[发明专利]一种偏光式指向背光裸眼3D显示系统

说明书

本发明提出一种偏光式指向背光裸眼3D显示系统，涉及裸眼3D显示的技术领域，以偏光式指向性背光源单元、线性扩散膜层和菲涅尔透镜作为前期的光源及光源处理部分，偏光式指向性背光源单元发出左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，线性扩散膜层将其连成一列，菲涅尔透镜将光线向指定方向折射，形成指向背光；以四分之一波片、第一线偏振片阵列、偏光式显示屏及第二线偏振片阵列作为显示屏部分，使用显示两组偏振方向组成的混合影像显示代替传统交替刷新左眼视差图像和右眼视差图像的高刷新率显示屏幕，解决了传统在图像刷新过程中产生的时间串扰问题，以避免人眼视觉闪烁导致的观看不适现象，且不需提取液晶刷新信号以控制背光刷新，精简了硬件设计。

技术领域

本发明涉及裸眼3D显示的技术领域，更具体地，涉及一种偏光式指向背光裸眼3D显示系统。

背景技术

裸眼3D是对不借助偏振光眼镜等外部工具，实现立体视觉效果的技术的统称。指向式背光是指采用时空混合复用的方法，并采用可以对光传播方向进行一定的规范，使之能在观看距离形成一系列可独立开关的照明区域的光学器件，与高刷新率(不低于120Hz)的液晶显示面板构成显示装置，利用指向性背光技术将相应光源聚焦于人眼视区，同时采用液晶屏幕高速刷新左右图像，使得左右背光源与立体图像同步刷新，将指向性背光技术与裸眼3D结合，实现更优异的裸眼3D显示效果。

当前，指向背光裸眼3D显示系统能够实现全分辨率(高清)、低串扰和高亮度的立体图像显示，如现有技术中公开了一种基于连续背光指向的裸眼3D显示系统，能使发光区域的最弱部分相干叠加，使得图像上的黑带减少甚至消失，进一步提高了图像的亮度和均匀度，降低了系统的串扰率。然而，传统的指向背光裸眼3D显示系统需要液晶屏交替刷新左右眼图像并通过同步控制背光刷新，将左(或右)眼视差图像精准投射于左(或右)眼，导致左(或右)眼视差图像保留上一帧残留的部分信息，从而造成时间串扰，且快速地进行左右眼切换导致人眼视觉闪烁、人眼观看不适等的现象。

此外，为了控制液晶屏幕和背光实时同步刷新，传统的指向背光裸眼3D显示系统在硬件设计中，需要控制模块提取屏幕刷新信号控制背光刷新，导致硬件系统设计繁琐。再者，指向背光裸眼3D显示系统的光学结构在空间上造成不同程度的亮度重叠所产生的空间串扰也难以改善。根据目前液晶制造工艺的发展现况，虽然4K和8K等超高分辨率屏幕陆续出现，但因其刷新频率达到120Hz以上的技术难度和成本较高，因此，难以将其应用于指向背光裸眼3D显示系统。

偏振光栅技术以往常与视差屏障3D显示技术、柱透镜3D显示技术相结合，可用于提高显示系统的水平分辨率，降低系统的空间串扰，具有系统结构简单的优点。在液晶屏1080P高清显示阶段，偏振光栅技术由于单眼损失一半行数(或列数)的分辨率，在消费市场中快门式3D显示技术以及指向背光裸眼3D显示技术压制，目前到了4K以及8K等超高分辨率显示阶段，即使损失一半行数(或列数)的分辨率，也至少剩余1080的像素点，依旧能够进行高清显示，甚至更高分辨率的显示，并且不受刷新率提高难度和成本高的技术限制。因此，将偏振光栅技术应用于指向背光裸眼3D显示系统中成为可能。

发明内容

为解决传统的指向背光裸眼3D显示系统需要显示屏交替刷新左右眼图像，硬件设计繁琐，且容易造成时间串扰，导致人眼视觉闪烁，观感体验差的问题，本发明提出一种偏光式指向背光裸眼3D显示系统，引入偏振光栅技术以代替交替刷新左右眼视差图像的高刷新率显示屏幕，解决了图像刷新过程中产生的时间串扰问题，克服人眼视觉闪烁的缺点，提升观感体验，提高了裸眼3D显示效果，且无需提取液晶刷新信号以控制背光刷新，精简了硬件设计。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：