LCD顯示技術發(fā)展趨勢

新型背光源

　　由于液晶本身不能主動發(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。近年來，采用RGB 三原色LED背光的LCD TV開始問世，其色域范圍可以超過NTSC標準色域。 

　　在2008年CES上，展出了采用RGB固態(tài)激光器為LCD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，顯示技術在不斷升級的過程中給消費者帶來許多新的視覺感受。不過，這些新的技術變革對人們視覺的沖擊力一直還局限于傳統(tǒng)的平面顯示平臺上。

　　隨著人們對視覺要求的不斷提高，立體三維顯示作為一種全新模式的視覺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)顯示是廠商努力的方向。目前， 3D LCD立體顯示已經(jīng)成為LCD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現(xiàn)的立體三維顯示；另一種是借助全息攝影術來顯示的立體三維圖像。3D LCD屬于前一種。

　　人體生理學家和心理學家研究證實，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感知立體視覺的任務。當用攝像機從不同的角度拍攝同一景物時，所獲得的圖像會有一些微小的差異。與此同理，人的雙眼相距約6.5cm人在用雙眼觀看物體時，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便會產(chǎn)生出立體的感覺。

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

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

　　利用雙目效應來實現(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，應再現(xiàn)出左右兩幅略有差異的圖像，使左側(cè)的圖像進入左眼，右側(cè)的圖像進入右眼，便可使觀看者產(chǎn)生出立體三維顯示的感覺。
因此，3D LCD顯示屏的關鍵技術是必須分別顯示供左右眼觀看的兩個圖像，并確保左眼只能看見左眼圖像，右眼只能看見右眼圖像。觀眾在觀看這種立體顯示時，由于雙目效應的作用就能感受到比傳統(tǒng)平面顯示更大的真實感，甚至會感覺到影像已沖出屏幕，來到眼前。

　　目前，利用雙目效應來實現(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)點是比較容易實現(xiàn)2D/3D 兼容顯示，缺點是由于偏振陣列和偏振眼鏡的作用，通過偏振眼鏡觀看到的圖像亮度會大大降低。

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

　　對于LCD這類有背光結(jié)構的顯示器來說，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，如圖6，它遮住了兩眼視線交點以外的部分，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，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定和視差障礙移動技術， 為了方便移動視差障礙，有些小型LCD顯示器會采用液晶板來作為可控視差障礙，而檢測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定位設備，另一種是用兩個攝像頭像人眼一樣的定位。視差障礙法的優(yōu)點是觀看者不用戴眼鏡，缺點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。為了避免周期性結(jié)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有一定傾斜角。

　　柱面透鏡法的優(yōu)點是觀看者不用戴眼鏡，缺點是由于柱面透鏡與像素排列有傾斜角，3D圖像的分辨率會受到影響。另外，用柱面透鏡3D LCD來觀看2D圖像效果會大受影響，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技術的不斷發(fā)展，3D LCD的性能也會不斷提高，3D LCD把我們從虛擬世界帶進現(xiàn)實世界的那一天已經(jīng)為期不遠。