【摘要】：柱鏡光柵式自由3D顯示器的串?dāng)_問題和分辨率下降問題是影響其廣泛應(yīng)用的主要因素。采用定向背光方案,通過設(shè)計一種蝶形單元液晶顯示屏光開關(guān)面板實(shí)現(xiàn)自由3D顯示器的無串?dāng)_和無分辨率損失。詳細(xì)推導(dǎo)了定向背光柱鏡光柵面板的參數(shù)計算公式,給出了55in(1in=2.54cm)4K3D電視屏的定向背光模塊結(jié)構(gòu)參數(shù),并采用TracePro軟件仿真優(yōu)化了設(shè)計參數(shù)。仿真結(jié)果表明,設(shè)計的自由3D顯示器最低串?dāng)_小于0.01%,近似無串?dāng)_,并且與現(xiàn)有眼鏡快門開關(guān)式3D視頻圖像完全兼容,圖像無分辨率損失。
【圖文】：

，傳統(tǒng)方法在特定視點(diǎn)位置可以實(shí)現(xiàn)很低的串?dāng)_，但在全視角很難保持低串?dāng)_［１２］，因此定向背光３Ｄ顯示技術(shù)在寬視角低串?dāng)_等方面還需要進(jìn)一步優(yōu)化。Ｆａｎ等［１３］提出自由曲面背光源結(jié)合時空控制來實(shí)現(xiàn)分辨率不損失的方法，得到了串?dāng)_低于２．３％的智能背光自由３Ｄ定向結(jié)構(gòu)。本文提出另一種簡單液晶開關(guān)結(jié)構(gòu)的定向背光３Ｄ解決方案，與現(xiàn)有眼鏡快門開關(guān)式３Ｄ視頻圖像完全兼容，不但解決了視頻源問題，同時圖像無串?dāng)_，無分辨率損失。２無串?dāng)_柱鏡光柵定向背光３Ｄ顯示原理圖１ＬＣＤ面板和柱狀透鏡陣列的定向背光原理圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＬＣＤｐａｎｅｌａｎｄｌｅｎｔｉｃｕｌａｒａｒｒａｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｂａｃｋｌｉｇｈｔ采用液晶顯示屏（ＬＣＤ）光開關(guān)面板和柱狀透鏡陣列的定向背光３Ｄ模塊原理圖如圖１所示，根據(jù)柱透鏡陣列的光學(xué)性質(zhì)，ＬＣＤ光開關(guān)面板中的列對應(yīng)著特定的光投射方向。圖１中顯示了一個６個方向的背光設(shè)計，，ＬＣＤ光開關(guān)面板上對應(yīng)每個小柱透鏡有兩個列Ｌ和Ｒ，它們都在設(shè)定的方向上產(chǎn)生一個準(zhǔn)直光束。在眼睛視點(diǎn)位置，所有Ｌ列（或Ｒ列）產(chǎn)生的光束完全重疊，而Ｌ列和Ｒ列的光束之間完全不重疊。為了使視點(diǎn)位置的光強(qiáng)分布均勻，光束應(yīng)接近平頂光束，所以將ＬＣＤ光開關(guān)面板中的列單元設(shè)計成縱向上中間窄兩邊寬的蝶形結(jié)構(gòu)，如圖１所示。圖１中Ｌ列對應(yīng)ｂ１、ｂ３和ｂ５光束，Ｒ列對應(yīng)ｂ２、ｂ４和ｂ６光束。輪流打開ＬＣＤ光開關(guān)面板的Ｌ列和Ｒ列，就能產(chǎn)生輪流變化方向的背光輸出，將另一個帶有圖像信息的ＬＣＤ面板放置在背光輸出的光

菱形區(qū)域中心，則相鄰兩幅圖像的像素列光束就會在Ｒ＊和Ｌ＊處的菱形區(qū)域出現(xiàn)交疊，從而對菱形視點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的視點(diǎn)圖像造成不可避免的干擾，也就是不同視點(diǎn)圖像之間的串?dāng)_。因此，要實(shí)現(xiàn)視點(diǎn)位置Ｒ＊和Ｌ＊處觀看圖像的無串?dāng)_，首先要保證光束寬度Ｄ≤Ｓ，同時準(zhǔn)確控制光束中心線（光軸線）經(jīng)過Ｒ＊或Ｌ＊處菱形區(qū)域中心點(diǎn)。在圖１所示的定向背光３Ｄ顯示系統(tǒng)中，準(zhǔn)直光束的光源為ＬＣＤ光開關(guān)面板的一個列，具有一定寬度ｄ；柱透鏡陣列若采用常規(guī)柱透鏡，其橫截面為圓弧，圖３為ＬＣＤ光開關(guān)面板的一個列經(jīng)過偏心的單折射柱面成像示意圖，由圖可見ＬＣＤ光開關(guān)面板中的列與柱透鏡組成偏軸光學(xué)系統(tǒng)［１４－１５］。圖２ＬＣＤ屏幕相鄰兩幅圖像的像素列光束投射光路示意圖Ｆｉｇ．２ＬｉｇｈｔｐａｔｈｄｉａｇｒａｍｏｆｐｉｘｅｌｃｏｌｕｍｎｂｅａｍｓｏｆｔｗｏａｄｊａｃｅｎｔｉｍａｇｅｓｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇｏｎＬＣＤｓｃｒｅｅｎ圖３偏心的單折射柱面成像示意圖Ｆｉｇ．３Ｉｍａｇｉｎｇｄｉａｇｒａｍｏｆｂｉａｓｓｉｎｇｌｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｕｒｆａｃｅ０４１２０１－３

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本文編號：2571535