CN203930226U - 裸眼3d显示像素单元及多视图裸眼3d图像显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种裸眼3D显示像素单元以及利用该像素单元组成的多视图裸眼3D图像显示设备；该显示像素单元以光学封装体包覆至少一组子像素单元，每一子像素单元至少包含一红、绿和蓝色发光单元；光学封装体上包含至少一光学引导和混光区域；通过矩阵式排布形成图像显示面，可将多视图立体图像，导引至不同观看者的左右眼，人脑感知成立体视觉。本实用新型将裸眼3D显示单元最小化，使得本实用新型的显示设备具有不受面板光学透镜尺寸限制、大面积显示、平面或曲面安装、无边框拼接缝、2D/3D图像同时显示或功能切换、维护容易和安全环保等多项优点。

Description

裸眼3D显示像素单元及多视图裸眼3D图像显示设备

技术领域

本实用新型涉及3D立体显示领域，具体涉及一种裸眼3D显示像素单元及多视图裸眼3D图像显示设备。

背景技术

在立体显示技术领域中，现有技术主要分为两种：眼镜式以及裸眼式3D显示技术。而裸眼式3D显示技术又以柱镜光栅（lenticular lens）和狭缝光栅（parallax barrier）为大多数显示产品所采用。

随着新一代平板显示技术和信息科技的发展，智能型、大尺寸、4倍高清（4K）液晶电视（LCD）已逐步成为平板电视市场主流产品。4倍乃至8倍（8K）高清电视为裸眼3D显示弥补了分辨率的损失，从而成为提供更佳清晰画面的显示载体，为观看者开阔崭新视界和视觉体验。最新推出的曲面电视，将平板显示技术精益求精，目的是要将显示器边缘的图像表达得更准确精致，使观看大尺寸高清液晶电视能体验身历其境之感。因此，高清显示器硬件科技快速发展，使得裸眼3D显示技术在广告、电玩、建筑、医疗、军事和教育等领域应用前景辽阔。

一般而言，裸眼3D显示技术需搭配液晶显示面板呈现立体图像，液晶显示面板不仅制程繁复、成本高，还需要相当高的像素对准和组装精准度。尤其对大尺寸的产品而言，搭配柱镜光栅的裸眼3D显示产品，不良率和制造组装成本都相对高出许多，且因为液晶面板和柱镜光栅的制程有其面积尺寸的限制因素，不可能无限制的增大产品的显示面积。特别是超过100吋以上（如：电影院，室外广场等更大尺寸更宽广视角的应用）的立体影像，必需要由拼接成电视墙的方式才能够达到此可视范围。但藉由拼接显示器方式组合的整体影像一定会出现显示器外框接缝痕迹（黑色外框和缝隙线条）。且因其亮度关系不适合远距观看，如果再以外置透镜呈现3D视觉效果，必然使接缝处产生黑色框线的视觉碍眼程度恶化，而且亮度降低，非常不利于整体画面的清晰呈现。对于观赏者而言，期望看清立体影像，身历其境的视觉感也必然大打折扣。此为现今号称以无缝拼接电视墙实现大面积显示难以跨越的缺失。

由于，柱镜光栅与液晶面板的对位必须十分精准，才能使像素有效组成左、右眼视差图像并导引至观赏者的左、右眼，使大脑融合图像产生立体感。透镜数组需要相当高度精密的制程设备才能够完成，良率难以显著提升，导致产品成本负担大幅增加，不利于产品的应用和普及。且在透镜与习知显示器固定方式，会衍生维护困难及破裂碎片不环保的缺点。此外，整片透镜外挂于显示器面板的前方的裸眼3D影像显示技术，目前都局限于同一个平面，把透镜数组做成曲面，对多视图呈像技术和应用上也多有困难。因此，无论是以玻璃或其它材质制成面板等方式，难以实现大面积屏幕、或者凸面、凹面或自由曲面等显示屏幕，大大的限制了液晶显示应用的实践性和产品设计弹性及系列产品的扩展性。

不同于液晶显示器的背光面板，现今随处可见的大面积LED显示屏幕，运用LED自发光和丰富饱和的色彩，将LED数组组成显示单元模块（或箱体），可以依据用途和室内/户外安装现场需要，将多个显示单元模块拼接成不同面积尺寸或形状（外凸或内凹弧形）的巨型面积显示屏幕，以呈现文字、图形、动漫和视频等。虽然大面积显示屏幕是以LED显示箱体拼接而成，但因LED数组是直接在电路基板上排布成大面积面，无需任何边框加以固定，内容播放时几乎无法分辨显示单元（箱体）间的拼接细缝，因此屏幕整体成像完整清晰。由于此大面积无缝拼接特性，使LED显示屏在广告、娱乐、运动等公共信息发布成为最适当载体。与拼接电视墙和投影显示相比，LED显示屏色彩鲜明、亮度高、适合多人和远距观看，因此，无论户外或室内，在需要大尺寸(大面积显示) 屏幕的公共场合，LED显示屏有其无法取代的优势。

现今，LED显示屏正逐步发展小间距产品，其分辨率已可达到高清或超高清的显示效果，但显示内容现都为2D或眼镜式3D。如同前述，虽然液晶显示面板以柱镜光栅或狭缝光栅方式成功实现裸眼3D显示，但是由于LED显示屏像素排布方式与液晶显示面板不同，对于户外或室内大面积LED显示屏幕不适合直接运用此类外挂光学透镜技术。其主要问题为：LED显示屏像素数组与光学透镜位置对准困难，对巨型面积屏幕及曲面或异型LED显示屏更难以实现。另外，显示面积扩大后LED出光与透镜导引方向容易产生误差积累，使分辨率降低和3D图像显示效果变差，或看到干扰条纹或畸变的图像。如果仍采用习知液晶面板拼接成电视墙的方式达到大面积显示范围，将柱镜光栅或狭缝光栅分割成相同尺寸区块分体最终组合成整体屏幕，此时，因透镜外挂于各区块分体需要拼接和固定，必然又出现拼接液晶电视墙同样问题，呈现出透镜接缝黑色线条。对于巨大面积LED显示屏，纵使采用制造成本较高的大面积外挂式透镜实现裸眼3D显示屏幕，该相对较薄的大面积透镜光栅，势必需要另外面对材料强度、平整度、固定方法、安全和安装、维修、老化和寿命等问题。

基于以上所述的各种问题和缺点，本实用新型的技术创新之处是提供一种裸眼3D显示像素单元以及利用该显示像素单元组成的多视图裸眼3D显示设备。因为将裸眼3D显示单元最小化到零件级，故可以依据用途和室内/户外安装现场需要，将3D显示像素单元组成显示单元模块或箱体，并将多个显示单元模块拼接成不同面积尺寸或形状（外凸、内凹弧形或自由曲面）的大型面积显示屏幕，无须在显示屏幕前平行装设光学透镜、完全不受透镜面板尺寸限制，无缝拼接自由扩展需要的显示面，该显示屏幕架构具备产品设计灵活性，可以切换显示2D和3D内容或同时区域化播放2D和裸眼3D内容。

实用新型内容

本实用新型提供一种裸眼3D显示像素单元以及利用该裸眼3D显示像素单元组成的多视图裸眼3D图像显示设备，用以播放3D图像或视频。并针对现今技术以平行显示器面板方向外挂大面积狭缝光栅和柱镜光栅，以呈现裸眼3D图像的技术障碍和衍生问题，提供一有效解决方案，真正实现任意大尺寸，无缝拼接成自由曲面的裸眼3D显示屏幕。

为能达到上述目的，本实用新型提供一种裸眼3D显示像素单元，其包含：至少一组子像素单元，每一该子像素单元至少包含一红色发光单元、一绿色发光单元以及一蓝色发光单元；一光学封装体，包覆该子像素单元，其中该光学封装体还包含至少一光学引导区域以及至少一混光区域，该混光区域能够将该子像素单元发出的光进一步透过反射、折射或全反射作用于该光学封装体内混合，并且引导至该光学引导区域，该光学引导区域与该子像素单元相互对应，该光学引导区域可导引子像素单元发出的光使其偏转汇聚至不同方向或经由挡板遮挡作用，并引导出该光学封装体外，使裸眼3D显示像素单元有效组成左、右眼视差图像，后至观看者的左右眼，让人脑感知该左、右眼视差图像后并融合成立体图像；以及至少一电路基板，该子像素单元设置于该电路基板上，并与该电路基板电性连接。

进一步，将该裸眼3D显示像素单元彼此行列相邻排列设置于电路基板上，组成一最小的矩形模块，光学引导区域因此形成整体连续的出光镜面，形同柱镜光栅或狭缝光栅。由于柱镜光栅的折射，使裸眼3D显示像素单元有效组成左、右眼视差图像，让人脑感知形成立体图像，因此产生立体感。或者，由狭缝光栅造成的阻挡作用，利用相邻的像素单元透光或不透光的方式，使裸眼3D显示像素单元组成左、右眼视差图像，让人脑感知形成立体图像，也因此能够产生立体感。而利用裸眼3D显示像素单元形成上述的裸眼3D显示设备，其特点是：该裸眼3D显示像素单元以相同纵横间距紧密排布，排布在散热器件上，组成一最小的矩形模块，所有的光学引导区域组成整体连续的柱镜光栅或狭缝光栅，使裸眼3D显示像素单元有效组成左、右眼视差图像，并投射至观看者的左右眼，让人脑感知融合后形成立体图像。

再将该裸眼3D显示设备根据矩阵式排布在系统散热器件或屏体固定框架上形成大面积显示面，以播放系统控制软件渲染成的多视图的立体图像。因为无需外挂光学透镜，故可实现任意大面积自由无缝拼接，可以真正清晰显示完整裸眼3D图像。

进一步，将该裸眼3D显示像素单元，其光学引导区域为复合式光栅设计，不但提供更优化立体显示效果，另可以应不同的场合环境需求，利用不同尺寸大小的裸眼3D显示像素单元，组成不同的安装间距之裸眼3D显示屏幕，具备材料和制造成本相对较低的特点。

进一步，将该裸眼3D显示像素单元，另外搭配全彩发光二极管分别行列相邻排列设置于电路基板上，或各自组成不同的矩形模块，将不同的模块分别装置成2D和3D显示区域。如此混合搭配的大面积显示屏幕，可以切换播放2D或3D内容，或在不同显示面区域同时以不同的分辨率，分别呈现2D和3D的多元化文字、图形、动漫和视频等。

更进一步，该裸眼3D大面积显示屏幕和系统，包括多视图裸眼3D显示像素单元、显示设备箱体、内容播放装置和内容储存装置，该内容播放装置是以数据讯号线路与裸眼3D显示像素单元连接，当完成信号接收后并译码带有三维信息的图像或内容，而后向裸眼3D显示像素单元发送译码完成的多视图图像信号。该内容储存装置储存带有三维信息的图像内容数据，以数据通讯线路与该内容播放装置相连接，通过数据线路向内容播放装置传送含三维信息的图像数据。

与现有技术在显示器面板平形方向外挂整片式柱镜光栅或狭缝光栅以实现裸眼3D显示的技术相比，本实用新型针对现有液晶显示器和LED显示屏幕产品的缺点和不足，公开一种裸眼3D显示像素单元以及利用该裸眼3D显示像素单元组成的多视图裸眼3D图像显示设备，无需外挂整片式光栅，即可以实现自由扩展大尺寸显示面积，无缝清晰显示完整裸眼3D图像或视频。

本实用新型裸眼3D显示像素单元及多视图裸眼3D图像显示设备和现有技术相比，其优点在于：突破传统平板显示器面板的框架，提供一种体积极小化的裸眼3D显示像素单元以及利用该裸眼3D显示像素单元的多视图裸眼3D图像显示设备，在不改变传统LED二维显示屏幕的系统架构和产品组装程序的前提下，可以依据用途和室内/户外安装现场需要，将裸眼3D显示像素单元组成显示单元模块或箱体，并将多个显示模块拼接成不同面积尺寸或形状，如外凸、内凹弧形或自由曲面，的大型面积显示屏幕，无需在显示屏幕前平行装设光学透镜、完全不受透镜面板尺寸限制，无缝拼接自由扩展需要的显示面积。另可以同时区域化混合播放2D和裸眼3D内容，或在同一显示区域切换2D和3D内容播放。具备结构简单、产品设计灵活性和系列产品扩展性。有效解决大面积显示面板之技术障碍和衍生之成本、质量、组装、维修、寿命与安全等问题，实现任意大尺寸拼接成平面或自由曲面显示屏幕，水平、垂直、倾斜或任何方向安装容易，无装置安全和玻璃破碎顾虑，能够清晰逼真无缝呈现整体画面的裸眼3D显示屏幕。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施例提供的裸眼3D显示像素单元的示意图；

图1A为图1中A-A面的剖视图；

图1B为图1中B-B面的剖视图；

图2为图1中的光学引导区域的示意图；

图3为图1中另一光学引导区域的示意图；

图4为柱镜光栅裸眼3D显示图像的基本原理示意图；

图5为根据本实用新型一实施例的裸眼3D图像显示单元组成的裸眼3D图像显示设备的示意图；

图6为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元组成的裸眼3D显示屏幕系统的示意图；

图7为根据本实用新型一实施例的裸眼3D图像显示单元将子像素单元倾斜排列而成的裸眼3D图像显示设备示意图；

图8为根据本实用新型一实施例的裸眼3D图像显示单元光学引导区域为狭缝光栅的立体图；

图9为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元组成狭缝光栅裸眼3D图像显示设备的示意图；

图10为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元将子像素单元倾斜排列而成的狭缝光栅裸眼3D图像显示设备示意图；

图11为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元的光学引导区域为复合式柱镜光栅设计的示意图；

图12为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元的光学引导区域由两平凸柱镜光栅相互垂直交叉汇编的示意图；

图13为光学引导区域包覆五个子像素单元呈斜向交叉排列的示意图；

图14为裸眼3D大面积显示屏幕系统的功能方块图；

图15为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元和全彩LED组成可切换2D或3D显示屏幕的示意图；

图16为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元和全彩LED组成2D和3D显示区混搭的屏幕示意图；

图17为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元装置成外凸弧形屏幕的示意图；

图18为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元装置成自由曲面屏幕的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清晰而完整地描述。

如图1至图3所示，图1为根据本实用新型一实施例提供的裸眼3D显示像素单元1的示意图，图1A为图1A-A面的剖视图，图1B为图1中B-B面的剖视图，图2为图1中的光学引导区域21的示意图，图3为另一光学引导区域21的示意图。如图1并结合图1A和图1B所示，裸眼3D显示像素单元1包含至少一组子像素单元10、至少一光学封装体20以及至少一电路基板30。每一个子像素单元10至少包含一红色发光单元11、一绿色发光单元12以及一蓝色发光单元13。光学封装体20包覆子像素单元10，其中光学封装体20进一步包含至少一光学引导区域21以及至少一混光区域22。混光区域22能够将子像素单元10发出的光进一步透过反射、折射或全反射作用等方式，于光学封装体20内混合并且导引至光学引导区域21。光学引导区域21与子像素单元10相互对应，光学引导区域21可导引子像素单元10发出的光使其偏转汇聚至不同方向或经由挡板对光起遮挡作用，并导引出光学封装体20外，使裸眼3D显示像素单元1有效组成左、右眼视差图像，后至观看者的左右眼，让人脑感知信息后合成立体图像，因此产生立体感。光学引导区域21具有一远离子像素单元10的出光面211。

进一步地，本实用新型可以使用微透镜设计和制造技术将柱镜光栅、狭缝光栅或其他光学透镜设计等应用于光学引导区域21中。本实施例中，该光学引导区域21以及该混光区域22可以由不同的材料组合而成，或是由同一种材料一体成形制造而成，可依据制造的工艺或者视显示需求效果予以调整和设计。如图2和图3所示，光学引导区域21的出光面211可以是：平面、斜面、曲面或双层的组合，如：柱镜光栅或狭缝光栅结构，用以导引子像素单元10所发出的光至不同的方向或经由挡板产生遮挡作用。子像素单元10设置于电路基板30上，并与电路基板30电性连接。于实际应用中，电路基板30上可设置有被动组件（例如：电阻、电感、电容等）及/或主动组件（例如：晶体管等），用以提供裸眼3D显示像素单元1运作时所需的电力。

更进一步地，为了增加更多的色彩和更宽广的色域显示，每一个子像素单元10可进一步包含一黄色发光单元或一橘色发光单元，其中黄色发光单元或橘色发光单元可与红色发光单元11、绿色发光单元12以及蓝色发光单元13彼此相邻。

另外，上述的裸眼3D显示像素单元1中包含的红色发光单元11、绿色发光单元12以及蓝色发光单元13能透过外部的控制器个别调整其亮度、色彩和发光闪烁速率。裸眼3D显示像素单元1可进一步包含有机发光二极管（OLED）或无机发光二极管等，如有机发光材料或III-V族化合物半导体材料等。

图1中的混光区域22具有至少一邻近子像素单元10的侧表面221，且侧表面221具有反射、折射或全反射等的效果，能将子像素单元10发出的光引导出光学引导区域21的出光面211。

图1中的光学封装体20的材料可包含：聚碳酸酯（PC），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），树脂（Resin），硅胶（Silicon），玻璃，环氧树脂（Epoxy）等材料，利用热固化成形或利用紫外光固化成型，且光学封装体20可以为中空或实心结构。

图1中的裸眼3D显示像素单元1的子像素单元10的形状可包含：矩形、圆形、三角形和其他多边形等。本实用新型可以依照不同的需要和设计改变裸眼3D显示像素单元1的形状，或者是增加光学引导区域21的数目以符合3D显示效果的需求。

如图4所示，为柱镜光栅裸眼3D显示图像的基本原理示意图，柱镜光栅是条状周期性平行重复排列的平凸透镜结构，每一柱镜将左右眼图像分离成细条纹状，利用依序排列的平凸透镜，使其经过透射后，将来自其他柱镜相关联条状图像组成左、右眼视差图像再交织排列成一个新的图像，并导引至观看者的左右眼，让人脑感知讯息后合成立体图像，因此产生立体感。

如图5所示，为根据本实用新型一实施例之裸眼3D显示像素单元1组成之裸眼3D图像显示设备3的示意图。将裸眼3D显示像素单元1彼此行列相邻排列设置于电路基板30和散热器件（图中未显示）上，组成一最小的矩形模块，是为利用裸眼3D显示像素单元1的裸眼3D图像显示设备3。光学引导区域21也因此形成整体连续的柱镜光栅出光镜面，由于柱镜光栅的折射作用，使子像素单元10有效组成左、右眼视差图像，并分别投射到观看者的左、右眼，人脑感知信息后合成立体图像，因此产生立体感。于此实施例中，裸眼3D显示像素单元1以相同纵横间距紧密排布，所有的光学引导区域21组成整体连续的柱镜光栅，使子像素单元10有效组成左、右眼视差图像，并投射至观看者的左右眼，让人脑感知融合后形成立体图像。为实现柱镜光栅焦平面和显示屏幕像平面重合，光学引导区域21的出光面211的厚度可以依据裸眼3D显示像素单元1的大小尺寸调整以改变柱状透镜焦点位置。

如图6所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元1组成的裸眼3D显示屏幕系统4的示意图。如图6所示，将裸眼3D图像显示设备3以矩阵式排布在系统散热器件或屏体固定框架上形成大面积显示面，构成完整大面积裸眼3D显示屏幕系统4，可以播放系统控制软件渲染成的多视图的立体图像。因为将裸眼3D显示像素单元1最小化到器件级，裸眼3D显示像素单元1无需外挂光学透镜，完全不受透镜面板尺寸限制，故可实现任意大面积自由无缝拼接扩展成需要的显示面，任意方向安装，可以真正清晰完整显示裸眼3D图像。

由于柱镜光栅和像素数组之间存在周期性干涉，产生亮度不均匀问题，形成所谓摩尔纹现象，会对立体图像产生不良的视觉效果，破坏画面的观赏性。荷兰Philips公司于美国专利第6,064,424号提出倾斜式柱镜光栅为有效解决方案。因柱镜倾斜一定角度后，原有水平方向的分辨率会降低一部分而移转到垂直分辨率，同时用以增加显示设备的视图数目。

使用本实用新型的裸眼3D显示像素单元1则无需使用偏斜的柱镜光栅，只要把子像素单元10做特定倾斜角度排列配置，对应形成的整体出光镜面即可达到偏斜式柱镜光栅效果，使得亮度均匀并大幅度降低摩尔纹现象，同时可以减少水平分辨率和垂直分辨率两者间的差异以提高立体显示的清晰度。

如图7所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D图像显示单元1重新排列子像素单元10的位置而成的裸眼3D图像显示设备模块示意图。如图7所示，裸眼3D显示像素单元1的子像素单元10的红色发光单元11、绿色发光单元12与蓝色发光单元13系排列成与镜轴X成一倾斜角，其中裸眼3D显示像素单元1成行列状排列，彼此相互对齐。本实施例的裸眼3D显示像素单元1内不同颜色的发光单元的倾斜角度排列方式可达到下列优点：1）可以降低摩尔纹现象，同时可以提高立体显示的清晰度；2）因水平方向的分辨率会降低一部分而移转到垂直分辨率，可用以增加显示设备的视图数目；3）能够在垂直方向上产生3D优化视觉效果，达到全视角的观赏，而不仅局限于左右方向上的立体图像；4）无需使用偏斜的柱镜光栅，只要把裸眼3D显示像素单元1内不同颜色的发光单元做不同倾斜角度与位置的配置调整即可达到不同的立体图像显示效果，有利于更多的产品系列和应用发展。

狭缝光栅裸眼3D显示的基本原理为由透光和挡光两部分连续相间组成栅栏式的挡板，由于挡板遮挡作用，观看者通过光栅的一条狭缝，只能看到此显示面板上的一列像素，例如：右眼只能看到偶数列像素而无法看到奇数列像素，左眼只能看到奇数列像素而无法看到偶数列像素，因此使像素列有效组成左、右眼视差图像，通过人脑的融合作用，让大脑感知深度形成立体图像。

如图8和图9所示，图8为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元1组成的狭缝光栅裸眼3D显示单元的立体图，图9为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元1组成的狭缝光栅裸眼3D图像显示设备6的示意图。光学引导区域21具有一远离子像素单元10的出光面211，其中光学引导区域21的出光面211为狭缝光栅结构，由透光部212和挡光部213两部分组成。将裸眼3D显示像素单元1依据狭缝光栅与3D显示光学参数匹配关系，其子像素单元10从上至下以相同间距直线均匀排布，以此方式彼此行列相邻排布设置于电路基板30上，组成一最小的矩形模块，光学引导区域21因此形成连续的出光镜面，组成整体狭缝光栅是为本实施例利用裸眼3D显示像素单元1的裸眼3D图像显示设备6，如图9所示。裸眼3D显示像素单元1形成栅栏式的挡板，由于挡板遮挡作用，利用相邻的子像素单元10透光或不透光的方式，观看者通过光栅的一条狭缝，只能看到此显示面板上的一列像素；例如：右眼只能看到偶数列像素而无法看到奇数列像素，左眼只能看到奇数列像素而无法看到偶数列像素，因此使像素列有效组成左、右眼视差图像，通过人脑的融合作用，让大脑感知深度形成立体图像，也因此能够产生立体感。

如图10所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元1重新排列子像素单元10的位置而成的狭缝光栅裸眼3D图像显示设备示意图。为有效降低摩尔纹干涉，改变本实用新型的裸眼3D显示像素单元1的子像素单元10与光栅相对位置排列，可以为另一实施例。无需使用偏斜的狭缝光栅，只要把子像素单元10做角度倾斜配置即可达到偏斜式光栅用以减少干涉，提高清晰度的效果。如图10所示，根据本实用新型此一实施例的裸眼3D图像显示设备将子像素单元10倾斜排列方式整体排布形成狭缝光栅。

如图11所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元1的光学引导区域21为复合式柱镜光栅（外凸柱镜和内凹柱镜组合）设计的示意图。如图11所示，光学引导区域21可以由两种折射率不同的光学材料紧密粘合或耦合组成。一般而言，此复合式柱镜光栅的焦距大于相对应结构尺寸的单一柱镜光栅焦距，经由适当的选择相配对耦合柱镜光栅的材料折射率，可以组合实现不同焦距的复合式柱镜光栅。为应不同的场合环境需求，利用不同尺寸大小的裸眼3D显示像素单元，组成不同的安装间距的裸眼3D显示屏，具备材料和制造成本相对较低的特点。

如图12所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元1的光学引导区域21由两平凸柱镜光栅相互垂直交叉汇编的示意图。如图12所示，光学引导区域21可以同时提供水平和垂直方向视差图像，使图像深度讯息和立体感更为优化。也可如同上述，子像素单元10可以垂直或斜向排列，或另外选择相配对耦合柱镜光栅的材料折射率，可以组合实现不同焦距的复合式柱镜光栅。

如图13所示，为光学引导区域21包覆五个成斜向交叉排列的子像素单元的示意图。光学引导区域21为单层透镜设计，其显示效果可如同上述的两平凸柱镜光栅相互垂直的组合，具备制程简单和材料成本相对较低的特点。

如图14所示，为裸眼3D大面积显示屏幕的功能方块图，其包括多视图裸眼3D显示像素单元、显示设备模块/箱体、内容播放装置和内容储存装置。内容播放装置是以数据讯号线路与裸眼3D显示像素单元连接，当完成信号接收后并译码带有3D信息的图像或内容，而后向裸眼3D显示像素单元发送译码完成的多视图图像信号。内容储存装置储存带有3D信息的图像内容数据，以数据通讯线路与内容播放装置相连接，通过数据线路向内容播放装置传送含3D信息的图像数据。上述裸眼3D图像显示设备500可以进一步包含显示设备箱体（图中未显示），并且连接有内容播放装置400和内容储存装置300。内容播放装置400通过数据讯号线路与裸眼3D图像显示设备500连接，其接收并解码带有3D及2D信息的图像内容数据，并向裸眼3D图像显示设备500发送经过译码的多视图图像信号，内容储存装置300通过数据通讯线路与内容播放装置400连接，其储存包含有3D及2D信息的图像内容数据，并通过数据通讯线路向内容播放装置400发送包含有3D及2D信息的图像内容数据。2D及3D信息的图像内容数据可以依照不同的时间发送给相同显示区域，或者同一时间发送给不同显示区域或者两者的组合方式传输。

如图15所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元组成可切换2D和3D显示大面积显示屏幕的示意图。

上述的裸眼3D图像显示设备更包含一控制系统，其中控制系统用以控制多视图立体图像显示，其特点是：控制系统可以群组（显示单元模块和箱体）控制或个别控制不同的裸眼3D显示像素单元。本实施例将裸眼3D显示像素单元搭配全彩LED，分别行列相邻交替排布在电路基板上组成显示单元模块，并组装成大面积屏幕。此系统便可以经由裸眼3D显示像素单元和全彩LED交互点亮或灭灯，进行2D和3D文字和图像显示切换，当全彩LED点亮时裸眼3D显示像素单元熄灭，此时屏幕显示2D文字和图像。反之，当裸眼3D显示像素单元点亮时，此时屏幕显示3D文字和图像。

如图16所示，为根据本实用新型一实施例的2D和3D显示区混搭的裸眼3D大面积显示屏幕的示意图。本实用新型可将裸眼3D显示像素单元行列排列设置于电路基板上组成矩形模块，并铺设成3D图像显示区域。另以全彩LED行列排列设置于电路基板上组成矩形模块，并铺设成2D图像显示区域。上述控制系统能够个别控制不同区域的3D显示像素单元和全彩LED，进一步的将整体显示区域分成3个区域，如图16所示，组成一大面积显示屏幕，其中左方和下方区域呈现2D文字和图像，而右上方区域则显示3D文字和图像。

更进一步地，如图17所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元装置成外凸弧形屏幕的示意图。将裸眼3D显示像素单元1彼此行列相邻排列设置于电路基板上，组成一最小矩形模块，依据用途和室内/户外安装现场需要（长宽尺寸依曲率半径和视角范围决定矩形模块大小），将多个显示单元模块拼接成不同外凸曲率形状或面积尺寸的巨型面积无拼接缝的显示屏幕。本实用新型也可在同一平面上利用倾斜或转动不同行或列裸眼3D显示像素单元之安置角度以完美呈现逼真3D图像。另外，也可运用上述实施例的裸眼3D显示像素单元装置成此外凸形状大面积显示屏幕，可以切换播放2D或3D内容或在不同显示面区域同时呈现2D和3D多元化文字、图形、动漫和视频等。

如图18所示，为根据本实用新型一实施例的裸眼3D显示像素单元装置呈自由曲面屏幕的示意图。本实用新型可以依据用途和室内/户外安装现场需要（长宽尺寸依曲率半径和视角范围决定矩形模块大小），将多个显示单元模块拼接成不同外凸曲率形状或面积尺寸的巨型面积无拼接缝的显示屏幕。本实用新型也可在同一平面上利用倾斜或转动不同行或列裸眼3D显示像素单元的安置角度以完美呈现逼真3D图像。另外，也可运用上述实施例的裸眼3D显示像素单元装置成此外凸形状大面积显示屏幕，可以切换播放2D或3D内容或在不同显示面区域同时呈现2D和3D多元化文字、图形、动漫和视频等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (22)

1.一种裸眼3D显示像素单元，其特征在于，其包含：

至少一组子像素单元，每一该子像素单元至少包含一红色发光单元、一绿色发光单元以及一蓝色发光单元；

一光学封装体，包覆该子像素单元，其中该光学封装体还包含至少一光学引导区域以及至少一混光区域，该混光区域能够将该子像素单元发出的光进一步透过反射、折射或全反射作用于该光学封装体内混合并且导引至该光学引导区域，该光学引导区域与该子像素单元相互对应，该光学引导区域导引所述子像素单元发出的光，使其偏转汇聚至不同方向或经由挡板对对光起遮挡作用，并引导出该光学封装体外，使该像素单元组成左、右眼视差图像，后至观看者的左右眼，让人脑感知该左、右眼视差图像后并融合成立体图像；以及

至少一电路基板，该子像素单元设置于该电路基板上，并与该电路基板电性连接。

2.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，每一所述子像素单元还包含一黄色发光单元或一橘色发光单元。

3.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述混光区域具有至少一邻近该子像素单元的侧表面，且该侧表面将该子像素单元发出的光导引出该光学引导区域的出光面。

4.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述混光区域的侧表面具有反射、折射或全反射作用效果。

5.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述光学引导区域具有至少一远离该子像素单元的出光面。

6.如权利要求5所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述光学引导区域的出光面包含：平面、斜面、曲面或双层的组合，采用微透镜设计和制造技术，将柱镜光栅或狭缝光栅应用于该光学引导区域，用以导引该子像素单元所发出的光至不同的方向或经由挡板对光产生遮挡作用。

7.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述光学封装体的材料包含：聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、树脂、硅胶、玻璃和/或环氧树脂，该光学封装体为中空或实心结构。

8.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述子像素单元的形状包含：矩形、圆形、三角形或多边形。

9.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，所述子像素单元的排列方式包含：彼此对齐成经纬线排列，彼此成一斜线排列，两线交叉排列，彼此错位排列，彼此成三角形排列或呈现多边型排列。

10.如权利要求1所述的裸眼3D显示像素单元，其特征在于，若干个所述子像素单元装置在该电路基板上组装成一显示单元模块，并以若干个该单元模块纵横排列成显示平面，或组成各种曲率的表面，曲率的表面包含：凸面、凹面或自由曲面而成为显示面。

11.一种裸眼3D图像显示设备，其特征在于，其包含：

一控制系统；以及

如权利要求1至10中任意一项权利要求所述的裸眼3D显示像素单元，裸眼3D显示像素单元经由其电路基板与该控制系统电路连接，该控制系统对所述裸眼3D显示像素单元进行个别和/或群组控制。

12.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，若干个所述裸眼3D显示像素单元排列成若干个显示列，所述显示列中的任意两个相邻显示列相互对齐。

13.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，若干个所述裸眼3D显示像素单元中的该光学导引区域的出光面具有一镜轴。

14.如权利要求13所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述镜轴与所述裸眼3D显示像素单元中该子像素单元的发光单元排列方向相垂直。

15.如权利要求13所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述镜轴与所述裸眼3D显示像素单元中该子像素单元的发光单元排列方向间呈一夹角。

16.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述控制系统能够控制该裸眼3D显示像素单元的该子像素单元，使其显示的为2D图像。

17.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述控制系统能够控制部分群组的该裸眼3D显示像素单元使其显示的图像包含3D和2D的图像。

18.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述裸眼3D图像显示设备还包含2D图像显示设备，且该控制系统控制3D图像显示设备和2D图像显示设备同时显示，或仅控制3D图像显示设备和2D图像显示设备中的一个进行显示。

19.如权利要求11或18所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述裸眼3D图像显示设备还包含2D图像显示单元或设备，其中裸眼3D图像显示单元与2D图像显示单元分别行列相邻交替排布在电路基板上组成显示单元模块。

20.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，该设备的显示区域包含：所述裸眼3D显示像素单元组成3D显示区，以及2D图像显示设备组成的2D显示区。

21.如权利要求11所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，所述裸眼3D图像显示设备还连接有一内容播放装置和一内容储存装置；

其中，该内容播放装置通过数据讯号线路与该裸眼3D图像显示设备连接，其接收并译码带有3D信息的图像内容数据，并向该裸眼3D图像显示设备发送经过译码的多视图图像信号，该内容储存装置通过数据通讯线路与该内容播放装置连接，其储存包含有3D信息的图像内容数据，并通过数据通讯线路向该内容播放装置发送该包含有3D信息的图像内容数据。

22.如权利要求21所述的裸眼3D图像显示设备，其特征在于，该裸眼3D图像显示设备和2D图像显示设备自由曲面无缝拼接成任意大面积。