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淺談裸視式3D顯示技術

出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-06-25 10:45:51

  目前3D顯示技術主要可以分為眼睛式和裸視式,眼睛式3D顯示技術發(fā)展較早,解決方案也比較成熟,在商用領域已經(jīng)應用多年,今年以來上市的3D平板電視也全部為眼睛式產(chǎn)品。

"3D"里的"D",是英文單詞Dimension(線度、維)的首字母。3D指的就是三維空間。與普通2D畫面顯示相比,3D技術可以使畫面變得立體逼真,圖像不再局限于屏幕平面,仿佛能夠走出屏幕外面,讓觀眾有身臨其境的感覺。盡管3D顯示技術分類繁多,不過基本的原理是相似的,就是利用人眼左右分別接收不同畫面,然后大腦經(jīng)過對圖像信息進行疊加重生,構(gòu)成一個具有前-后、上-下、左-右、遠-近等立體方向效果的影像。在眼鏡式3D技術中,我們又可以細分出三種主要的類型:色差式、偏光式和主動快門式。也就是平常所說的色分法、光分法和時分法。相對于傳統(tǒng)的電視機而言,3D電視能夠呈現(xiàn)出來的圖像不再局限于平面,畫面大小也不再受屏幕大小的約束,觀眾會仿佛看到海豚在自己身邊優(yōu)雅游動,鳥兒從頭頂輕輕掠過,足球朝面門飛速襲來……這些場景都是以往平面成像電視難以表達出來的。

  * 裸視式3D顯示技術

裸眼式3D技術大多處于研發(fā)階段,并且主要應用在工業(yè)商用顯示市場,所以大眾消費者接觸的不多。從技術上來看,裸眼式3D可分為光屏障式(Barrier)、柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術和指向光源(Directional Backlight)三種。裸眼式3D技術的優(yōu)勢便是擺脫了眼鏡的束縛,但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。

在觀看的時候,觀眾需要和顯示設備保持一定的位置才能看到3D效果的圖像(3D效果受視角影響較大),3D畫面和常見的偏光式3D技術和快門式3D技術尚有一定的差距。不過液晶面板行業(yè)巨頭友達光電,研發(fā)巨頭3M等已經(jīng)在積極進行研發(fā),預計部分裸眼式3D顯示設備將于今明兩年實現(xiàn)量產(chǎn)。

  光屏障式

光屏障式3D技術也被稱為視差屏障或視差障柵技術,其原理和偏振式3D較為類似,是由夏普歐洲實驗室的工程師十余年的研究成功。光屏障式3D技術的實現(xiàn)方法是使用一個開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層,利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向為90°的垂直條紋。


這些條紋寬幾十微米,通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式,稱之為"視差障壁".而該技術正是利用了安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁,在立體顯示模式下,不透明的條紋會遮擋右眼;同理,應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時,不透明的條紋會遮擋左眼,通過將左眼和右眼的可視畫面分開,使觀者看到3D影像。

優(yōu)點:與既有的LCD液晶工藝兼容,因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢

缺點:畫面亮度低,分辨率會隨著顯示器在同一時間播出影像的增加呈反比降低

  柱狀透鏡

柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術,其的優(yōu)勢便是其亮度不會受到影響。柱狀透鏡3D技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡,使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上,這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素,這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏,就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會被放大,因此不能簡單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的,而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復投射視區(qū),而不是只投射一組視差圖像。

柱狀透鏡

之所以它的亮度不會受到影響,是因為柱狀透鏡不會阻擋背光,因此畫面亮度能夠得到很好地保障。不過由于它的3D顯示基本原理仍與視差障壁技術有異曲同工之處,所以分辨率仍是一個比較難解決的問題。

優(yōu)點:3D技術顯示效果更好,亮度不受到影響

缺點:相關制造與現(xiàn)有LCD液晶工藝不兼容,需要投資新的設備和生產(chǎn)線。

  指向光源

3M的指向光源3D技術

  3M的指向光源3D技術

對指向光源(Directional Backlight)3D技術投入較大精力的主要是3M公司,指向光源(Directional Backlight)3D技術搭配兩組LED,配合快速反應的LCD面板和驅(qū)動方法,讓3D內(nèi)容以排序(sequential)方式進入觀看者的左右眼互換影像產(chǎn)生視差,進而讓人眼感受到3D三維效果。前不久,3M公司剛剛展示了其研發(fā)成功的3D 光學膜,該產(chǎn)品的面試實現(xiàn)了無需佩戴 3D 眼鏡,就可以在手機,游戲機及其他手持設備中顯示真正的三維立體影像,極大地增強了基于移動設備的交流和互動。

優(yōu)點:分辨率、透光率方面能保證,不會影響既有的設計架構(gòu),3D顯示效果出色

缺點:技術尚在開發(fā),產(chǎn)品不成熟

  其他裸眼3D技術

在2009年4月,美國PureDepth公司宣布研發(fā)出改進后的裸眼3D技術--MLD(multi-layer display多層顯示),這種技術能夠通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板,實現(xiàn)在不使用專用眼鏡的情況下,觀看文字及圖畫時所呈現(xiàn)3D影像的效果。   另外,國內(nèi)廠商歐亞寶龍旗下的Bolod裸眼3D顯示器如今已經(jīng)發(fā)展到第四代,產(chǎn)品也全部實現(xiàn)高清顯示,在國內(nèi)的3D顯示行業(yè)處于位置。當然,由于非市場主流,對于MLD技術和Bolod裸眼3D顯示器,我們此次只做簡單的了解,不做深入技術性探討。

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