CN102157112A - 无缝拼接分离led自由立体显示屏 - Google Patents

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Abstract

无缝拼接分离LED自由立体显示屏，属于立体成像的技术领域。由一组拼接设置的显示屏单元构成LED显示屏，显示屏单元由阵列排列的显示模块组成，显示屏单元垂直方向上的子像素按红、绿、蓝循环排列，水平方向上的子像素为红、绿、蓝的同一色，垂直方向上的一组红、绿、蓝子像素构成一个完整像素；LED显示屏发光面前方平行设置光栅板。本发明采用色彩分离的单色红、绿、蓝LED发光元件，排列后使LED显示屏上红、绿、蓝子像素的排列方式符合自由立体显示的要求，显示模块和显示屏单元拼接达到无缝拼接的效果。在LED显示屏前方设置光栅板，播放的信号源经处理合成后得到具有立体效果的一个图像或视频，即可通过LED显示屏实现自由立体显示。

Description

无缝拼接分离LED自由立体显示屏
技术领域
本发明属于立体成像的技术领域，具体涉及一种裸眼观看立体图像或视频的无缝拼接分离LED自由立体显示屏。
背景技术
LED显示屏是由LED点阵组成，通过灯珠的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。LED显示屏不仅可以用于室内环境，还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。
随着科技的发展，三维立体显示将是世界各国大力发展的下一代新型显示技术，已成为当今一个引人注目的前沿科技领域，具有可观的市场前景。不戴眼镜或头盔的裸眼自由3D立体显示在电视、计算机显示器上得到了应用，但LED显示屏的像素排列方式不用于LCD电视机、显示器，不适合自由立体显示技术的应用，且其显示屏幕尺寸大，通常需要通过拼接多个模块实现大屏幕，拼接时拼缝处的LED发光元件间距若与单元模块上的间距不一致，会降低播放的图像或视频的立体效果，给实施带来难度，因此通过LED显示屏显示自由立体效果成为人们研究的课题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无缝拼接分离LED自由立体显示屏的技术方案，采用红、绿、蓝三种颜色分离的LED发光元件，通过改变LED显示屏上子像素点的排列方式并在显示屏前设置光栅，使LED显示屏显示自由立体图像或视频。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，由一组拼接设置的显示屏单元构成LED显示屏，显示屏单元由阵列排列的显示模块组成，显示模块上焊接设置红、绿、蓝LED发光元件，其特征在于所述的红、绿、蓝LED发光元件为LED显示屏的子像素，显示屏单元垂直方向上的子像素按红、绿、蓝循环排列，水平方向上的子像素为红、绿、蓝的同一色，垂直方向上的一组红、绿、蓝子像素构成一个完整像素，红、绿、蓝LED发光元件的长边垂直放置，短边水平放置，且各自在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等；
显示模块拼接后构成显示屏单元，水平方向和垂直方向位于显示模块拼缝处的相邻LED发光元件间距与显示模块上的LED发光元件间距相等，使整个显示屏单元上所有红、绿、蓝LED发光元件在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等；
显示屏单元拼接后构成LED显示屏，水平方向和垂直方向位于显示屏单元拼缝处的相邻LED发光元件间距与显示模块上的LED发光元件间距相等，使整个LED显示屏上所有红、绿、蓝LED发光元件在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等；
LED显示屏发光面前方平行设置光栅板；
显示模块上还包括电路板，电路板用于驱动LED发光元件进行工作，电路板上设置用于向电路板输送电能的电源接口和用于向电路板输送信号源的信号接口；
信号源为通过一组具有视差序列的图像或视频，合成后得到具有立体效果的一个图像或视频。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板为狭缝光栅，相邻的一条透明区域和一条黑色区域为一个栅距，光栅的狭缝沿垂直方向设置，狭缝光栅的透明区域小于等于一个子像素的宽度。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板为柱镜光栅，玻璃基板上均匀设置外凸或内凹的半圆柱型透明条纹，一条透明条纹为一个栅距，透明条纹沿垂直方向设置。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述显示模块上焊接设置的所有红、绿、蓝LED发光元件均倾斜排列，倾斜设置的每一列红、绿、蓝LED发光元件中心在一条垂直的直线上，LED发光元件的最小倾斜角度：LED元件发光区域的右上角与其右侧相邻LED元件发光区域的左下角在一条竖直线上；LED发光元件的最大倾斜角度：LED元件发光区域的对角线呈垂直状态。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述信号源为合成后得到具有立体效果的一个图像或视频，构成图像或视频的每一个像素点与LED自由立体显示屏面板物理像素点一一对应。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的红、绿、蓝LED发光元件采用单色表贴元件，且LED封装表面做磨砂处理。
所述的无缝拼接LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板为一个整体，平行设置于LED显示屏发光面前方。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板为分体设置，每一个光栅板与显示屏单元尺寸相等，光栅板与显示屏单元固定连接。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板为分体设置，垂直尺寸与LED显示屏高度相等，水平方向由一组光栅板拼接后与LED显示屏宽度相等，通过支架固定后平行设置于LED显示屏发光面前方。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板为分体设置，水平尺寸与LED显示屏宽度相等，垂直方向由一组光栅板拼接后与LED显示屏高度相等，通过支架固定后平行设置于LED显示屏发光面前方。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于当所述红、绿、蓝LED发光元件均倾斜排列时，电路板采用白色PCB面板。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于红、绿、蓝LED发光元件垂直排列或倾斜排列时，水平方向上相邻两LED的间隙为0.2mm-0.5mm。
所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的红、绿、蓝LED发光元件(4)采用单色表贴元件，采用型号为0402的LED，短边尺寸为0.5mm，长边尺寸为1.0mm，或采用型号为0603的LED，短边尺寸为0.8mm，长边尺寸为16mm，或采用型号为0805的LED，短边尺寸为1.25mm，长边尺寸为2.0mm，或采用型号为1206的LED，短边尺寸为1.6mm，长边尺寸为3.2mm，或采用型号为1210的LED，短边尺寸为2.5mm，长边尺寸为3.2mm，或采用型号为1812的LED，短边尺寸为3.2mm，长边尺寸为4.5mm，或采用型号为2010的LED，短边尺寸为2.5mm，长边尺寸为5.0mm，或采用型号为2512的LED，短边尺寸为3.2mm，长边尺寸为6.4mm。
本发明结构简单、设计合理，采用色彩分离的单色红、绿、蓝LED发光元件，显示模块上红、绿、蓝LED发光元件的焊接按垂直方向上的子像素按红、绿、蓝循环排列，水平方向上的子像素为红、绿、蓝的同一色，垂直方向上的一组红、绿、蓝子像素构成一个完整像素的方式进行排列，使LED显示屏上红、绿、蓝子像素的排列方式符合自由立体显示的要求，显示模块和显示屏单元拼接后保证拼缝处相邻的LED间距与显示模块上垂直和水平方向上的间距相等，从而保证了整个LED显示屏上所有的LED发光元件在水平方向和垂直方向上的间距均相等，从而达到无缝拼接的效果，实现任意大面积的自由拼接。在LED显示屏发光面前方平行设置光栅板，播放的信号源经处理合成后得到具有立体效果的一个图像或视频，即可通过LED显示屏实现自由立体显示，播放立体图像或视频。本发明的红、绿、蓝LED发光元件还可以倾斜设置，从而可以消除发光元件垂直排列时出现的摩尔纹干扰现象，同时也可消除发光元件垂直排列时相邻两发光元件之间的黑线条，大幅提高LED显示屏的播放质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为LED显示屏的结构示意图；
图3为显示模块上的LED垂直排列的结构示意图；
图4a为显示模块上的LED最小倾角排列的结构示意图；
图4b为显示模块上的LED最大倾角排列的结构示意图；
图5为狭缝光栅的结构示意图；
图6为柱镜光栅的截面结构示意图；
图7为柱镜光栅另一实施方式的截面结构示意图；
图8为狭缝光栅的自由立体显示原理图；
图9为柱镜光栅的自由立体显示原理图。
图中：1-显示屏单元，2-光栅板，3-显示模块，4-LED发光元件，401-LED元件发光区域，5-完整像素。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1、图2所示的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，由一组拼接设置的显示屏单元1构成LED显示屏，显示屏单元1由阵列排列的显示模块3组成，显示模块3上焊接设置红、绿、蓝LED发光元件4，所述的红、绿、蓝LED发光元4为LED显示屏的子像素，显示屏单元1垂直方向上的子像素按红、绿、蓝循环排列，水平方向上的子像素为红、绿、蓝的同一色，垂直方向上的一组红、绿、蓝子像素构成一个完整像素5，红、绿、蓝LED发光元件4的长边垂直放置，短边水平放置，且各自在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等。
显示模块3拼接后构成显示屏单元1，水平方向和垂直方向位于显示模块3拼缝处的相邻LED发光元件4间距与显示模块3上的LED发光元件间距相等，使整个显示屏单元1上所有红、绿、蓝LED发光元件4在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等。显示屏单元1拼接后构成LED显示屏，水平方向和垂直方向位于显示屏单元3拼缝处的相邻LED发光元件4间距与显示模块3上的LED发光元件间距相等，使整个LED显示屏上所有红、绿、蓝LED发光元件4在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等。从而达到无缝拼接的效果，实现任意大面积的自由拼接。
拼接完成后的LED显示屏发光面前方平行设置光栅板2。
光栅板2可以为狭缝光栅，相邻的一条透明区域和一条黑色区域为一个栅距，光栅的狭缝沿垂直方向设置，狭缝光栅的透明区域小于等于一个子像素的宽度，光栅结构如图5所示。光栅板2还可以采用柱镜光栅，玻璃基板上均匀设置外凸或内凹的半圆柱型透明条纹，一条透明条纹为一个栅距，透明条纹沿垂直方向设置，光栅结构如图6、图7所示。
基于狭缝光栅的自由立体显示原理如下：基于狭缝光栅的自由立体显示结构是在显示屏的前方或后方放置一块栅栏式的挡板，这样由于挡板的遮挡，观察者的单眼通过挡板上的一条狭缝只能看到显示屏上的一列像素，如左眼只能看到奇像素列，而看不到偶像素列；同样，右眼只能看到偶像素列，而看不到奇像素列。这样一来，分别由奇偶像素列组成的两幅图像就成了具有水平时差的立体图像对，通过大脑的融合作用，最终形成一幅具有深度感的立体图像，如图8所示。
基于柱镜光栅的自由立体显示原理如下：该原理与基于狭缝光栅的自由立体显示技术类似，其利用柱透镜单元的折射作用，引导光线进入特定的观察区，产生对用左右眼的立体图像对，并最终在大脑的融合下阐释立体视觉，如图9所示。
光栅板2在安装时可以有多种选择。当LED显示屏面积不是很大时，光栅板2可以为一个整体，平行设置于LED显示屏发光面前方。当LED显示屏面积较大时，光栅板2可分体设置。当光栅板2分体设置时，包括以下几种安装方式：1、每一个光栅板2与显示屏单元1尺寸相等，光栅板2与显示屏单元1固定连接；2、光栅板2垂直尺寸与LED显示屏高度相等，水平方向由一组光栅板2拼接后与LED显示屏宽度相等，通过支架固定后平行设置于LED显示屏发光面前方；3、光栅板2水平尺寸与LED显示屏宽度相等，垂直方向由一组光栅板2拼接后与LED显示屏高度相等，通过支架固定后平行设置于LED显示屏发光面前方。需要注意的是，无论以何种方式安装光栅板2，都必须保证光栅条纹与LED显示屏纵向上的子像素对应。
为了消除发光元件垂直排列时出现的摩尔纹干扰现象和发光元件垂直排列时相邻两发光元件之间的黑线条，可以将显示模块3上焊接设置的所有红、绿、蓝LED发光元件4均倾斜排列。倾斜设置的每一列红、绿、蓝LED发光元件中心在一条垂直的直线上，LED发光元件的最小倾斜角度：LED元件发光区域401的右上角与其右侧相邻LED元件发光区域的左下角在一条竖直线上，如图4a所示；LED发光元件的最大倾斜角度：LED元件发光区域401的对角线呈垂直状态，如图4b所示。当LED发光元件倾斜排列时，电路板采用白色PCB面板，可进一步减弱摩尔纹干扰现象和相邻发光元件之间的黑线条，提高播放质量。
红、绿、蓝LED发光元件4采用单色表贴元件，且LED封装表面做磨砂处理，使单颗LED发光元件的点光源经磨砂面匀光为一个面光源，使子像素更好的混合为一个完整的像素。LED发光元件4采用型号为0402的LED，短边尺寸为0.5mm，长边尺寸为1.0mm，或采用型号为0603的LED，短边尺寸为0.8mm，长边尺寸为1.6mm，或采用型号为0805的LED，短边尺寸为1.25mm，长边尺寸为2.0mm，或采用型号为1206的LED，短边尺寸为1.6mm，长边尺寸为3.2mm，或采用型号为1210的LED，短边尺寸为2.5mm，长边尺寸为3.2mm，或采用型号为1812的LED，短边尺寸为3.2mm，长边尺寸为4.5mm，或采用型号为2010的LED，短边尺寸为2.5mm，长边尺寸为5.0mm，或采用型号为2512的LED，短边尺寸为3.2mm，长边尺寸为6.4mm。红、绿、蓝LED发光元件4垂直排列或倾斜排列时，水平方向上相邻两LED的间隙为0.2mm-0.5mm。
无论LED发光元件是垂直排列还是倾斜排列，光栅板2的条纹均保持垂直设置。
显示模块3上还包括电路板，电路板用于驱动LED发光元件进行工作，电路板上还设置用于向电路板输送电能的电源接口和用于向电路板输送信号源的信号接口。该LED显示屏播放的信号源为通过一组具有视差序列的图像或视频，合成后得到具有立体效果的一个图像或视频，构成图像或视频的每一个像素点与LED自由立体显示屏面板物理像素点一一对应。通过子像素特殊排列的LED显示屏加装光栅，然后播放经过立体合成成立的图像或视频信号源即可实现使LED显示屏显示自由立体图像或视频。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.无缝拼接分离LED自由立体显示屏，由一组拼接设置的显示屏单元(1)构成LED显示屏，显示屏单元(1)由阵列排列的显示模块(3)组成，显示模块(3)上焊接设置红、绿、蓝LED发光元件(4)，其特征在于所述的红、绿、蓝LED发光元件(4)为LED显示屏的子像素，显示屏单元(1)垂直方向上的子像素按红、绿、蓝循环排列，水平方向上的子像素为红、绿、蓝的同一色，垂直方向上的一组红、绿、蓝子像素构成一个完整像素(5)，红、绿、蓝LED发光元件(4)的长边垂直放置，短边水平放置，且各自在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等；
显示模块(3)拼接后构成显示屏单元(1)，水平方向和垂直方向位于显示模块(3)拼缝处的相邻LED发光元件(4)间距与显示模块(3)上的LED发光元件间距相等，使整个显示屏单元(1)上所有红、绿、蓝LED发光元件(4)在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等；
显示屏单元(1)拼接后构成LED显示屏，水平方向和垂直方向位于显示屏单元(3)拼缝处的相邻LED发光元件(4)间距与显示模块(3)上的LED发光元件间距相等，使整个LED显示屏上所有红、绿、蓝LED发光元件(4)在水平方向间距相等，在垂直方向上间距相等；
LED显示屏发光面前方平行设置光栅板(2)；
显示模块(3)上还包括电路板，电路板用于驱动LED发光元件进行工作，电路板上设置用于向电路板输送电能的电源接口和用于向电路板输送信号源的信号接口；
信号源为通过一组具有视差序列的图像或视频，合成后得到具有立体效果的一个图像或视频。
2.如权利要求1所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板(2)为狭缝光栅，相邻的一条透明区域和一条黑色区域为一个栅距，光栅的狭缝沿垂直方向设置，狭缝光栅的透明区域小于等于一个子像素的宽度。
3.如权利要求1所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板(2)为柱镜光栅，玻璃基板上均匀设置外凸或内凹的半圆柱型透明条纹，一条透明条纹为一个栅距，透明条纹沿垂直方向设置。
4.如权利要求1所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述显示模块(3)上焊接设置的所有红、绿、蓝LED发光元件(4)均倾斜排列，倾斜设置的每一列红、绿、蓝LED发光元件中心在一条垂直的直线上，LED发光元件的最小倾斜角度：LED元件发光区域的右上角与其右侧相邻LED元件发光区域的左下角在一条竖直线上；LED发光元件的最大倾斜角度：LED元件发光区域的对角线呈垂直状态。
5.如权利要求1所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述信号源为合成后得到具有立体效果的一个图像或视频，构成图像或视频的每一个像素点与LED自由立体显示屏面板物理像素点一一对应。
6.如权利要求1所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的红、绿、蓝LED发光元件(4)采用单色表贴元件，且LED封装表面做磨砂处理。
7.如权利要求2或3所述的无缝拼接LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板(2)为一个整体，平行设置于LED显示屏发光面前方。
8.如权利要求2或3所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板(2)为分体设置，每一个光栅板(2)与显示屏单元(1)尺寸相等，光栅板(2)与显示屏单元(1)固定连接。
9.如权利要求2或3所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板(2)为分体设置，垂直尺寸与LED显示屏高度相等，水平方向由一组光栅板(2)拼接后与LED显示屏宽度相等，通过支架固定后平行设置于LED显示屏发光面前方。
10.如权利要求2或3所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的光栅板(2)为分体设置，水平尺寸与LED显示屏宽度相等，垂直方向由一组光栅板(2)拼接后与LED显示屏高度相等，通过支架固定后平行设置于LED显示屏发光面前方。
11.如权利要求4所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于当所述红、绿、蓝LED发光元件(4)均倾斜排列时，电路板采用白色PCB面板。
12.如权利要求1或4所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于红、绿、蓝LED发光元件(4)垂直排列或倾斜排列时，水平方向上相邻两LED的间隙为0.2mm-0.5mm。
13.如权利要求6所述的无缝拼接分离LED自由立体显示屏，其特征在于所述的红、绿、蓝LED发光元件(4)采用单色表贴元件，采用型号为0402的LED，短边尺寸为0.5mm，长边尺寸为1.0mm，或采用型号为0603的LED，短边尺寸为0.8mm，长边尺寸为1.6mm，或采用型号为0805的LED，短边尺寸为1.25mm，长边尺寸为2.0mm，或采用型号为1206的LED，短边尺寸为1.6mm，长边尺寸为3.2mm，或采用型号为1210的LED，短边尺寸为2.5mm，长边尺寸为3.2mm，或采用型号为1812的LED，短边尺寸为3.2mm，长边尺寸为4.5mm，或采用型号为2010的LED，短边尺寸为2.5mm，长边尺寸为5.0mm，或采用型号为2512的LED，短边尺寸为3.2mm，长边尺寸为6.4mm。
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