LCD顯示技術(shù)發(fā)展趨勢

新型背光源

　　由于液晶本身不能主動(dòng)發(fā)光，所以LCD屏采用背光模組照明。目前，大多數LCD TV都使用CCFL(冷陰極熒光燈管)作為背光源，再搭配RGB三原色陣列分布的彩色濾光片以實(shí)現彩色顯示。但是與傳統的CRT電視比較，采用CCFL背光的LCD電視在色彩表現上顯得不盡如人意，其色域范圍一般只能達到NTSC標準色域的75%左右。所以， 研究新型的背光源一直是LCD TV業(yè)界的重要任務(wù)。近年來(lái)，采用RGB 三原色LED背光的LCD TV開(kāi)始問(wèn)世，其色域范圍可以超過(guò)NTSC標準色域。 

　　在2008年CES上，展出了采用RGB固態(tài)激光器為L(cháng)CD背光源的試驗樣機，激光背光源的LCD 的色域可以達到普通電視機色域的兩倍以上。

立體顯示

　　從黑白到全彩色，從CRT到LCD，從標清到高清，顯示技術(shù)在不斷升級的過(guò)程中給消費者帶來(lái)許多新的視覺(jué)感受。不過(guò)，這些新的技術(shù)變革對人們視覺(jué)的沖擊力一直還局限于傳統的平面顯示平臺上。

　　隨著(zhù)人們對視覺(jué)要求的不斷提高，立體三維顯示作為一種全新模式的視覺(jué)革命成為許多人士的期待。正如當初的彩色顯示器代替了黑白顯示器、LCD即將代替CRT一樣，用立體(3D)顯示代替平面(2D)顯示是廠(chǎng)商努力的方向。目前， 3D LCD立體顯示已經(jīng)成為L(cháng)CD的最新研究方向。
立體三維顯示基本上可分為兩種方式：一種是利用人眼的雙目效應實(shí)現的立體三維顯示；另一種是借助全息攝影術(shù)來(lái)顯示的立體三維圖像。3D LCD屬于前一種。

　　人體生理學(xué)家和心理學(xué)家研究證實(shí)，人眼能感知立體三維圖像主要有是由于雙目效應，它由三種因素決定：
　　
　　·雙目視差
　　雙目視差主要擔負著(zhù)感知立體視覺(jué)的任務(wù)。當用攝像機從不同的角度拍攝同一景物時(shí)，所獲得的圖像會(huì )有一些微小的差異。與此同理，人的雙眼相距約6.5cm人在用雙眼觀(guān)看物體時(shí)，左右眼視網(wǎng)膜上所成的像亦略有不同，左右眼分別觀(guān)看到兩幅略微不同的圖像，經(jīng)大腦皮層的綜合反應便會(huì )產(chǎn)生出立體的感覺(jué)。

　　·會(huì )聚視差
　　人的左右眼觀(guān)看同一物體時(shí)，兩眼視軸相交會(huì )形成一個(gè)角度，該角度稱(chēng)為會(huì )聚角。要形成這一會(huì )聚角，人的雙眼便需回轉一定的角度，此時(shí)人眼纖毛體肌肉便需作一定的功。人的感覺(jué)器官能比較出纖毛體肌肉用力的強度，便會(huì )感知出物體實(shí)際存在的遠近。左右眼在觀(guān)看遠近不同的兩點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生出的會(huì )聚角會(huì )不一樣，眼球轉動(dòng)的程度也不一樣。這樣便會(huì )有深度不同的感覺(jué)，即產(chǎn)生出立體感。通常來(lái)說(shuō)，物體近會(huì )聚角較大；物體遠會(huì )聚角則較小。

　　·自適應效應
　　在人眼觀(guān)看不同的物體時(shí)，眼球晶狀體的焦距會(huì )發(fā)生變化。同時(shí)，物體的遠近差異還會(huì )改變眼球瞳孔的直徑。稱(chēng)這種現象為人眼的自適應效應。眼球中的焦距和瞳孔的變化會(huì )引起感覺(jué)的差異，從而產(chǎn)生出立體感。

　　利用雙目效應來(lái)實(shí)現立體三維顯示，方法是模擬人眼觀(guān)看物體的狀況，產(chǎn)生出左右兩幅極為相似又略有不同的圖像。顯示時(shí)，應再現出左右兩幅略有差異的圖像，使左側的圖像進(jìn)入左眼，右側的圖像進(jìn)入右眼，便可使觀(guān)看者產(chǎn)生出立體三維顯示的感覺(jué)。
因此，3D LCD顯示屏的關(guān)鍵技術(shù)是必須分別顯示供左右眼觀(guān)看的兩個(gè)圖像，并確保左眼只能看見(jiàn)左眼圖像，右眼只能看見(jiàn)右眼圖像。觀(guān)眾在觀(guān)看這種立體顯示時(shí)，由于雙目效應的作用就能感受到比傳統平面顯示更大的真實(shí)感，甚至會(huì )感覺(jué)到影像已沖出屏幕，來(lái)到眼前。

　　目前，利用雙目效應來(lái)實(shí)現3D LCD 的方法主要有三種：偏振分光法(Plolarized Filter)，視差障礙法(Parallax Barrier)和柱面透鏡法(Lenticular Screen)。

　　偏振分光法(圖5)是在LCD屏上貼上特制的微型偏振陣列，將用于供左、右兩眼觀(guān)看的圖像分別用偏振方向正交的兩種不同的偏振光投射到人眼，觀(guān)看時(shí)需戴上一副特制的偏振眼鏡，使兩眼分別看到各自所需的圖像。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較容易實(shí)現2D/3D 兼容顯示，缺點(diǎn)是由于偏振陣列和偏振眼鏡的作用，通過(guò)偏振眼鏡觀(guān)看到的圖像亮度會(huì )大大降低。

圖6  視差障礙法示意。左，視差障礙在液晶屏和觀(guān)看者之間；右，視差障礙在LCD和背光板之間

　　視差障礙技術(shù)(圖6)就是在LCD顯示屏上用奇數列和偶數列來(lái)分別顯示左眼或右眼圖像。然后在屏幕和觀(guān)眾之間設一層“視差障礙”，它是由垂直方向上的光柵條組成的，所以也稱(chēng)為光柵立體液晶。 

　　對于LCD這類(lèi)有背光結構的顯示器來(lái)說(shuō)，視差障礙也可設在背光板和液晶板之間。視差障礙的作用是阻擋視線(xiàn)，如圖6，它遮住了兩眼視線(xiàn)交點(diǎn)以外的部分，使左眼看到的圖像右眼看不到，右眼看到圖像左眼又看不到。不過(guò)，如果觀(guān)看者的位置改變的話(huà)，那么視差障礙位置也要隨之改變。所以需要采用觀(guān)看者位置測定和視差障礙移動(dòng)技術(shù)， 為了方便移動(dòng)視差障礙，有些小型LCD顯示器會(huì )采用液晶板來(lái)作為可控視差障礙，而檢測觀(guān)看者位置的方法主要有兩種，一種是在觀(guān)看者頭上戴一個(gè)定位設備，另一種是用兩個(gè)攝像頭像人眼一樣的定位。視差障礙法的優(yōu)點(diǎn)是觀(guān)看者不用戴眼鏡，缺點(diǎn)是每只眼睛只能感受到總圖像的一半亮度。

　　柱面透鏡法(圖7)是在LCD屏前面加上一層柱面透鏡屏(Lenticular Screen)，柱面透鏡屏由一排垂直排列的半圓形柱面透鏡組成，由于每個(gè)柱面鏡頭的折射作用，使右眼圖像聚焦于觀(guān)看者右眼，左眼圖像聚焦于觀(guān)看者左眼，由此產(chǎn)生立體視覺(jué)。為了避免周期性結構的柱面透鏡屏與LCD屏疊加產(chǎn)生的莫爾條紋(Moire Pattern)，柱面透鏡與像素排列會(huì )有一定傾斜角。

　　柱面透鏡法的優(yōu)點(diǎn)是觀(guān)看者不用戴眼鏡，缺點(diǎn)是由于柱面透鏡與像素排列有傾斜角，3D圖像的分辨率會(huì )受到影響。另外，用柱面透鏡3D LCD來(lái)觀(guān)看2D圖像效果會(huì )大受影響，因此，目前有人也在研究3D/2D可切換式的液晶柱面透鏡。

　　3D LCD的發(fā)展才剛剛起步，我們有理由相信，隨著(zhù)LCD技術(shù)的不斷發(fā)展，3D LCD的性能也會(huì )不斷提高，3D LCD把我們從虛擬世界帶進(jìn)現實(shí)世界的那一天已經(jīng)為期不遠。