LCD顯示技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

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(shù)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(xiàn)彩色顯示。但是與傳統(tǒng)的CRT電視比較，采用CCFL背光的LCD電視在色彩表現(xiàn)上顯得不盡如人意，其色域范圍一般只能達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)色域。 

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

立體顯示

　　從黑白到全彩色，從CRT到LCD，從標(biāo)清到高清，顯示技術(shù)在不斷升級(jí)的過(guò)程中給消費(fèi)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(duì)人們視覺(jué)的沖擊力一直還局限于傳統(tǒng)的平面顯示平臺(tái)上。

　　隨著人們對(duì)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(dāng)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)顯示是廠商努力的方向。目前， 3D LCD立體顯示已經(jīng)成為L(zhǎng)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(yīng)實(shí)現(xiàn)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(yīng)，它由三種因素決定：
　　
　　·雙目視差
　　雙目視差主要擔(dān)負(fù)著感知立體視覺(jué)的任務(wù)。當(dāng)用攝像機(jī)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，左右眼分別觀看到兩幅略微不同的圖像，經(jīng)大腦皮層的綜合反應(yīng)便會(huì)產(chǎn)生出立體的感覺(jué)。

　　·會(huì)聚視差
　　人的左右眼觀看同一物體時(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(zhuǎn)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(qiáng)度，便會(huì)感知出物體實(shí)際存在的遠(yuǎn)近。左右眼在觀看遠(yuǎn)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(zhuǎn)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(yuǎn)會(huì)聚角則較小。

　　·自適應(yīng)效應(yīng)
　　在人眼觀看不同的物體時(shí)，眼球晶狀體的焦距會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)，物體的遠(yuǎn)近差異還會(huì)改變眼球瞳孔的直徑。稱(chēng)這種現(xiàn)象為人眼的自適應(yīng)效應(yīng)。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(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)立體三維顯示，方法是模擬人眼觀看物體的狀況，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(yīng)再現(xiàn)出左右兩幅略有差異的圖像，使左側(cè)的圖像進(jìn)入左眼，右側(cè)的圖像進(jìn)入右眼，便可使觀看者產(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。觀眾在觀看這種立體顯示時(shí)，由于雙目效應(yīng)的作用就能感受到比傳統(tǒng)平面顯示更大的真實(shí)感，甚至?xí)杏X(jué)到影像已沖出屏幕，來(lái)到眼前。

　　目前，利用雙目效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)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(xiàn)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(shù)列和偶數(shù)列來(lái)分別顯示左眼或右眼圖像。然后在屏幕和觀眾之間設(shè)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(duì)于LCD這類(lèi)有背光結(jié)構(gòu)的顯示器來(lái)說(shuō)，視差障礙也可設(shè)在背光板和液晶板之間。視差障礙的作用是阻擋視線，如圖6，它遮住了兩眼視線交點(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)，如果觀看者的位置改變的話，那么視差障礙位置也要隨之改變。所以需要采用觀看者位置測(cè)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(cè)觀看者位置的方法主要有兩種，一種是在觀看者頭上戴一個(gè)定位設(shè)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看者右眼，左眼圖像聚焦于觀看者左眼，由此產(chǎn)生立體視覺(jué)。為了避免周期性結(jié)構(gòu)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(xiàn)實(shí)世界的那一天已經(jīng)為期不遠(yuǎn)。