一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统及其控制方法技术方案

技术编号:14684798 阅读:190 留言:0更新日期:2017-02-22 18:26
本发明专利技术提供一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统及其控制方法,系统在背光模块的子模块的出光表面,放置有散射/透射可切换的散射/透射可控膜层,通过控制处于散射和透射两种状态的膜层数量,可实现背光子模块发光角度的可调;散射/透射可控膜层通过控制对其施加的电参数,可实现该模块透明/散射两种状态的切换,或散射程度的可调,实现根据观看者的需要调节亮度均匀性及亮度大小值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及裸眼3D显示领域,更具体地,涉及一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统及其控制方法
技术介绍
裸眼3D显示由于其可提供具有深度信息的图像,比平面显示更接近人类的用眼习惯,具有无可比拟的优势,尤其在医疗、航空航天、军事训练等领域,深度信息显得尤为重要。经过近年的发展,市场上逐步出现了以柱透镜技术、光栅技术和指向性背光技术为主流的裸眼3D显示方案。其中,指向性背光技术的基本原理是:对应观看者的左右眼,存在两组独立的背光单元,配合指向性导光板或膜层、透镜等实现光的指向性投射。当屏幕播放左眼图像时,对应左眼的背光单元打开,右眼背光单元关闭,则观看者左眼看到左眼图像,播放右眼图像时则反之。观看者左右眼交替接收到来自屏幕的左右眼图像,经过大脑融像,则具有立体视觉。由该原理可以看出,指向性背光的裸眼3D显示左右眼观看到的图像分辨率与屏幕源分辨率一致,克服了前两种技术分辨率下降的缺陷,并且无莫尔条纹,串扰率低,因而具有更好的发展前景。通常来说,指向式背光裸眼立体显示技术所用的背光单元为面发光的LED灯条,其发光面上覆盖一层散射强度固定的散射膜层以使发光面出光均匀。每个背光单元经过导光板、透镜阵列等结构后成像,汇聚成的光斑即是一个3D观看视区。为了控制串扰率,通常两个视区在空间上尽可能的分离不交错,从而视区中间存在一定的暗区,存在亮度不均匀性。另外,通常使用固定的占空比驱动背光单元,亮度难以调节。这限制了指向性背光裸眼3D显示在播放2D图像时的播放效果和观看自由度。一个背光单元的特性可用发光强度的角度分布来表示,发光角度可定义为:当背光单元发光面的法向记为0度,随着角度增大,发光强度下降到0度时的发光强度的50%,此时的角度可称为发光角度。
技术实现思路
本专利技术提供一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,该系统可实现根据观看者的需要调节亮度均匀性及亮度大小值。本专利技术的又一目的在于提供一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统的控制方法。为了达到上述技术效果,本专利技术的技术方案如下:一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,包括背光模块、透镜阵列模块、中央控制模块和液晶显示面板;所述中央控制模块与背光模块和液晶显示面板电连接,透镜阵列模块设置于背光模块和液晶显示面板之间。进一步地,所述背光模块包括第一子模块和第二子模块,所述第一子模块和第二子模块均包括发光单元、散射强度固定的散射膜层以及一层或多层的散射/透射可控膜层,发光单元、散射强度固定的散射膜层和散射/透射可控膜层固定在一封装外壳上,发光单元安装在封装外壳的一端,散射强度固定的散射膜层和散射/透射可控膜层连接后安装在封装外壳的另一端,散射强度固定的散射膜层贴近封装外壳;所述散射/透射可控膜层与中央控制模块电连接。本专利技术中,在背光模块的子模块的出光表面,放置有散射/透射可切换的散射/透射可控膜层,通过控制处于散射和透射两种状态的膜层数量,可实现背光子模块发光角度的可调;散射/透射可控膜层通过控制对其施加的电参数(如电压),可实现该模块透明/散射两种状态的切换,或散射程度(可用雾度、散度等参数表述)的可调;透镜阵列模块,用于配合背光设计,对背光模块发出的光进行指向性投射,在液晶显示面板前方形成3D观看视区;中央控制模块用于对指向性背光模块、散射/透射可控膜层和液晶显示面板各部分进行控制,如指向性背光模块的时序、散射/透射可控膜层所施加的电参数等。优选地,所述液晶显示面板是用于时分式3D显示的透射型液晶显示面板。进一步地,所述发光单元按照弧形曲线排布,形成一弧形发光曲面。优选地,所述透镜阵列模块包括具有聚光效果的球面或者非球面菲涅尔透镜阵列、柱面菲涅尔透镜阵列、柱状透镜阵列。优选地,所述散射/透射可控膜层是聚合物扩散液晶膜层。一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统的控制方法,包括以下步骤:S1:当液晶显示面板以时分式显示3D图像时,中央控制模块对散射/透射可控膜层施加电信号a使其工作在透明状态;S2:启动第一子模块中的发光单元,经过透镜阵列模块的汇聚作用,形成右眼视区,液晶显示面板显示右眼图像,观看者右眼观看到右眼图像;S3:启动第二子模块中的发光单元,经过透镜阵列模块的汇聚作用,形成左眼视区,液晶显示面板显示左眼图像,观看者右眼观看到左眼图像;S4:当液晶显示面板显示2D图像时,中央控制模块对散射/透射可控膜层施加电信号b使其工作在散射态;S5:同时启动第一子模块和第二子模块中的发光单元,经过散射态散射/透射可控膜层的散射作用,朝各方向传播呈散射状态并经过液晶显示面板后,形成连续、均匀的2D视区。进一步地,所述散射/透射可控膜层施加高电压信号a处于透明态,施加低电压信号b或不施加电压时处于散射态。优选地,所述散射态散射/透射可控膜层采用交流驱动方式以延长寿命。优选地,所述驱动散射态散射/透射可控膜层的交流驱动电信号是方波信号。本专利技术中,当进行裸眼3D显示时,所有的散射/透射可控膜层处于透明态,背光单元的发光角度较小,光强集中。根据时分式3D显示原理,当液晶显示面板播放左眼图像时,指向性背光模块中对应左眼视区的发光单元打开,通过透镜阵列模块的偏折作用,指向性投射到观看者的左眼,使之看到左眼图像。当液晶显示面板播放右眼图像时,指向性背光模块中对应右眼视区的发光单元打开,通过透镜阵列模块的偏折作用,指向性投射到观看者的右眼,使之看到右眼图像。通过大脑融合左右眼图像具有的视差信息,观看者可看到三维图像。由于背光单元发光角度较小,能量集中,经过透镜成像后,对应的视区亮度最高,同时视区宽度最窄,均匀性最差。当进行2D显示时,散射/透射可控膜层部分或全部处于散射态,背光单元的发光角度经过散射作用后增大,光强分布分散。经过透镜成像后,形成的视区宽度增大,左右视区连成一片,亮度均匀,但同时,由于能量分散,其亮度较之3D显示时降低。通过控制处于散射态的散射/透射可控膜层的数量,可以控制2D显示的亮度及均匀性。与现有技术相比,本专利技术技术方案的有益效果是:1、本专利技术系统在背光模块的子模块的出光表面,放置有散射/透射可切换的散射/透射可控膜层,通过控制处于散射和透射两种状态的膜层数量,可实现背光子模块发光角度的可调;散射/透射可控膜层通过控制对其施加的电参数,可实现该模块透明/散射两种状态的切换,或散射程度的可调;2、本专利技术方法进行裸眼3D显示时,当液晶显示面板播放左眼图像时,指向性背光模块中对应左眼视区的发光单元打开,通过透镜阵列模块的偏折作用,指向性投射到观看者的左眼,使之看到左眼图像。当液晶显示面板播放右眼图像时,指向性背光模块中对应右眼视区的发光单元打开,通过透镜阵列模块的偏折作用,指向性投射到观看者的右眼,使之看到右眼图像,通过大脑融合左右眼图像具有的视差信息,观看者可看到三维图像;进行2D显示时,通过控制处于散射态的散射/透射可控膜层的数量,可以控制2D显示的亮度及均匀性。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图,图中观看者处于3D观看模式;图2是本专利技术系统的结构示意图,图中观看者处于2D观看模式;图3是本专利技术系统中的背光模块的结构示意图;图4是本专利技术系统中的背光模块的另一种结构示意图;图5是本专利技术系统中背光模块中的子模块本文档来自技高网
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一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统及其控制方法

【技术保护点】
一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,包括背光模块、透镜阵列模块、中央控制模块和液晶显示面板;所述中央控制模块与背光模块和液晶显示面板电连接,透镜阵列模块设置于背光模块和液晶显示面板之间。

【技术特征摘要】
1.一种亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,包括背光模块、透镜阵列模块、中央控制模块和液晶显示面板;所述中央控制模块与背光模块和液晶显示面板电连接,透镜阵列模块设置于背光模块和液晶显示面板之间。2.根据权利要求1所述的亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,所述背光模块包括第一子模块和第二子模块,所述第一子模块和第二子模块均包括发光单元、散射强度固定的散射膜层以及一层或多层的散射/透射可控膜层,发光单元、散射强度固定的散射膜层和散射/透射可控膜层固定在一封装外壳上,发光单元安装在封装外壳的一端,散射强度固定的散射膜层和散射/透射可控膜层连接后安装在封装外壳的另一端,散射强度固定的散射膜层贴近封装外壳;所述散射/透射可控膜层与中央控制模块电连接。3.根据权利要求2所述的亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,所述液晶显示面板是用于时分式3D显示的透射型液晶显示面板。4.根据权利要求2所述的亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,所述发光单元按照弧形曲线排布,形成一弧形发光曲面。5.根据权利要求2所述的亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,所述透镜阵列模块包括具有聚光效果的球面或者非球面菲涅尔透镜阵列、柱面菲涅尔透镜阵列、柱状透镜阵列。6.根据权利要求2所述的亮度及均匀性可调的裸眼3D显示系统,其特征在于,所述散射/透射可控膜层是聚合物扩...

【专利技术属性】
技术研发人员:周建英陈海域王嘉辉梁浩文
申请(专利权)人:广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院中山大学
类型:发明
国别省市:广东;44

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