3D液晶顯示模塊不均勻分區(qū)背光掃描和設(shè)計分析

郭衛(wèi)華

摘要：本文研究了快門眼鏡式3D液晶顯示器的三維效果，顯示技術(shù)的本質(zhì)，巧妙的設(shè)計，雙重限制的圖像強制分離，近距離觀察，有一定的視差圖像，產(chǎn)生立體視覺。在本文中，并且匹配透鏡與適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件匹配以形成直下式背光。適用于幀頻為120Hz及以上的三維液晶顯示器。增加了LED角度，改變傳統(tǒng)的直下式LED背光受到出射角的影響，傳統(tǒng)LED增加了鏡頭的角度，二次光學(xué)處理，將點光源（如LED）轉(zhuǎn)換為均勻的表面光源。

關(guān)鍵詞：3D液晶背光掃描設(shè)計分析

1、3D顯示原理

3D（3Dimension）就是三維立體，二維平面而言的。所有事物都有三個維度，寬度（X）、高度（Y）、深度（Z）。感受它們之間和之間以及它們之間的位置關(guān)系。我們已經(jīng)習(xí)慣了這個3D世界的生活方式。顯示技術(shù)發(fā)展的制約，在傳統(tǒng)的顯示設(shè)備上，3D顯示技術(shù)把一幀圖像處理成具有視差的兩幀圖像，拍攝圖像時，相機(jī)用于模擬人眼，相機(jī)的兩個鏡頭用于拍攝2D圖像。需要確保同步信號的頻率滿足眼鏡的要求，穩(wěn)態(tài)時間越長，并避免由于頻率不符合要求而導(dǎo)致的液晶屏閃爍或鏡片閃爍等問題。當(dāng)沒有供電時，鏡頭以透明狀態(tài)顯示為白色，鏡頭在通電后顯示為黑色狀態(tài)。不同眼鏡的黑白黑色翻轉(zhuǎn)時間不同，鏡頭翻轉(zhuǎn)的時間越短。

2、快門式3D顯示的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計

快門式3D液晶電視系統(tǒng)解決方案，紅外傳輸硬件部分，包括MCU和紅外發(fā)射兩部分。由兩部分組成：紅外發(fā)射部分和眼鏡部分。液晶電視逐幀顯示左右?guī)Ｍ礁唠娖街芷趯?yīng)于左圖像，只需按一下按鈕，發(fā)送電路就會反轉(zhuǎn)同步信號的極性。低電平周期對應(yīng)于右圖像。3D芯片源具有R/L，L/R模式，與VESA標(biāo)準(zhǔn)相反。低電平時段對應(yīng)于左圖，并且極性切換按鈕布置在發(fā)送電路上，并且在實際觀看中發(fā)現(xiàn)無序。VESA標(biāo)準(zhǔn)的同步信號是方波信號，在接收到同步信號后，MCU對其進(jìn)行處理，然后將其調(diào)制為紅外發(fā)送代碼，該代碼通過20kHz紅外載波傳輸。紅外遙控接收頭頻率為8kHz。

在USB板上放置USB接口和充電電路，并將其放置在右側(cè)框架中；另一塊PCB板包含三個部分：MCU，升壓電路和鏡頭切換控制電路。鏡頭和紅外接收器應(yīng)焊接到FPC線上。而快門眼鏡3D技術(shù)被廣泛使用。3D效果取決于Crosstalk（串?dāng)_）及3D屏幕亮度，通過LED背光的點亮定時和液晶顯示響應(yīng)來改善3D顯示性能。

（1） 3D成像原理

快門眼鏡3D顯示器將圖像投影到屏幕上，由于人眼的瞳孔距離為4至6cm，并且使用3D眼鏡確保左眼和右眼的不同圖像融合以實現(xiàn)3D效果。兩個不同視點的圖像被傳輸?shù)酱竽X以形成圖像視差和圖像景深。鏡頭開始定期打開和關(guān)閉。主流3D眼鏡可以接收60±1Hz的頻率范圍和±0.5%的載波頻率范圍。

（2） 3D效果調(diào)試原理及優(yōu)化方法

120HZ是將2D中的圖像刷新頻率提高到2倍，左眼圖像和右眼圖像交替出現(xiàn)在LCD屏幕上；在3D狀態(tài)下，3D顯示器以高速交替地顯示左眼圖像和右眼圖像，并且眼鏡高速切換。

（3）影響3D效果的因素

在3D模式中，Lvds信號和與3D圖像對應(yīng)的Vsync信號分別被發(fā)送到液晶面板的驅(qū)動（Tcon）和背光的驅(qū)動。Lvds信號通過Tcon板轉(zhuǎn)換為Minilvds信號，并串行發(fā)送到源板。Vsync信號通過FPGA發(fā)送到背光，背光驅(qū)動器以Vsync信號作為參考來控制背光開關(guān)，以確保背光打開并且LCD屏幕上顯示的圖像同步。

當(dāng)人眼觀看3D電視時，主要是由于LED背光的開啟時間和LED燈電流。燈條的電流受到電源驅(qū)動器的設(shè)計和LED燈的電流電阻的限制。影響主觀效果的主要因素是屏幕亮度，串?dāng)_等，串?dāng)_左眼圖像和右眼圖像分離，導(dǎo)致雙邊緣現(xiàn)象。燈條電流給背光亮度。背光打開時間越長，背光打開的越多。圖像和Vsync之間的相對時間差，切換時間和背光的打開時間等LCD屏幕的響應(yīng)時間。

（4） 3D效果優(yōu)化方法

TFT管的柵極在水平方向上連接到掃描線，源極在垂直方向上連接到數(shù)據(jù)線，漏極連接到液晶像素電極和存儲電容器。將TFT管關(guān)閉到下一個重寫信號，以便將電荷存儲在電容器上，并順序?qū)懭胝麄€屏幕的視頻信號。

以分辨率為1，920×1，080的120HzLCD屏幕為例，當(dāng)卡片被處理成3D圖像時，對于白色圖像和中間具有黑色垂直條的白色圖像，左眼圖像和右眼圖像交替地顯示為3D狀態(tài)的圖像。為了清楚地區(qū)分每幀圖像，必須防止在液晶翻轉(zhuǎn)期間打開背光。在打開背光時打開眼鏡，在顯示左眼圖像時打開左鏡頭（TL），在顯示右眼圖像時打開右鏡頭（TR）。當(dāng)使用3D眼鏡在液晶屏幕上觀看圖像時，需要測量液晶鏡頭的響應(yīng)時間，以便于根據(jù)響應(yīng)時間確定眼鏡的打開時間。

Tgd是玻璃同步和Vsync信號的相對延遲時間，Tgon是透鏡液晶分子響應(yīng)時間的上升沿時間，而Tgoff是下降沿時間。T為播放一幀圖像的時間，即T=1/F，對于120Hz屏，T=1/120s=8.3ms。ΔTlb，ΔTlt，ΔTL分別是左眼圖像的下桿打開時間，上桿打開時間和左鏡頭打開時間長度；ΔTrb，ΔTrt和ΔTR分別是右眼圖像的下桿打開時間和右鏡頭打開時間長度。即Trb-Tlb=Trt-Tlt=T，ΔTlb=ΔTlt=ΔTrb=ΔTrt，ΔTL=ΔTR。同時，眼鏡同步信號Glass-sync和信號Vsync的相對延遲時間Tgd=TL-Tgon。該參數(shù)使得背光的發(fā)光定時能夠與液晶顯示器響應(yīng)和3D眼鏡同步，從而減少串?dāng)_并實現(xiàn)提高3D顯示性能的效果。

3結(jié)論

在本文中，詳細(xì)描述了快門式3D液晶電視系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。模塊電路的工作原理以及整個系統(tǒng)解決方案軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，3D立體消費產(chǎn)品使人們能夠體驗到3D產(chǎn)品帶來的新享受。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉玲，孫信中.淺析3D顯示技術(shù)在LED顯示屏上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代顯示，2017年第5期：95-98.

[2]黃子強.液晶顯示原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2018.