CN109064917A - 一种基于微透镜阵列的前视hdr显示装置 - Google Patents

一种基于微透镜阵列的前视hdr显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，包括：由下至上依次层叠的光源组件、荧光膜、微透镜阵列扩散组件、显示面板，所述光源组件包括：PCB板、分区设于所述PCB板上的LED芯片、集成电源芯片、驱动芯片，所述LED芯片分别与所述集成电源芯片及所述驱动芯片电连接，所述微透镜阵列扩散组件包括：基材、设于所述基材下表面的扩散层、以及设于所述基材上表面的微透镜阵列层，所述微透镜阵列层由若干呈阵列排布的微透镜组成，所述微透镜为凸透镜。本发明提出的新型HDR显示装置，具有实现高动态显示范围的功能，能更好的还原真实影像；能在高亮和超薄的情况下实现LOCAL DIMIING，结构实现简单；减少膜材的使用，降低显示过程中的常规不良。

Description

一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置
技术领域
本发明涉及光学控制技术领域，尤其涉及一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置。
背景技术
人眼既可以分辨强烈日光下的物体细节，也能在夜晚看清楚天边微弱的星光。一般认为，人眼可区分10000倍的对比度(取决于场景的亮度)。其动态范围远远高于目前已知的胶片相机或普通民用数码相机及显示器。高动态光照渲染(HDR)，相比普通的图像，HDR可以获得更多的明暗动态范围和图像细节。
目前多数相机和手机都已具备HDR拍摄功能，可以获得高动态范围的图像内容。但是在显示设备上，由于LCD屏幕本身对比度的限制，只能在已有对比度的基础上通过软件处理，将HDR照片动态范围进行调整以显示明态和暗态对比效果，即仍然会损失所拍摄内容的亮度对比差异，影响显示效果。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置。
本发明的技术方案如下：一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，包括：由下至上依次层叠的光源组件、荧光膜、微透镜阵列扩散组件、以及显示面板，所述光源组件包括：PCB板、分区设于所述PCB板上的若干LED芯片、设于所述PCB板上的集成电源芯片、以及设于所述PCB板上的的驱动芯片，所述LED芯片分别与所述集成电源芯片及所述驱动芯片电连接，所述微透镜阵列扩散组件包括：基材、设于所述基材下表面的扩散层、以及设于所述基材上表面的微透镜阵列层，所述微透镜阵列层由若干呈阵列排布的微透镜组成，所述微透镜为凸透镜。
进一步地，所述光源组件为COB平面光源。
进一步地，所述微透镜阵列层为一体式结构，所述微透镜阵列层的材质为光学聚甲基丙烯酸甲酯或光学聚二甲基硅氧烷。
进一步地，所述微透镜阵列层距离所述LED芯片的距离大于所述微透镜焦距的2倍。
进一步地，所述荧光膜压合在若干所述LED芯片上。
进一步地，所述光源组件的灰度调整范围为大于或等于10阶。
进一步地，所述光源组件的灰度调整范围为10阶。
进一步地，所述显示面板为TFT显示面板。
进一步地，所述集成电源芯片与所述驱动芯片分别焊接在所述PCB板上，或所述集成电源芯片与所述驱动芯片分别设于所述PCB板11上和移动电子产品的主板上。
进一步地，所述驱动芯片分别输送给不同区域的所述LED芯片的电流为0-20mA。
采用上述方案，本发明中所采用COB面光源与荧光膜的结构加微透镜阵列扩散组件及TFT显示面板，对比传统侧背光结构，可以简化增光膜，胶框等材质，膜材使用更少，在显示端发生常规异常的现象大为减少；相比传统的侧背光结构，在厚度和亮度上也有相应的优势，尤其在中大尺寸上，能减少导光板的厚度，使产品更具竞争力。本发明提出的新型HDR显示装置，具有实现高动态显示范围的功能，能够将拍摄设备记录下的HDR图像内容以更高的对比度范围显示出来，更好的还原真实影像；能在高亮和超薄的情况下实现LOCALDIMIING，结构实现简单；能在极少膜材的情况下，大幅降低常规不良的情况能获得高动态光照渲染的图片效果显示。
附图说明
图1为本发明基于微透镜阵列的前视HDR显示装置的堆叠结构示意图；
图2为本发明基于微透镜阵列的前视HDR显示装置的光线模拟示意图；
图3为本发明基于微透镜阵列的前视HDR显示装置中微透镜阵列扩散组件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
请参阅图1，本发明提供一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，包括：由下至上依次层叠的光源组件1、荧光膜2、微透镜阵列扩散组件3、以及显示面板4。所述显示面板为TFT显示面板。这种HDR显示装置，具有实现高动态显示范围的功能，能够将拍摄设备记录下的HDR图像内容以更高的对比度范围显示出来，更好的还原真实影像；能在高亮和超薄的情况下实现LOCAL DIMIING，结构实现简单；能在极少膜材的情况下，大幅降低常规不良的情况能获得高动态光照渲染的图片效果显示。
请参阅图1与图2，所述光源组件1包括：PCB板11、分区设于所述PCB板11上的若干LED芯片12、设于所述PCB板11上的集成电源芯片13、以及设于所述PCB板11上的的驱动芯片14，所述LED芯片12分别与所述集成电源芯片(POWER-IC)13及所述驱动芯片14电连接。所述荧光膜2压合在若干所述LED芯片12上。所述光源组件1为COB平面光源。COB(Chip OnBoard)，也就是把裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电连接。COB平面光源的优点是可自由搭配和组合，组装方便；能克服贴片LED体积大成本高的缺点；可靠性高，无死灯，无斑块；它的精密封装工艺，使芯片可以得到充分散热，以保证芯片的质量和延长它的寿命；发光均匀，光线柔和，无眩光，不伤眼睛；显色指数高，光效高；在正常电流下，衰减最小；安全可靠，全部在50V以下工作。根据不同的需求可以将所述集成电源芯片13与所述驱动芯片14分别焊接在所述PCB板11上，或将所述集成电源芯片13与所述驱动芯片14分别设置在所述PCB板11上和移动电子产品的主板上。具体地，本实施例将所述集成电源芯片13与所述驱动芯片14分别焊接在所述PCB板11上。所述驱动芯片14将0-20mA的电流按时序控制分别输送给不同区域的所述LED芯片12，从而能控制所述光源组件1的不同灰阶程度，进行光强设置，将不同亮度的光线输出给所述显示面板4进行显示。由于所述光源组件1为COB面光源，可以控制0-20mA电流所显示出来的亮度，故可以使显示图片呈现HDR显示。本发明中所采用的所述光源组件1具有10阶以上的灰度调整范围，具体地，本实施例优选10阶的灰度分布范围。具体地，本实施例中所述光源组件1给出的亮度的对比度为10:1，所述显示面板4的对比度为1000:1，则最终得到的显示图像可达到10×1000:1＝10000:1的对比度，即本发明所得到的显示图像对比度比非HDR图像提高10倍。
请参阅图3，所述微透镜阵列扩散组件3(即PSVR纱窗结构)包括：基材31、设于所述基材31下表面的扩散层32、以及设于所述基材31上表面的微透镜阵列层33，所述微透镜阵列层33由若干呈阵列排布的微透镜组成，所述微透镜为凸透镜。所述微透镜阵列层33为一体式结构，所述微透镜阵列层33的材质为光学聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或光学聚二甲基硅氧烷(PDMS)。PMMA的可见光透过率较非常高，是目前最优良的高分子透明材料，可见光透过率达到92％，比玻璃的透光度高。PDMS是物理和化学性能稳定的硅橡胶弹性体，光学透明度很高，当存在变形时，它的折射率会发生显著变化，另外PDMS的轮廓精度可达10nm以下，因为被广泛应用到微纳米技术领域。光学通过所述扩散层32后折射率会发生改变，光学会发生扩散，再次进入所述微透镜阵列层33能够对光线进一步起到很好的均化作用，使光源发出的光更加均匀，没有光斑，消除不同亮度差别的所述LED芯片12之间明显的分界线，能达到最佳的背光均匀性和HDR显示效果。通常可以控制所述扩散层32达到较高的雾度(haze)值，以达到更好的均匀光线的效果。同时要求所述微透镜阵列层33距离所述LED芯片12的距离大于所述微透镜焦距的2倍，从而达到扩散LED光点的效果。
使用时，所述光源组件1的所述PCB板11上布满所述LED芯片12，根据需要可以将所述LED芯片12进行分区控制其亮暗程度；再在所述LED芯片12上压合所述荧光膜2，实现白光的合成；在所述荧光膜上再覆一所述微透镜阵列扩散组件3，实现面光源效果。所述PCB板11上的集成电源芯片13与所述驱动芯片14控制不同分区的所述LED芯片12的电流大小和时序，以实现不同区域面积上发光区亮暗的差别和光线透过率效果。
请参阅图2，本发明装置的显示过程如下所示：由所述光源组件1上的所述芯片12出射的光线首先通过所述荧光膜2合成白光，所述集成电源芯片13和所述驱动芯片14对分区的所述LED芯片12进行分区控制(LOCALDIMMING)的灰度调制，然后通过所述微透镜阵列扩散组件3将光线散射，光线射出所述显示面板4，进而加载显示图像，输出得到高动态光照渲染效果。具体步骤如下：
步骤1、通过所述光源组件1上的所述集成电源芯片13和所述驱动芯片14分区控制所述LED芯片12，实现黑白和灰阶的分区和时序控制。
步骤2、通过所述荧光膜2实现白光的合成，再通过所述微透镜结构扩散组件3实现面光源显示。
步骤3、所述显示面板4使用高动态光照的图片进行显示，用LOCAL DIMMING控制使其图片能HDR显示。
综上所述，本发明中所采用COB面光源与荧光膜的结构加微透镜阵列扩散组件及TFT显示面板，对比传统侧背光结构，可以简化增光膜，胶框等材质，膜材使用更少，在显示端发生常规异常的现象大为减少；相比传统的侧背光结构，在厚度和亮度上也有相应的优势，尤其在中大尺寸上，能减少导光板的厚度，使产品更具竞争力。本发明提出的新型HDR显示装置，具有实现高动态显示范围的功能，能够将拍摄设备记录下的HDR图像内容以更高的对比度范围显示出来，更好的还原真实影像；能在高亮和超薄的情况下实现LOCALDIMIING，结构实现简单；能在极少膜材的情况下，大幅降低常规不良的情况能获得高动态光照渲染的图片效果显示。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，包括：由下至上依次层叠的光源组件、荧光膜、微透镜阵列扩散组件、以及显示面板，所述光源组件包括：PCB板、分区设于所述PCB板上的若干LED芯片、设于所述PCB板上的集成电源芯片、以及设于所述PCB板上的的驱动芯片，所述LED芯片分别与所述集成电源芯片及所述驱动芯片电连接，所述微透镜阵列扩散组件包括：基材、设于所述基材下表面的扩散层、以及设于所述基材上表面的微透镜阵列层，所述微透镜阵列层由若干呈阵列排布的微透镜组成，所述微透镜为凸透镜。
2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述光源组件为COB平面光源。
3.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述微透镜阵列层为一体式结构，所述微透镜阵列层的材质为光学聚甲基丙烯酸甲酯或光学聚二甲基硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述微透镜阵列层距离所述LED芯片的距离大于所述微透镜焦距的2倍。
5.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述荧光膜压合在若干所述LED芯片上。
6.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述光源组件的灰度调整范围为大于或等于10阶。
7.根据权利要求6所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述光源组件的灰度调整范围为10阶。
8.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述显示面板为TFT显示面板。
9.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述集成电源芯片与所述驱动芯片分别焊接在所述PCB板上，或所述集成电源芯片与所述驱动芯片分别设于所述PCB板11上和移动电子产品的主板上。
10.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的前视HDR显示装置，其特征在于，所述驱动芯片分别输送给不同区域的所述LED芯片的电流为0-20mA。
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