本發(fā)明涉及裸眼3D顯示領(lǐng)域，更具體地，涉及一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

裸眼3D顯示由于其可提供具有深度信息的圖像，比平面顯示更接近人類的用眼習(xí)慣，具有無可比擬的優(yōu)勢，尤其在醫(yī)療、航空航天、軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域，深度信息顯得尤為重要。經(jīng)過近年的發(fā)展，市場上逐步出現(xiàn)了以柱透鏡技術(shù)、光柵技術(shù)和指向性背光技術(shù)為主流的裸眼3D顯示方案。

其中，指向性背光技術(shù)的基本原理是：對應(yīng)觀看者的左右眼，存在兩組獨(dú)立的背光單元，配合指向性導(dǎo)光板或膜層、透鏡等實(shí)現(xiàn)光的指向性投射。當(dāng)屏幕播放左眼圖像時(shí)，對應(yīng)左眼的背光單元打開，右眼背光單元關(guān)閉，則觀看者左眼看到左眼圖像，播放右眼圖像時(shí)則反之。觀看者左右眼交替接收到來自屏幕的左右眼圖像，經(jīng)過大腦融像，則具有立體視覺。由該原理可以看出，指向性背光的裸眼3D顯示左右眼觀看到的圖像分辨率與屏幕源分辨率一致，克服了前兩種技術(shù)分辨率下降的缺陷，并且無莫爾條紋，串?dāng)_率低，因而具有更好的發(fā)展前景。

通常來說，指向式背光裸眼立體顯示技術(shù)所用的背光單元為面發(fā)光的LED燈條，其發(fā)光面上覆蓋一層散射強(qiáng)度固定的散射膜層以使發(fā)光面出光均勻。每個(gè)背光單元經(jīng)過導(dǎo)光板、透鏡陣列等結(jié)構(gòu)后成像，匯聚成的光斑即是一個(gè)3D觀看視區(qū)。為了控制串?dāng)_率，通常兩個(gè)視區(qū)在空間上盡可能的分離不交錯(cuò)，從而視區(qū)中間存在一定的暗區(qū)，存在亮度不均勻性。另外，通常使用固定的占空比驅(qū)動(dòng)背光單元，亮度難以調(diào)節(jié)。這限制了指向性背光裸眼3D顯示在播放2D圖像時(shí)的播放效果和觀看自由度。一個(gè)背光單元的特性可用發(fā)光強(qiáng)度的角度分布來表示，發(fā)光角度可定義為：當(dāng)背光單元發(fā)光面的法向記為0度，隨著角度增大，發(fā)光強(qiáng)度下降到0度時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度的50％，此時(shí)的角度可稱為發(fā)光角度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)根據(jù)觀看者的需要調(diào)節(jié)亮度均勻性及亮度大小值。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)的控制方法。

為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)，包括背光模塊、透鏡陣列模塊、中央控制模塊和液晶顯示面板；所述中央控制模塊與背光模塊和液晶顯示面板電連接，透鏡陣列模塊設(shè)置于背光模塊和液晶顯示面板之間。

進(jìn)一步地，所述背光模塊包括第一子模塊和第二子模塊，所述第一子模塊和第二子模塊均包括發(fā)光單元、散射強(qiáng)度固定的散射膜層以及一層或多層的散射/透射可控膜層，發(fā)光單元、散射強(qiáng)度固定的散射膜層和散射/透射可控膜層固定在一封裝外殼上，發(fā)光單元安裝在封裝外殼的一端，散射強(qiáng)度固定的散射膜層和散射/透射可控膜層連接后安裝在封裝外殼的另一端，散射強(qiáng)度固定的散射膜層貼近封裝外殼；所述散射/透射可控膜層與中央控制模塊電連接。

本發(fā)明中，在背光模塊的子模塊的出光表面，放置有散射/透射可切換的散射/透射可控膜層，通過控制處于散射和透射兩種狀態(tài)的膜層數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)背光子模塊發(fā)光角度的可調(diào)；散射/透射可控膜層通過控制對其施加的電參數(shù)(如電壓)，可實(shí)現(xiàn)該模塊透明/散射兩種狀態(tài)的切換，或散射程度(可用霧度、散度等參數(shù)表述)的可調(diào)；透鏡陣列模塊，用于配合背光設(shè)計(jì)，對背光模塊發(fā)出的光進(jìn)行指向性投射，在液晶顯示面板前方形成3D觀看視區(qū)；中央控制模塊用于對指向性背光模塊、散射/透射可控膜層和液晶顯示面板各部分進(jìn)行控制，如指向性背光模塊的時(shí)序、散射/透射可控膜層所施加的電參數(shù)等。

優(yōu)選地，所述液晶顯示面板是用于時(shí)分式3D顯示的透射型液晶顯示面板。

進(jìn)一步地，所述發(fā)光單元按照弧形曲線排布，形成一弧形發(fā)光曲面。

優(yōu)選地，所述透鏡陣列模塊包括具有聚光效果的球面或者非球面菲涅爾透鏡陣列、柱面菲涅爾透鏡陣列、柱狀透鏡陣列。

優(yōu)選地，所述散射/透射可控膜層是聚合物擴(kuò)散液晶膜層。

一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

S1：當(dāng)液晶顯示面板以時(shí)分式顯示3D圖像時(shí)，中央控制模塊對散射/透射可控膜層施加電信號(hào)a使其工作在透明狀態(tài)；

S2：啟動(dòng)第一子模塊中的發(fā)光單元，經(jīng)過透鏡陣列模塊的匯聚作用，形成右眼視區(qū)，液晶顯示面板顯示右眼圖像，觀看者右眼觀看到右眼圖像；

S3：啟動(dòng)第二子模塊中的發(fā)光單元，經(jīng)過透鏡陣列模塊的匯聚作用，形成左眼視區(qū)，液晶顯示面板顯示左眼圖像，觀看者右眼觀看到左眼圖像；

S4：當(dāng)液晶顯示面板顯示2D圖像時(shí)，中央控制模塊對散射/透射可控膜層施加電信號(hào)b使其工作在散射態(tài)；

S5：同時(shí)啟動(dòng)第一子模塊和第二子模塊中的發(fā)光單元，經(jīng)過散射態(tài)散射/透射可控膜層的散射作用，朝各方向傳播呈散射狀態(tài)并經(jīng)過液晶顯示面板后，形成連續(xù)、均勻的2D視區(qū)。

進(jìn)一步地，所述散射/透射可控膜層施加高電壓信號(hào)a處于透明態(tài)，施加低電壓信號(hào)b或不施加電壓時(shí)處于散射態(tài)。

優(yōu)選地，所述散射態(tài)散射/透射可控膜層采用交流驅(qū)動(dòng)方式以延長壽命。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)散射態(tài)散射/透射可控膜層的交流驅(qū)動(dòng)電信號(hào)是方波信號(hào)。

本發(fā)明中，當(dāng)進(jìn)行裸眼3D顯示時(shí)，所有的散射/透射可控膜層處于透明態(tài)，背光單元的發(fā)光角度較小，光強(qiáng)集中。根據(jù)時(shí)分式3D顯示原理，當(dāng)液晶顯示面板播放左眼圖像時(shí)，指向性背光模塊中對應(yīng)左眼視區(qū)的發(fā)光單元打開，通過透鏡陣列模塊的偏折作用，指向性投射到觀看者的左眼，使之看到左眼圖像。當(dāng)液晶顯示面板播放右眼圖像時(shí)，指向性背光模塊中對應(yīng)右眼視區(qū)的發(fā)光單元打開，通過透鏡陣列模塊的偏折作用，指向性投射到觀看者的右眼，使之看到右眼圖像。通過大腦融合左右眼圖像具有的視差信息，觀看者可看到三維圖像。由于背光單元發(fā)光角度較小，能量集中，經(jīng)過透鏡成像后，對應(yīng)的視區(qū)亮度最高，同時(shí)視區(qū)寬度最窄，均勻性最差。

當(dāng)進(jìn)行2D顯示時(shí)，散射/透射可控膜層部分或全部處于散射態(tài)，背光單元的發(fā)光角度經(jīng)過散射作用后增大，光強(qiáng)分布分散。經(jīng)過透鏡成像后，形成的視區(qū)寬度增大，左右視區(qū)連成一片，亮度均勻，但同時(shí)，由于能量分散，其亮度較之3D顯示時(shí)降低。通過控制處于散射態(tài)的散射/透射可控膜層的數(shù)量，可以控制2D顯示的亮度及均勻性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

1、本發(fā)明系統(tǒng)在背光模塊的子模塊的出光表面，放置有散射/透射可切換的散射/透射可控膜層，通過控制處于散射和透射兩種狀態(tài)的膜層數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)背光子模塊發(fā)光角度的可調(diào)；散射/透射可控膜層通過控制對其施加的電參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)該模塊透明/散射兩種狀態(tài)的切換，或散射程度的可調(diào)；

2、本發(fā)明方法進(jìn)行裸眼3D顯示時(shí)，當(dāng)液晶顯示面板播放左眼圖像時(shí)，指向性背光模塊中對應(yīng)左眼視區(qū)的發(fā)光單元打開，通過透鏡陣列模塊的偏折作用，指向性投射到觀看者的左眼，使之看到左眼圖像。當(dāng)液晶顯示面板播放右眼圖像時(shí)，指向性背光模塊中對應(yīng)右眼視區(qū)的發(fā)光單元打開，通過透鏡陣列模塊的偏折作用，指向性投射到觀看者的右眼，使之看到右眼圖像，通過大腦融合左右眼圖像具有的視差信息，觀看者可看到三維圖像；進(jìn)行2D顯示時(shí)，通過控制處于散射態(tài)的散射/透射可控膜層的數(shù)量，可以控制2D顯示的亮度及均勻性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中觀看者處于3D觀看模式；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中觀看者處于2D觀看模式；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中的背光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中的背光模塊的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明系統(tǒng)中背光模塊中的子模塊弧形排布的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中背光模塊的子模塊中發(fā)光單元按照弧形排布的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

圖1是本發(fā)明所述一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中散射/透射可控膜層112、122工作于透明態(tài)。

所述液晶顯示面板3是一個(gè)透射式的液晶顯示面板，用于以時(shí)分的方式交替顯示視差圖像。

所述背光模塊1包括子模塊11和12，子模塊11中包含發(fā)光單元113和散射強(qiáng)度固定的散射膜層111以及散射/透射可控膜層112，其中，散射/透射可控膜層112可設(shè)置單層或多層，子模塊12中包含發(fā)光單元123和散射強(qiáng)度固定的散射膜層121以及散射/透射可控膜層122。

圖1所述實(shí)施方式中，液晶顯示面板3以時(shí)分式顯示3D圖像，中央控制模塊6對散射/透射可控膜層112和122施加電信號(hào)a，使其工作在透明態(tài)。當(dāng)液晶顯示面板3顯示左眼圖像時(shí)，啟動(dòng)發(fā)光單元113，經(jīng)過透鏡陣列模塊2的匯聚作用，形成左眼視區(qū)42，觀看者左眼52觀看到左眼圖像。當(dāng)液晶顯示面板3顯示右眼圖像時(shí)，啟動(dòng)發(fā)光單元123，形成右眼視區(qū)41，觀看者右眼51觀看到右眼圖像。41和42之間存在一片亮度較低的區(qū)域，亮度均勻性交叉，但在41和42內(nèi)部，亮度值較高。經(jīng)過觀看者大腦融合具有視差信息的左右眼圖像，可觀察到具有深度信息的立體圖像。

參見圖2，圖2是本發(fā)明所述一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中散射/透射可控膜層112、122工作于散射態(tài)。

圖2所述實(shí)施方式中，液晶顯示面板3顯示2D圖像，中央控制模塊6對散射/透射可控膜層112和122施加電信號(hào)b，使其工作在散射態(tài)。發(fā)光單元113和123同時(shí)啟動(dòng)，經(jīng)過散射態(tài)散射/透射可控膜層112和122的散射作用，朝各方向傳播呈散射狀態(tài)并經(jīng)過液晶顯示面板3后，形成連續(xù)、均勻的2D視區(qū)41。觀看者在視區(qū)中任意位置均可觀看到2D圖像，視區(qū)間的暗區(qū)被散射光填補(bǔ)，均勻性增強(qiáng)，但由于光能分散，亮度有一定程度的下降。

參見圖3，圖3是本發(fā)明所述一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)的背光單元結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖3所述實(shí)施方式中，背光單元11包括發(fā)光單元113、封裝外殼115、散射強(qiáng)度固定的散射膜層111以及散射/透射可控膜層112。當(dāng)散射/透射可控膜層112處于透明態(tài)時(shí)，發(fā)光較為集中，當(dāng)散射/透射可控膜層112處于散射態(tài)時(shí)，發(fā)光較為分散。

參見圖4，圖4是本發(fā)明所述一種亮度及均勻性可調(diào)的裸眼3D顯示系統(tǒng)的又一背光單元結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖4所述實(shí)施方式中，背光單元11包括發(fā)光單元113、封裝外殼115、散射強(qiáng)度固定的散射膜層111以及散射/透射可控膜層112、116。當(dāng)散射/透射可控膜層112和116都處于透明態(tài)時(shí)，發(fā)光較為集中，當(dāng)散射/透射可控膜層112和116都處于散射態(tài)時(shí)，發(fā)光較為分散，當(dāng)散射/透射可控膜層112和116其中之一處于散射態(tài)時(shí)，其發(fā)光的分散程度處于前述兩種狀態(tài)之間。

參見圖5，圖5所示為本發(fā)明又一優(yōu)選的實(shí)施方式，其指向性背光模塊1中的子模塊11和12被設(shè)置為按弧形排布。

參見圖6，圖6所示為本發(fā)明又一優(yōu)選的實(shí)施方式，其中設(shè)置了3個(gè)指向性背光模塊11、12和13，每個(gè)子模塊包括6個(gè)發(fā)光單元，按照弧形排布，共形成6個(gè)視區(qū)。

本發(fā)明中，散射/透射可控膜層施加高電壓信號(hào)處于透明態(tài)，施加低電壓信號(hào)或不施加電壓時(shí)處于散射態(tài)切換散射/透射可控膜層透明態(tài)與散射態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況能改變散射狀態(tài)的強(qiáng)弱，改變背光單元的發(fā)光強(qiáng)度分布，進(jìn)而控制視區(qū)的亮度均勻性和亮度大小值；液晶顯示面板是用于時(shí)分式3D顯示的透射型液晶顯示面板；透鏡陣列模塊包括具有聚光效果的球面或者非球面菲涅爾透鏡陣列、柱面菲涅爾透鏡陣列、柱狀透鏡陣列；散射/透射可控膜層是聚合物擴(kuò)散液晶膜層；散射態(tài)散射/透射可控膜層采用交流驅(qū)動(dòng)方式以延長壽命；驅(qū)動(dòng)散射態(tài)散射/透射可控膜層的交流驅(qū)動(dòng)電信號(hào)是方波信號(hào)。

附圖中描述位置關(guān)系的用于僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。