消除自由立体显示串扰的定向背光源设计

定向背光柱透镜光栅式多视点自由立体显示器的串扰和亮度均匀性问题是影响其广泛应用的主要因素之一.本文通过分析串扰产生的原因,根据偏轴光线的成像光学原理,推导出液晶显示屏光开关板列单元与柱透镜组成的偏轴光学系统的参数计算式.提出一种液晶显示屏光开关蝶形单元结构,设计了采用该蝶形单元的定向背光自由立体显示背光源模组.模拟仿真结果表明:所设计的定向背光自由立体显示背光源可消除自由立体显示的串扰;在视点平面90%观看区域的串扰度小于0.5%,光束10%峰值宽度的串扰面积比γ=0,光束90%峰值宽度比普通液晶单元结构的增大37%,改善了不同位置观看图像亮度变化大的问题.     

新型自动立体显示背光板的光学设计

立体显示技术的研究主要是解决虚拟现实领域的三维视觉问题。自动立体显示是不需要配戴特殊眼镜的,使用一个二维平面空间显示屏显示至少一对满足双眼视差的立体图像。当人的双眼接受到具有视差的立体图像对时,在视网膜上形成视差像,经大脑神经系统的融合,从而产生深度感。提出了一种全新的实现自动立体显示的折射式方法,设计了基于此方法的一种新型折射式的、结构简单的、通过透射显示屏(如液晶显示屏)实现自动立体显示的背光系统。根据视差立体显示参量模型,建立了光学系统的结构参量以及分析了光学材料的性质对实现立体显示的影响,并运用先进的光学设计软件进行设计、模拟。     

一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅屏裸眼3D显示器

常规竖直狭缝光栅和倾斜狭缝光栅的发光二极管(LED)屏裸眼3D显示器分别存在明显的莫尔条纹和立体图像串扰等问题,为此,提出一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器,它由LED屏和错位非均宽透光条的狭缝光栅构成。该狭缝光栅根据LED屏黑矩阵较宽的特点,通过适当增大透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置,来增加狭缝光栅周期结构与LED屏像素周期结构之间的差异,降低莫尔条纹中暗带的对比度,并使莫尔条纹变得稀疏,从而达到既能弱化莫尔条纹,又不会明显增加立体图像串扰的目的。制作了所提狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器样机,获得了莫尔条纹显著弱化、无明显立体图像串扰的显示效果,验证了理论的正确性。     

像素偏振片阵列制备及其在偏振图像增强中的应用

像素偏振片阵列在实时测量光的斯托克斯参量方面具有重要的应用.本文设计和制作了基于金属铝纳米光栅的像素偏振片阵列,制作工艺基于电子束曝光技术.偏振片阵列单元尺寸为7.4μm,每相邻2×2单元的透偏振方向分别为0,7π/4,π/2和3π/4.光栅周期为140 nm,占空比为0.5,深度100 nm,光栅面型为矩形.像素偏振片阵列的扫描电子显微镜照片显示,制备的偏振片阵列的金属纳米光栅栅线无断线、无交叉、无杂物污染,光栅栅线结构平直,厚度均匀,满足理想矩形面型.采用偏振光作为照明光的光学显微镜拍摄图片显示,像素偏振片阵列整体形状规则,具有很好的偏振特性,最大偏振透射率可达到79.3%,消光比可达到454.将像素偏振片阵列与CCD(charge coupled device)集成在一起,采集单帧图像即可计算图像的斯托克斯参量,从而得到拍摄物体线偏振度图像和线偏振角图像,实现了偏振增强,可应用于目标反隐和识别.     

LED背光液晶屏的低色温调节及光谱分析

为了便捷准确地调节出8位LED背光液晶屏超低色温,通过Adobe Photoshop软件设置填充色RGB数值,在LED背光液晶屏上显示色块,结合自制手机屏幕蓝光吸收膜,实现超低色温调节。通过光谱分析研究了LED背光液晶屏1931 CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值、色容差、主波长、色纯度、峰值波长、质心波长、半峰宽、显色指数Ra随色温的变化,实现了8位LED背光液晶屏1 000 K超低色温调节;6 500～1 000 K 10个实测色温与目标色温的平均相对误差为0.349%,平均绝对误差为7.1 K,均可保证白平衡。光谱分析结果表明,增加自制手机屏幕蓝光吸收膜后,同一色温下会使质心波长平均下降15 nm。当色温小于4 100 K时,同一色温下半峰宽减小约4 nm,其他6个参数影响不大。该色温调节方法与结论对防蓝光膜效果最佳优化及液晶屏相关研究具有参考价值。     

平面三维显示技术的研究现状

平面三维显示技术是近年来最新出现的虚拟现实显示技术,其最大的特点是观察者无需使用任何辅助附加设备,直接用肉眼就可看到屏幕上显示的三维图像。为推进三维显示技术的发展,进一步研究了视差立体成像原理,并据此介绍几种平面三维显示方法及其工作原理,包括障栅立体显示、微柱透镜阵列立体显示、偏振片立体显示和基于微柱透镜立体显示原理的多视点系统,阐述并分析了系统的优缺点。以日本三洋公司的四视角立体显示装置、南京大学的多视点三维显示系统和NEC液晶科技的HDDP三维显示系统为例,描述了国内外该项技术近期的研究现状,分析了存在的技术难点,展望了该应用领域的发展前景。     

彩色有源OLED显示屏上像素仿真及外围驱动电路设计

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)由于高对比度、高亮度、超薄、低功耗、宽视野、快响应速度等特性,日益引起人们的兴趣。通过对部分周边驱动电路集成于衬底的2英寸(5.08cm,64×3×80)有源矩阵显示屏(Active Matrix OLED,AMOLED)上像素驱动电路的仿真,确定彩色OLED显示屏维持白平衡时R、G、B三种OLED所需的驱动电压、电流等工作参数。OLED的发光亮度和电压并不是线性关系,为了维持显示屏的色彩均衡性,对图像数据编码进行校正,保证了灰阶电压与发光亮度呈线性变化。从BMP格式的文件中提取出图像数据部分,进行数据变换,生成符合INTELHEX文件格式并且满足D/A输出要求的数据文件,刻录到E²PROM中,完成外围驱动电路所需要的图像数据准备。AMOLED显示屏采用逐行扫描的显示方式,因此外围驱动电路的目的是要在行、列扫描有效的同时,为每个像素送入相应的灰阶数据。现在,OLED专用驱动芯片比较少见,而液晶驱动芯片具有集成度高,电压输出范围大等优点,尤其是其内部集成了数据移位寄存器、数据锁存器、D/A转换器等电路,所以设计了基于FPGA和TFT-LCD液晶驱动芯片的外围驱动电路,实现了AMOLED显示屏的彩色图像显示。     

一种快速、高对比度的液晶光阀

外加电场可以改变液晶膜的透光性能,这称为液晶的电光效应.目前应用于显示技术上的液晶的电光效应一般为扭曲效应或动态散射效应.但这两类效应或者对外电场的响应速度慢,或者对比度不佳,往往不能满足显示的要求.我们利用电场诱导下的胆甾相与向列相间的相变效应[1],制成的液晶光阀可克服上述缺点,满足快速、高对比度、低功耗的显示技术要求. 电场诱导下的胆甾相与向列相间的相变过程中,一般经历着三种不同的结构状态[2],当不加电压时,液晶膜处于稍许透明的平面织构状态;当电压加至10—20V时,液晶膜对光产生强烈的散射,具有不透明的焦锥织构…     

基于TracePro的狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰仿真

利用TracePro仿真软件对狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰进行仿真。首先,通过对狭缝光栅的设计原理分析,并基于LED模块的发光像素面积2 mm×2 mm,黑矩阵的面积1 mm×1 mm,设定最佳观看距离为5 m的两视点狭缝光栅自由立体LED显示器件,计算出光栅的狭缝宽度和挡光宽度都为2.87 mm。其次,利用这些参数,通过TracePro软件建立狭缝光栅自由立体LED显示器件的仿真模型,通过仿真运算得到左、右视频的光照度分布图,并通过归一化发现它们的光照度均匀性较差,观看时会导致"眩晕"现象。最后,借助自由立体显示器件串扰的测量方法,根据仿真左、右视频照度分布图的交叉曲线,定性分析了仿真结果,并结合Orign 9.1软件定量对仿真的串扰值进行计算,得出其串扰值为42.4%。这为进一步优化狭缝光栅自由立体LED显示器件的设计和性能提供了理论依据和技术支持。     

利用光轴可移动液晶透镜的立体图像采集系统

针对传统双目视觉系统体积大、成本高等缺点，提出了一种利用光轴可移动液晶透镜的单相机立体图像采集系统。该系统由一个固定的相机模块和一个贴有偏振片的液晶透镜构成。通过改变电压的方式移动光轴并采集图像，利用光流法获取图像视差。研究了液晶透镜光轴变化对系统整体光轴的影响，推导了视差与深度的关系。通过验证所采集的图像存在视差来说明所设计系统的可行性，并进行了近距离物体的深度获取。实验结果表明，利用液晶透镜的光轴移动功能可以使系统的整体光轴产生移动，实现立体视觉。所设计系统无需机械移动，具有结构简单紧凑和成本低廉的优点，为立体图像的采集提供了新的方法。     

Crosstalk elimination in multi-view autostereoscopic display based on polarized lenticular lens array

An autostereoscopic display composed of a directional backlight,an image display panel,a striped half-wave plate,and a polarized lenticular lens array is proposed.The directional backlight emitting the parallel light can redirect the cones of light to lenticular lens array and reduce the chromatic spatial-interference effect.The striped half-wave plate,located in front of the image display panel,transformed the polarization direction of the lights from the directional backlight into two mutually perpendicular directions.The polarized lenticular lens array not only can divide the light from the left and right view images to send to left and right eyes but also can reduce the crosstalk of the stereoscopic images.The proposed autostereoscopic display can produce high quality stereoscopic images without crosstalk at the optimal viewing distance.     

A digital image-based measurement system for a LCD backlight module

A LCD light guide plate is an element of the LCD backlight module that is often used for the display of compact electronic devices. In this study, a vision system is proposed to detect the degree of uniformity of light reflection using a light guide plate before the diffuser has been attached. A new bright spot search and statistical software has been designed and the parameters for the LCD light guide plate can be adjusted before manufacture to provide greater economy and make the device user friendly. Since many different types of backlight modules had to be analyzed in this study, we used different methods to determine the nonuniform factors and the backlight module area for each type. A wrapping algorithm is presented in the searching and statistic process of bright spot. This algorithm can combine the procedures of segmentation process and nonlinear grey scale mapping. After revising carved depth of the poor brightness area, the diffuser was attached and the analysis performed again to verify the design procedure correction. When the source light density is adjusted, the lighting error for the on line inspection is retained to within 3%.     

基于LED背光源区域控制的LCD系统色域分析

介绍了液晶显示(LCD)系统普遍使用的色域计算方法。针对LCD系统的色域主要由背光源的光谱特性、彩膜的光谱透过率特性和液晶面板的特性三个方面的因素决定,采用LED作为背光源来提高系统整体的色彩表现能力,利用色度学的方法,通过对LED背光源光谱的分析计算,比较了有无区域控制的背光源经过彩膜后系统色域的大小,并分析了液晶面板对比度的变化分别对两种模式下背光源色域的影响情况。分析和计算结果表明：采用区域控制的LED背光源可以改善由于彩膜性能的不完善所引起的再现三基色色彩饱和度降低的现象,同时该模式下系统色域受液晶面板对比度变化的影响很小,即降低了系统色域对彩膜性能和液晶面板性能的要求,因此对于提高现有LCD系统的色域具有非常重要的意义。     

基于MEMS传感器的无线位置跟踪控制仿真应用

针对嵌入式工业控制系统终端显示的需要,提出了一种基于微处理器R1610和LCD控制器SSD1963的液晶显示模块的设计方法。详细阐述了硬件接口电路的设计和控制软件的编程,重点介绍了R1610、SSD1963以及TFT液晶屏AT070TN83之间的硬件连接方法,分析了SSD1963液晶控制的使用方法以及针对液晶屏显示时序的系统设置。结合显示控制实例实现了图像在液晶屏上的显示,显示效果良好。该显示模块的设计具有一定的应用前景和参考价值。     

大角度直下式LED背光透镜的设计

液晶显示领域不断提出缩减成本方案,对于液晶电视LED背光系统,提出了一种大角度背光透镜设计方案,即在目标接收屏面具有较大照度辐射角度的背光透镜设计。采用特定的双自由曲面设计,入光孔设置为类椭圆型结构面将光源出射的光通量进行等角度划分,根据接收屏面的理想照度分布与入光孔每一角度出射光通量对应关系计算出出光面自由曲线。借助底部微结构处理,再根据模具及产品成型要求补全外观结构,得到符合设计指标的方案,有效地解决了因增大角度引起的黄斑问题,并达到目标接受面均匀度的要求。针对32英寸（81 cm）的液晶电视背光模组,采用12颗最大正向电流为350 mA的LED灯珠,在模组高度为30 mm的系统中,设计的背光透镜模组达到了要求的亮度及均匀度。     

Simple liquid crystal display backlight unit comprising only a single-sheet micropatterned polydimethylsiloxane (PDMS) light-guide plate

A simple liquid crystal display (LCD) backlight unit (BLU) comprising only a single-sheet polydimethylsiloxane (PDMS) light-guide plate (LGP) has been developed. The PDMS LGP, having micropatterns with an inverse-trapezoidal cross section, was fabricated by backside 3-D diffuser lithography followed by PDMS-to-PDMS replication. The fabricated BLU showed an average luminance of 2878 cd/m(2) with 73.3% uniformity when mounted in a 5.08 cm backlight module with four side view 0.85cd LEDs. The developed BLU can greatly reduce the cost and thickness of LCDs, and it can be applied to flexible displays as a flexible light source due to the flexible characteristic of the PDMS itself.     

Dynamic modulation transfer function: a method to characterize the temporal performance of liquid-crystal displays

A method to measure the dynamic modulation transfer function (DMTF) of a liquid-crystal display (LCD) is proposed to characterize its performance when rendering motion images. The method includes a measurement system to capture the temporal luminance variation of a LCD while using a well-designed input data sequence and a simulation model based on smooth pursuit eye tracking and temporal light integration at the human retina. It predicts the perceived performance of a moving sine wave pattern on a LCD and subsequently calculates the DMTF. With this approach, several technologies to reduce motion blur were evaluated and discussed.     

一种新的用于直下式LCD背光源的LED

传统的薄膜晶体管液晶显示器作为一种被动发光器件,本身不会发光,必须依靠背光源提供照明。在背光照明用到的光源中,LED最具竞争力。在分析LED性能的基础上,设计了一种用于大尺寸直下式背光源的LED,新设计的LED结构简单,性能优良。通过设计26英寸背光源验证了新的LED。模拟结果表明,新的LED可以满足大尺寸LCD背光源对亮度均匀性和颜色均匀性的要求。