裸眼立体显示液晶屏的光学结构及设计
裸眼3D显示液晶光栅贴合控制参数设计与实现
裸眼3D显示液晶光栅贴合控制参数设计与实现摘要：文章根据视差液晶光栅立体显示原理和莫尔条纹形成规律，提出了一种视差液晶光栅贴合控制参数的设计规则及工艺指导方式。
通过对实际产品立体效果的影响分析，得出了设计控制的关键因素：贴合间隙的厚度和光栅与显示屏之间贴合允许最大倾斜角度，根据贴合允许的最大倾斜角度推导出了贴合对位标记垂直方向上的最大允许误差。
实验验证和量产实践表明，文中提出的理论和方法能很好地应用于裸眼3d显示液晶光栅贴合控制的设计与量产工艺控制。
关键词：视差液晶光栅；莫尔条纹；贴合参数；设计规则；倾斜角度design for glasses free 3d parallax barrier lamination parameterszhang yong-dong, xie jia, tao yu-hong(tianma micro-electronics co., ltd. r&d, shenzhen guangdong 518118, china)abstract: according to 3d principle of parallax barrier and the moriě fringe formulas, we propose a design method about 3d parallax barrier lamination parameters. through the effect of the 3d performance analysis of the actual product, we obtain the effect factor which is the lamination gap and tilt angle between panel and barrier. the experiment and massproduction shows that this method is very helpful to design and product 3d parallax module for a better 3d performance. keywords: parallax barrier; moriě fringe; lamination parameters; design rule; tilt angle引言在众多的3d显示产品领域中，裸眼3d液晶光栅式显示器不需要观察者佩戴特殊眼镜[1-7]，并且具有成本优势，率先进入产业化。
3D裸眼显示的光学设计[修改版]
![3D裸眼显示的光学设计[修改版]](https://img.taocdn.com/s3/m/e0ba689950e79b89680203d8ce2f0066f533649c.png)
第一篇：3D裸眼显示的光学设计3D裸眼显示的光学设计学号：201006060104 班级：光信101班概述裸眼3d显示器，利用人两眼具有视差的特性，在不需要任何辅助设备（如3d眼镜，头盔等）的情况下，即可获得具有空间、深度的逼真立[体形象的显示系统[。
裸眼3d显示器，由3d立体现实终端、播放软件、制作软件、应用技术四部分组成，是集光学、摄影、电子计算机，自动控制、软件、3d动画制作等现代高科技技术于一体的较差立体现实系统。
裸眼3d显示器，画中事物既可凸出于画面之外，也可深藏于画面之中。
色彩艳丽、层次分明、活灵活现、栩栩如生，是真正意义上的三维立体影象。
裸眼立体影像以其真实生动的表现力，优美高压的环境感染力，强烈震撼的视觉冲击力，深受广大消费者的青睐。
应用裸眼3d显示器，这种新、特、奇表现手法的影响产品，广泛应用到广告传媒、展览展示、旅游招商、婚纱摄影、科研教学、游戏娱乐、工业应用、建筑设计、手机登多个行业。
一经上市便引起了影像界的轰动。
技术优势裸眼3D显示器安装示意图[1]裸眼3d显示技术是影像行业最新、前沿的高新技术，它的出现改变了传统平面图像给人们带来的视觉疲惫，也是图像制作领域的一场技术革命，是一次质的变化，它以新特奇的表现手法，强烈的视觉冲击力，良好优美的环境感染力，吸引着人们的目光。
裸眼立体影响产品的出现是影像领域的一次质的飞跃，是影像领域的一项技术革命，对于带动我国影像产业的发展具有重要的意义。
将成为影像领域新的经济增长点。
广阔的市场前景，无限拓展的市场空间，数字化的应用技术，成熟完备的工艺技术使得立体图像制品有了强大无限的生命力，其市场前景不可估量。
立体影像技术的出现是图像领域彩色替换黑白后又一次技术革命，也是电视机及显示行业发展的未来趋势，掌握了裸眼立体影像技术，就是掌握了影像行业发展的金钥匙。
产品特点显示立体内容立体显示屏显示三维立体影象，还原真实再现。
裸眼无需借助任何辅助设备即可观看三维立体影像效果。
裸眼3D技术原理全解析
裸眼3D技术原理全解析常见的3D显示设备都是需要眼镜的，眼镜的作用就是通过技术手段让左眼看到左图像、右眼看到右图像，根据两幅图像之间微小的视察，就能给人脑模拟出立体的感觉。
裸眼3D要做的就是把眼镜所实现的功能转移到屏幕上，下面就来详细解读。
我们知道3D眼镜有红蓝、快门、偏振这几种技术，而裸眼3D同样分为三种技术：视差屏障、柱状透镜、指向光源。
一.视差障碍：视差屏障技术利用液晶层和偏振膜制造出一系列明暗相间的条纹（视差栅栏）。
在立体显示模式下视差栅栏会被激活，双眼的间距产生的微小视差会导致不透光条纹遮挡左右眼，使得左眼和右眼看到的像素并不相同视差屏障技术与既有的LCD液晶工艺兼容，只在自屏幕表面额外镀一层膜，再对屏幕驱动电路做一些改造与匹配即可，因此在量产性和成本上较具优势，但由于挡光，其画面亮度只有2D屏的1/4。
二.柱状透镜柱状透镜技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，并使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样柱状透镜就能以不同的方向投影每个子像素。
于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素柱状透镜屛竄右影像F其实柱状透镜技术我们小时候就体验过了，那种从不同角度可以看到不同图案的塑料直尺，他们的原理是基本相同的。
柱状透镜技术的画面亮度基本不受到影响，3D显示效果更好，但其相关制造与现有LC D液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线，生产成本比较高。
三.指向光源指向光源3D技术搭配分布在左右两侧的两组不同角度的LED,配合高刷新率的LCD面板和反射棱镜模块，让画面以奇偶帧交错排序方式，分别反射给左右眼。
场序3D显示光学膜指向光源技术中最表层的汇聚透镜与柱状透镜类似，但内层还设有三棱镜、导光板和两组不同的光源，因此结构更加复杂成本也很高，目前还停留在研究室当中。
三种裸眼三D技术总结:视差屏障与柱状透镜技术上类似于偏振式3D眼镜，都是通过将液晶面板的不同区域显示不同内容，然后各自输出给左右眼来实现，也叫空间多功裸眼3D技术。
光屏障式裸眼3D技术中的界面原理和设计
光屏障式裸眼3D技术中的界面原理和设计一、3D技术基础3D显示技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类．眼镜式顾名思义就是一定要配带同当前显示技术相关的眼镜才能看到3D效果．眼镜式的3D技术大至分为三类：色差式、偏光式、主动快门式．色差式：配合使用的是被动式红蓝（或者红绿、红青）滤色3D眼镜。
红蓝眼镜应该很多人都用过的了，这个不说了．缺点：偏色严重．偏光式：配合使用的是被动式偏光眼镜。
通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面，然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片，映射到左右眼．偏光式的缺点：只能正视，不能垂直旋转．比如你想躺在那里看偏光式的3D电视，是看不到3D效果的．主动快门式：通过提高画面的刷新率来实现3D效果,把图像按帧一分为二，形成对应左眼和右眼的两组画面，连续交错显示出来，同时红外信号发射器将同步控制快门式3D眼镜的左右镜片开关，使左右眼能够在正确的时刻看到相应画面。
缺点：价格比较昂贵．裸眼式是不需要眼镜的帮助，也可以直接看到3D效果．裸眼式的3D技术大至分为光屏障式、柱状透镜、指向光源和其它裸眼3D技术．光屏障式：原理和偏振式3D较为类似．利用的是垂直的细条光栅，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，光栅会遮挡右眼；应该由右眼看到图像时，光栅会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使我们看到3D影像。
缺点：分辫率下降，亮度较低．柱状透镜：是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，每个柱透镜下面图像的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，从而形成3D效果．80年代出生的朋友，我们读小学时用的那个会变换画面的文具盒，还记得吗？就是类似这种技术．缺点：现有LCD液晶工艺不兼容，应用范围比不是很广．指向光源：搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序（sequential）方式进入我们的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。
裸眼3d屏幕原理
裸眼3d屏幕原理裸眼3D屏幕是一种不需要佩戴任何3D眼镜，就能够呈现逼真立体影像的技术。
其原理主要是通过屏幕本身的构造和特殊的显示技术来实现。
裸眼3D屏幕的原理有多种，以下是其中几种常见的原理：1. 光栅条纹原理：这种原理是通过在屏幕上添加微小的光学栅格，使左右眼只能看见特定方向上的像素点。
当左眼和右眼分别看到不同方向的像素点时，就会产生立体效果。
这种技术被广泛应用于带有自动视觉切换功能的3D电视和显示器上。
2. 洛伦兹原理：这种原理是通过屏幕上的微小凹凸物来折射光线，使得左眼和右眼看到不同的像素点。
这种原理在某些移动设备的裸眼3D显示屏上得到应用，例如在一些智能手机和平板电脑上。
3. 极化光原理：这种原理利用了光线的偏振性质，通过在屏幕上施加特殊的偏振滤波器，将左右眼看到的不同像素点的光线偏振方向进行分离。
在观看时，低左眼和右眼分别接收到不同偏振方向的光线，从而产生立体效果。
极化光原理广泛应用于电影院和3D电视上，通常需要佩戴适配的偏振眼镜。
除了以上几种常见的原理，还有其他一些裸眼3D屏幕的技术，比如视差屏幕、时间复用和视觉隔离等。
这些技术可以单独或者结合使用，来实现裸眼3D效果。
无论是哪种原理，裸眼3D屏幕的核心目标都是使左眼和右眼只能看到屏幕上特定的像素点。
为了实现这个目标，屏幕通常分为多个区域，每个区域对应一种光学控制技术。
这样，当我们从特定的角度观看屏幕时，左眼和右眼会看到不同区域上的像素点，从而产生立体效果。
为了达到更好的立体效果，裸眼3D屏幕通常还需要结合一些软件和硬件技术。
例如，它可能需要对输入信号进行处理，将普通的二维图像或视频转换为适合裸眼3D显示的格式。
同时，它也可能需要配备一些传感器，用于检测观看者的位置和角度，从而调整屏幕的显示效果。
总结起来，裸眼3D屏幕的原理主要包括光栅条纹、洛伦兹、极化光等多种技术。
通过利用屏幕本身的结构和特殊的显示技术，使左右眼只能看到屏幕上特定的像素点，从而产生逼真的立体影像效果。
3D裸眼显示的光学设计
3D裸眼显示的光学设计学号：4班级：光信101班概述裸眼3d显示器，利用人两眼具有视差的特性，在不需要任何辅助设备（如3d眼镜，头盔等）的情况下，即可获得具有空间、深度的逼真立[体形象的显示系统[。
裸眼3d显示器，由3d立体现实终端、播放软件、制作软件、应用技术四部分组成，是集光学、摄影、电子计算机，自动控制、软件、3d动画制作等现代高科技技术于一体的较差立体现实系统。
裸眼3d显示器，画中事物既可凸出于画面之外，也可深藏于画面之中。
色彩艳丽、层次分明、活灵活现、栩栩如生，是真正意义上的三维立体影象。
裸眼立体影像以其真实生动的表现力，优美高压的环境感染力，强烈震撼的视觉冲击力，深受广大消费者的青睐。
应用裸眼3d显示器，这种新、特、奇表现手法的影响产品，广泛应用到广告传媒、展览展示、旅游招商、婚纱摄影、科研教学、游戏娱乐、工业应用、建筑设计、手机登多个行业。
一经上市便引起了影像界的轰动。
技术优势裸眼3D显示器安装示意图[1]裸眼3d显示技术是影像行业最新、前沿的高新技术，它的出现改变了传统平面图像给人们带来的视觉疲惫，也是图像制作领域的一场技术革命，是一次质的变化，它以新特奇的表现手法，强烈的视觉冲击力，良好优美的环境感染力，吸引着人们的目光。
裸眼立体影响产品的出现是影像领域的一次质的飞跃，是影像领域的一项技术革命，对于带动我国影像产业的发展具有重要的意义。
将成为影像领域新的经济增长点。
广阔的市场前景，无限拓展的市场空间，数字化的应用技术，成熟完备的工艺技术使得立体图像制品有了强大无限的生命力，其市场前景不可估量。
立体影像技术的出现是图像领域彩色替换黑白后又一次技术革命，也是电视机及显示行业发展的未来趋势，掌握了裸眼立体影像技术，就是掌握了影像行业发展的金钥匙。
产品特点显示立体内容立体显示屏显示三维立体影象，还原真实再现。
裸眼无需借助任何辅助设备即可观看三维立体影像效果。
多视点水平观看角度达到120度。
裸眼3D液晶屏的装配技术方案
关键词 ：裸 眼立体显示 ；独 立视 区；莫尔条纹 ；动态装配
中 图分 类 号 ：ＴＨ１１２
文 献标 志码 ：Ａ
Ｎａｋｅｄ－ｅｙｅ ３ ＤＩＡＮＧ Ｆａ．ｙｕｎ ，ＣＨＥＮＧ Ｊｉｅ 一．Ｗ ＡＮＧ Ｊｉｎｇ ，
（１．３ Ｄ ＆ ＶＲ Ｒｅｓｅａｒｅｈ Ｃｅｎｔｒｅ，Ｎａｎｅｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｐｒｏｐｅｒ Ａｓｉａ Ｏｐｔｏｅｌｅｅｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉ—Ｔｅｃｈ Ｄｅｖ．Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｎａｋｅｄ ｅｙｅ ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｙｎａｍ ｉｃａｌ ａｓｓｅｍ ｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａ— ｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｓｃｒｅｅｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｄｒｉｖｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ，ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎ ｐｉｘｅｌｓ ａｎｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｂｏａｒｄ ｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ａｎ ｐａｉｒｓ ｏｆ
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：ｎａｋｅｄ—ｅｙｅ ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ；ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｚｏｎｅ；ｍｏｉｒ６ ｆｒｉｎｇｅ；ｄｙｎａｍｉｃａｌ ａｓｓｅｍｂｌｅ
日前主流 的显 示 技 术 大都 局 限 于平 面 显 示 ，图 像 缺乏立 体感 和深 度感 ，３Ｄ裸 眼液 晶显示 器 是最 近 几年新 出现 的一种 虚拟 现 实设 备 ，与传 统 的立 体 电 视相 比 ，人们 不需 要佩戴 沉重 的偏振 眼镜 ，用 肉眼观 看 电视 就能 获得 真 实 的深 度感 和强 烈 的层 次 感 ，使 人 产生 一种 身临其 境 的感 觉 。作 为一种新 型 图像信 息显示 器件 ，３Ｄ显示器 在提 供景象 的全 面信 息方 面 具有很 大 的优势 ，已在 航 空航 天 、军 事 、医 学 和娱 乐 等领 域得 到 了应 用 ¨ 。
3d裸眼立体显示器的技术
3d裸眼立体显示器，指无需佩戴眼镜，观者即可直接以肉眼观赏三维影像的立体显示器。
种
类上可以分为全像式、体积式、成对立体影像式、观者追迹式、多平面式以及2D多工式等。
那么。
关于3d裸眼立体显示器的技术你又了解多少呢?今天就让世晶联的相关工作人员来给
大家讲讲吧。
目前主流的裸眼3D技术手段有：柱状透镜、指向光源、主动式背光、狭缝式液晶光栅。
1、柱状透镜，这种技术原理是通过透镜的折射原理，将左右眼对应的像素点分别投射
在左右眼中，实现图像分离。
对比狭缝光栅技术最大的优点是透镜不会遮挡光线，所以亮度
有了很大改善。
2、指向光源，简单说来就是精确控制两组屏幕分别向左右眼投射图像。
3、主动式背光，是采用光学微结构构成背光模组，背光发出的光束可以在电子器件的
控制下调整方向。
4、狭缝式液晶光栅。
这种技术原理是在屏幕前加了一个狭缝式光栅之后，应该由左眼
看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼;同理，应该由右眼看到的图像显示
在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到
3D影像。
裸眼立体显示设备的制作技术
本技术实施例提供了一种裸眼立体显示装置，涉及显示技术领域，解决了现有的显示装置为了满足近距离观看，显示装置机械性能不好的问题。
一种裸眼立体显示装置，包括：显示面板和位于所述显示面板出光侧的光栅，其中，显示面板包括多个第一显示单元和多个第二显示单元，且所述第一显示单元显示左眼图像，所述第二显示单元显示右眼图像；光栅包括透光区和遮光区；所述显示装置在对应光栅透光区的位置处包括对光具有发散作用的透镜。
权利要求书1.一种裸眼立体显示装置，包括：显示面板和位于所述显示面板出光侧的光栅，其中，显示面板包括多个第一显示单元和多个第二显示单元，且所述第一显示单元显示左眼图像，所述第二显示单元显示右眼图像；光栅包括透光区和遮光区；其特征在于，所述显示装置在对应光栅透光区的位置处包括对光具有发散作用的透镜。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述对光具有发散作用的透镜为平凹透镜。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述平凹透镜的入光侧为平面，出光侧为凹面。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述平凹透镜的光轴线经过所述透光区的中心点，以所述透光区的中心点为坐标原点(0,0)，x轴与光栅平行，y轴与光栅垂直，所述平凹透镜的凹面上任一点(x,y)满足以下条件：nsina＝sin(a+b)；其中，x为凹面的任一点对应的x轴值，y为凹面的任一点对应的y轴值，n为透镜的折射率，a为入射角，b为折射角与入射角之差，c 为切线在折射光线的相对侧与x轴的夹角，w为左右眼位于平凹透镜的光轴线一侧时左右眼距离所述平凹透镜的光轴线的最大距离，D为设计位置距离光栅的距离，S+D为第一位置距离光栅的距离，其中，第一位置为显示面板不加透镜的设计位置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置在对应光栅各透光区的位置处分别包括一个对光具有发散作用的透镜。
6.根据权利要求1-4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述对光具有发散作用的透镜位于所述光栅的出光侧。
3D裸眼显示的光学设计
3D裸眼显示的光学设计学号：201006060104班级：光信101班概述裸眼3d显示器，利用人两眼具有视差的特性，在不需要任何辅助设备（如3d眼镜，头盔等）的情况下，即可获得具有空间、深度的逼真立[体形象的显示系统[。
裸眼3d显示器，由3d立体现实终端、播放软件、制作软件、应用技术四部分组成，是集光学、摄影、电子计算机，自动控制、软件、3d动画制作等现代高科技技术于一体的较差立体现实系统。
裸眼3d显示器，画中事物既可凸出于画面之外，也可深藏于画面之中。
色彩艳丽、层次分明、活灵活现、栩栩如生，是真正意义上的三维立体影象。
裸眼立体影像以其真实生动的表现力，优美高压的环境感染力，强烈震撼的视觉冲击力，深受广大消费者的青睐。
应用裸眼3d显示器，这种新、特、奇表现手法的影响产品，广泛应用到广告传媒、展览展示、旅游招商、婚纱摄影、科研教学、游戏娱乐、工业应用、建筑设计、手机登多个行业。
一经上市便引起了影像界的轰动。
技术优势裸眼3D显示器安装示意图[1]裸眼3d显示技术是影像行业最新、前沿的高新技术，它的出现改变了传统平面图像给人们带来的视觉疲惫，也是图像制作领域的一场技术革命，是一次质的变化，它以新特奇的表现手法，强烈的视觉冲击力，良好优美的环境感染力，吸引着人们的目光。
裸眼立体影响产品的出现是影像领域的一次质的飞跃，是影像领域的一项技术革命，对于带动我国影像产业的发展具有重要的意义。
将成为影像领域新的经济增长点。
广阔的市场前景，无限拓展的市场空间，数字化的应用技术，成熟完备的工艺技术使得立体图像制品有了强大无限的生命力，其市场前景不可估量。
立体影像技术的出现是图像领域彩色替换黑白后又一次技术革命，也是电视机及显示行业发展的未来趋势，掌握了裸眼立体影像技术，就是掌握了影像行业发展的金钥匙。
产品特点显示立体内容立体显示屏显示三维立体影象，还原真实再现。
裸眼无需借助任何辅助设备即可观看三维立体影像效果。
多视点水平观看角度达到120度。
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过反射板万方数据 & 导光板 & 光学膜的处理 ! 为I Q I 液晶盒
$ B # !
液 !! 晶 !! 与 !! 显 !! 示
第! "卷
源可以全部通过 ! 为液晶像素照明 " 加载驱动交变 电压时 ! 电极处的液晶发生扭转 ! 被入射偏振片极 化的偏振光无法 通 过 出 射 偏 振 片 ! 阻断了该区域 的光线传输 ! 而电 极 之 间 的 空 白 区 光 线 可 以 自 由 通过 ! 形成线光源照明 # 因此 ! 只要控制驱动电压 的 加 载 与 否! 即可实现面光源和线光源的相互 转化 #
#! ?) # 件! 需要使用外 部 照 明 光 源 来 实 现 透 射 显 示 (
为了确保显示画 面 的 质 量 ! 背光器件应具有亮度 高& 发光 均 匀 & 照 明 角 度 大& 可 调 节& 功 耗 低& 体积 小薄等特点 # 由 于 照 明 组 件 位 于 液 晶 盒 的 后 方 ! 所以常称作背光 模 组 ! 其基本构造由J大部分组 成! 即光源 &导光板和光学膜 ! 如图 ! 所示 # 背 光 组件使用 & $ 冷阴极发光管% 的高亮度光源 !通 & Q 3
图 ! ! 背光模组的结构 Q ( > !!C 7 / . = 7 . / *2X 0 = N1 ( ’ 7G 5 . 1 * H H
电极制作在一个 玻 璃 基 板 上 ! 另一块玻璃基板用 作公共电极 # 液 晶 光 栅 设 计 为 常 白 模 式 ! 栅状电 极没有加载驱动 的 交 变 电 压 时 ! 背光模组的面光
领域的研究还是 以 介 绍 和 学 习 为 主 ! 缺少相关的 研究报道 % 只用一个屏幕的裸眼立体显示技术一般使用 前置或后置的光 学 元 件 ! 使立体对视图的可视光 线在空间上分离 ! 便于左 & 右眼分别接收对应的视 与色分法和时分法对应 ! 这类立体显示器统一 图! 称为空分法立体显示器 % 由于 I 光学原理上具有独 Q I3 & 8 在 结 构& 特的优点 ! 结合线 光 源 照 明 部 件 可 以 设 计 出 结 构 相对简单 & 成本低 廉 而 立 体 效 果 明 显 的 裸 眼 立 体 显示器 % 线光源照明部件可以设计成根据需要来 切换二维和三维 显 示 状 态 ! 满足目前的实际使用 情况 ! 因而更容易被使用者接受 %
第! "卷!第#期 ! " " $年% !月
液!晶!与!显!示
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提供了亮度均匀的照明面光源 # 立体显示液晶屏的照明系统可以利用背光模 组的光源 ! 使用特制的光学元件 * * * 可控光栅 ! 使 面光源离散化为线光源 # 液晶盒与线光源照明组 件装配在一起 ! 构成立体显示液晶屏 #
J! 可控照明板设计制造
线光源的产生是立体显示技术的关键 # 线光 源的间距+ 决定视图分离效果 ! I Q I3 & 8 像素层 与照明面的距离 / 影响观看区域的位置 # 在不透明的 黑 色 平 板 上 刻 划 出 狭 长 的 缝 隙 ! 缝隙的宽度极小 ! 可以让光源透过 ! 与液晶的面光 源结合后 ! 缝隙对光源按缝隙间距进行离散 ! 可以 产生出高亮度的线状光源 # 对计算机用的 桌 面 显 示 器 而 言 ! 许多时候需 要显示 ! 8 的平面图 像 # 用 固 定 式 光 栅 装 配 的 立 体显示器在 显 示 ! 列像素也被分 8 平 面 图 像 时! 离! 影响了正常的视觉效果 ! 使显示器的使用受到
平行 ! 即它们之间 的 夹 角 为4h" ! 如果存在安装 k 偏差将严重影响视觉效果 # 经过多次尝试我们发 现可以使 I Q I3 & 8 处于工作状态且在像素列上 间隔显示某种颜色 & 或 亚 像 素 列’ ! 没有显示的像 素列阻挡光 线 的 通 过 ! 从 而 生 成 一 个 光 栅#通 电 工作状态的 I 加载驱动 Q I3 & 8 与线光源光栅& 电压 ’ 一起形成光栅 ! 满足莫尔条纹形成的两个条
! " " $ @ " J @ " A(修订日期 ! ! " " $ @ " B @ " # !! 收稿日期 ! !合肥工业大学光电研究院资助项目 !! 基金项目 万方数据
第#期
梁发云 ! 等" 裸眼立体显示液晶屏的光学结构及设计
$ B $ !
调制像素的光通量 ! 使整块显示屏显示彩色图像 # 液晶 显 示 部 分 的 结 构 如 图 % 所 示#从 截 面 上 看! 液晶器件设计成层叠结构 ! 最外层为偏振片 ! 内侧 为上下玻璃 基 板 ! 中 间 为 厚 度 只 有 $"% "# G的 液晶层 ! 滤色片和 I Q I 阵列分别制作在上下玻 璃基 板 上 # 液 晶 屏 的 分 辨 率 由 像 素 量 决 定 ! 对 % 的I 其像素的数量为 J A= G$ % $ ( ) Q I3 & 8 而言 ! $ 列% 行% ! 亚 像 素 的 数 量 则 为 %" %" ! B ]? # A$ ! B $ 列% $ 行% # 液晶像素的驱动电极一般通 ]J]? # A 过柔性电路与扫描 & 数据驱动电路连接到一起 ! 成 为一个功能完善的显示组件 #
图 %! 液晶盒的结构 Q ( > %!C 7 / . = 7 . / *2I Q I3 & 8= * 1 1 H
限制 # 为了方便 ! 可以用可 8 和J 8 的分时使用 ! 控式的电子光栅 在 平 面 显 示 时 允 许 面 光 源 照 明 ! 而需要观看立体画面时再切换到线光源照明 # 可控式光学组件的要求是 " $ % % ! 8 显示时为 I Q I3 & 8 提供高亮度 的 面 光源照明 ’ $ % ! J 8 显示时能切换到线光源照明 ’ $ % J ! 8 和J 8 状态可以由用户适时切换 ’ $ % 满足两种显示状态下的照明亮度要求 # B 可控光栅本质上是起光开关作用的器件 # 能 够对光路进行实时阻断和传输的器件首选就是液 晶#同 I 我 Q I3 & 8 像 素 的 液 晶 开 关 作 用 类 似! 们使用液晶来控制照明光的阻断和传输 # 根据形成照明线光源的参数要求 ! 在b I U玻
%! 引 !! 言
不需要配戴特殊眼镜的裸眼立体显示器是立 美 国& 日 本& 德 体显 示 技 术 研 究 的 一 个 重 要 方 向 ! 国& 加拿大等发达国家早在! "世纪# "年代末就 开始投入大量资 金 进 行 这 个 领 域 的 研 究 ! 相继提 出了一些实现原 理 和 方 法 %I Q I3 & 8 技术成熟 并实用后 ! 掀起了 裸 眼 立 体 显 示 器 研 究 的 又 一 轮 热潮 ! 三 洋 电 机& 日 本 夏 普 与 夏 普 欧 洲 研 究 所& 日 立 研 究 所& 美国 8 ( G * ) + ( ) 0 1I * = ’ ) 1 H 6 公 司& 及飞利浦电子 等 相 继 发 表 了 使 用 液 晶 作为图 3 S
!! 基本光学结构
裸眼立体显示液晶屏的光学系统由两个主要 部件组成 " $ 能够 显 示 动 态 图 像 的 彩 色 显 示 器 % 液 晶 # % 屏的显像 部 分 称 为 I 在立体显示时可 Q I3 & 8! 以分区显示立体对图像 ( # $ 产生 可 控 线 光 源 的 照 明 部 件 % 为 液 晶 提 ! 供线光源和面光 源 照 明 ! 可以利用液晶的光开关 特性进行设计 % I Q I3 & 8 的所有像 素 都 由 薄 膜 晶 体 管 和 与 之对应的滤色片构成 % 像素由三基色亚像素所合 成! 把红 & 绿& 蓝J种颜色的彩色滤光片有规律地 制作在一块作为 公 共 电 极 的 大 玻 璃 基 板 上 ! 另一 侧玻璃基板上相应地制作能产生控制液晶偏转电 压的薄膜晶体管 ! 通过扫描控制晶体管的电压来
A) ! 使用 璃基板上制作 出 等 间 距 的 光 栅 控 制 电 极 (
用于立体显示 时 ! 对液晶盒的像素进行交错 分区 ! 奇 列 像 素 组 成 一 个 分 区! 显 示 左 眼 视 图’ 偶 列像素组成另一个分区 ! 显示右眼视图 # 这样 ! 整 个屏幕被分成了两个亚屏幕 # 液晶盒是一种本身并不发光的光控制显示器
裸眼立体显示液晶屏的光学结构及设计
梁发云 ! 邓善熙 ! 杨永跃
# 合肥工业大学 仪器仪表学院 ! 安徽 合肥 !! " J " " " W! F @ G 0 ( 1 + 7 * / * + = ( = ! #> = G$ !% 9
摘 ! 要 !裸眼立体显示液晶屏以液晶像素作为立体视图的载体 ! 使用特殊 的 光 学 元 件 改 变 显 示器和人眼的成像系统来获取立体视觉效果 % 狭 缝 背 光 照 明 的 裸 眼 立 体 显 示 液 晶 屏 的 光 学 结构包括狭缝照明板 & 液晶盒及背光组件 % 设计了可以完成面光源照明和线光源照明相互转 换的可控光栅 ! 研究了一种行之有效的立体 显 示 液 晶 屏 的 装 配 方 法 ’ ’ ’动 态 装 配 法! 利用装 配组件的工作特性产生莫尔条纹 ! 完成立体显示液晶屏的精密装配 % 研制的裸眼立体显示液 晶屏可以方便地在 ! 8 和J 8 显示模式之间转换 % 关 ! 键 ! 词 !立体显示 ( 液晶显示屏 ( 莫尔条纹 ( 动态装配 中图分类号 ! I< A ? J ; W J!!! 文献标识码 !K