CN114185173B - 一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于悬浮显示领域，提供了一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置，所述无介质空气悬浮显示装置包括用于发出高亮光束的背光源，设置在所述背光源出光口处用于将电子信号转换成可视光学信号的液晶显示器，设置在所述液晶显示器上表面用于约束发光角度的防窥膜，设置在所述防窥膜前方用于形成悬浮于空气中无介质实像的平板透镜，及设置在所述平板透镜前方用于增加悬浮效果的悬浮效果增强镜片。旨在解决现有技术中无介质悬浮技术由于技术不成熟，会导致悬浮图像产生纱窗效应，影响悬浮效果，并且还会带有副像，影响观感的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于悬浮显示领域，尤其涉及一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置。
背景技术
目前随着汽车智能化的发展，越来越多的汽车配置了语音识别与控制功能，但是缺乏一个具体的人机交互载体，因此出现了无介质空气悬浮显示，但是目前无介质悬浮技术由于技术不成熟，会导致悬浮图像产生纱窗效应，影响悬浮效果，并且还会带有副像，影响观感。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置，旨在解决现有技术中无介质悬浮技术由于技术不成熟，会导致悬浮图像产生纱窗效应，影响悬浮效果，并且还会带有副像，影响观感的技术问题。
本发明是这样实现的，一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置，所述无介质空气悬浮显示装置包括用于发出高亮光束的背光源，设置在所述背光源出光口处用于将电子信号转换成可视光学信号的液晶显示器，设置在所述液晶显示器上表面用于约束发光角度的防窥膜，设置在所述防窥膜前方用于形成悬浮于空气中无介质实像的平板透镜，及设置在所述平板透镜前方用于增加悬浮效果的悬浮效果增强镜片。
本发明的进一步技术方案是：所述背光源为直下式LED背光源，其包括LED背光板，呈阵列式排布在LED背光板上的LED点光源，设置在所述LED点光源上的扩散板，及设置在所述扩散板上的扩散膜。
本发明的进一步技术方案是：所述防窥膜包括依次由下到上的第一PE保护膜层、PET层、防窥结构层、PET层、AG硬化层及第二PE保护膜层。
本发明的进一步技术方案是：所述防窥结构层上设置有若干用于约束发光角度的锥角。
本发明的进一步技术方案是：所述锥角相对垂直水平面的角度为30°。
本发明的进一步技术方案是：所述平板透镜为等效二面角阵列平板透镜。
本发明的进一步技术方案是：所述液晶显示器为对比度>800:1的高对比度TFT液晶显示器。
本发明的进一步技术方案是：所述悬浮效果增强镜片为黑色或深灰色或深棕色的透光玻璃或PC或亚克力材料制成的透明板材。
本发明的有益效果是：此种无介质空气悬浮显示装置通过引入悬浮效果增强镜片，在等效二面角阵列平板透镜与镜像后的实像之间设置悬浮效果增强镜片，该悬浮效果增强镜片可以有效去除等效二面角阵列平板透镜镜像杂散光，与背景杂光，使悬浮图像更加纯净，悬浮感更强，另外在TFT液晶显示器上设置了防窥膜，使可视光的角度只有±30°，TFT液晶显示器的像素点发射的超过30°的大角度光线，会被防窥膜阻挡，等效二面角阵列平半透镜就不会对大角度光线产生反射，避免产生不需要的副像，减少视觉干扰，为无介质悬浮显示落地到汽车行业带来了可行性，并且结构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置的结构图；
图2是本发明实施例提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置的直下式LED背光源的内部结构图；
图3是本发明实施例提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置的防窥膜的结构图；
图4是本发明实施例提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置的等效二面角的光学微结构图；
图5是本发明实施例提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置的等效二面角平半透镜的物反射成像的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置的悬浮效果增强镜片示意图。
具体实施方式
附图标记：1-背光源 2-液晶显示器 3-防窥膜 4-平板透镜 5-悬浮效果增强镜片6-悬浮显示实像。
图1-5示出了本发明提供的一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置，所述无介质空气悬浮显示装置包括用于发出高亮光束的背光源1，设置在所述背光源1出光口处用于将电子信号转换成可视光学信号的液晶显示器2，设置在所述液晶显示器2上表面用于约束发光角度的防窥膜3，设置在所述防窥膜3前方用于形成悬浮于空气中无介质实像的平板透镜4，及设置在所述平板透镜4前方用于增加悬浮效果的悬浮效果增强镜片5；所述平板透镜4为等效二面角阵列平板透镜；所述液晶显示器2为对比度>800:1的高对比度TFT液晶显示器；所述悬浮效果增强镜片5为黑色或深灰色或深棕色的透光玻璃或PC或亚克力材料制成的透明板材。高对比度TFT液晶显示器(对比度大于800:1)把电子信号转换成可视的光学信号，并且因为对比度大于800:1的高对比度TFT液晶显示器可以有效减少黑色显示区域的图像亮度，减少纱窗效应，高对比度TFT液晶显示器由上下偏光片、上下玻璃、液晶、驱动芯片、柔性线路板等组成；悬浮效果增强镜片5为黑色或深灰色或深棕色的透光玻璃或PC或亚克力材料制成的透明板材，可以有效滤除高对比度TFT液晶显示器图像中的黑色区域发出的微弱背景光以及等效二面角阵列平板透镜透出的杂散光，获得更为纯净的悬浮图像，增加悬浮效果。
所述背光源1为直下式LED背光源，其包括LED背光板，呈阵列式排布在LED背光板上的LED点光源，设置在所述LED点光源上的扩散板，及设置在所述扩散板上的扩散膜。直下式LED背光源的一个典型特征是LED背光板上的LED点光源呈阵列式排布，LED点光源发出一定锥角的光束，经由扩散板与扩散膜扩散均光后，再加上增亮膜，用于生产高亮光束，为成像器件提供高亮光源，附属的结构件有：背光源1的胶框、铁框以及散热器。
所述防窥膜3包括依次由下到上的第一PE保护膜层、PET层、防窥结构层、PET层、AG硬化层及第二PE保护膜层。所述防窥结构层上设置有若干用于约束发光角度的锥角；所述锥角相对垂直水平面的角度为30°。
直下式LED背光源和高对比度TFT液晶显示器以及防窥膜3构成的PGU，然后，在PGU的上方或者左侧或者右侧，设置等效二面角阵列平板透镜，在使用时给直下式LED背光源通电，由电流驱动直下式LED背光源发出的高亮光束，透过高对比度TFT液晶显示器(对比度大于800:1)，防窥膜3通过光学胶水或者结构件与TFT液晶显示器的发光平面精密贴合在一起，由TFT液晶显示器发出的带有图像信息与位置信息的成像光束，在防窥膜3允许发光角度(30°以内)的约束下，每一个像素点发出锥角30度以内的小角度成像光束，从下向上或者从右向左射向等效二面角阵列平板透镜，利用二面角的同向反射特性，TFT液晶显示器的每一个像素点发出的含有成像信息和位置信息的发散光束，经过等效二面角阵列平板透镜的反射，在等效二面角阵列平板透镜的另一侧的镜像位置，再次产生汇聚，形成悬浮于空气中的无介质实像，悬浮效果增强镜片5设置在等效二面角阵列平板透镜的出光面一侧，可以紧贴等效二面角阵列平板透镜，也可以设置在等效二面角阵列平板透镜与悬浮显示实像6之间的任意位置，而黑色或深灰色或深棕色的透光玻璃或PC或亚克力材料制成的透明板材构成的悬浮效果增强镜片5，可以有效滤除高对比度TFT液晶显示器图像中的黑色区域发出的微弱背景光以及等效二面角阵列平板透镜透出的杂散光，获得更为纯净的悬浮图像，增加悬浮效果。
此种无介质空气悬浮显示装置通过引入悬浮效果增强镜片，在等效二面角阵列平板透镜与镜像后的实像之间设置悬浮效果增强镜片，该悬浮效果增强镜片可以有效去除等效二面角阵列平板透镜镜像杂散光，与背景杂光，使悬浮图像更加纯净，悬浮感更强，另外在TFT液晶显示器上设置了防窥膜，使可视光的角度只有±30°，TFT液晶显示器的像素点发射的超过30°的大角度光线，会被防窥膜阻挡，等效二面角阵列平半透镜就不会对大角度光线产生反射，避免产生不需要的副像，减少视觉干扰，为无介质悬浮显示落地到汽车行业带来了可行性，并且结构简单，成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (4)
1.一种高亮度高对比度的无介质空气悬浮显示装置，其特征在于，所述无介质空气悬浮显示装置包括用于发出高亮光束的背光源，设置在所述背光源出光口处用于将电子信号转换成可视光学信号的液晶显示器，设置在所述液晶显示器上表面用于约束发光角度的防窥膜，设置在所述防窥膜前方用于形成悬浮于空气中无介质实像的平板透镜，及设置在所述平板透镜前方用于增加悬浮效果的悬浮效果增强镜片；所述背光源为直下式LED背光源，其包括LED背光板，呈阵列式排布在LED背光板上的LED点光源，设置在所述LED点光源上的扩散板，及设置在所述扩散板上的扩散膜；所述防窥膜包括依次由下到上的第一PE保护膜层、PET层、防窥结构层、PET层、AG硬化层及第二PE保护膜层；所述防窥结构层上设置有若干用于约束发光角度的锥角；所述锥角相对垂直水平面的角度为30°。
2.根据权利要求1所述的无介质空气悬浮显示装置，其特征在于，所述平板透镜为等效二面角阵列平板透镜。
3.根据权利要求2所述的无介质空气悬浮显示装置，其特征在于，所述液晶显示器为对比度>800:1的高对比度TFT液晶显示器。
4.根据权利要求3所述的无介质空气悬浮显示装置，其特征在于，所述悬浮效果增强镜片为黑色或深灰色或深棕色的透光玻璃或PC或亚克力材料制成的透明板材。
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