LCD显示技术发展趋势

新型背光源

　　由于液晶本身不能主动发光，所以LCD屏采用背光模组照明。目前，大多数LCD TV都使用CCFL(冷阴极荧光灯管)作为背光源，再搭配RGB三原色阵列分布的彩色滤光片以实现彩色显示。但是与传统的CRT电视比较，采用CCFL背光的LCD电视在色彩表现上显得不尽如人意，其色域范围一般只能达到NTSC标准色域的75%左右。所以， 研究新型的背光源一直是LCD TV业界的重要任务。近年来，采用RGB 三原色LED背光的LCD TV开始问世，其色域范围可以超过NTSC标准色域。 

　　在2008年CES上，展出了采用RGB固态激光器为LCD背光源的试验样机，激光背光源的LCD 的色域可以达到普通电视机色域的两倍以上。

立体显示

　　从黑白到全彩色，从CRT到LCD，从标清到高清，显示技术在不断升级的过程中给消费者带来许多新的视觉感受。不过，这些新的技术变革对人们视觉的冲击力一直还局限于传统的平面显示平台上。

　　随着人们对视觉要求的不断提高，立体三维显示作为一种全新模式的视觉革命成为许多人士的期待。正如当初的彩色显示器代替了黑白显示器、LCD即将代替CRT一样，用立体(3D)显示代替平面(2D)显示是厂商努力的方向。目前， 3D LCD立体显示已经成为LCD的最新研究方向。
立体三维显示基本上可分为两种方式：一种是利用人眼的双目效应实现的立体三维显示；另一种是借助全息摄影术来显示的立体三维图像。3D LCD属于前一种。

　　人体生理学家和心理学家研究证实，人眼能感知立体三维图像主要有是由于双目效应，它由三种因素决定：
　　
　　·双目视差
　　双目视差主要担负着感知立体视觉的任务。当用摄像机从不同的角度拍摄同一景物时，所获得的图像会有一些微小的差异。与此同理，人的双眼相距约6.5cm人在用双眼观看物体时，左右眼视网膜上所成的像亦略有不同，左右眼分别观看到两幅略微不同的图像，经大脑皮层的综合反应便会产生出立体的感觉。

　　·会聚视差
　　人的左右眼观看同一物体时，两眼视轴相交会形成一个角度，该角度称为会聚角。要形成这一会聚角，人的双眼便需回转一定的角度，此时人眼纤毛体肌肉便需作一定的功。人的感觉器官能比较出纤毛体肌肉用力的强度，便会感知出物体实际存在的远近。左右眼在观看远近不同的两点时，产生出的会聚角会不一样，眼球转动的程度也不一样。这样便会有深度不同的感觉，即产生出立体感。通常来说，物体近会聚角较大；物体远会聚角则较小。

　　·自适应效应
　　在人眼观看不同的物体时，眼球晶状体的焦距会发生变化。同时，物体的远近差异还会改变眼球瞳孔的直径。称这种现象为人眼的自适应效应。眼球中的焦距和瞳孔的变化会引起感觉的差异，从而产生出立体感。

　　利用双目效应来实现立体三维显示，方法是模拟人眼观看物体的状况，产生出左右两幅极为相似又略有不同的图像。显示时，应再现出左右两幅略有差异的图像，使左侧的图像进入左眼，右侧的图像进入右眼，便可使观看者产生出立体三维显示的感觉。
因此，3D LCD显示屏的关键技术是必须分别显示供左右眼观看的两个图像，并确保左眼只能看见左眼图像，右眼只能看见右眼图像。观众在观看这种立体显示时，由于双目效应的作用就能感受到比传统平面显示更大的真实感，甚至会感觉到影像已冲出屏幕，来到眼前。

　　目前，利用双目效应来实现3D LCD 的方法主要有三种：偏振分光法(Plolarized Filter)，视差障碍法(Parallax Barrier)和柱面透镜法(Lenticular Screen)。

　　偏振分光法(图5)是在LCD屏上贴上特制的微型偏振阵列，将用于供左、右两眼观看的图像分别用偏振方向正交的两种不同的偏振光投射到人眼，观看时需戴上一副特制的偏振眼镜，使两眼分别看到各自所需的图像。这种方法的优点是比较容易实现2D/3D 兼容显示，缺点是由于偏振阵列和偏振眼镜的作用，通过偏振眼镜观看到的图像亮度会大大降低。

图6  视差障碍法示意。左，视差障碍在液晶屏和观看者之间；右，视差障碍在LCD和背光板之间

　　视差障碍技术(图6)就是在LCD显示屏上用奇数列和偶数列来分别显示左眼或右眼图像。然后在屏幕和观众之间设一层“视差障碍”，它是由垂直方向上的光栅条组成的，所以也称为光栅立体液晶。 

　　对于LCD这类有背光结构的显示器来说，视差障碍也可设在背光板和液晶板之间。视差障碍的作用是阻挡视线，如图6，它遮住了两眼视线交点以外的部分，使左眼看到的图像右眼看不到，右眼看到图像左眼又看不到。不过，如果观看者的位置改变的话，那么视差障碍位置也要随之改变。所以需要采用观看者位置测定和视差障碍移动技术， 为了方便移动视差障碍，有些小型LCD显示器会采用液晶板来作为可控视差障碍，而检测观看者位置的方法主要有两种，一种是在观看者头上戴一个定位设备，另一种是用两个摄像头像人眼一样的定位。视差障碍法的优点是观看者不用戴眼镜，缺点是每只眼睛只能感受到总图像的一半亮度。

　　柱面透镜法(图7)是在LCD屏前面加上一层柱面透镜屏(Lenticular Screen)，柱面透镜屏由一排垂直排列的半圆形柱面透镜组成，由于每个柱面镜头的折射作用，使右眼图像聚焦于观看者右眼，左眼图像聚焦于观看者左眼，由此产生立体视觉。为了避免周期性结构的柱面透镜屏与LCD屏叠加产生的莫尔条纹(Moire Pattern)，柱面透镜与像素排列会有一定倾斜角。

　　柱面透镜法的优点是观看者不用戴眼镜，缺点是由于柱面透镜与像素排列有倾斜角，3D图像的分辨率会受到影响。另外，用柱面透镜3D LCD来观看2D图像效果会大受影响，因此，目前有人也在研究3D/2D可切换式的液晶柱面透镜。

　　3D LCD的发展才刚刚起步，我们有理由相信，随着LCD技术的不断发展，3D LCD的性能也会不断提高，3D LCD把我们从虚拟世界带进现实世界的那一天已经为期不远。