專利名稱：Led大尺寸自由立體顯示技術(shù)的制作方法
LED大尺寸自由立體顯示技術(shù) LED顯示技術(shù)具有高亮度、高分辨率顯示的優(yōu)點，適用于需要高亮 度和高分辨率顯示需求的場合，特別適用于戶外顯示。 LCD和PDP顯示技術(shù)大約可以提供500尼特的亮度，而LED顯示技 術(shù)卻可以提供出遠大于1000尼特以上的顯示亮度。LCD和PDP顯示 技術(shù)只能提供平板顯示方式，而LED顯示技術(shù)卻能夠提供彎曲的顯 示方式，而且可以根據(jù)需要任意的拼接顯示單元，以形成不同尺寸、 不同分辨率和不同形狀的顯示屏。LED在廣告宣傳、文化娛樂、科 研教學(xué)等領(lǐng)域有著其它顯示技術(shù)無法取代的優(yōu)點。 利用LED顯示技術(shù)顯示自由立體圖象， 一直是人們不斷研究的領(lǐng)域， 只是由于LED顯示技術(shù)不同于LCD和PDP顯示技術(shù)，特別是其像 素的排列方式不適合于自由立體顯示技術(shù)的應(yīng)用，因此防礙了自由立 體顯示技術(shù)在LED顯示屏上的應(yīng)用。
本發(fā)明提出一種LED大尺寸自由立體顯示技術(shù)，通過對LED顯示像 素的重新設(shè)計和布局，以及特殊設(shè)計的平面和立體顯示兩用金屬光 柵，實現(xiàn)了利用LED顯示技術(shù)顯示自由立體圖象u 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。
圖1是對本發(fā)明涉及的LED大尺寸自由立體顯示技術(shù)的整體說明。 1是LED自由立體顯示單元，每個LED自由立體顯示單元都具有同 樣的像素結(jié)構(gòu)、像素數(shù)和像素排列方式及顯示方式。2是每個自由立體顯示單元上的立體成像光柵，它們可以是柱鏡板構(gòu)成的，也可以是 由狹縫光柵構(gòu)成的。3是計算機，它將自由立體圖象傳輸?shù)絃ED自
由立體一顯示屏。4是控制監(jiān)視器，它監(jiān)視計算機輸出的對于LED
屏的控制信號和圖象信號。
圖2是對LED自由立體顯示單元的描述。
1是一個LED自由立體顯示單元。5、 6、 7表示其中的像素。像素的 排列是由左向右為紅子像素、綠子像素、藍子像素，構(gòu)成一個完整 像素，然后繼續(xù)以紅子像素、綠子像素、藍子像素排列，依次構(gòu)成每 一個完整像素。11.表示每個完整像素之間的距離，也就是點距，點 距是畫定的，且每個自由立體顯示單元上的像素點距都是完全相同 的。在垂直方向上像素的排列方式，每一行都是一樣的，即從垂直方 向上看，第一列全部是紅子像素，第二列全部是綠子像素，第三列全 部是藍子像素，依次類推。12是在垂直方向上，兩個像素之間的距 離。13是每個自由立體顯示單元在垂直方向上的像素數(shù)。14是每個 自由立體顯示單元水平方向上的像素數(shù)。8、 9、 10描述的是在第一 行水平方向上第二個像素的紅子像素、綠子像素和藍子像素。15表 示這些像素不間斷的排列下去直到滿足每個自由立體顯示單元在水 平方向上的像素總數(shù)14。 16表示這些像素不間斷的在垂直方向上自 上而下排列下去，直到滿足在垂直方向上的全部像素數(shù)13。 17表示 每個子像素的寬度。18表示每個子像素的高度。因為LED顯示技術(shù) 主要是依靠每個小的呈矩形的發(fā)光二極管構(gòu)成的，其兩端有兩個電 極，那里是不會發(fā)光的，為了能夠便于后面對本發(fā)明的描述，我們用19表示每個子像素的有效發(fā)光高度。在圖2中，為了清晰起見，只 對一個發(fā)光二極管做了帶有焊接電極的圖示，而且為了顯示的更清
楚，對其中填充的顏色也特意顯示的較其它藍子像素談了些。20是
每個子像素在水平方向上的間距，全部子像素之間的間距在水平方向
上都必須保持相等。21是每個子像素在垂直方向上的間距，全部像
素在垂直方向上的間距都必須保持相等。
圖3是說明如何獲得一個自由立體幀的。
23是一個物體，它可以是一個真實的物體，也可以是一個在計算機 中生成的數(shù)字化物體模型，有一個序列攝象機會聚到這個物體上，它 們是從24到31。這些攝象機可以是真實的攝象機，也可以是計算機 中匯圖軟件中的攝象機。通過這些攝象機，可以獲得一個序列圖象， 它們是從32到39。這些圖象的高度為50，寬度為49。也可以用像 素來表示，比如如果攝象機是高清攝象機，則50的具體數(shù)值就是1080 個像素，而49就是1920個像素。
將32中的第一列圖象像素提取出來放置到40的位置，將33中的第 一列圖象像素提取出來放置在41的位置，依次類推，最后將39中第 一列圖象像素提取出來放置在47的位置，這樣我們就得到一個自由 立體列。依次形成自由立體列的序列，最終形成自由立體幀。自由立 體幀的寬度是48，而高度是51。如果是高清圖象，則48的像素數(shù)為 15360個像素，而51的像素數(shù)仍為1080。這樣圖象的長寬比率出現(xiàn) 了變化，為了保證自由立體幀同原有圖象相一致，需要在垂直方向上 將長度放大8倍，我們最終獲得了在垂直方向上有8640個像素。圖4說明如何看到自由立體幀的顯示的立體圖象。
40、 41直到47都是代表像素的。40是代表第一個攝象機拍攝的第 一幅圖的第一行第一列像素，41是代表第二個攝象機拍攝的第二幅 圖的第一行第一列像素，而47是代表第八攝象機拍攝的第八幅圖的 第一行第一列像素。這樣順序排過去。53是立體成像光柵，它可以 是柱鏡板光柵，也可以是狹縫光柵，無論用那種光柵，其實都可以理 解為在垂直方向被拉長了的針孔構(gòu)成的光柵，柱鏡光柵只是可以會聚 更多光線。52是光柵的光線透射中心，它可以是柱鏡光柵的透鏡中 心，也可以是狹縫光柵的狹縫中心。54是觀察者的左眼。55是觀察 者的右眼。56表示觀察者左眼的視線。57表示觀察者右眼的視線。 可以看出，觀察者左眼只能看到41、 48、 53、 59等像素；而右眼只 能看到40、 47、 60、 61等像素。換句話說，左眼只能看到第二個攝 象機拍攝的圖象，而右眼只能看到第一個攝象機拍攝的圖象。如果這 時觀察者在水平方向向左移動，則左眼會依次看到第三幅圖象、第四 副圖象，直到第八幅圖象；而右眼也會依次看到第二副圖象、第三幅 圖象，直到第七幅圖象。這時觀察者看到的是具有不同視差的序列圖 像，因此獲得了立體視覺，并且獲得了一定的視角。觀察者繼續(xù)再向 左移動，就會經(jīng)歷一次反相，因為當左眼看到47，而右眼看到46時 發(fā)生-一次反相，因為這時左眼看到了第一個攝象機拍攝的圖，而右眼 看到了第八個攝象機拍攝的圖，這時不僅視差恰好是相反的，而且也 是很大的反相視差，觀察者會感覺很不舒服，這是自由立體成像技術(shù) 的固有缺憾。然而，這個過程是短暫的，因為只要跨越這個像素組后，視差序列就又變的正常了。
63是光柵到顯示屏的距離，準確的說，
是光柵到顯示像素之間的距離。64是光柵的周期，也叫柵距，用光 柵專業(yè)的術(shù)語可稱作每英寸的光柵線數(shù)，用LPI描述。62是人眼的 瞳孔間距，大約為6.5厘米。
圖5說明一個LED自由立體顯示單元的基本結(jié)構(gòu)。 70是一個LED自由立體顯示單元,78為垂直高度同時表示像素數(shù)目， 79為水平寬度同時表示水平像素數(shù)。71是光柵，可以是柱鏡光柵也 可以是狹縫光柵，光柵可以傾斜放置，以用來消除可能發(fā)生的莫爾千 涉條紋，也可以垂直放置，夾角81是可以調(diào)節(jié)的，當然這個夾角必 須同自由立體幀相匹配。80是光柵的周期，或稱LPL 72是將光柵 71固定在LED顯示單元70上面后形成的圖象外觀效果。LED圖象 通過光柵呈現(xiàn)出來，并通過人眼的雙眼視差辨別產(chǎn)生立體視覺。82 是光柵到LED顯示屏的距離。73是LED顯示屏的驅(qū)動電路盒。76 是LED顯示屏的驅(qū)動電路。77是輸入LED顯示屏的圖象信號和電源D 光柵可以用金屬制作，這樣不僅便于保證精密加工，而且還可以適應(yīng) LED屏在高溫和低溫環(huán)境下應(yīng)用時的可靠性。采用金屬制作光柵還 可以有效的減輕光柵的重量，也便于安裝調(diào)試。另一個顯著的優(yōu)點是， 采用金屬光柵會有效地消除莫爾千涉，因為金屬光柵的背面不會反 光，因此也就不會同LED屏相互作用而形成莫爾干涉。釆用激光技 術(shù)加工金屬光柵可以有效控制加工精度。在光柵的周邊和中央都有加 強筋，其直徑很小，因此不會影響主觀視覺精度。84和84是這些加 強筋的結(jié)構(gòu)圖，它們在每個顯示單元的外面將光柵包圍起來，再在中間設(shè)置數(shù)條加強筋。光柵通過金屬支架或塑料支架固定在LED顯示 單元上。因為狹縫必須保證每只眼睛都能夠準確的看到自己視圖，因
此LED顯示單元不能再安裝遮光罩。全部的發(fā)光二極管都要裸露焊 接在基板上。
圖6是利用LED自由立體顯示單元拼接成的大尺寸LED自由立體顯 示屏。
79是LED自由立體顯示單元的寬度，78為LED自由立體顯示單元 的高度，90是將LED自由立體顯示單元拼接后的屏寬，91是將LED 自由立體顯示屏拼界后的屏高。92是LED自由立體顯示屏的驅(qū)動電 路機箱和電子驅(qū)動電路，93是光柵。由于光柵是金屬制作的，而光 柵同LED顯示單元之間存在空間距離，因此通風(fēng)散熱的效果是良好 的。在實際應(yīng)用中，LED自由立體顯示單元是比較小的，由一定數(shù) 量的LED自由立體顯示單元屏構(gòu)成較大的自由立體顯示單元屏，再 由這些屏拼接成最終的大尺寸LED自由立體顯示屏。 圖7是一個利用本發(fā)明實現(xiàn)的實施例。
5、 6、 7、 8、 9、 10是紅、綠、藍子像素，分別采用JZ-S0603紅、綠、
藍發(fā)光二極管構(gòu)成。該發(fā)光管的長18為1.6毫米，該發(fā)光管的寬度 17為0.8毫米，發(fā)光區(qū)19為1.1毫米。紅、綠、藍各子像素的排列 為均勻的從左至右，圖8中的發(fā)光管發(fā)光面面向讀者。每個子像素之 間的距離為2.0毫米，每個完整像素之間的水平間距11為6.0毫米， 像素在垂直方向上間隔21為6.()毫米，同樣均勻排布。每個子像素 在垂直方向上對齊。顯示單元在水平方向有32個完整像素，寬度14為192毫米寬，在垂直方向也有32個完整像素，高度13為192毫米。 用這樣的顯示單元構(gòu)成LED自由立體顯示大單元屏100，每個LED 自由立體顯示大單元屏在水平方向有10個顯示單元，共有320個像 素，長度102為1920毫米；在垂直方向上有8個顯示單元，共有256 個像素，高度101為1536毫米。
再在水平方向上用4塊這樣的LED自由立體顯示單元板，構(gòu)成最終 水平顯示分辨率達到1280像素，總寬度為7680毫米。再在垂直方向 上用3塊這樣的LED自由立體顯示板，構(gòu)成最終垂直顯示分辨率達 到768像素，總高度為4608毫米。
光柵安裝在每個LED的基本自由立體顯示單元上，這個光柵的尺寸 為192毫米寬、192毫米高。光柵可以是垂直的，也可以是傾斜的。 光柵用合金鋁板制作，用激光加工光柵條紋，每個光柵單元周邊有一 圈加強筋，中間有一個十子加強筋。光柵同LED顯示單元通過螺絲 固定，光柵和LED屏之間保留一個間距，間距中的介質(zhì)為空氣。


如下-.
圖1是對本發(fā)明涉及的LED大尺寸自由立體顯示技術(shù)的整體說明。
圖2是對LED自由立體顯示單元的描述。
圖3是說明如何獲得一個自由立體幀的。
圖4說明如何看到自由立體幀的顯示的立體圖象。
圖5說明一個LED自由立體顯示單元的基本結(jié)構(gòu)。
圖6是乖傭LED自由立體M^^W^^R寸LED自由立體顯胃。
圖7是一個利用本發(fā)明實現(xiàn)的實施例。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種LED大尺寸自由立體顯示屏，其特征是，該屏由特殊排列的紅、綠、藍子像素構(gòu)成LED自由立體顯示單元，紅、綠、藍子像素的排列在水平方向上為自左至右均勻間隔排列構(gòu)成一個水平行，在垂直方向上為紅、綠、藍子像素各構(gòu)成一個垂直列，同樣均勻間隔排列，該顯示單元上間隔放置一塊光柵板，利用該光柵板保證觀察者通過光柵左眼只能看到顯示單元顯示的左眼圖象，而右眼只能看到顯示單元顯示的右眼圖象，從而獲得不用佩帶眼鏡就可以觀看的自由立體圖象，每個顯示單元和一個安置在顯示單元上的光柵，構(gòu)成一個LED自由立體顯示單元，許多個這樣的LED自由立體顯示單元構(gòu)成一個LED大尺寸自由立體顯示屏，該屏通過計算機驅(qū)動，顯示自由立體幀圖象，由許多自由立體幀圖象構(gòu)成自由立體動態(tài)圖象。
2. 權(quán)利要求1中所涉及的像素排列，其特征是在水平方向和垂直方 向上，子像素和完整像素之間的間距都是相等的，LED發(fā)光元件 的長邊是垂直放置的，而短邊是水平放置的，長邊排列是同像素 排列的列相平行的，而短邊是同像素排列的行相平行的，在LED 自由立體顯示單元拼接成大尺寸的LED自由立體顯示屏后，其整體的子像素和完整像素之間的間隔，無論在水平方向上，還是在 垂直方向上仍然上等間隔排列的。
3. 權(quán)利要求1中涉及到的光柵，其特征是該光柵是用金屬通過激光加工制作完成的，該光柵的狹縫可以是沿著垂直方向構(gòu)成，也可以傾斜構(gòu)成，后者用于消除莫爾干涉，光柵通過螺絲固定在LED 顯示單元上，光柵與LED顯示單元之間的介質(zhì)是空氣，光柵上有 加強筋。
4. 權(quán)利要求1中涉及到的光柵，其特征是該光柵是用柱鏡光柵板制 作完成的，該光柵的柱鏡可以是沿著垂直方向構(gòu)成，也可以傾斜 構(gòu)成，后者用于消除莫爾干涉，柱鏡光柵板通過螺絲固定在LED 顯示單元上，柱鏡光柵板與LED顯示單元之間的介質(zhì)是空氣。
5. 權(quán)利要求1中涉及的自由立體圖象和立體幀，其特征是，該圖象 的自由立體幀是通過在一個具有視差序列的圖象中依次提取每一 幅圖象的符合點像素，并用它們構(gòu)成一個完整的立體幀像素，最 終構(gòu)成一個立體幀的行和立體幀，并在垂直方向上將此立體幀等 比放大而形成的，連續(xù)播放這些立體幀，可以獲得自由立體動態(tài) 圖象。
6. 權(quán)利要求1中的紅、綠、藍子像素，其特征是，構(gòu)成這些子像素 的發(fā)光管的長度為1.6毫米，寬度為0.8毫米，每個子像素之間的 水平間距為2.0毫米，每個完整像素之間的水平間距為6.0毫米， 每個子像素在垂直方向上的間距為6.0毫米，子像素的長邊同像 素列相平行，而子像素的短邊同像素行相平行。
7. 權(quán)利要求1中涉及的LED自由立體顯示單元，其特征是該顯示單 元由水平32個完整像素和垂直32個完整像素構(gòu)成，每個LED自 由立體顯示單元的尺寸為192毫米寬和192毫米高。8.權(quán)利要求1中涉及的大尺寸LED自由立體顯示屏，其特征是該屏 由水平方向上40塊LED自由立體顯示單元構(gòu)成，共形成1280個 像素，而在垂直方向上由24塊LED自由立體顯示單元構(gòu)成，共 形成768個像素，該屏的水平寬度為7680毫米，高度為4608毫 米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED大尺寸自由立體顯示屏，其特征是，該屏由特殊排列的紅、綠、藍子像素構(gòu)成LED自由立體顯示單元，紅、綠、藍子像素的排列在水平方向上為自左至右均勻間隔排列構(gòu)成一個水平行，在垂直方向上為紅、綠、藍子像素各構(gòu)成一個垂直列，同樣均勻間隔排列，該顯示單元上間隔放置一塊光柵板，利用該光柵板保證觀察者通過光柵左眼只能看到顯示單元顯示的左眼圖象，而右眼只能看到顯示單元顯示的右眼圖象，從而獲得不用佩帶眼鏡就可以觀看的自由立體圖象，每個顯示單元和一個安置在顯示單元上的光柵，構(gòu)成一個LED自由立體顯示單元，多個這樣的LED自由立體顯示單元構(gòu)成一個LED大尺寸自由立體顯示屏，該屏通過計算機驅(qū)動，顯示自由立體幀圖象，由多個自由立體幀圖象構(gòu)成自由立體動態(tài)圖象。
文檔編號G02B27/22GK101281706SQ20081005275
公開日2008年10月8日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者昌 李 申請人:天津三維成像技術(shù)有限公司