[发明专利]侧面发光光纤定向背光裸眼3D显示屏

说明书

本发明公开了一种侧面发光光纤定向背光裸眼3D显示屏，包括白光LED光源模块、耦合器、光纤组合体、黑色背板、平凸柱面透镜阵列板、液晶图像显示屏、LED驱动电路、微控制器和光源筒；所述白光LED光源模块发出的光线由所述耦合器耦合到所述光纤组合体，得到用于定向背光裸眼3D显示屏所需的平面线光源。平面线光源发出的光线经过所述平凸柱面透镜阵列板变换为定向背光光束，将所述液晶图像显示屏上顺序播放的左右视差图像投射到观看者的左眼和右眼，实现裸眼3D显示。本发明的目的在于提供一种结构简单可靠、制造成本低、图像亮度和分辨率无损失的侧面发光光纤定向背光裸眼3D显示屏。

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种侧面发光光纤背光裸眼3D显示屏的设计。

背景技术

随着显示技术的不断发展以及3D产品的出现，3D显示屏除了传统的佩戴3D眼镜的技术外，更采用了一种不需要佩戴3D眼镜的裸眼式3D显示方式，以提升观看3D图像的舒适度和便捷性。

随着裸眼3D技术的不断进步，平板，手机，笔记本等多种三维显示终端已成熟，并引领电子设备产业加快向裸眼3D显示方向发展。3D显示终端市场规模巨大，引领全新视觉体验。

裸眼3D显示屏应用广泛，在军事、教学、娱乐、医疗、工业等领域都得到越来越多的推广。举个例子，裸眼3D显示屏已在广场、车站等一些大型活动场所的商用显示市场得到应用。现有的裸眼式3D显示屏有采用发光二极管(LED)点阵显示屏的，也有采用液晶(LCD)显示屏的，由于需要多个角度观看，裸眼式3D显示屏均采用多视点设计，图像分辨率较低，因此只适合于对分辨率要求不高的广告类视频3D图像显示，满足人眼对3D视觉的欣赏。

从技术层面分类来看，现有的裸眼式3D显示屏主要有3类，第一类是光屏障式技术，实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出垂直条纹，形成视差障壁，在立体显示模式下，左眼图像显示时，不透明的条纹会遮挡右眼，通过将左眼和右眼的可视图像分开，使观者看到3D影像。这种技术的优点是成本低，但屏幕亮度也低。第二类是柱状透镜技术，液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，每个柱透镜下面的图像像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素，双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素，使观者看到3D影像。柱状透镜技术不会像光屏障式那样影响屏幕亮度，所以显示效果较好，但屏幕分辨率下降严重。第三类是定向背光3D技术，定向背光3D技术采用两组LED，配合高刷新率LCD面板，让左眼和右眼图像以排序方式进入观看者的左眼和右眼，从而使观看者的左眼和右眼接受到不同的图像内容，以实现3D显示。定向背光技术亮度损失较低且无分辨率损失，但指向性背光技术的背光源所需分光器件精度高、制作难、产品不成熟。

现有的定向背光3D显示屏一般利用两组LED和对称结构的导光板组成的背光源、结合特殊结构的3D膜片形成定向背光，其基本结构构成大致如图7所示。两组LED 71和72置于显示屏左右两侧，在LED 71和72之间放置导光板73，导光板73的背面为具有对称结构的三角形柱状光栅731，在导光板73的正面前方放置3D膜片74，3D膜片74的背面为三角形柱状光栅741，3D膜片74的正面为圆柱状光栅742。LED 71发出的光线经过导光板73的三角形柱状光栅731反射到3D膜片74的三角形柱状光栅741上，再由3D膜片74的圆柱状光栅742聚光，将LCD屏75上的右眼图像投射到观察者右眼上，达到定向背光目的；同样，LED 72发出的光线经过导光板73的三角形柱状光栅731反射到3D膜片74的三角形柱状光栅741上，再由3D膜片74的圆柱状光栅742聚光，将LCD屏75上的左眼图像投射到观察者左眼上；可以看出，上述已有技术的定向背光需要特殊结构的导光板和特殊结构的3D膜片，光线经过的反射面和折射面要求加工精度高，结构复杂，而且导光板的输出光能量均匀性难以控制，因此技术难以形成成熟的产品。

侧面发光塑料光纤是一种新型光源，可用于艺术装饰和低亮度照明，更是一种理想的线光源，具有结构简单、组合灵活的特点。由于侧面发光塑料光纤属于线光源，现有技术中还没有用作显示器背光源的例子。

发明内容