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LCD液晶屏相关介绍

2017-5-15 23:19:15      点击:

杰卡诺/JECANO——极细同轴线束领域的顶级生产厂家!VByOne|LVDS|eDP|Cable|I-PEX|KEL|屏线|连接线;为客户提供高效、优质、可靠的信号及电源传输解决方案!!!

昆山杰卡诺电子有限公司
Kunshan Jecano Electronics Co.,Ltd.


1. 基本原理
1.1. 液晶的形态

液晶主要有两大类:热致液晶和溶致液晶。肥皂(脂肪酸钠)水是溶致液晶的一个例子。


液晶是一类物质的统称,其液晶分子一般为棒状,极性分子,即正负电荷中心不重合,其偶极矩方向即为分子长轴方向。


所谓偶极矩是一个矢量,方向由负电荷指向正电荷,值为正(或者负)电荷电量与正负电荷距离之积。

1.2. 三种热致液晶

主要有三种:
(1)向列型(nematic)液晶
向列型液晶(nematic)是由希臘語而來,為絲狀的意思,以偏光顯微鏡觀察向列型液晶時,可見到如數絲的光學型態。
液晶分子大致以長軸方向平行配列,因此具有一度空間的規則性排列。此類型液晶的黏度小,應答速度快,是最早被應用的液晶,普遍的使用於液晶電視、膝上型電腦以及各類型顯示元件上。


(2)層列(近晶)型液晶(smectic)
層列型液晶(smectic)則為希臘語黏土的意思。層列型液晶一般如油脂般的黏稠,具有獨特的偏光型態。

 

(3)胆固醇(胆甾)型液晶(cholesteric)
有多层向列型液晶堆积而成,为nematic液晶的一种。其特点是分子呈螺旋平面状的排列,面与面之间平行,分子长轴方向与面平行,但各面间分子长轴有一定的夹角,并进而使液晶整体形成螺旋结构。指向矢旋转360度的一组面的厚度称为一个pitch,其长度会随温度的变化改变,因此产生不同波长的选择性反射,产生不同的颜色变化,故常用作温度感测器。


对比:


1.3. 液晶的光学特性

双折射(birefringence)现象
双折射现象是物理学中的一个研究课题,简单地说就是一种物质存在两种折射率的现象,方解石这种物质具有代表性,一束自然光入射到方解石之后,分解为两束光,分别为寻常光O光和非寻常光E光(ordinary/extraordinary),O光的特性符合物理中的折射定律,E光的特性不符合物理学中的折射定律,特别是E光的折射率与入射光的方向有关。

波片:能使互相垂直的两光振动间产生附加光程差(或相位差)的光学器件。通常由具有精确厚度的石英、方解石或云母等双折射晶片做成,其光轴与晶片表面平行。以线偏振光垂直入射到晶片,其振动方向与晶片光轴夹θ角(θ≠0),入射的光振动分解成垂直于光轴(o 振 动)和平行于光轴(e振动)两个分量,它们对应晶片中的o光和e光(ordinary/extraordinary)。
晶片中的o光和e光沿同一方向传播,但传播速度不同(折射率不同),穿出晶片后两种光间产生 (n0- ne)d光程差,d为晶片厚度,n0和ne为o光和e光的折射率,两垂直振动间的相位差为Δj=2π(n0-ne)d/λ。两振动一般合成为椭圆偏振(见光的偏振)。
Δj=2kπ(k为整数)时合成为线偏振光 ;Δj=(2k+1)π/2,且θ=45°时合成为圆偏振光 。

1/4波片:凡能使o光和 e光产生λ/4附加光程差的波片称为四分之一波片。若以线偏振光入射到四分之一波片,且θ=45°,则穿出波片的光为圆偏振光;反之,圆偏振光通过四分之一波片后变为线偏振光。
1/2波片:凡能使o光和e光产生λ /2附加光程差的波片称为二分之一波片 。线偏振光穿过二分之一波片后仍为线偏振光,只是一般情况下振动方向要转过一角度。光程差可任意调节的波片称补偿器,补偿器常与起偏器结合使用以检验光的偏振状态。

偏振光
偏振光是指光矢量的振动方向不变,或具有某种规则地变化的光波。按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光(线偏光)、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种。如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内,则这种偏振光称为平面偏振光,若轨迹在传播过程中为一直线,故又称线偏振光。如果光波电矢量随时间作有规则地改变,即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势,这种偏振光就称为部分偏振光。

偏振片
原始的偏振片就是在透明的晶体中插入几根平行的金属丝,金属丝的间隔约1cm。
光是一种电磁波,是电场的磁场的交替传播,电场的磁场的方向相互垂直。当金属丝的方向和电磁波中的电矢量方向平行时,电矢量就在金属丝中激起电流,它的能量就转化的热量,就没有电磁波通过偏振片。当电矢量方向和金属丝方向和金属丝的方向垂直时,电磁波就不能在金属丝中激起电流,电磁波可以透过偏振片。

旋光现象
偏振光穿过物质后,其偏振方向在垂直传播方向的面上发生偏转的现象。
简单解释一下旋光发生的原因:由于液晶分子是非手型分子,也就是其与镜像分子在空间中无法重合,因而当偏振光入射后,其分子会产生受迫振动,而形成一个电场,此电场与入射光波的振动电场间成一个夹角,而由于没有镜像位分子的抵消作用,因而入射光波的振动方向在其中就会发生左旋或者右旋,出射光波就会相对于入射光波发生偏转。

左旋光与右旋光


1.4. 液晶显示器的工作原理
1.4.1. TN(Twisted nematic)型液晶显示器
液晶显示是一种被动的显示,它不能发光,只能使用周围环境的光。它显示图案或字符只需很小能量。正因为低功耗和小型化使 LCD成为较佳的显示方式。
液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物,它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列,但在电场作用下能改变其排列方向。
对于正性TN-LCD,当未加电压到电极时,LCD处于”OFF”态,光能透过LCD呈白态;当在电极上加上电压LCD处于“ON”态,液晶分子长轴方向沿电场方向排列,光不能透过LCD,呈黑态。有选择地在电极上施加电压,就可以显示出不同的图案。


从图中可以看出,液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的液晶盒,盒内充有液晶,四周用密封材料-胶框(一般为环氧树脂)密封,盒的两个外侧贴有偏光片。
    液晶盒中上下玻璃片之间的间隔,即通常所说的盒厚,一般为几个微米(人的准确性直径为几十微米)。上下玻璃片内侧,对应显示图形部分,镀有透明的氧化甸-氧化锡(简称ITO)导电薄膜,即显示电极。电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上去。
液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层定向层。定向层的作用是使液晶分子按特定的方向排列,这个定向层通常是一薄层高分子有机物,并经摩擦处理;也可以通过在玻璃表面以一定角度用真空蒸镀氧化硅薄膜来制备。
在TN型液晶显示器中充有正性向列型液昌。液晶分子的定向就是使长棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一个固定方向排列,分子长轴的方向沿着定向处理的方向。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的,这样,在垂直于玻璃片表面的方向,盒内液晶分子的取向逐渐扭曲,从上玻璃片到下玻璃片扭曲了90°(参见下图),这就是扭曲向列型液晶显示器名称的由来。

实际上,靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平等于玻璃表面,而是与其成一定的角度,这个角度称为预倾角,一般为1°~2°。
液晶盒中玻璃片的两个外侧分别有偏光片,这两片偏光片的偏光轴相互平行(黑底白字的常黑型)或相互正交(白底黑字的常白型),且与液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是将高分子塑料薄膜在一定的工艺条件下进行加工而成的。
我们通常所见的多是反向型的液晶显示器,这种显示器在下边的偏振片后还贴有一片反光片。这样,光的入射和观察都是在液晶盒的同一侧。

1.4.2. TFT(Thin-film transistor)型液晶显示器

如下图所示,为TFT液晶屏的原理结构图,其主要包括:

 

从图中可以看出,TFT与TN型液晶显示器有几点主要区别:
采用了薄膜晶体管(TFT),采用了彩色滤光片(color filter)及主动发光的冷阴极射线管(CCF lamps)。
Rear polarizer是起偏器,front polarizer是检偏器。

下图是一个单独象素的结构示意图:

下图则是整个屏的等效电路:


下图则是液晶显示面板一个结构示意图:
其中Gate driver即为行开关电压的驱动电路,Source driver为列数据的驱动电路。

 

2. 液晶面板的制造流程

参见TFT Presentation (Titan Vision 2.2).ppt

 

3. 液晶显示器的种类
3.1. 按像素排列方式

 

3.2. 按发光方式

反射模式(请点击下图)
透反射模式(请点击下图)
透射模式(请点击下图)

 

Reflective Mode
Transflective Mode
Transmissive Mode


3.3. 按工作原理

TN型
STN型
TFT型
GH型

3.4. 按数据位宽

主要生产:电脑周边连接线,LVDS屏线,LVDS驱屏线,LCD线,LCD信号线,lvds液晶屏线edp线I-PEX连接线,Cable屏线工业显示屏连接线,医疗设备显示屏线材,OBD汽车诊断连接线,OBD诊断连接器转接头,OBD2诊断线,OBD插头,OBDII,OBD2连接器,工业成套设备电缆,网络通信连接线,通信机柜成套线材,UPS成套电缆,车票取票机连接线,条码机连接线,广告机连接线,排队机连接线,叫号机连接线,收银机连接线,彩票终端机连接线,自助售票机连接线,影院售票机连接线,医疗线,医疗器械连接线,景区售票机连接线,ATM机成套连接线,医疗设备连接线,美容美发线,按摩椅线,防水线,汽车防水线,汽车线束,防水插头,防水连接器,防水接头线,防水电源线,防水信号线,成套线材,线束,电源线,UPS电源线及其他消费类电子插头线,接插件,安防监控线,闭路线、监控线、摄像头线,OSD菜单线,网线、网络线,通讯线,音视频线,打印机成套线材,收银机成套线材,电梯控制成套电缆,键盘线、音箱线、车载线、HDMI线、HDMI高清线 ,DVI 线,SATA线、ESATA线,SATA电源线, KVM控制线,SCSI线、RGB线;DB9线,DB25线,VGA线,DVI线 KVM线、S端子线、AV线,AC线,DC线,RCA线,各类端子线,线束,成型线

24bit等等

3.5. 按接口类型

MCU模式:
一般是80系统(68系统已经不存在了)。数据位传输有8位,9位,16位和18位。连线分为:CS/,RS(寄存器选择),RD/,WR/,再就是数据线了。优点是:控制简单方便,无需时钟和同步信号。缺点是:要耗费GRAM,所以难以做到大屏(QVGA以上)。

RGB模式:
大屏采用较多的模式,数据位传输也有6位,16位和18位之分。连线一般有:VSYNC,HSYNC,DOTCLK,VLD,ENABLE,剩下就是数据线。它的优缺点正好和MCU模式相反。

SPI模式:
采用较少,连线为CS/,SLK,SDI,SDO四根线,连线少但是软件控制比较复杂。

VSYNC模式:该模式是在MCU模式下增加了一根VSYNC(帧同步)信号线而已,应用于运动画面更新。

MDDI模式:高通公司于2004年提出的接口MDDI(Mobile Display Digital Interface),通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗。连线主要是
host_data, host_strobe, client_data, client_strobe, power, GND几根线。

 

以下是瑞萨的一款Driver IC(R61509)的框图。

 


此外,还有一种delta RGB的接口传输方式(AUO)。

 


MPU时序

 

RGB时序

 

Delta RGB

 

 

 

更高速的接口
VGA
LVDS
VbyOne


3.6. 大尺寸液晶电视面板

夏普CPA液晶面板
夏普液晶面板为CPA(Continuous Pinwheel Alignment,连续焰火状排列)型液晶面板,呈六角形放射状的独特像素结构,通常配合应用夏普专利的ASV(Advance Super View)技术。夏普液晶面板的特征为在显示红、蓝、绿和一些深色画面时像素呈蜂窝状排列,而在显示白色和明亮画面时像素则呈直线排列。
 

三星(S-LCD)液晶面板
S-LCD是由韩国三星和日本索尼共同筹资合建的液晶面板生产 厂,主要生产PVA(Patterned Vertical Alignment)液晶面板。PVA是一种图像垂直调整技术,该技术直接改变液晶单元结构,使显示效能大幅提升,其视角可达170度,响应时间达 25ms以内,采用过驱动方式来加速屏幕的响应时间,其灰阶响应时间也可达到8ms以内,500:1的对比度以及70%的色彩还原能力。目前,在PVA面 板基础上又发展出S-PVA面板,S-PVA屏的特征比较明显,在观察红、蓝、绿或某些较深的杂色画面时,会发现像素的形状为“>”,不过也有某些 型号的像素开口方向是相反的。
 


LG(LG Display)液晶面板
由韩国LG和荷兰飞利浦合作筹建的LG-飞利浦液晶面 板生产厂制造的液晶面板为LPL(LG.Philips LCD)液晶面板,主要采用S-IPS技术(故又称S-IPS面板)。由于飞利浦历经多次减持手中股份,现在LG-飞利浦液晶面板生产厂已经更名为LG Display,即通常所说的LGD。
IPS型面板是日立公司在2001年推出的一种面板,在技术上利用液晶分子平面切换的方式来改善 视角,由于制造上面板并没有附加补偿膜,因此屏幕的通透感更强,颜色也更加细腻,不过响应时间慢和对比度提高难是制约该类型面板普及的大问题。S-IPS 实则为第二代IPS技术,它引入了一些新的技术,以改善IPS模式在某些特定角度的灰阶逆转现象。S-IPS屏的特征为在白色画面时像素看起来呈 “<”,但像素点比S-PVA型液晶面板要粗,开口方向也是左右都有。由于挤压S-IPS屏幕时不产生水波纹的现象,S-IPS屏也俗称硬屏。
 


PS-α液晶面板
IPS(In-Plane Switching)型面板是日立公司在2001年推出的一种液晶面板,在技术上利用液晶分子平面切换的方式来改善视角,由于制造上面板并没有附加补偿 膜,屏幕的通透感更强,颜色也更加细腻。不过响应时间慢和对比度提高难是制约该类型面板普及的大问题。IPS-α液晶面板和S-IPS液晶面板属于同样的 技术源流,但两者并不相似。IPS-α面板在显示红、蓝、绿纯色画面时,像素呈竖直的长方形整齐排列,每个像素中发光的部分为一条竖线,而在显示白色图像 时,像素则呈直线排列,与台湾VA液晶面板相似。

 


友达(AUO)液晶面板
台湾友达光电AUO(AU Optronics)生产的液晶面板主要是MVA(Multi-domain Vertical Alignment)型液晶面板。MVA是一种多象限垂直配向技术,之前由日本富士通主导开发,它是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式,而是偏向某 一个角度静止;当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过则更为快速,这样便可以大幅度缩短显示时间,也因为突出物改变液晶分子配向,让视野角度更为宽 广。在视角的增加上可达160°以上,反应时间缩短至20ms以内。
MVA面板像素点呈正方形,直线排列,像素间距比较小,放大观察像素内部有小花纹。友达面板也分为两种,P-MVA是一种较早的技术,目前已很少使用了,广泛采用的是新开发的AMVA(Advanced MVA)面板。
 

 

奇美(CMO)液晶面板
台湾奇美CMO(ChiMei Optoelectronics)生产的液晶面板主要是S-MVA(Super Multi-domain Vertical Alignment)型液晶面板和VAextreme型液晶面板。S-MVA技术是2001年奇美在MVA技术基础上开发的,是一种相对老的技术。 VAextreme面板是2005年奇美新开发的技术,在亮度、对比度、色彩、响应速度和可视角上都有改善。这两种面板的像素均呈正方形,直线排列。随着 夏普开始部分技术授权奇美,目前奇美也开始生产像素点类似蜂窝状排列的液晶面板。
 

IPS —— In-Plane-Switch


Vertical Alignment —— VA


三种技术之对比:

 

4. 相关概念
4.1. Gamma校正

Gamma源于其亮度与输入电压的非线性关系。


伽玛校正(Gamma Correction),对图象的伽玛曲线进行编辑,以对图象进行非线性色调编辑的方法。
(Gamma Correction,伽玛校正):所谓伽玛校正就是对图像的伽玛曲线进行编辑,以对图像进行非线性色调编辑的方法,检出图像信号中的深色部分和浅色部分,并使两者比例增大,从而提高图像对比度效果。计算机绘图领域惯以此屏幕输出电压与对应亮度的转换关系曲线,称为伽玛曲线(Gamma Curve)。

以传统CRT(Cathode Ray Tube)屏幕的特性而言,该曲线通常是一个乘幂函数,Y=(X+e)γ,其中,Y为亮度、X为输出电压、e为补偿系数、乘幂值(γ)为伽玛值,改变乘幂值(γ)的大小,就能改变CRT的伽玛曲线。典型的Gamma值是0.45,它会使CRT的影像亮度呈现线性。使用CRT的电视机等显示器屏幕,由于对于输入信号的发光灰度,不是线性函数,而是指数函数,因此必需校正。

4.2. Dithering
可译为“抖色”处理。图像的数据在传输过程中,会因为灰度分辨率下降而产生色带、色块等效应,通过抖色处理,可以减少这种显示上的不自然的现象。
原始图像        丢失LSB位后    dithering后
   

4.3. 开口率(Aperture ratio)

开口率是指在单元象素内,实际可透光区的面积与单元象素总面积的比率。显然开口率越高,光透过率也越高,在相同的背光源条件下,液晶屏的亮度越高。我们知道在液晶显示器中,背光源功耗占整个电源输出的60%左右。因此,在工艺能力许可的情况下,应尽可能采用高开口率的设计方案。从而在满足显示屏对亮度要求的前提下,使背光源功耗降为最低,从而降低整个模块的功耗,这也是当今便携式a-Si TFT-LCD平板显示器的发展趋势之一。
在进行TFT阵列设计之前,可根据显示面积和分辨率预先估算开口率的大小。根据上述单元象素和黑矩阵设计的结果可得到阵列开口率的设计值,把它与事先估算的开口率进行比较。若开口率的设计值太低,则可通过选择不同的储存电容和黑矩阵方式,以及在不影响图象质量的情况下,适当减小栅线、信号线和它们与象素电极ITO之间的间距等方法,使开口率得以提高。否则只好应用开口率的设计值,适当增大背光源的亮度或改变液晶盒其它部分的透过率,以满足图像显示对亮度的要求,或适当降低图象显示对亮度的要求,从而减小开口率的估算值。

4.4. 软屏硬屏
软屏
所谓软屏,就是在用手指划过液晶面板的同时会出现“波纹”,比较有代表性的是夏普ASV技术、三星S-PVA技术和友达光电的MVA技术。

硬屏
顾名思义就是相比较与软屏屏幕的硬度要大些,用手指划过不会出现“波纹”,当然硬屏的“硬”只是相对的,也起不到什么保护作用,受到重击和硬物划伤照样会损坏,在使用中要注意。并不像有些销售人员所说能起到保护屏幕的作用。硬屏技术的代表是LG的IPS技术。

4.5. 响应时间
响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒(ms)为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象,高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理,让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示,便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张,这也是电影每秒24帧播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算,每张画面显示的时间需要小于40ms。这样,对于液晶显示器来说,响应时间40ms就成了一道坎,低于40ms的显示器便会出现明显的“拖尾”或者“残影”现象,让人有混沌之感。要是想让图像画面达到流畅的程度,则就需要达到每秒60帧的速度。

4.6. 坏点、缺陷

所谓的坏点是液晶面板上,不能正常显示像素点的统称。液晶面板是由众多显示点组成,靠每个显示点上的液晶物质在电信号控制下改变透光同状态完成的。在1024×768分辨率下,液晶板共有786432个显示点,如此多的点很难完全保证个别会出现问题。但以目前技术水平来看如果将有坏点的液晶面板报废,相信液晶显示也只能是橱窗中的天价商品了,因此,坏点的多少成为了面板的分级时的主要依据。厂商一般会避开坏点分割液晶板,把没有坏点或者极少坏点的液晶面板以较高的价格出售,而坏点数目比较多的则低价卖给小厂生产成廉价的产品。

目前主要的分级标准为:

面板厂商标准:韩系厂商,3个以下为A级
日系厂商,5个以下为A级
台系厂商,8个以下为A级

主流液晶显示器品牌关键指标:

AA级:无任何坏点的LCD显示器为AA级。
A级: 3个坏点以下,其中亮点不超过一个,且亮点不在屏幕中央区内。
B级: 3个坏点以下,其中亮点不超过二个,且亮点不在屏幕中央区内。


5. 3D-LCD的概况
5.1. 眼镜式

色差式
色差式3D历史最为悠久,成像原理简单,实现成本低廉,但是3D画面效果也是最差的,需要配合色差式3D眼镜才能看到3D效果。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息,使用不同颜色的滤光片进行画面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,人的每只眼睛都看见不同的图像。目前我们较为最常见的滤光片颜色通常是红/蓝,红/绿,或者红/青,目前采用这种技术的影院以及越来越少了。
优点:技术难度低,成本低廉
缺点:3D画质效果不是最好,画面边缘易偏色

快门式
快门式3D技术主要是通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)来实现3D效果,属于主动式3D技术。当3D信号输入到显示设备(诸如显示器、投影机等)后,120Hz的图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生,通过红外发射器将这些帧信号传输出去,负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像,并且保持与2D视像相同的帧数,观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面,并且在大脑中产生错觉(摄像机拍摄不出来效果),便观看到立体影像。
NVIDIA的3D stereo、德州仪器的DLP Link还有XPAND 3D系统都是均属于快门式3D技术。从片源来看,快门式3D技术的资源也最为丰富,刷新率提升到120Hz的视频和游戏均可实现3D立体效果。得益于NVIDIA在显卡市场中的领先地位,和德州仪器DLP在投影机市场占据半壁江山优势,快门式3D技术在电脑和投影机行业已经成了3D技术的代名词。但是快门式3D技术的一大制约便是眼镜的价格,由于属于主动式眼镜,所以成本和售价较高,很多消费者难以接受。
优点:资源相对较多,厂商宣传推广力度大,3D效果出色
缺点:快门眼镜价格昂贵

偏光式
偏光式3D也叫偏振式3D技术,属于被动式3D技术,眼镜价格也较为便宜,目前3D电影院、3D液晶电视等大多采用的是偏光式3D技术。和快门式3D技术一样,偏光式3D也细分出了很多种类,比如应用于投影机行业的偏光式3D需要两台以上性能参数完全相同的投影机才能实现3D效果,而应用于电视行业的偏光式3D技术则需要画面具有240Hz或者480Hz以上的刷新率,从实现的方式二者也存在很多差别。
在偏光式3D系统中,目前市场中较为主流的有RealD 3D系统、MasterImage 3D、杜比3D系统三种。特别是RealD 3D技术,其市场占有率最高,而且不受面板类型的影响,可以帮助任何支持3D功能的电视和显示器产生出高清3D影像,拥有这项技术的RealD公司主要是通过技术授权进行推广,目前已经和东芝、索尼、JVC、三星等公司达成了合作,在3D影院方面其占有率也遥遥领先。

 

 

5.2. 裸眼式

光屏障式(Barrier)
光屏障式3D技术也被称为视差屏障或视差障栅技术,其原理和偏振式3D较为类似,是由夏普欧洲实验室的工程师十余年的研究成功。光屏障式3D产品与既有的LCD液晶工艺兼容,因此在量产性和成本上较具优势,但采用此种技术的产品影像分辨率和亮度会下降。光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。

 

 

光屏障式(Barrier)技术

这些条纹宽几十微米,通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁,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,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。
优点:与既有的LCD液晶工艺兼容,因此在量产性和成本上较具优势
缺点:画面亮度低,分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低

 

柱状透镜(Lenticular Lens)技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术,其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上,这样在每个柱透镜下面的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。于是双眼从不同的角度观看显示屏,就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大,因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的,而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区,而不是只投射一组视差图像。


柱状透镜(Lenticular Lens)技术示意图

之所以它的亮度不会受到影响,是因为柱状透镜不会阻挡背光,因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处,所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。
优点:3D技术显示效果更好,亮度不受到影响
缺点:相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容,需要投资新的设备和生产线。

 

 

 


指向光源(Directional Backlight)技术

3M的指向光源3D技术
对指向光源(Directional Backlight)3D技术投入较大精力的主要是3M公司,指向光源(Directional Backlight)3D技术搭配两组LED,配合快速反应的LCD面板和驱动方法,让3D内容以排序(sequential)方式进入观看者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。前不久,3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜,该产品的面试实现了无需佩戴 3D 眼镜,就可以在手机,游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像,极大地增强了基于移动设备的交流和互动。
优点:分辨率、透光率方面能保证,不会影响既有的设计架构,3D显示效果出色
缺点:技术尚在开发,产品不成熟

 

 

 

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