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3D立體顯示技術(shù)解析

發(fā)布時間:2011-01-26

中心議題:
  • 裸視式3D顯示技術(shù)的分類
  • 各種裸視式3D顯示技術(shù)的優(yōu)缺點
解決方案:
  • 光屏障式
  • 柱狀透鏡
  • 指向光源
目前3D顯示技術(shù)主要可以分為眼睛式和裸視式,眼睛式3D顯示技術(shù)發(fā)展較早,解決方案也比較成熟,在商用領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用多年,2010年以來上市的3D平板電視也全部為眼睛式產(chǎn)品。但是眼睛式3D電視需要佩戴定制的3D眼鏡,對于已經(jīng)佩戴眼鏡的消費者可能有些不便。裸視式3D因為不需要額外的設(shè)備即可讓觀眾欣賞到3D效果,受到了消費者的普遍歡迎和廠家的重視,裸眼式3D技術(shù)是現(xiàn)在3D顯示技術(shù)的發(fā)展方向。
  
裸視式3D顯示技術(shù)
  
從技術(shù)上來看,裸眼式3D可分為光屏障式(Barrier)、柱狀透鏡(LenticularLens)技術(shù)和指向光源(DirectionalBacklight)三種。裸眼式3D技術(shù)最大的優(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(shè)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(shù)和快門式3D技術(shù)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(yù)計部分裸眼式3D顯示設(shè)備將于今明兩年實現(xiàn)量產(chǎn)。
  
光屏障式
  
光屏障式3D技術(shù)也被稱為視差屏障或視差障柵技術(shù),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產(chǎn)品與既有的LCD液晶工藝兼容,因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢,但采用此種技術(shù)的產(chǎn)品影像分辨率和亮度會下降。光屏障式3D技術(shù)的實現(xiàn)方法是使用一個開關(guān)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(shù)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,應(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時,不透明的條紋會遮擋右眼;同理,應(yīng)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
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柱狀透鏡
  
柱狀透鏡(LenticularLens)技術(shù)也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù),其最大的優(yōu)勢便是其亮度不會受到影響。柱狀透鏡3D技術(shù)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(fù)投射視區(qū),而不是只投射一組視差圖像。


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(shù)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(shù)顯示效果更好,亮度不受到影響
  
缺點:相關(guān)制造與現(xiàn)有LCD液晶工藝不兼容,需要投資新的設(shè)備和生產(chǎn)線。
  
指向光源


3M的指向光源3D技術(shù)
  
對指向光源(DirectionalBacklight)3D技術(shù)投入較大精力的主要是3M公司,指向光源(DirectionalBacklight)3D技術(shù)搭配兩組LED,配合快速反應(yīng)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(xué)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(shè)備中顯示真正的三維立體影像,極大地增強了基于移動設(shè)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(shè)計架構(gòu),3D顯示效果出色
  
缺點:技術(shù)尚在開發(fā),產(chǎn)品不成熟
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