一種基于三合一led顯示屏的裸眼3d顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及裸眼3D顯示技術(shù)，尤其涉及一種基于三合一 LED顯示屏的裸眼3D 顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們在觀看自然物體時(shí)，既可以感知物體的形狀，同時(shí)也可以感知物體遠(yuǎn)離自己 的距離及物體的相對位置關(guān)系，能夠顯示這種完整的物體空間信息的顯示系統(tǒng)被稱為3D 顯示系統(tǒng)。隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，各種3D顯示技術(shù)已經(jīng)漸漸發(fā)展起來。
[0003] 裸眼3D顯示裝置是不需要輔助設(shè)備（如佩戴紅藍(lán)、偏振、快門眼鏡或者液晶頭盔 等）的一種顯示技術(shù)，它在航空航天、軍事、醫(yī)學(xué)、廣告設(shè)計(jì)和娛樂互動(dòng)等領(lǐng)域均有廣泛的 應(yīng)用背景。裸眼3D顯示裝置包括2D顯示屏和光柵，光柵采用狹縫光柵或者柱透鏡光柵；將 同一場景所獲得的多幅稍有差異的圖像稱為視差圖像，將視差圖像的子像素（2D顯示屏中 一個(gè)完整像素包括紅R綠G藍(lán)B色散子像素組成）按照光柵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，以一定規(guī)律排列 生成合成圖像，將合成圖像顯示在2D顯示屏上，由于狹縫光柵的遮擋作用或柱透鏡光柵的 折射作用，觀看者的左右眼看到的圖像信息來自不同的視差圖像，經(jīng)過大腦融合產(chǎn)生具有 立體效果的立體圖像。
[0004] 裸眼3D顯示裝置中，通常采用液晶顯示器IXD作為其2D顯示屏。然而，IXD普遍 存在著亮度偏低、顯示尺寸受限等問題，而發(fā)光二極管LED顯示屏相比于LCD來說，具有高 亮度、形狀尺寸幾乎可任意拼接等優(yōu)勢，正逐漸應(yīng)用到裸眼3D顯示裝置中。
[0005] 通常，裸眼3D顯示裝置對2D顯示屏的子像素排布要求很高，一般需滿足如下要 求：一個(gè)完整像素中由IRlGlB三色子像素?zé)艚M成，并且子像素應(yīng)在水平方向上按紅R、綠G、 藍(lán)B的順序循環(huán)排布，在垂直方向上為紅、綠、藍(lán)的同一色，且要求每個(gè)子像素在水平和垂 直方向上的間距均應(yīng)保持相等。
[0006] 但是，對于市面上常見的LED顯示屏來說，其子像素結(jié)構(gòu)通常難以滿足裸眼3D顯 示領(lǐng)域的特殊要求。目前，若仍希望采用LED屏作為裸眼3D系統(tǒng)中的2D顯示屏，可以采用 滿足特殊結(jié)構(gòu)要求的三拼一 LED顯示屏或者三合一 LED顯示屏；三拼一 LED顯示屏中，子像 素的間距相等，為完整的像素間距的三分之一；而三合一 LED顯示屏中，子像素的間距不均 勻。如果采用三拼一 LED顯示屏，成本較高，且分辨率不易降低；如果采用三合一 LED顯示 屏，通常基于整像素級別進(jìn)行光柵設(shè)計(jì)和圖像合成，也就是說將IRlGlB三個(gè)子像素作為一 個(gè)整體，此時(shí)的像素間距即為LED顯示屏的點(diǎn)距，但這種方法會嚴(yán)重?fù)p失LED屏的分辨率， 其立體圖像的細(xì)膩度也會降低，圖像的顆粒感會加重。
[0007] 對于現(xiàn)有的三合一 LED顯示屏，具有以下特征：像素均勻周期性排布且水平和豎 直方向上的點(diǎn)距相等，每個(gè)像素包含IRlGlB三個(gè)子像素，也就是每個(gè)像素包含紅、綠、藍(lán)三 顆燈芯，其中兩顆燈沿水平方向排布，第三顆燈位于前兩顆燈的中下部，三顆燈組成一個(gè)正 三角形。針對這種市面上常見的LED顯示屏，每個(gè)子像素在水平和垂直方向上的間距不相 等，現(xiàn)有的裸眼3D顯示裝置不能給出設(shè)計(jì)方案和立體圖像合成算法。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提出一種基于三合一 LED顯示屏的裸眼 3D顯示裝置。
[0009] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于三合一 LED顯示屏的裸眼3D顯示裝置。 [0010] 裸眼3D顯示裝置包括2D顯示屏和光柵，本實(shí)用新型中2D顯示屏采用三合一 LED。
[0011] 本實(shí)用新型的基于三合一 LED顯示屏的裸眼3D顯示裝置包括：三合一 LED顯示屏 和光柵；其中，三合一 LED顯示屏包括均勻周期性排布的像素，并且水平和豎直方向上的像 素間距相等；每個(gè)像素包括第一至第三子像素，其中，第一和第二子像素沿水平方向排布， 第三子像素位于第一和第二子像素的中下部，第一至第三子像素組成一個(gè)正三角形；第一 至第三子像素為紅綠藍(lán)子像素的排列；一個(gè)像素沿水平方向，平均分三份，其中一份為一個(gè) 虛擬子像素，虛擬子像素間距P等于三合一 LED顯示屏的像素點(diǎn)距p。的1/3,即p = p。/3 ; 光柵為狹縫光柵，或者柱鏡光柵。
[0012] 本實(shí)用新型按照虛擬子像素間距設(shè)置光柵參數(shù)。
[0013] 狹縫光柵包括：
[0014] 1)光柵常數(shù)即光柵周期d為：
[0016] 其中，X為在水平方向上一個(gè)光柵周期內(nèi)所包含的子像素個(gè)數(shù)，此處的子像素為虛 擬子像素，子像素間距P等于三合一 LED顯示屏像素點(diǎn)距的1/3, S代表每個(gè)虛擬子像素在 觀看平面所占的水平寬度；
[0017] 2)透光條寬度a為：
[0019] 3)光柵與三合一 LED顯示屏的間距即屏柵距1為：
[0021] 其中，H為最佳觀看距離，也就是觀看者距離光柵的距離
[0022] 柱鏡光柵包括：
[0023] 1)光柵常數(shù)即光柵周期d為：
[0025] 2)柱透鏡的焦距f為：
[0027] 3)柱鏡光柵的厚度t為：
[0029] 其中，η為柱透鏡折射率；
[0030] 本實(shí)用新型按照虛擬子像素，將視差圖像按照三合一 LED顯示屏的子像素的物理 結(jié)構(gòu)生成合成圖像：
[0031] 1)根據(jù)不同子像素所處的物理位置，計(jì)算其對應(yīng)的視點(diǎn)數(shù)，得到三合一 LED顯示 屏上所有子像素的視點(diǎn)數(shù)映射矩陣Q :
[0032] 計(jì)算視點(diǎn)數(shù)映射矩陣Q時(shí)，可將三合一 LED顯示屏上的所有子像素分為三種情況 討論：
[0033] a)所有像素中的第一子像素的視點(diǎn)數(shù)為：
[0035] 其中，％，1)為第一子像素在圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置，k1= 3Xk+l(k代表水平 方向上第k個(gè)像素 ，k = 0, 1，2...)為第一子像素的列坐標(biāo)，1為第一子像素的行坐標(biāo)，Icciff表示三合一 LED顯示屏左上邊緣與光柵單元邊緣點(diǎn)的水平位移量，α為光柵軸相對于三合 一 LED顯示屏垂直軸的傾斜夾角，X為一個(gè)光柵周期在水平方向上覆蓋的虛擬子像素的個(gè) 數(shù)，mod為取余操作；
[0036] b)所有像素中的第二子像素的視點(diǎn)數(shù)為：
[0038] 其中，（k2, 1)為第二子像素在圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置，k2= 3Xk+2為第二子像 素的列坐標(biāo)，A X為每個(gè)像素中第一至第三子像素的中心點(diǎn)組成的正三角形的邊長；
[0039] c)所有像素中的第三子像素的視點(diǎn)數(shù)為：
[0041] 其中，（k3, 1)為第三子像素在圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置，k3= 3Xk+3為第三子像 素的列坐標(biāo)；
[0042] 從而得到了三合一 LED顯示屏上所有子像素的視點(diǎn)數(shù)映射矩陣Q，這里值得注意 的是，Q為浮點(diǎn)型視點(diǎn)映射矩陣，即Q中的數(shù)值應(yīng)保持非整性，不能對其進(jìn)行四舍五入取整；
[0043] 2)利用加權(quán)求和思想，結(jié)合得到的浮點(diǎn)型視點(diǎn)數(shù)映射矩陣Q，對合成圖像上的所 有子像素的灰度值進(jìn)行賦值，這里取相鄰兩視差圖像的線性加權(quán)求和值作為給定子像素的 灰度值，公式如下：
[0044] R(k, I) = I (k, I, i) X ξ ,+I (k