3D液晶顯示模塊不均勻分區背光掃描和設計分析

郭衛華

摘要：本文研究了快門眼鏡式3D液晶顯示器的三維效果，顯示技術的本質，巧妙的設計，雙重限制的圖像強制分離，近距離觀察，有一定的視差圖像，產生立體視覺。在本文中，并且匹配透鏡與適當的光學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，改變傳統的直下式LED背光受到出射角的影響，傳統LED增加了鏡頭的角度，二次光學處理，將點光源（如LED）轉換為均勻的表面光源。

關鍵詞：3D液晶背光掃描設計分析

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系。我們已經習慣了這個3D世界的生活方式。顯示技術發展的制約，在傳統的顯示設備上，3D顯示技術把一幀圖像處理成具有視差的兩幀圖像，拍攝圖像時，相機用于模擬人眼，相機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，穩態時間越長，并避免由于頻率不符合要求而導致的液晶屏閃爍或鏡片閃爍等問題。當沒有供電時，鏡頭以透明狀態顯示為白色，鏡頭在通電后顯示為黑色狀態。不同眼鏡的黑白黑色翻轉時間不同，鏡頭翻轉的時間越短。

2、快門式3D顯示的電路結構設計

快門式3D液晶電視系統解決方案，紅外傳輸硬件部分，包括MCU和紅外發射兩部分。由兩部分組成：紅外發射部分和眼鏡部分。液晶電視逐幀顯示左右幀。同步高電平周期對應于左圖像，只需按一下按鈕，發送電路就會反轉同步信號的極性。低電平周期對應于右圖像。3D芯片源具有R/L，L/R模式，與VESA標準相反。低電平時段對應于左圖，并且極性切換按鈕布置在發送電路上，并且在實際觀看中發現無序。VESA標準的同步信號是方波信號，在接收到同步信號后，MCU對其進行處理，然后將其調制為紅外發送代碼，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焊接到FPC線上。而快門眼鏡3D技術被廣泛使用。3D效果取決于Crosstalk（串擾）及3D屏幕亮度，通過LED背光的點亮定時和液晶顯示響應來改善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3D效果。兩個不同視點的圖像被傳輸到大腦以形成圖像視差和圖像景深。鏡頭開始定期打開和關閉。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效果調試原理及優化方法

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在LCD屏幕上；在3D狀態下，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圖像對應的Vsync信號分別被發送到液晶面板的驅動（Tcon）和背光的驅動。Lvds信號通過Tcon板轉換為Minilvds信號，并串行發送到源板。Vsync信號通過FPGA發送到背光，背光驅動器以Vsync信號作為參考來控制背光開關，以確保背光打開并且LCD屏幕上顯示的圖像同步。

當人眼觀看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動器的設計和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，串擾等，串擾左眼圖像和右眼圖像分離，導致雙邊緣現象。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屏幕的響應時間。

（4） 3D效果優化方法

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據線，漏極連接到液晶像素電極和存儲電容器。將TFT管關閉到下一個重寫信號，以便將電荷存儲在電容器上，并順序寫入整個屏幕的視頻信號。

以分辨率為1，920×1，080的120HzLCD屏幕為例，當卡片被處理成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狀態的圖像。為了清楚地區分每幀圖像，必須防止在液晶翻轉期間打開背光。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時間，以便于根據響應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。該參數使得背光的發光定時能夠與液晶顯示器響應和3D眼鏡同步，從而減少串擾并實現提高3D顯示性能的效果。

3結論

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

參考文獻：

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