CN106331691B - 一种裸眼立体led显示屏和立体成像播放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种裸眼立体LED显示屏和立体成像播放系统，包括PCB板，PCB板设有第一前景LED灯珠、第二前景LED灯珠、后景LED灯珠，第一前景LED灯珠与后景LED灯珠排布形成第一LED灯珠列，第二前景LED灯珠与后景LED灯珠排布成第二LED灯珠列，多个第一LED灯珠列和多个第二LED灯珠列排布于PCB板形成LED灯珠阵列；每个第一LED灯珠列和第二LED灯珠列表面各设有一透明树脂层单元，透明树脂层单元截面以垂直于LED灯珠阵列的方向对称，多个透明树脂层单元排布形成一覆盖LED灯珠阵列的透明树脂层。本发明通过设置光场差及分光的透明树脂层将左右前景和后景视频叠加播放，以实现裸眼立体观看。

Description

一种裸眼立体LED显示屏和立体成像播放系统

技术领域

本发明涉及LED显示屏领域，具体涉及一种裸眼立体LED显示屏和立体成像播放系统。

背景技术

发光二极管简称为LED(Light Emitting Diode)，LED显示屏(LED display)是一种平板显示器，由一个个小的LED模块面板组成。

现有立体显示方法有固定光栅、色差、偏振光、频闪等方法，固定光栅的方法可以不戴眼镜，但是固定光栅必须要求观察者站在较窄的角度内观看，时间长仍会目眩。色差的方法要带色差眼镜，红蓝眼镜除了使眼睛感觉不舒服外，更重要的是色差的方法不能有效的解决两眼图像信息分离的问题，如红色眼镜可以看到一些蓝色眼镜该看到的图像，蓝色眼镜可以看到一些红色眼镜该看到的图像，并且两眼看到的图像亮度差别很大。偏振光的方法要带偏振光眼镜，而且偏振光对于亮度影响很大，最终影响图像效果。频闪的方法要戴频闪眼镜来实现相当于左右眼交替睁开闭合来观看左右图像，如此人始终是用一只眼睛来观看图像的，因此无论把频率调的多高对一只眼睛来说也是丢失一倍的图像信息。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中裸眼立体LED显示屏存在的上述问题，通过该显示屏显示左场景和右场景图像可实现立体观看的效果。本发明提供一左右眼分光和虚拟景深的裸眼立体LED显示屏。

下面为本发明的内容。

一方面，本发明提供一种裸眼立体LED显示屏，包括PCB板，所述PCB板设有用于接入左列前景光参数信号的第一前景LED灯珠、用于接入右列前景光参数信号的第二前景LED灯珠、用于接入后景光参数信号的后景LED灯珠，所述第一前景LED灯珠与所述后景LED灯珠交替平行沿纵向排布以形成第一LED灯珠列，所述第二前景LED灯珠与所述后景LED灯珠沿纵向交替排布以成第二LED灯珠列，多个所述第一LED灯珠列和多个所述第二LED灯珠列沿横向交替平行排布于所述PCB板以形成LED灯珠阵列；每个所述第一LED灯珠列和所述第二LED灯珠列表面各设有一透明树脂层单元，所述透明树脂层单元截面以垂直于LED灯珠阵列的方向对称，多个所述透明树脂层单元沿横向交替平行排布以形成一覆盖所述LED灯珠阵列的透明树脂层。

进一步地，所述第一前景LED灯珠、所述第二前景LED灯珠及所述后景LED灯珠为发光角度为0度的LED灯珠。

进一步地，所述第一前景LED灯珠、所述第二前景LED灯珠、所述后景LED灯珠三者间封装黑胶。

进一步地，所述透明树脂层为毫米级。此处毫米级指透明树脂层的尺寸精确到毫米。

进一步地，所述透明树脂层粘接于所述第一前景LED灯珠、所述后景LED灯珠及所述所述第二前景LED灯珠。

进一步地，所述第一前景LED灯珠、所述后景LED灯珠及所述第二前景LED灯珠射出面为平面。这样可保证第一前景LED灯珠、第二前景LED灯珠、所述后景LED灯珠射出平行光。

进一步地，所述第一前景LED灯珠与所述后景LED灯珠的距离为毫米级；所述第二前景LED灯珠与所述后景LED灯珠的距离为毫米级。此处毫米级指透明树脂层的尺寸精确到毫米。

进一步地，所述透明树脂层为耐温树脂。

进一步地，所述透明树脂层的所述齿形截面底角为30～60度。

另一方面，本发明提供一种立体成像播放系统，包括中央处理器及裸眼立体LED显示屏，所述中央处理器电连接所述裸眼立体LED显示屏。

与现有技术相比，本发明的裸眼立体LED显示屏的有益效果在于：将左侧视频和右侧视频输入至该立体LED显示屏，观看者双眼就可以分别裸眼看到左右侧显示合成的前景立体视频。本发明的第一前景LED灯珠、第二前景LED灯珠、后景LED灯珠射出的光线经透明树脂层的折射后是沒有发散的，人站在与屏体宽度范围的任何位置，左路或右路光线都是平行进入人眼的。这就解决了液晶立体视频显示时必须要求观察者站在较窄的角度内观看且时间长仍会目眩的问题。本发明的立体成像播放系统的有益效果在于：中央处理器可以同步处理三组信号数据流，其中二组为左右前景视频光场，另外一组为后景视频光场。前景光场参数配置大于后景光场参数配置，两个光场差形成虚拟景深，进一步提高了人眼感受的立体效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式或实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明裸眼立体LED显示屏的分解结构示意图。

图2示出了图1中虚线框的局部放大图。

图3示出了本发明裸眼立体LED显示屏灯珠布置的结构示意图。

图4示出了图3的A-A向剖视结构示意图。

图5示出了图3的B-B向剖视结构示意图。

图6示出了本发明裸眼立体LED显示屏透明树脂层齿形为等腰三角形的一种结构示意图。

图7示出了本发明裸眼立体LED显示屏透明树脂层齿形为等腰梯形的一种结构示意图。

图8示出了本发明裸眼立体LED显示屏的左右光路的示意图。

图9示出了本发明立体成像播放系统的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-裸眼立体LED显示屏；

101-PCB板；102-第一前景LED灯珠；103-第二前景LED灯珠；

104-后景LED灯珠；105-黑胶；

106-透明树脂层；107-灯阵面法线；

108-光路；109-右眼；110-左眼；111-第一虚拟视窗；112-第二虚拟视窗；113-第三虚拟视窗；114-中央处理器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对裸眼立体LED显示屏进行更全面的描述。附图给出了裸眼立体LED显示屏的实施例，但是，裸眼立体LED显示屏可以以不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对裸眼立体LED显示屏的公开内容更加透彻全面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“联接”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是机械联接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，为本发明的裸眼立体LED显示屏100的结构示意图。该裸眼立体LED显示屏100包括PCB板101，所述PCB板101设有第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103、后景LED灯珠104，所述第一前景LED灯珠102与所述后景LED灯珠104交替平行沿纵向排布以形成第一LED灯珠列，所述第二前景LED灯珠103与所述后景LED灯珠104沿纵向交替排布以成第二LED灯珠列，多个所述第一LED灯珠列和多个所述第二LED灯珠列沿横向交替平行排布于所述PCB板以形成LED灯珠阵列；每个所述第一LED灯珠列和每个所述第二LED灯珠列表面各设有一透明树脂层单元，所述透明树脂层单元截面以垂直于LED灯珠阵列的方向对称，多个所述透明树脂层单元沿横向交替平行排布以形成一覆盖所述LED灯珠阵列的透明树脂层106。

上述PCB板101(Printed Circuit Board)是一种LED灯板，是载有电子元件的一种电路板，第一前景LED灯珠、第二前景LED灯珠、后景LED灯珠设置在PCB板101上，PCB板101是带有具有各种接口的一种电路板，它是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。线路板按层数来分的话分为单面板，双面板，和多层线路板三个大的分类。电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等组成，其中，焊盘：用于焊接元器件引脚的金属孔。过孔：有金属过孔和非金属过孔，其中金属过孔用于连接各层之间元器件引脚。安装孔：用于固定电路板。导线：用于连接元器件引脚的电气网络铜膜。接插件：用于电路板之间连接的元器件。填充：用于地线网络的敷铜，可以有效的减小阻抗。电气边界：用于确定电路板的尺寸，所有电路板上的元器件都不能超过该边界。

上述第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104均是一种LED灯珠。其中，LED(light emitting diode)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳。

上述透明树脂层106是用来分光的结构，该透明树脂层106覆盖于第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104，树脂是相对分子量不确定但通常较高，常温下呈固态、中固态、假固态。该透明树脂层106选用的是透明树脂材料，透明树脂属于现有技术，如可采用PETG，PETG具有突出的韧性和高抗冲击强度，其抗冲击强度是改性聚丙烯酸酯类的3～10倍，并具有很宽的加工范围，高的机械强度和优异的柔性，比起PVC透明度高，光泽好，容易印刷并具有环保优势。

上述齿形是用来折射第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104的功能，具体地，该齿形截面可以为等腰三角形或者等腰梯形。

实施例1

在本实施例中，对透明树脂层106做详细的说明。

如图1所示，透明树脂层106为设有斜面，用于第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104。该透明树脂层106可以用透明的树脂材料加工而成。

具体地，可采用如公告授权号为CN101787104中国专利，其公开了一种透明树脂，该透明树脂包括：种子，其由(甲基)丙烯酸烷基酯类聚合物组成；核，其包裹所述的种子，并且由丙烯酸烷基酯类化合物与芳香族乙烯类化合物的共聚物组成；及壳，其包裹所述的核，并且由甲基丙烯酸烷基酯类化合物与丙烯酸烷基酯类化合物的共聚物组成；所述透明树脂颗粒具有双峰分布形态。

具体地，可采用公告授权号为CN201035171Y的中国专利，其公开了一种高透光率透明树脂，高透光率透明树脂包括透明树脂基片，在透明树脂基片至少一面上依次复合TiO2和SiO2、或Nb2O5和SiO2二层增透减反射的膜层，或依次重叠复合TiO2和SiO2、或Nb2O5和SiO2多层增透减反射的膜层，它们由基片向外依次形成TiO2/SiO2二层膜层、或Nb2O5/SiO2二层膜层、或TiO2/SiO2的多层重叠膜层、或Nb2O5/SiO2的多层重叠膜层。

具体地，可采用公开号为CN1702094A的中国专利，其公开了一种透明树脂材料。该透明树脂材料含有形成具有透明性的成型物的聚合物，该透明树脂材料以具有氟原子的聚合物和/或化合物作为必要成分，在成型物100质量％中，氟原子的含量比例为0.3质量％～35质量％。透明树脂材料在不损害透明树脂所具有的透明性等各种特性的条件下可降低吸水率，并且可以控制折射率。

容易想象的是，该透明树脂层106也可以采用丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树脂。

在本实施例中，所述透明树脂层106为毫米级。此处的毫米级是指透明树脂层106的尺寸可精确到毫米。

在本实施例中，所述透明树脂层106粘接于所述第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104。这种粘接可利用透明树脂层106本来的性质来粘接。也可采用玻璃常用的透明粘接剂粘接。

在本实施例中，所述透明树脂为耐温树脂。如可采用公开号为CN104163970A的中国专利申请，其公开了一种高耐温聚乙烯树脂，该树脂的配方组成和重量百分比为超高分子量聚乙烯树脂60％～70％、钼碳磷酸盐3％～5％、纳米石墨3％～8％、碳酸钙粉10％～15％、乙撑双硬脂酸酰胺1％～5％、聚全氟乙丙烯1％～3％、过氧化苯甲酰1％～3％。

实施例2

本实施例中，对第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104做详细的说明。

如图1～8所示，第一前景LED灯珠102与后景LED灯珠104交错排列，形成第一列LED灯珠；第二前景LED灯珠103与后景LED灯珠104交错排列，形成第二列LED灯珠，第一列LED灯珠和第二列LED灯珠交错设置形成两套不同的LED灯阵，其中，第一前景LED灯珠102接入左列前景光参数信号，第二前景LED灯珠103接入右列前景光参数信号，后景LED灯珠104组成后景灯阵接入后景光参数的信号。左列前景光参数和右列前景光参数配置相同，但显示位置有微小差别，与人眼瞳距匹配。后景光参数信号与前景光参数信号不同。前后景不同信号来源的光参数包括亮度、对比度、刷新率和视频播放的帧数都可以不同。光的参数可定义为一个特定的视频光场,正是因为所述前后景光场参数的不同所形成光在同一空间内形成光场差,这个光场差可以为观看者提供视觉的景深。当前后景两套视频内容相关，即可分别形成立体映像的前景和后景，其中前景的光映像可以盖住后景，若前景映像是有透明背景的，则观看者可同时看到清晰明亮的前景和相对模糊和暗亮的背景。

所述第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104为发光角度为0度的LED灯珠。发光角度越大，起散光效果越好，但相对的，其发光的亮度也就相应减小了。本发明中LED灯珠发出平行光，其发光角度优选为0度。

所述第一前景LED灯珠与所述后景LED灯珠之间封装黑胶105；所述第二前景LED灯珠与所述后景LED灯珠之间封装黑胶。黑胶是一种不透明的电子电路封装胶，其中有环氧树脂材料、聚氨酯材料有机硅材料，电子灌封胶在未固化前属于液体状，具有流动性，胶液黏度根据产品的材质、性能、生产工艺的不同而有所区别。灌封胶完全固化后才能实现它的使用价值，固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。灌封胶有导热灌封胶、环氧树脂胶灌封胶、有机硅灌封胶、聚氨酯灌封胶、LED灌封胶。本发明的黑胶用于导热，黑胶还可以保证灯珠射出直线光，旁射光不大于10％。本发明中应用的黑色的黑胶可以是黑色的环氧树脂，属于现有技术。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。

在本实施例中，所述第一前景LED灯珠102、第二前景LED灯珠103及后景LED灯珠104射出面为平面。这样可保证其射如到透明树脂层106的光为平行光。

在本实施例中，所述第一前景LED灯珠102与后景LED灯珠104之间的距离为毫米级，第二前景LED灯珠103与后景LED灯珠104之间的距离为毫米级。此处的毫米级，是指灯珠间的距离可以精确到毫米。

需要说明的是，LED灯阵列的行数和列数可按4K像素显示标准设置，也可根据需要扩展。

实施例3

本实施例中，对透明树脂层106的截面形状做详细的说明。

在本实施例中，所述齿形截面底角为30～60度。

如图8所示，具体地，当齿形截面为等腰梯形且截面底角为30度时，此时齿形面法线与灯阵面法线107的夹角i为30度。

如图8所示，具体地，当齿形截面为等腰梯形且截面底角为45度时，此时齿形面法线与灯阵面法线107的夹角i为45度。

如图8所示，具体地，当齿形截面为等腰梯形且截面底角为60度时，此时齿形面法线与灯阵面法线107的夹角i为60度。

如图8所示，具体地，当齿形截面为等腰三角形且截面底角为30度时，此时齿形面法线与灯阵面法线107的夹角i为30度。

如图8所示，具体地，当齿形截面为等腰三角形且截面底角为45度时，此时齿形面法线与灯阵面法线107的夹角i为45度。

如图8所示，具体地，当齿形截面为等腰三角形且截面底角为60度时，此时齿形面法线与灯阵面法线107的夹角i为60度。

其中，光路108是LED灯珠射出的光经透明树脂层106的斜面折射的光路，r是所述光路108与灯阵面法线107的夹角，按众所周知的光学定律，光线从高密度介质以一定角度射出至低密度介质时，光线会发生折射，折射率与两介质的密度差有关，这里不再详述。因为r>i，所述左列灯阵折射的光路折向人的左眼110方向，所述右列灯阵折射的光路折向人的右眼109方向，因此实现了人的左右眼分别接受左右映像的目的。

实施例4

如图9所示，本实施例中，本发明还提供一种立体成像播放系统，包括中央处理器114及裸眼立体LED显示屏100，如图9所示。所述中央处理器114电连接所述裸眼立体LED显示屏100。所述中央处理器114输入端接收前景左、右视频和后景视频输入，经中央处理器处理后从三个子系统输出，其中左前景视频对应于第一虚拟视窗111的输出，右前景视频对应于第二虚拟视窗112的输出，后景视频对应于第三虚拟视窗113的输出；第一虚拟视窗111、第二虚拟视窗112、第三虚拟视窗113是指这三个视窗是共用同一个LED显示屏终端，但该终端是一分为三输出不同视频的。第一虚拟视窗111、第二虚拟视窗112、第三虚拟视窗113分别为左前景视窗、右前景视窗、后景视窗。其中二个子系统是前景的左右视频的输入和逐列分光输出，另外一个子系统是后景视频的输入和逐点弱光输出。三个子系统的视频输出是同步的，但是前后景视频的帧数可以不同；为保证前景的左右视频都有强势光场，第一前景LED灯珠102和第二前景LED灯珠103阵列除了在光强、饱和度和对比度参数均为高配置外，每秒帧数均为60。后景LED灯珠104系统可用相对弱势光场，除在光强、饱和度和对比度参数均为相对低配置外，每秒帧数设置为30。为保证三光场不出现闪烁，前后景的刷新率是一样的。这样的三个子系统设置保证了前景左右显示系统的高立体感效果和后景虚拟景深效果，也为后景系统的硬件制作和视频制作大幅降低了成本。同时，为MR-混合虚拟现实的场景实现预留了空间实现的环境。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种裸眼立体LED显示屏，包括PCB板，其特征在于：所述PCB板设有用于接入左列前景光参数信号的第一前景LED灯珠、用于接入右列前景光参数信号的第二前景LED灯珠、用于接入后景光参数信号的后景LED灯珠，所述第一前景LED灯珠与所述后景LED灯珠交替平行沿纵向排布以形成第一LED灯珠列，所述第二前景LED灯珠与所述后景LED灯珠沿纵向交替排布以成第二LED灯珠列，多个所述第一LED灯珠列和多个所述第二LED灯珠列沿横向交替平行排布于所述PCB板以形成LED灯珠阵列；每个所述第一LED灯珠列和每个所述第二LED灯珠列表面各设有一透明树脂层单元，所述透明树脂层单元截面以垂直于所述LED灯珠阵列的方向对称，多个所述透明树脂层单元沿横向交替平行排布以形成一覆盖所述LED灯珠阵列的透明树脂层；所述透明树脂层的齿形截面底角为30～60度。

2.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述第一前景LED灯珠、所述第二前景LED灯珠及所述后景LED灯珠均为发光角度为0度的LED灯珠。

3.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述第一前景LED灯珠、所述第二前景LED灯珠、所述后景LED灯珠三者间封装黑胶。

4.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述透明树脂层为毫米级。

5.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述透明树脂层粘接于所述第一前景LED灯珠、所述第二前景LED灯珠及所述后景LED灯珠。

6.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述第一前景LED灯珠、所述后景LED灯珠及所述第二前景LED灯珠的射出面均为平面。

7.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述第一前景LED灯珠与所述后景LED灯珠的距离为毫米级；所述第二前景LED灯珠与所述后景LED灯珠的距离为毫米级。

8.如权利要求1所述的裸眼立体LED显示屏，其特征在于：所述透明树脂层为耐温树脂。

9.一种立体成像播放系统，其特征在于：包括中央处理器及权利要求1～8任一项所述的裸眼立体LED显示屏，所述中央处理器电连接所述裸眼立体LED显示屏。