于相同视角的视图，此时放大系数为m=WM/Ph, 其中W为观察者双眼间距，Ph为LED管沿行方向的间距。

所述的LED显示屏为由红绿蓝LED芯片排列而成，或为由单色短波长LED芯片激发光转换材料发出不同颜色光形成；所述光转换材料包括量子点、量子棒、量子阱和半导体荧光材料。