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一种自由立体显示光纤 背光源分时驱动电路

阅读：1077发布：2020-06-09

专利汇可以提供一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，包括：3D视频信号、控制芯片、控制芯片电源、周期性脉冲占空比调节电路、MOS驱动电路、驱动电源、三路发光LED和光纤束；所述3D 视频信号与控制芯片相连接以提供脉冲信号；所述控制芯片电源与控制芯片相连接以提供电源；所述周期性脉冲占空比调节电路与控制芯片相连接以调节控制芯片输出至MOS驱动电路的周期性脉冲占空比；所述控制芯片与MOS驱动电路相连接以输出周期性脉冲信号；所述MOS驱动电路与三路发光LED相连接；所述三路发光LED与光纤束相连接以将光导入至光纤内部。本实用新型将液晶图像显示屏上播放的左右视差图像分别投射到观看者的左右眼，实现裸眼3D显示。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，包括：3D视频信号、控制芯片、控制芯片电源、周期性脉冲占空比调节电路、MOS驱动电路、驱动电源、三路发光LED和光纤束；所述MOS驱动电路包括相连接的第一MOS驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路；所述三路发光LED包括并联的第一白光LED、第二白光LED和第三白光LED；所述光纤束包括第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束；
所述3D 视频信号与所述控制芯片相连接以提供显示屏在播放3D视频片源时左右图像的切换信号；所述控制芯片电源与所述控制芯片相连接以提供电源；所述周期性脉冲占空比调节电路与所述控制芯片相连接以调节所述控制芯片输出至所述MOS驱动电路的周期性脉冲占空比；所述控制芯片与所述第一MOS驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路分别相连接以输出周期性脉冲信号；所述第一MOS驱动电路与所述第一白光LED相连接；所述第二MOS驱动电路与所述第二白光LED相连接；所述第三MOS驱动电路与所述第三白光LED相连接；所述第一白光LED与所述第一光纤束耦合；所述第二白光LED与所述第二光纤束耦合；所述第三白光LED与所述第三光纤束耦合；所述驱动电源与所述MOS驱动电路和所述三路发光LED分别相连接以提供电源。
2.根据权利要求1所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述电路还包括设置在所述三路发光LED与所述驱动电源之间的电源开关；所述驱动电源开关控制所述驱动电源与所述三路发光LED的断开与连通。
3.根据权利要求1所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述第一MOS驱动电路包括第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻；所述第二MOS驱动电路包括第三MOS管、第四MOS管、第三电阻和第四电阻；所述第三MOS驱动电路包括第五MOS管、第六MOS管、第五电阻和第六电阻；
所述第一电阻的一端与所述控制芯片相连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极分别相连接；所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极相连接后连接至所述第一白光LED；
所述第三电阻的一端与所述控制芯片相连接；所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、所述第三MOS管的栅极和所述第四MOS管的栅极分别相连接；所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极相连接后连接至所述第二白光LED；
所述第五电阻的一端与所述控制芯片相连接；所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端、所述第五MOS管的栅极和所述第六MOS管的栅极分别相连接；所述第五MOS管的漏极与所述第六MOS管的漏极相连接后连接至所述第三白光LED；
所述第二电阻的另一端、所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第四电阻的另一端、所述第三MOS管的源极、所述第四MOS管的源极、所述第六电阻的另一端、所述第五MOS管的源极和所述第六MOS管的源极均接地。
4.根据权利要求3所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述第一白光LED的阴极与所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极分别相连接；所述第二白光LED的阴极与所述第三MOS管和所述第四MOS管的漏极分别相连接；所述第三白光LED的阴极与所述第五MOS管和所述第六MOS管的漏极分别相连接；所述第一白光LED的阳极、所述第二白光LED的阳极和所述第三白光LED的阳极相连接至所述驱动电源。
5.根据权利要求1所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述周期性脉冲占空比调节电路包括第七可调电阻；所述第七可调电阻一端与所述控制芯片电源相连接，另一端与所述控制芯片相连接。
6.根据权利要求1所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述控制芯片型号为MK60DN512ZVLQ10。
7.根据权利要求1所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述控制芯片电源为5V直流电源。
8.根据权利要求1所述的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，其特征在于，所述驱动电源为9V直流电源。

说明书全文

一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路

技术领域

[0001] 本实用新型属于光纤照明与显示领域，具体涉及一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路。

背景技术

[0002] 随着电子技术的飞速发展,液晶显示器的普及率越来越高。背光源驱动电路是液晶显示器的重要部件，由于液晶分子本身并不发光，所以需要背光源来为液晶显示器提供专用光源，例如液晶电视、液晶电脑等。液晶显示器的背光灯主要为发光二极管灯条，且为多路灯条，而且目前在显示器的显示切换功能多样的趋势下，显示器大多要求系统能够动态实现2D功能与3D功能之间的流畅切换，具体表现为显示器能够在使用者的要求下以2D或3D显示模式显示画面。现有技术中的一种背光源包括灯条、扩散片、导光板、棱镜片及反射片，灯条作为线光源，灯条发出的光线射入导光板后形成面光线，扩散片用于将形成的面光线进一步散射均匀，之后面光线进入棱镜片，经过棱镜片的作用,面光线最终形成具有特定照射角度的背光，反射片用于将部分射出导光板的光线反射回导光板中,提高光的利用率。
但这样设计的背光源灯条尺寸较大，线性度较差，无法满足自由立体显示的背光源设计要求。

[0003] 侧发光光纤是一种新型照明光纤，由于其接近理想线光源的特点可用作自由立体显示器的背光源，以减小自由立体显示的串扰问题，所以需要设计侧发光光纤背光源的专用驱动电路。现有的背光源驱动电路有的还需要多个芯片才能实现对多路灯条的控制,这样使得背光源驱动电路的制作成本进一步增加,并且现有的背光源驱动电路的可靠性也较差，且无法完成实时同步3D 信号并对光源组进行分时反相发光控制。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，通过采用时序背光控制，将液晶图像显示屏上播放的左右视差图像分别投射到观看者的左右眼，实现裸眼3D显示，克服其它种类裸眼 3D显示器分辨率下降的问题。此外本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路可以在观影过程中进行2D与3D画面的流畅切换，方便用户对不同视频源的播放需求进行调整。

[0005] 本实用新型采用如下技术方案：

[0006] 一种自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，包括3D 视频信号、控制芯片、控制芯片电源、周期性脉冲占空比调节电路、MOS驱动电路、驱动电源、电源开关、三路发光LED和光纤束。

[0007] 所述3D视频信号为显示屏在播放3D视频片源时左右图像的切换信号，其信号频率与图像的切换信号频率一致。

[0008] 所述控制芯片作为整个系统的控制核心，通过编程赋能对整个系统进行信号识别及控制，所述控制芯片型号为MK60DN512ZVLQ10，是飞思卡尔公司Kinetis系列微控制器，基于ARM Cortex-M4 内核32位微控制器，其内部集成 UART、SLCD、TSI、USB、以太网和CAN等模块，具有高精度的16位ADC和12 位DAC。

[0009] 所述控制芯片电源为5V直流电源，为所述控制芯片进行供电。

[0010] 所述控制芯片PTB6端口接所述3D视频信号，PTE0端口接所述周期性脉冲占空比调节电路，PTA6端口接所述三路发光LED对应的第一MOS驱动电路输入端口，PTA11端口接所述三路发光LED对应的第二MOS驱动电路输入端口，PTA15 端口接所述三路发光LED对应的第三MOS驱动电路输入端口。

[0011] 所述周期性脉冲占空比调节电路包括5V直流电源和一个1KΩ可调电阻，用于调节所述控制芯片输出至所述MOS驱动电路的周期性脉冲占空比，其电路由 5V直流电源正极与1KΩ可调电阻接通后接入所述控制芯片PTE0端口，通过调节可调电阻的阻值可以改变所述控制芯片PTE0端口的输入电压，由所述控制芯片对PTE0端口进行ADC后得到周期性脉冲占空比的调节值。

[0012] 所述驱动电源为9V直流电源，为所述MOS驱动电路及所述三路发光LED进行供电。

[0013] 所述MOS驱动电路包括6个型号为D4184的MOS场效应管、3个阻值为10KΩ的电阻和3个阻值为1Ω的电阻；所述MOS驱动电路分为三路，分别为第一MOS 驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路。

[0014] 所述三个MOS驱动电路每路包含2个型号为D4184的MOS场效应管、1个阻值为10KΩ的电阻和1个阻值为1Ω的电阻，其中每路2个型号为D4184的MOS场效应管进行并联，并联后D4184场效应管的栅极G与阻值为1Ω的电阻串联并接通所述控制芯片的输出端口，并等待由所述控制芯片发出的脉冲信号；另一个阻值为10KΩ的电阻与并联后D4184场效应管的栅极G串联，并与信号地GND端相连接；并联后D4184场效应管的源级S与信号地GND端相连接；并联后D4184场效应管的漏级D作为所述MOS驱动电路的输出端与所述发光LED相连接。

[0015] 所述第一MOS驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路的输出端分别接所述三路发光LED的第一白光LED、第二白光LED和第三白光LED。

[0016] 所述三路发光LED包括3个白光LED，分别为第一白光LED、第二白光LED 和第三白光LED。

[0017] 所述三路发光LED 阳极进行并联后与所述驱动电源的Vbat端相连接，阴极分别与所述第一MOS驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路相连接。

[0018] 所述三路发光LED与所述驱动电源之间有个驱动电源开关，通过驱动电源开关控制电源与所述三路发光LED的断开与连通。

[0019] 所述光纤束由数根光纤捆绑而成，分为第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束分别对应编号为①、②和③的光纤。

[0020] 所述光纤束的输入端与所述三路发光LED进行耦合，使得所述三路发光LED 在工作时将光导入至光纤内部；第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束的输入端分别对应所述第一白光LED、第二白光LED和第三白光LED。

[0021] 采用上述方案后，本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路控制LED，LED光源模块(三路发光LED)所发出的发散白光光束耦合至光纤束，光纤束的光能量传输到贴合在黑色底板的侧面发光光纤上，并发光形成线光源入射至柱面平凸透镜，光线最后经过显示屏到达人眼。当自由立体显示光纤背光源分时驱动电路接受到的3D视频信号处于3D模式时，1号光纤和2号光纤所对应的白光LED光源模块进行分时工作，且分时频率与3D视频信号的频率相一致， 3号光纤对应的LED光源模块始终不发光，在其所对应的定向投射光束的位置形成一个暗区，令观看者看不到图像，这样便可避免观看者看到相颠倒的左右图像而产生眩晕的感觉。①号光纤发出的光线经过透镜转换为定向的投射光束，投射到观看者的左眼，②号光纤发出的光线投射到观看者右眼，这样观看者的左右眼便能看到两幅不同具有视差的图像，继而形成3D立体视觉。当自由立体显示光纤背光源分时驱动电路接受到的3D视频信号1始终处于低电平状态时，系统工作于2D观看模式，此时观看者左右眼看到的图像完全一致，不存在左右图像相颠倒的问题，所以系统无需设定暗区，侧面发光光纤全部发光，即编号为①、②和③的光纤全部发光。这样本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路就可在观影过程中进行2D与3D画面的流畅切换，满足用户对不同视频源的播放需求。

[0022] 本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，具有响应灵敏，信号采集精度高，工作稳定性高，环境适应能力强的特点。利用分时显示技术，降低左右视差图像之间的串扰，显示屏亮度基本不会受到影响外，消除了图像重影，防眩晕和视觉疲劳。

[0023] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本实用新型的具体实施方式。

[0024] 根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

[0025] 图1为本实用新型自由立体显示光纤背光源分时驱动的主要架构框图；

[0026] 图2为本实用新型自由立体显示光纤背光源指向光源原理图；

[0027] 图3为本实用新型分时驱动总电路原理图；

[0028] 图4为本实用新型分时驱动控制芯片程序流程图；

[0029] 图5为本实用新型分时驱动2D与3D模式下的脉冲时序图。

具体实施方式

[0030] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步的详细描述。

[0031] 参见图1至图5所示，本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，包括3D视频信号1、控制芯片2、控制芯片电源3、周期性脉冲占空比调节电路4、MOS驱动电路5、驱动电源6、电源开关S1、三路发光LED7和光纤束8。

[0032] 本实用新型的自由立体显示光纤背光源采用时序背光控制，将液晶图像显示屏上播放的左右视差图像分别投射到观看者的左右眼，实现裸眼3D显示。LED 光源模块所发出的发散白光光束耦合至光纤束8，光纤束8的光能量传输到贴合在黑色底板9的侧面发光光纤10上，并发光形成线光源入射至柱面平凸透镜11，光线最后经过显示屏12到达人眼。线光源的位置决定出射光束的方向，编号不同的光纤所对应的柱面平凸透镜11位置不同，故发光时出射光束方向也不同。

[0033] 请参照图3，本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，控制芯片2作为整个系统的控制核心，能对整个系统进行信号识别及控制，控制芯片2 型号为MK60DN512ZVLQ10，是飞思卡尔公司Kinetis系列微控制器，基于 ARM Cortex-M4内核32位微控制器，其内部集成UART、SLCD、TSI、USB、以太网和CAN等模块，具有高精度的16位ADC和12位DAC。控制芯片电源 3为5V直流电源，为所述控制芯片2进行供电。控制芯片2的PTB6端口接所述3D视频信号1，PTE0端口接所述周期性脉冲占空比调节电路4，PTA6端口接所述三路发光LED7对应的第一MOS驱动电路输入端口，PTA11端口接所述三路发光LED7对应的第二MOS驱动电路输入端口，PTA15端口接所述三路发光LED7对应的第三MOS驱动电路输入端口。
系统在设置完相关调用程序后对控制芯片2进行初始化；第二部启动定时器，用于定时采集
3D视频信号1的脉冲信号；第三部判断定时采集3D视频信号1的脉冲信号是否具有周期性，如果具有周期性则系统进入3D控制模式，控制芯片2的PTA6端口和PTA11端口输出矩形脉冲信号，PTA15端口不输出信号，且PTA6端口和PTA11端口输出矩形脉冲信号的频率周期与3D视频信号1相一致，即对应的1号光纤和2号光纤以3D视频信号1为基准进行分时亮灭，3号光纤不亮；如果定时采集3D视频信号1的脉冲信号不具有周期性，则系统进入2D控制模式，控制芯片2的PTA6 端口、PTA11端和PTA15端口输出高电平信号，即对应的1号光纤、2号光纤和
3号光纤全亮。第四部判断定时采集3D视频信号1的脉冲信号是否一直有响应，如果信号一直响应则回到判断是否进入3D控制模式；如果信号无响应则系统结束运行。

[0034] 参见图3所示，本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，周期性脉冲占空比调节电路4包括5V直流电源和一个1KΩ可调电阻(第七电阻R7)，用于调节控制芯片2输出至MOS驱动电路5的周期性脉冲占空比，其电路由5V直流电源正极与1KΩ可调电阻接通后接入控制芯片2的PTE0端口，通过调节可调电阻的阻值可以改变控制芯片2中PTE0端口的输入电压，由控制芯片2对PTE0端口进行ADC后得到周期性脉冲占空比的调节值。

[0035] 本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路中，MOS驱动电路5包括6个型号为D4184的MOS场效应管(第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS 管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第六MOS管Q6)、3个阻值为10KΩ的电阻(第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6)和3个阻值为1Ω的电阻(第一电阻R1、第三电阻R3、第五电阻R5)。MOS驱动电路5分为三路，分别为第一 MOS驱动电路(由第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第二电阻R2和第一电阻R1 组成)、第二MOS驱动电路(由第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第四电阻R4 和第三电阻R3组成)和第三MOS驱动电路(由第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第六电阻R6和第五电阻R5组成)，每路包含2个型号为D4184的MOS场效应管、 1个阻值为10KΩ的电阻和1个阻值为1Ω的电阻，2个型号为D4184的MOS场效应管进行并联，D4184场效应管的栅极G在并联后与阻值为1Ω的电阻串联并接通控制芯片2的信号输出端口，等待由控制芯片2发出的脉冲信号；另一个阻值为 10KΩ的电阻与并联后D4184场效应管的栅极G串联，并与信号地GND端相连接；并联后D4184场效应管的源级S与信号地GND端相连接；并联后D4184场效应管的漏级D作为MOS驱动电路5的输出端并与发光LED7相连接。第一MOS驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路的输出端分别接所述三路发光LED7 的第一白光LED(D1)、第二白光LED(D2)和第三白光LED(D3)。三路发光LED阳极进行并联后与所述驱动电源6的Vbat端相连接，阴极分别与所述第一 MOS驱动电路、第二MOS驱动电路和第三MOS驱动电路相连接。所述三路发光 LED7与所述驱动电源6之间有个驱动电源开关S1，通过驱动电源开关S1控制所述驱动电源6与所述三路发光LED7的断开与连通。

[0036] 本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路中，光纤束8由数根光纤捆绑而成，分为第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束分别对应编号为①、②和③的光纤。光纤束8的输入端与所述三路发光LED7进行耦合，使得三路发光LED7在工作时将光导入至光纤内部；第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束的输入端分别对应所述第一白光LED、第二白光LED和第三白光LED。

[0037] 本实用新型的自由立体显示光纤背光源分时驱动电路，当自由立体显示光纤背光源分时驱动电路接受到的3D视频信号1处于3D模式时，1号光纤和2号光纤所对应的白光LED光源模块进行分时工作，且分时频率与3D视频信号1的频率相一致，即1号光纤和2号光纤所对应MOS驱动电路的控制信号为反相；3号光纤对应的LED光源模块始终不发光，即3号光纤所对应MOS驱动电路的控制信号为低电平，在3号光纤所对应的定向投射光束的位置会形成一个暗区，令观看者看不到图像，这样便可避免观看者看到相颠倒的左右图像而产生眩晕的感觉。①号光纤发出的光线经过透镜转换为定向的投射光束132，投射到观看者的左眼 142，②号光纤发出的光线经过透镜转换为定向的投射光束131，投射到观看者右眼141，这样观看者的左右眼便能看到两幅不同具有视差的图像，继而形成3D 立体视觉。当自由立体显示光纤背光源分时驱动电路接受到的3D视频信号1始终处于低电平状态时，系统工作于
2D观看模式，此时观看者左右眼看到的图像完全一致，不存在左右图像相颠倒的问题，所以系统无需设定暗区，侧面发光光纤全部发光，即即1号光纤、2号光纤和3号光纤所对应MOS驱动电路的控制信号全为高电平。

[0038] 上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

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