CN107966825B - 一种拼接型指向性背光源及使用该背光源的显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拼接型指向性背光源及使用该背光源的显示系统，包括：两侧设有拼接结构的拼接基板，所述拼接结构用于所述拼接基板之间进行相互拼接延展；若干排布在所述拼接基板上的发光区域，相邻的所述发光区域之间沿横向至少部分交错排布，在纵向上的排布相互独立，通过拼接延展形成发光区域沿横向连续交错排布的发光源；光扩散膜层，对应发光源设置；所述光扩散膜层设置在所述拼接基板前方组成背光源，所述背光源的前方设置有透镜阵列，对应所述透镜阵列还设置有液晶显示层，所述液晶显示层的另一侧为观察区。本发明旨在消除现有裸眼3D显示系统中视区内存在的暗区，并解决观看3D影像时视角受限、纵深受限的问题。

Description

一种拼接型指向性背光源及使用该背光源的显示系统
技术领域
本发明属于背光设备设计领域，更具体地，涉及一种拼接型指向性背光源及使用该背光源的显示系统。
背景技术
目前，指向性背光技术是主流的裸眼3D立体显示技术之一。指向性背光显示技术的基本原理是采用了时空复用的方法，利用光学器件对光的传播进行一定的调控，在观看距离形成一系列可独立开关的视区的。配备上高刷新率的液晶显示面板，当观察者的眼睛处于任一个视区内时，开启该视区的照明，可以观看到液晶显示面板当前显示的图像；当观察者的眼睛处在视区外时，则不能看到液晶显示面板上的图像。因此，通过高速率交替开启左右眼所在视区的照明，可以实现左右眼图像的分离，使得左眼的图像进入左眼，右眼的图像进入右眼，产生立体感，观看者就可以观看到3D影像。显示面板上所有的像素在任一个时刻的图像显示都被完全利用了，因此，指向性背光技术克服了视障光栅和柱透镜阵列技术中水平显示像素减半的缺陷。
但是，传统的指向性背光的光源存在一定的分隔或断层，通常是一个视区由独立的一列或一组光源照明产生，即使将光源紧贴排布，其发光区域也会出现不连续，会在视区之间形成一定的光学暗区，如果观看者的瞳孔位于这些暗区，将无法观看屏幕内容，降低显示质量。
另外，普通指向性背光裸眼3D显示系统的最佳观看位置只分布在小区域范围内，观看视角很有限，并且在最佳观看位置之外观看3D影像，影像亮度会明显降低，而且会有很高的串扰，产生严重的重影现象，从而会引起观看者的视觉不适。
发明内容
为解决现有技术上的不足，本发明的目的在于提供一种拼接型指向性背光源及使用该背光源的显示系统，旨在消除现有裸眼3D显示系统中视区内存在的暗区，并解决观看3D影像时视角受限、纵深受限的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种拼接型指向性背光源，包括：
多个拼接基板，所述拼接基板两侧设有拼接结构，所述拼接结构用于所述拼接基板之间进行相互拼接延展；
若干发光区域，所述发光区域排布在所述拼接基板上，并且均设置在所述拼接基板拼接延展后的同侧，所述拼接基板上设置的相邻的所述发光区域之间沿横向至少部分交错排布且沿横向交错的间距相互独立，所述发光区域在纵向上的排布相互独立；对于排布于所述拼接基板边缘上的部分所述发光区域，与其相邻的发光区域排布于相邻的所述拼接基板上，通过所述拼接基板的拼接延展形成发光区域沿横向连续至少部分交错排布的发光源；
光扩散膜层，对应所述发光源设置，确保光线的质量。
作为优选，所述发光区域沿纵向按等间距排布以组成发光区域列，设置在所述拼接基板上的相邻的所述发光区域列沿横向至少部分交错排布设置，所述发光区域列在纵向上的排布相互独立；对于排布于所述拼接基板边缘上的部分所述发光区域列，与其相邻的发光区域列排布于相邻的所述拼接基板上，通过所述拼接基板的拼接延展形成发光区域沿横向连续至少部分交错排布的发光源。
作为优选，至少三列相邻的所述发光区域列沿横向连续至少部分交错设置以组成一个发光组，所述发光区域列以所述发光组为一个单位沿横向延展，相邻的所述发光组沿横向至少部分交错，所述发光组在纵向上相互独立，所述发光区域包括至少一个发光单元，每列所述发光单元可独立控制其发光。
作为优选，所述拼接结构为间隔设置在所述拼接基板两侧的缺口，所述拼接基板间通过所述缺口完成互补拼接，所述缺口可设置为三角形、矩形、梯形、多边形或圆形中的任意一种。
作为优选，所述拼接结构设置为锯齿型，所述拼接基板包括第一基板及第二基板，所述第一基板的左侧与所述第二基板的右侧锯齿为互补设置，所述第一基板的右侧与另一所述第二基板的左侧锯齿为互补设置，并通过所述第一基板及第二基板相间设置完成拼接延展。
作为优选，所述第二基板为所述第一基板以所述发光区域的朝向为轴旋转180°所得。
作为优选，所述光扩散膜层采用光学角度限定扩散膜层，所述光学角度限定扩散膜层在横向上的扩散角度限定在0.2°到1°之间，所述光学角度限定扩散膜层在纵向上的扩散角度限定在10°到20°之间。
一种裸眼3D显示系统，包括上文所述的拼接型指向性背光源，所述拼接基板相互间可通过角度互补拼接或弧形拼接中的一种完成拼接延展，所述光扩散膜层设置在所述拼接基板前方组成背光源，所述背光源的前方设置有透镜阵列，对应所述透镜阵列还设置有液晶显示层，所述液晶显示层的另一侧为观察区。
作为优选，所述拼接基板通过角度互补相互间拼接成V形并以此进行拼接延展。
作为优选，所述拼接基板相互间拼接成弧形，所述发光区域设置在所述弧形的内侧。
采用上述优选方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的一种拼接型指向性背光源，能很好地应用于指向性背光裸眼3D显示系统，由于拼接形成的背光源的发光区域沿横向连续交错设置，在光扩散膜层的角度限定扩散作用下，使得发光区域中间不会出现背光的间断，保持了发光连续性，极大地消除了视区中的暗区。
2、拼接基板可以拼接成V形或一定弧度和曲率半径的弧形，背光的发光方向得到了扩展，视角也被相应地扩大；交错排布的弧形或V形背光的发光区域的连续性，可以通过开启不同位置的发光单元来调节物距，从而达到调节像距的目的，实现纵深观看范围的可调性，解决视角和纵深观看范围受限的问题，极大地提高了用户的观看体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1显示的是拼接基板结构示意图；
图2显示的是拼接基板拼接延展后结构示意图；
图3a显示的是V形拼接型指向性背光源正视结构示意图；
图3b显示的是V形拼接型指向性背光源俯视结构示意图；
图4a显示的是弧形拼接型指向性背光源正视结构示意图；
图4b显示的是弧形拼接型指向性背光源俯视结构示意图；
图5a显示的是搭载V形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统的俯视结构示意图；
图5b显示的是搭载弧形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统的俯视结构示意图；
其中：
10：拼接基板，11：第一基板，12：第二基板，13：拼接结构，131：缺口，14：第一发光区域，15：第二发光区域，16：第三发光区域，17：第四发光区域，18：交错间距；
20：发光组，21：第一发光区域列，22：第二发光区域列，23：第三发光区域列，24：第四发光区域列，25：第五发光区域列；
30：光扩散膜层；
40：搭载V形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统，41：V形拼接型指向性背光源，42：第一透镜阵列，43：第一液晶显示层，44：第一观察区；
50：搭载弧形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统，51：弧形拼接型指向性背光源，52：第二透镜阵列，53：第二液晶显示层，54：第二观察区。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
实施例1
如图1-4所示的一种拼接型指向性背光源，其结构主要包括：多个拼接基板10、若干发光区域和光扩散膜层30。
所述拼接基板10两侧设有拼接结构13，所述拼接结构13用于所述拼接基板10之间进行相互拼接延展。所述拼接结构13为间隔设置在所述拼接基板10两侧的缺口131，所述拼接基板10间通过所述缺口131完成互补拼接，所述缺口131可设置为三角形、矩形、梯形、多边形或圆形中的任意一种。
作为优选，所述拼接结构13设置为呈三角形设置的锯齿型，所述拼接基板10包括第一基板11及第二基板12，所述第一基板11的左侧与所述第二基板12的右侧可通过该锯齿互补连接，所述第一基板11的右侧与所述第二基板12或另一所述第二基板12的左侧亦可通过该锯齿进行互补连接，并通过所述第一基板11及所述第二基板12相间隔地设置完成拼接延展；作为一种优选的实施方式，所述第二基板12为所述第一基板11以所述发光区域的发光朝向为轴旋转180°所得。此外，所述拼接结构13还可设置成勾接、搭接或铰接等常规替换方式。
所述发光区域(如第一发光区域14、第二发光区域15、第三发光区域16、第四发光区域17)排布在所述拼接基板10上，并且均设置在所述拼接基板10拼接延展后的同侧，所述拼接基板10上设置的相邻的所述发光区域之间沿横向至少部分交错排布且沿横向的交错间距18相互独立，在纵向上的排布也相互独立；对于排布于所述拼接基板边缘上的部分所述发光区域(如第三发光区域16)，与其相邻的沿横向至少部分交错的发光区域(第四发光区域17)排布于相邻的所述拼接基板上；通过拼接延展，形成发光区域沿横向连续交错排布的发光源。
所述发光区域沿纵向按等间距排布以组成发光区域列(如第一发光区域列21、第二发光区域列22、第三发光区域列23)，设置所述拼接基板上的相邻所述发光区域列沿横向至少部分交错排布设置所述发光区域列在纵向上的排布相互独立，如第一发光区域列21和与之相邻的第二发光区域列22沿横向至少部分交错设置；对于排布于所述拼接基板边缘上的部分所述发光区域列(第四发光区域列24)，与其相邻的沿横向至少部分交错的发光区域列(如第五发光区域列25)排布于相邻的所述拼接基板上。通过拼接延展，形成发光区域沿横向连续至少部分交错排布的发光源。
所示光扩散膜层30对应所述发光源设置，确保光线的质量。所述光扩散膜层30采用光学角度限定扩散膜层，所述光学角度限定扩散膜层在横向上的扩散角度限定在0.2°到1°之间，所述光学角度限定扩散膜层在纵向上的扩散角度限定在10°到20°之间，在发光区域前一段距离放置光扩散膜层30以保证光的均匀性并且不使光线发生畸变。
如图3a、3b所示的V形拼接型指向性背光源及图5a所示的搭载V形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统40，在本实施例中，拼接基板10的个数为6个；所述拼接基板10通过角度互补相互间拼接成V形并以此进行拼接延展；所述V形拼接型指向性背光源41由第一基板11和第二基板12各一块成一定的角度咬合拼接组成一个背光单元，所述背光单元之间也以一定的角度咬合拼接，因此，通过第一基板11和第二基板12的拼接，发光区域沿横向连续交错排布。所述光扩散膜层30设置在所述拼接基板10前方从而组成背光源，所述背光源的前方设置有第一透镜阵列42，对应所述第一透镜阵列42还设置有第一液晶显示层43，所述第一液晶显示层43的另一侧为第一观察区44。
所述搭载V形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统40，包括沿发光区域发出的光的传播方向依次放置的V形拼接型指向性背光源41、第一透镜阵列42和第一液晶显示层43；所述第一透镜阵列42由若干块菲涅尔透镜拼接而成，所述第一液晶显示层43显示影像，其中V形拼接型指向性背光源41的背光单元与菲涅尔透镜一一对应。通过控制不同位置的发光区域发光，可在视区内产生分离的影像，分别进入位于第一观察区44的左右眼，从而形成3D立体影像。
实施例2
与上述方案相同之处不作赘述，作为另一种优选的具体实施方式，本实施例中，如图4所示的弧形拼接型指向性背光源及图5b所示的搭载弧形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统50，所述拼接基板10相互间拼接成弧形，所述发光区域设置在所述弧形的内侧；所述弧形拼接型指向性背光源51由若干第一基板11和第二基板12交替拼接成一定弧度和曲率半径的弧形，并在发光区域前一段距离放置光扩散膜层30，因此，通过第一基板11和第二基板12的拼接，发光区域沿横向连续交错排布；所述光扩散膜层30设置在所述拼接基板10前方从而组成背光源，所述背光源的前方设置有第二透镜阵列52，对应所述第二透镜阵列52还设置有第二液晶显示层53，所述第二液晶显示层53的另一侧为第二观察区54。
所述搭载弧形拼接型指向性背光源的裸眼3D显示系统50，包括沿发光区域发出的光的传播方向依次放置的弧形拼接型指向性背光源51、第二透镜阵列52和第二液晶显示层53；所述第二透镜阵列52由若干块菲涅尔透镜拼接而成，所述第二液晶显示层53显示影像，对于搭载弧形拼接型指向性背光源51的裸眼3D显示系统，其拼接单元与菲涅尔透镜并非一一对应。通过控制不同位置的发光区域发光，可在视区内产生分离的影像，分别进入位于第二观察区54的左右眼，从而形成3D立体影像。
与现有技术相比，本发明提供的一种拼接型指向性背光源，能很好地应用于指向性背光裸眼3D显示系统，由于拼接形成的背光源的发光区域沿横向连续交错设置，在光扩散膜层的角度限定扩散作用下，使得发光区域中间不会出现背光的间断，保持了发光连续性，极大地消除了视区中的暗区。拼接基板可以拼接成V形或一定弧度和曲率半径的弧形，背光的发光方向得到了扩展，视角也被相应地扩大；交错排布的弧形或V形背光的发光区域的连续性，可以通过开启不同位置的发光单元来调节物距，从而达到调节像距的目的，实现纵深观看范围的可调性，解决视角和纵深观看范围受限的问题，极大地提高了用户的观看体验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种拼接型指向性背光源，其特征在于，包括：
多个拼接基板，所述拼接基板两侧设有拼接结构，所述拼接结构用于所述拼接基板之间进行相互拼接延展；所述拼接基板通过角度互补相互间拼接成V形并以此进行拼接延展；
所述拼接结构设置为锯齿型，所述拼接基板包括第一基板及第二基板，所述第一基板的左侧与所述第二基板的右侧锯齿为互补设置，所述第一基板的右侧与另一所述第二基板的左侧锯齿为互补设置，并通过所述第一基板及第二基板相间设置完成拼接延展；
若干发光区域，所述发光区域排布在所述拼接基板上，并且均设置在所述拼接基板拼接延展后的同侧，所述拼接基板上设置的相邻的所述发光区域之间沿横向至少部分交错排布且沿横向交错的间距相互独立，所述发光区域在纵向上的排布相互独立；
对于排布于所述拼接基板边缘上的部分所述发光区域，与其相邻的发光区域排布于相邻的所述拼接基板上，通过所述拼接基板的拼接延展形成发光区域沿横向连续至少部分交错排布的发光源；
光扩散膜层，对应所述发光源设置，确保光线的质量。
2.根据权利要求1所述的拼接型指向性背光源，其特征在于：所述发光区域沿纵向按等间距排布以组成发光区域列，设置在所述拼接基板上的相邻的所述发光区域列沿横向至少部分交错排布设置，所述发光区域列在纵向上的排布相互独立；
对于排布于所述拼接基板边缘上的部分所述发光区域列，与其相邻的发光区域列排布于相邻的所述拼接基板上，通过所述拼接基板的拼接延展形成发光区域沿横向连续至少部分交错排布的发光源。
3.根据权利要求2所述的拼接型指向性背光源，其特征在于：至少三列相邻的所述发光区域列沿横向连续至少部分交错设置以组成一个发光组，所述发光区域列以所述发光组为一个单位沿横向延展，相邻的所述发光组沿横向至少部分交错；
所述发光组在纵向上相互独立，所述发光区域包括至少一个发光单元，每列所述发光单元可独立控制其发光。
4.根据权利要求1所述的拼接型指向性背光源，其特征在于：所述拼接结构为间隔设置在所述拼接基板两侧的缺口，所述拼接基板间通过所述缺口完成互补拼接，所述缺口可设置为三角形、矩形、梯形、多边形或圆形中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的拼接型指向性背光源，其特征在于：所述第二基板为所述第一基板以所述发光区域的朝向为轴旋转180°所得。
6.根据权利要求1所述的拼接型指向性背光源，其特征在于：所述光扩散膜层采用光学角度限定扩散膜层，所述光学角度限定扩散膜层在横向上的扩散角度限定在0.2°到1°之间，所述光学角度限定扩散膜层在纵向上的扩散角度限定在10°到20°之间。
7.一种裸眼3D显示系统，其特征在于，包括上述权利要求1-6任一项所述的一种拼接型指向性背光源，其特征在于：
所述拼接基板相互间可通过角度互补拼接或弧形拼接中的一种完成拼接延展，所述光扩散膜层设置在所述拼接基板前方组成背光源，所述背光源的前方设置有透镜阵列，对应所述透镜阵列还设置有液晶显示层，所述液晶显示层的另一侧为观察区；
所述拼接基板通过角度互补相互间拼接成V形并以此进行拼接延展。
8.根据权利要求7所述的裸眼3D显示系统，其特征在于：所述拼接基板相互间拼接成弧形，所述发光区域设置在所述弧形的内侧。
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