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        簡析液晶材料與3D顯示

        2018-10-21 12:51:11薛松宓春君
        科學與信息化 2018年30期
        關(guān)鍵詞:柱狀視差雙目

        薛松 宓春君

        摘 要 隨著人們對3D顯示提出了越來越高的要求,液晶材料的發(fā)展和其在3D顯示中的應(yīng)用也隨之越來越受到人們的重視。本文通過對液晶材料、3D顯示的概念、3D顯示的分類進行介紹,使人們首先對這兩個概念有了更全面的認識,然后介紹了液晶材料在3D顯示中的應(yīng)用,并重點介紹了液晶材料用于柱狀透鏡技術(shù)和縮短響應(yīng)時間兩個方面具有重要意義。

        關(guān)鍵詞 液晶材料;3D顯示;雙目視差法;真3D顯示法

        前言

        在科技快速發(fā)展的今天,人們認識世界、欣賞世界和融入世界所采用 的一個重要途徑就是3D顯示技術(shù)。在3D顯示出現(xiàn)之前的圖像都是二維的,信息不夠完整,經(jīng)過近些年的發(fā)展3D顯示技術(shù)越來越成熟。尤其是近幾年液晶材料逐漸發(fā)展并在3D顯示中廣泛應(yīng)用,更加速了3D顯示技術(shù)的發(fā)展。

        1 液晶材料介紹

        液晶作為一種新型材料,不是完全規(guī)則的狀態(tài)也不是無規(guī)則狀態(tài),而是介于兩者之間的一種中間態(tài)物質(zhì)。液晶材料具有雙折射特性,與晶體類似,在光學調(diào)制、顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣[1]。N.Konfbni等人通過外加電壓,改變了位相延遲,并提出借助向列型液晶進行空間光相位調(diào)制器的制作,為液晶技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。K.Hirabayashi等人制作的液晶材料,其位相延遲會伴隨外加電壓變化而呈現(xiàn)相應(yīng)變化,通過對上下基片之間電壓進行大小調(diào)節(jié),大幅度擴大了位相延遲范圍,能在90~630度范圍內(nèi)變化[2]。液晶材料優(yōu)異的雙折射性能,不僅調(diào)節(jié)范圍廣,響應(yīng)時間短,還能連續(xù)調(diào)節(jié),精度也非常高。液晶材料還具有優(yōu)異的兼容性,應(yīng)用范圍很廣,除了本文提到的應(yīng)用于3D顯示,還在通信、激光測量、偏振光學系統(tǒng)等方面有重要應(yīng)用,是一類非常重要的材料。

        2 3D顯示技術(shù)介紹

        2.1 3D顯示定義

        3D也就是所說的三維立體影像,因為人的兩只眼觀察到的圖像并不是完全相同的,大腦會對圖像進行處理,呈現(xiàn)出立體視覺,讓我們可以觀察出距離感。所以,讓兩只眼睛接受有差異圖像就是3D顯示的原理[3]。與2D畫面相比,3D畫面呈現(xiàn)出更強的縱深感,同時也更加逼真,讓觀眾產(chǎn)生身臨其境的感覺。

        2.2 3D顯示的分類

        (1)雙目視差法 。人的兩眼之間有一段距離,叫作瞳距,因此人在進行觀察時,兩只眼睛觀察到的物體有一定差異,這就是雙目視差。雙目視差會造成不同眼睛的視網(wǎng)膜形成略有不同的圖像,這就使得大腦在進行處理后,得到立體視覺。以這種原理為基礎(chǔ),雙目視差法通過提供同一場景的不同的視差圖像,然后借助光學技術(shù)手段,使左右眼分別接收各自的視差圖像,進而感知到立體圖像。

        (2)真3D顯示法。真3D顯示,顧名思義就是提供給人們真實的3D顯示,對于觀察者來說,感覺看到的就是真實物體,幾乎辨別不出影像和真實物體的差別。相比于雙目視差法,真3D顯示同時給人們提供了心理和物理景深,為人們構(gòu)建出空間3D影像,所以這種真3D情況下,不會出現(xiàn)觀看視疲勞。這種技術(shù)還有一個非常突出的優(yōu)點,就是觀察者可以在任意角度觀察,而不受觀察位置的限制。

        3 液晶材料在3D顯示中的應(yīng)用

        3.1 應(yīng)用概述

        液晶材料在3D顯示中有兩個方面的應(yīng)用,一是用于顯示液晶面板的制作,二是用于輔助器件的制作,比如用于轉(zhuǎn)化2D/3D效果的液晶快門眼鏡,或者液晶透鏡和液晶光柵等。對液晶面板來說,不管選用的3D顯示技術(shù)是哪種,為了終端用戶能夠或者最流暢、最真實的觀賞效果,都對液晶的響應(yīng)時間提出了要求。所以,液晶材料在3D顯示中應(yīng)用時,如何降低響應(yīng)時間,實現(xiàn)刷新頻率的快速提升,是所有研究人員追求的目標。在這一方面,CF2O橋類液晶材料對于各向異性技術(shù)的增加具有重要作用,它同時還能降低熔點和旋轉(zhuǎn)黏度,增加溶解性。

        3.2 液晶材料應(yīng)用于3D顯示柱狀透鏡技術(shù)

        作為液晶材料的一項重要應(yīng)用,用于主動快門眼鏡的液晶光柵和液晶光閥早已不是新型應(yīng)用,液晶材料的另一應(yīng)用,也就是柱狀透鏡技術(shù),目前正在快速發(fā)展過程中。液晶材料具有優(yōu)異的折射效果,因此在柱狀透鏡中應(yīng)用時,能夠轉(zhuǎn)換2D/3D顯示。在使用時需要另外再加一個液晶盒對光學折射進行控制,所以液晶盒的厚度要做得足夠小,這樣能降低整個器材的厚度,另外,光學透鏡的響應(yīng)時間也更短。當透光率相同時,液晶盒厚度隨光學各向異性系數(shù)的增加而減少,因此為滿足厚度要求,要增大各向異性系數(shù),這就需要液晶分子增加離域共軛π鍵數(shù)量。這樣做的結(jié)果是液晶材料的溶解性變差,此時需要引入氟原子,使近晶相壓縮,熔點降低,從而增加溶解度。

        3.3 液晶材料應(yīng)用于縮短響應(yīng)時間

        響應(yīng)時間包括液晶扭轉(zhuǎn)和回復兩個時間段,分別用上升時間和下降時間表示。要實現(xiàn)響應(yīng)時間的縮小,需要選用旋轉(zhuǎn)黏度小的液晶材料,降低液晶單元盒的距離,提高驅(qū)動液晶單元盒的電壓,最后增大各向異性系數(shù)。其中,工藝制程的提高能實現(xiàn)液晶單元盒的間隙減少,間隙的減少又會使取向?qū)釉黾恿藢σ壕У腻^定力,促使液晶分子扭轉(zhuǎn)到位的速度更快,但是這也同時會造成耗電量的增加以及驅(qū)動模塊成本的增加。對于液晶材料來說,其本身的特性決定了其旋轉(zhuǎn)黏度和介電各向異性系數(shù)。這個需要通過研發(fā)人員的反復試驗和對比測試,最終找到符合要求的液晶材料。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,液晶材料本身具有優(yōu)異的性能,其在越來越受到重視的3D顯示中的應(yīng)用也非常多,同時也發(fā)揮了重要作用。但是本文由于篇幅限制并未對液晶材料在柱狀透鏡技術(shù)和縮短相應(yīng)時間方面進行更為詳細的介紹,在后期的工作中會繼續(xù)相關(guān)工作的研究,為液晶材料在3D顯示中更好的應(yīng)用,貢獻自己的力量。

        參考文獻

        [1] 李繼揚,談宜東,吳季,等.基于激光回饋效應(yīng)的液晶雙折射特性測量[J].紅外與激光工程,2017,46(3):1061-1066.

        [2] 金慧然,王志輝,張立靜,等.黏土及類黏土液晶材料的研究進展[J].硅酸鹽通報,2017,36(4):1234-1240.

        [3] 吳非,王瓊?cè)A,呂國皎.針孔陣列厚度對集成成像3D顯示觀看視角的影響[J].工程科學與技術(shù),2017,49(2):186-189.

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