CN204758929U - 一种新型户外3d显示装置 - Google Patents

Abstract

为解决现有的柱状透镜阵列由于厚度较大，导致体积大、重量重，不利于加工和安装的问题，本实用新型实施例提供了一种新型户外3D显示装置，包括显示面板及柱状透镜阵列面板；所述柱状透镜阵列面板包括若干呈阵列排布的柱状透镜单元；所述柱状透镜单元包括入射光面和出射光面；在所述柱状透镜单元的下方，每一横向上设置的若干LED发光灯被排布成中间上凸的弧形，以使每个LED发光灯贴近于所述入射光面。本实用新型实施例提供的户外3D显示装置，减小了其柱状透镜阵列面板的厚度，降低了其重量，简化了其安装工艺。同时，采用本实用新型实施例提供的柱状透镜阵列面板，其加工过程也较简单，适合大批量生产。

Description

一种新型户外3D显示装置

技术领域

本实用新型涉及3D显示领域，尤其指户外3D显示中应用的透镜式3D显示设备。

背景技术

目前的3D(即3Dimension，中文：三维)显示技术可以分为裸眼式和眼镜式两种。而裸眼式3D技术可分为透镜阵列式、屏障栅栏式和指向光源式三种，每种技术的原理和成像效果都有一定的差别。

其中，屏障栅栏式(英文全称：ParallaxBarriers，中文也有翻译成视差屏障或视差障栅的)，其原理和偏振式3D较为类似，其原理是在显示面板前方或者后方设置一光栅，该光栅设有透光的透光狭缝和透光狭缝之间不透光的光栅线；这些透光狭缝宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使显示面板上的左眼图像进入左眼、右眼图像进入右眼，最终使观者看到3D影像。

柱状透镜(LenticularLens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜阵列，这样透镜就能以不同的方向投影每个像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的像素。因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。

指向光源式(DirectionalBacklight)3D技术搭配LED(发光二极管)，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序(sequential)方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。

上述描述了其裸眼式3D的原理。其中，在户外影像显示中，户外3D显示技术有着广泛的应用范围，包括在户外广告、户外显示等在内的领域。户外3D显示技术利用透镜的分光功能形成3D显示效果，3D显示可以使画面更加逼真，更加吸引受众的注意力，从而达到更好的广告宣传效果。

然后现有的户外3D显示仍然存在一定的问题，因为户外3D显示的显示面板一般较大，因此一般采用LED发光灯在横向、纵向上呈阵列分布后形成LED的显示面板，每一个LED发光灯即作为一个图像像素(也即发光光源)，这使得一般户外的显示屏体积较大。

户外的观察距离一般较远，要实现较远距离的3D观察效果，如图1所示，则一般采用较厚的透明基材上形成柱状透镜的方式，上述柱状透镜阵列成阵列排布。或者也可以这样理解：图1中的若干平行的长条状柱状透镜101从左向右排列成阵列，形成柱状透镜阵列10，其中柱状透镜阵列10的底面为平整平面102，顶面形成若干阵列分布的半圆柱面104，即该柱状透镜阵列10的横截面上部为若干半圆形排列的形状。柱状透镜阵列10下方的显示面板12的上的图像通过左眼图像121和右眼图像122复合而成，通过该柱状透镜阵列10的分光作用，将左眼图像、右眼图像分别投送给观察者的眼睛14。即分别将左眼图像121投射给左眼，将右眼图像122投射给右眼。采用这种方式，在为实现几米外的观察距离，就需要将上述柱状透镜阵列10的厚度加工成2-3厘米厚(甚至更厚)，这导致了其体积很大，重量很重，不利于加工和安装。

实用新型内容

为解决现有的柱状透镜阵列由于厚度较大，导致体积大、重量重，不利于加工和安装的问题，本实用新型实施例提供了一种新型户外3D显示装置。

本实用新型实施例提供了一种新型户外3D显示装置，包括显示面板及柱状透镜阵列面板；

所述柱状透镜阵列面板包括若干呈阵列排布的柱状透镜单元；

所述柱状透镜单元包括入射光面和出射光面；所述入射光面为横截面呈内凹曲线的内凹圆柱面，所述出射光面为横截面呈外凸曲线的外凸圆柱面；

所述柱状透镜阵列面板位于入射光面的一侧与所述显示面板相贴；其出射光面的一侧面向观察者；

所述显示面板为LED显示屏，其包括一线路板及设置在所述线路板上的若干LED发光灯，所述LED发光灯在横向、纵向上呈阵列分布；

在所述柱状透镜单元的下方，每一横向上设置的若干LED发光灯被排布成中间上凸的弧形，以使每个LED发光灯贴近于所述入射光面。

本实用新型实施例提供的户外3D显示装置，其分光部件采用柱状透镜阵列面板，贴合在显示面板的表面。该柱状透镜阵列面板采用内凹圆柱面作为入射光面，采用外凸圆柱面作为出射光面的柱状透镜单元。同时，每一横向上设置的若干LED发光灯被排布成中间上凸的弧形，以使每个LED发光灯贴近于所述入射光面。一方面使其可以起到的分光作用，透光率高，同时，减小了其柱状透镜阵列面板的厚度，降低了其重量，使其可以采用贴合的方式，安装在显示面板的表面，因此简化了其安装工艺。同时，采用本实用新型实施例提供的柱状透镜阵列面板，其加工过程也较简单，适合大批量生产。

优选地，所述柱状透镜单元的入射光面上，设有进一步向内凹进的若干凹槽，所述LED发光灯设置在所述凹槽内。

优选地，所述线路板为柔性印刷线路板；

所述柔性印刷线路板的下方设有支撑该柔性印刷线路板的支撑结构；且其上表面与所述柱状透镜阵列面板的入射光面相配合，使LED发光灯在其支撑结构上表面呈弧形分布。

优选地，所述户外3D显示装置的显示面板包括若干拼合而成的LED显示模块；

每个LED显示模块包括若干呈阵列分布的LED发光灯；同时，在每个LED显示模块上方，分别对应设有所述柱状透镜阵列面板。

优选地，所述户外3D显示装置还包括一将所述柱状透镜阵列面板固定在所述显示面板上的透镜固定部件。

优选地，所述透镜固定部件为一卡扣结构；

所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的卡头及设置在所述显示面板上的卡槽；或者，

所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的卡槽及设置在所述显示面板上的卡头。

优选地，所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的卡头及设置在所述显示面板上的卡槽；

所述卡头设置在每个所述柱状透镜单元的边沿。

优选地，所述透镜固定部件为卯榫结构；

所述卯榫结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的榫头及设置在所述显示面板上的榫眼。

优选地，每个LED发光灯紧凑排布，相邻的LED发光灯之间无间隙，所述柱状透镜单元上的凹槽也紧凑排布，相邻的凹槽间无间隙。

优选地，每个LED发光灯疏密排布，相邻的LED发光灯间有一定间隙；所述柱状透镜单元上的凹槽也疏密排布，相邻的凹槽间具有一定间隙。

优选地，所述柱状透镜阵列面板被布置成与所述显示面板的纵向倾斜呈一定的夹角C，该夹角C为15-70°。

附图说明

图1是现有技术中提供的3D显示装置示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中提供的柱状透镜阵列面板立体示意图；

图3是本实用新型具体实施方式中提供的一种优选新型户外3D显示装置示意图；

图4是本实用新型具体实施方式中提供的进一步优选的新型户外3D显示装置示意图；

图5是图5中D处放大示意图；

图6是本实用新型具体实施方式中提供的户外3D显示装置工作原理示意图；

图7是本实用新型具体实施方式中提供的第三种优选的新型户外3D显示装置示意图；

图8是图7的前视示意图；

图9是本实用新型具体实施方式中提供的第四种优选户外3D显示立体示意图；

图10是图9的前视示意图；

图11是本实用新型具体实施方式中提供的第五种优选户外3D显示立体示意图；

图12是图11的前视示意图；

图13是本实用新型具体实施方式中提供的第六种优选户外3D显示立体示意图；

图14是本实用新型具体实施方式中提供的显示面板与柱状透镜阵列面板呈一定角度示意图。

其中，1、柱状透镜阵列面板；2、显示面板；3、LED显示模组；11、柱状透镜单元；12、凹槽；13、虚线；14、卡头；20、像素；21、LED发光灯；22、柔性印刷线路板；23、支撑结构；24、卡槽；S1、入射光面；S2、出射光面。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本例将对本实用新型公开的柱状透镜阵列面板及新型户外3D显示装置进行详细说明。

如图2、图3所示，所述新型户外3D显示装置包括显示面板2及柱状透镜阵列面板1；

其中，所述柱状透镜阵列面板1包括若干呈阵列排布的柱状透镜单元11；

所述柱状透镜单元11包括入射光面S1和出射光面S2；所述入射光面S1为横截面呈内凹曲线的内凹圆柱面，所述出射光面S2为横截面呈外凸曲线的外凸圆柱面；

所述柱状透镜阵列面板1位于入射光面S1的一侧与所述显示面板2相贴；其出射光面S2的一侧面向观察者；

所述显示面板2为LED显示屏，其包括一线路板(图2中未示出)及设置在所述线路板上的若干LED发光灯21，所述LED发光灯21在横向、纵向上呈阵列分布；

同时，如图3所示，在所述柱状透镜单元11的下方，每一横向上设置的若干LED发光灯21被排布成中间上凸的弧形，以使每个LED发光灯21贴近于所述入射光面S1。作为优选的方式，在所述柱状透镜单元11的入射光面S1上，设有进一步向内凹进的若干凹槽12，每个凹槽12对应与所述LED发光灯21配合。

一般户外的显示设备一般采用LED显示屏，即其包括线路板及设置在线路板上的横向、纵向上呈阵列分布的作为发光光源的若干LED发光灯21，靠LED发光灯21(单灯)的亮灭来显示字符。LED发光灯21可以是球形LED，也可以是表面贴装的贴片式LED；用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。理论上每一个LED发光灯21的大小就是一个像素20(当然，实际情况中也要看LED发光灯21分布的密度)。球形LED发光灯21一般由单个LED晶片，反光碗，金属阳极，金属阴极构成，外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。贴片式LED贴于线路板表面，适合SMT(英文全称：SurfaceMountedTechnology，中文全称：表面贴装技术)加工，可回流焊，贴片式LED很好的解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题。无论是球形LED还是贴片式LED，均为本领域技术人员所公知，本例中并不对其做出改进。可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素20，具有亮度高等优点。LED发光灯21的宽度大致为3.0mm。假设一个像素组中有5个像素20，即5个LED发光灯，则其每个柱状透镜单元11的宽度H大约为1.5厘米-2.0厘米。

所谓的柱状透镜单元11，即图2中所示的长条状的结构，若干的柱状透镜单元11被重复排列在一起，当然，其并不是由单个的柱状透镜单元11拼合而成，而是整体成型的一体结构。该图2中示出了7个柱状透镜单元11组成了一柱状透镜阵列面板1，当然，在实际应用过程中，该面板的大小取决于显示面板2的大小。从该图2中可看出，每个柱状透镜单元11的横截面呈凹凸透镜的结构，其下方的面即为内凹圆柱面，其上方的面即为外凸圆柱面。

透镜的作用是根据透镜的特性，起到分光的作用，使光线的焦点在同一个平面上，将显示面板2上不同的图像分别投向不同的视点。当在所述入射光面上设有凹槽12时，凹槽12起到引导LED发光灯21出射光线的出射方向，使其LED发光灯21发出的光线按设定的方向出射，达到分光的目的。

如图2所示，该柱状透镜单元11的中心处厚度最大，向两端逐渐缩小。因此，每个柱状透镜单元11实际上是凸透镜，只不过不是表面为球面的凸透镜，而是表面为圆柱面的凸透镜。其中，所述柱状透镜单元11入射光面S1的半径为R1，出射光面S2的半径为R2；为使该柱状透镜单元11实现凸透镜的功能，需使所述入射光面S1的圆心和所述出射光面S2的圆心同轴但不同心；其中，R1>R2。

柱状透镜单元11的宽度H一般取决于柱状透镜单元11下方显示面板2上像素20的个数。一般在每一个柱状透镜单元11下方，在一横排(一个柱状透镜单元11下方有若干横排)上，根据设置的视点个数设置有一组像素20，每个像素20的图像经该柱状透镜单元11后向不同的方向投射，分别形成多个视点的图像。当然，根据需要，视点的个数可以增加或者减少，本例中以5个视点作为举例说明，在5个不同的视点，人眼将观察到5个不同的图像，但本例并不限定视点个数。显然，视点个数越多，其柱状透镜单元11的宽度H更宽，且对于该上述原理，均为本领域技术人员所公知，本实用新型并不对其做出改进。

具体地，将LED发光灯分布成弧形，可以有多种方式，比如将线路板(或称印刷线路板，英文全称：PrintedCircuitBoard，英文简称：PCB)制成上表面与柱状透镜阵列面板的入射光面相匹配的形状；即其上表面被布置成若干呈阵列分布的弧形表面。然后LED发光灯21被排布在该弧形表面上，如此，使得其上的LED发光灯21也呈中间上凸的弧形。这种时候，一般该线路板为硬质的印刷线路板。

作为优选的方式，也可以像图3所示的方式一样，所述线路板为柔性印刷线路板22(英文全称：FlexiblePrintedCircuit，英文简称：FPC)；

所述柔性印刷线路板22的下方设有支撑该柔性印刷线路板22的支撑结构23；且所述柔性印刷线路板22上表面与所述柱状透镜阵列面板1的入射光面S1相配合，使LED发光灯21在其支撑结构23上表面呈弧形分布。

图6描述了本实用新型提供的户外3D显示装置的工作原理，显示面板2上的图像发出的光线投射向柱状透镜阵列面板1，经该该柱状透镜阵列面板1分光后，向若干视点发送图像，比如图中给出了两个视点的示意图，其分别向左侧视点EL和右侧视点ER分别投射图像，其图像的第一组出射光线L2在其左侧视点EL成像，使观察者在左侧视点EL可以看到一幅视图，其图像的第二组出射光线L1在其右侧视点ER成像，使观察者在右侧视点ER也可以看到一幅不同的视图。

该柱状透镜阵列面板1的材质可以采用透明玻璃、塑料类(比如透明有机材料、透明聚合物材料)等，常见采用PMMA(亚克力)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)。优选材料PMMA制作。

如上述所说，其柱状透镜单元的厚度与视点的个数有关，发明人在试验的过程中发现，其柱状透镜单元的中心厚度Dmax为1-5mm，边缘厚度Dmin为1-3mm效果更好。

作为优选的实施方式，在所述户外3D显示装置还包括一将所述柱状透镜阵列面板1固定在所述显示面板2上的透镜固定部件。至于具体如何实现其柱状透镜阵列面板1的固定，本领域技术人员可以采用多种形式，比如，所述透镜固定部件为一卡扣结构；

所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板1上的卡头及设置在所述显示面板2上的卡槽；或者，

所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板1上的卡槽及设置在所述显示面板2上的卡头。在安装户外3D显示装置时，只需将卡头对准卡槽，配合卡入即可实现其卡扣连接。

作为优选的方式，本例给出了一种优选的方式，可以如图4、图5所示，所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板1上的卡头14及设置在所述显示面板2上的卡槽24；

所述卡头14设置在每个所述柱状透镜单元11的边沿。

上述提到的卡扣结构，我们还可以采用日常生活中常见的连接方式，比如采用卯榫结构，所述卯榫结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板1上的榫头及设置在所述显示面板2上的榫眼。

当然，其他任意的连接形式都是可以的，只要其能起到将柱状透镜阵列面板1固定在显示面板2上的作用即可。

图3-图5中给出了LED发光灯21为贴片式LED的示意图；该贴片式LED发光灯一般呈方形，因此，对应的，柱状透镜阵列面板1上的凹槽12被设置成条状的方形槽。

作为一种具体实施的方式，图7、图8中给出了LED发光灯21为球形LED的示意图，在每一个柱状透镜单元11下方，设置有若干球形的LED发光灯21。

该球形LED被分布成中间向上突起的弧形结构。该图中省略了线路板。但实际上，显示面板2是包括线路板的，只是上述图中简化了线路板。

如下图9-图12(这些图中均省略了线路板)所示，同时，当采用球形LED作为发光光源时，作为优选的一种方式，在其柱状透镜单元的下表面设置凹槽12。该凹槽12与图3-图5中的凹槽12形式上略有区别，被设置成长条的半圆柱槽。

图9中所示的虚线13是各凹槽顶部形成的圆弧面，其可以看做是该柱状透镜单元11换算后的理论内凹圆柱面。每个凹槽12将各LED发光灯21发出的光线按照设定的方向射出，起到分光的作用。

如图9、图10所示，每个LED发光灯21疏密排布，相邻的LED发光灯21间有间隙；所述柱状透镜单元11上的凹槽12也疏密排布，相邻的凹槽12间具有间隙。

如图11、图12所示，每个LED发光灯21紧凑排布，相邻的LED发光灯21之间无间隙，所述柱状透镜单元11上的凹槽12也紧凑排布，相邻的凹槽12间无间隙。

作为优选的实施方式，当新型户外3D显示装置的体积较大时，可以采用拼合的技术，将若干模块拼合成整块的大型屏幕。如图13所示，所述户外3D显示装置的显示面板2包括若干拼合而成的LED显示模块3；

每个LED显示模块3包括若干呈阵列分布的LED发光灯21；同时，在每个LED显示模块3上方，分别对应设有所述柱状透镜阵列面板1。

每个LED显示模块3之间的拼合可以采用本领域技术人员所熟知的方式，比如每个LED显示模块3之间，可以采用胶粘、卡接等方式实现拼合。

对于采用透明玻璃材料制作的柱状透镜阵列面板1，可以采用切削、粗磨、精魔等步骤制作而成。对于塑料类的柱状透镜阵列面板1，可以采用注塑成型、或者光刻热熔胶+等离子蚀刻等方法制作而成。可以采用常用的制作透镜阵列的方法形成，不再赘述。

如图14所示，柱状透镜阵列面板1被布置成与显示面板2的纵向成一定的倾斜夹角C，该夹角C为15-70°。

装配时，只需将本例提供的柱状透镜阵列面板1贴合、固定在显示面板2表面，形成单个的LED显示模块3，然后将各LED显示模块3组装成整体的户外3D显示装置即可。

本实用新型实施例提供的户外3D显示装置，其分光部件采用柱状透镜阵列面板1，贴合在显示面板2的表面。该柱状透镜阵列面板1采用内凹圆柱面作为入射光面S1，采用外凸圆柱面作为出射光面S2的柱状透镜单元11。同时，每一横向上设置的若干LED发光灯21被排布成中间上凸的弧形，以使每个LED发光灯21贴近于所述入射光面S1。一方面使其可以起到的分光作用，透光率高，同时，减小了其柱状透镜阵列面板1的厚度，降低了其重量，使其可以采用贴合的方式，安装在显示面板2的表面，因此简化了其安装工艺。同时，采用本实用新型实施例提供的柱状透镜阵列面板1，其加工过程也较简单，适合大批量生产。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种新型户外3D显示装置，其特征在于，包括显示面板及柱状透镜阵列面板；

所述柱状透镜阵列面板包括若干呈阵列排布的柱状透镜单元；

所述柱状透镜单元包括入射光面和出射光面；所述入射光面为横截面呈内凹曲线的内凹圆柱面，所述出射光面为横截面呈外凸曲线的外凸圆柱面；

所述柱状透镜阵列面板位于入射光面的一侧与所述显示面板相贴；其出射光面的一侧面向观察者；

所述显示面板为LED显示屏，其包括一线路板及设置在所述线路板上的若干LED发光灯，所述LED发光灯在横向、纵向上呈阵列分布；

在所述柱状透镜单元的下方，每一横向上设置的若干LED发光灯被排布成中间上凸的弧形，以使每个LED发光灯贴近于所述入射光面。

2.根据权利要求1所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述柱状透镜单元的入射光面上，设有进一步向内凹进的若干凹槽，所述LED发光灯设置在所述凹槽内。

3.根据权利要求2所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述线路板为柔性印刷线路板；

所述柔性印刷线路板的下方设有支撑该柔性印刷线路板的支撑结构；且所述柔性印刷线路板上表面与所述柱状透镜阵列面板的入射光面相配合，使LED发光灯在其支撑结构上表面呈弧形分布。

4.根据权利要求3所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述户外3D显示装置的显示面板包括若干拼合而成的LED显示模块；

每个LED显示模块包括若干呈阵列分布的LED发光灯；同时，在每个LED显示模块上方，分别对应设有所述柱状透镜阵列面板。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述户外3D显示装置还包括一将所述柱状透镜阵列面板固定在所述显示面板上的透镜固定部件。

6.根据权利要求5所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述透镜固定部件为一卡扣结构；

所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的卡头及设置在所述显示面板上的卡槽；或者，

所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的卡槽及设置在所述显示面板上的卡头。

7.根据权利要求6所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述卡扣结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的卡头及设置在所述显示面板上的卡槽；

所述卡头设置在每个所述柱状透镜单元的边沿。

8.根据权利要求5所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述透镜固定部件为卯榫结构；

所述卯榫结构包括设置在所述柱状透镜阵列面板上的榫头及设置在所述显示面板上的榫眼。

9.根据权利要求5所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，每个LED发光灯紧凑排布，所述柱状透镜单元上的凹槽紧凑排布。

10.根据权利要求5所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，每个LED发光灯疏密排布；所述柱状透镜单元上的凹槽也疏密排布。

11.根据权利要求5所述的新型户外3D显示装置，其特征在于，所述柱状透镜阵列面板被布置成与所述显示面板的纵向倾斜呈一定的夹角C，该夹角C为15-70°。