一種基于PL-LCD體系結(jié)構(gòu)的圖像拼接技術(shù)

前言

LCD 在顯示市場(chǎng)繼續(xù)占有很大的份額，是目前平光致發(fā)光一液晶顯示器(PL 一LCD )的概念首先由板顯示器研究的主流，因此目前的圖像無(wú)縫拼接技術(shù)劍橋大學(xué)光子和傳感器研究組提出。

這種新型的開(kāi)發(fā)主要針對(duì)LCD 。對(duì)LCD 來(lái)說(shuō)，圖像拼接技術(shù)主要液晶顯示器(LCD )用窄帶紫外光作為調(diào)制光而非寬包括顯示板的物理連接法和光學(xué)放大法兩種。帶白光作為背景光，在熒光屏上紫外線能夠激發(fā)光RainbowDisPlaylnc .和飛利浦平板顯示公司共同開(kāi)發(fā)致發(fā)光材料，產(chǎn)生三色視覺(jué)主色光：紅、綠、 藍(lán)，然了有源矩陣液晶顯示器的拼接方案。對(duì)角線為37 . 5 英后形成可見(jiàn)光輸出。PL 一LCD 結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)LCD 寸的無(wú)縫lx3 一拼接和對(duì)角線為38.6英寸的2x2 一拼存在的視角受限和濾色片引起的低效率閻等許多問(wèn)接SVGA 彩色視頻顯示器已成功展示閹。該方案基干題。

另外，PL 一LCD 對(duì)準(zhǔn)直的背景光的要求，也使得連接單元的轉(zhuǎn)置，尋址矩陣電路重新排列從雙邊控制許多小屏組成無(wú)縫大屏幕顯示器成為可能。到單邊分布。這樣，選定了列的邊緣就包含列和行的連許多戶內(nèi)外的應(yīng)用越發(fā)需

要大尺寸平板顯示。接閉。然而連接需要特別的加工工藝。另外拼接的數(shù)目然而，制作大尺寸直視平板顯示器，現(xiàn)有技術(shù)遇到了是有限制的，例如3x3 一的結(jié)構(gòu)就不能用這種方法。

圖像拼接不是單屏顯示，而是換了一種解決大尺劍橋大學(xué)光子和傳感器研究組開(kāi)發(fā)出一種光學(xué)寸顯示器的思路。把幾個(gè)單獨(dú)的顯示屏無(wú)縫隙地拼在方法，它利用透鏡的放大效應(yīng)使增加單個(gè)顯示板的一起，并且分別加以驅(qū)動(dòng)，以便顯示集成的可視圖像。倍數(shù)時(shí)不用嚴(yán)格限制總的數(shù)目，并進(jìn)行了試驗(yàn)性演因此不僅有助于避免單臺(tái)大尺寸顯示屏成指數(shù)地增加示。在熒光屏和液晶板之間插入柯克三透鏡組光收稿日期：2 擬一以一22 學(xué)成像器件，在屏上產(chǎn)生放大的塊圖像，避免了液晶幾代碩示晶塊間的空隙，但這種方法存在光學(xué)成像失真的問(wèn)題。非常重要的是這種方法基于小的液晶塊的拼接，而不是大的整塊液晶板，所以商業(yè)應(yīng)用可能不現(xiàn)實(shí)。另外，由于在液晶塊和熒光屏之間不可避免的距離有悖于平板顯示器的概念。另外劍橋大學(xué)還開(kāi)發(fā)了另一種稱之為陰影覆蓋法的光學(xué)方法。該方法用紫外發(fā)光二極管作背景光，形成放大的陰影圖像，但是亮度上的空間不均勻分布卻是一個(gè)不好解決的問(wèn)題。

英國(guó)牛津大學(xué)開(kāi)發(fā)了另一種基于大屏幕無(wú)縫顯示的技術(shù)。他們通過(guò)改變屏幕邊緣出射光線的方向，把幾個(gè)單獨(dú)的視頻屏幕合成一個(gè)無(wú)縫的圖像，在直視方向產(chǎn)生清晰的、無(wú)縫的畫(huà)面影像。目前這種技術(shù)主要應(yīng)用在LCD 上。然而LCD 有紅、綠、藍(lán)三種不同波長(zhǎng)的出射光線，這樣屏幕邊緣每種顏色光的彎曲度互不相同，圖像將按照不同的顏色產(chǎn)生扭曲。另外所需的準(zhǔn)直入射背景光會(huì)導(dǎo)致視角非常的有限。

這里介紹一種基于光致發(fā)光一液晶顯示器( PL 一LCD )的新型微棱鏡“像移”方法，該方法有效地避免了其他圖像拼接方法存在的問(wèn)題。首先介紹像移的基本概念，接著介紹它在集成系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后由演示結(jié)果顯示其可行性。

1像移的基本概念光致發(fā)光一液晶顯示器需要準(zhǔn)直的紫外背景光

與傳統(tǒng)的LcD 不同，液晶板象素沒(méi)有集成濾色片，背景光被優(yōu)化成帶寬很窄的單一A 級(jí)紫外光。因此，光經(jīng)過(guò)液晶調(diào)制后，產(chǎn)生的矩形圖像只提供灰度級(jí)別，經(jīng)過(guò)熒光屏后變成彩色光。像移方法主要是把平行的圖像移向中間，使液晶屏幕之間的縫隙閉合。

讓兩個(gè)相同的直角棱鏡的斜面對(duì)稱地扣在一起，這樣進(jìn)入第一個(gè)棱鏡的入射光線將被移動(dòng)，但當(dāng)它從另一面射出時(shí)仍然保持與入射光平行。因此，如果棱鏡對(duì)處于最佳間距，則在熒光屏上的合成圖是無(wú)縫銜接的。

由于空氣和棱鏡玻璃這兩種介質(zhì)的折射系數(shù)不同，在該拼接系統(tǒng)中，只是光線發(fā)生空間位移，不會(huì)產(chǎn)生任何圖像的變形或大的物像間距。上述結(jié)構(gòu)的一些因素可能會(huì)影響所期望的圖像質(zhì)。這些因素中，棱鏡的坡度和空氣隙間距是關(guān)鍵參數(shù)。下面將介紹怎樣優(yōu)化這些因素使系統(tǒng)性能最佳。拼接系統(tǒng)被放在PL 一LCD 結(jié)構(gòu)的第二個(gè)偏振片(分光片)和最終的熒光屏之間。來(lái)自上面棱鏡的光線已經(jīng)被線極化。在玻璃表面、空氣隙中和棱鏡的傾斜表面部分，光被反射，使系統(tǒng)的效率降低。

有幾種可以用作背景光的紫外線光源，通常紫外發(fā)光二極管(UV 一LED )、紫外熒光管和低、高壓水銀蒸汽燈都可以用來(lái)獲得紫外光。從幾何光學(xué)角度來(lái)講，紫外發(fā)光二極管和接近點(diǎn)光源的高壓水銀蒸汽燈都可以容易地通過(guò)一個(gè)透鏡和一個(gè)反射鏡使其變成比較好的準(zhǔn)直光。然而熒光管向所有方向發(fā)光，即使采用準(zhǔn)直光學(xué)元件，大部分光還是浪費(fèi)了，實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)直性也很差。因此，點(diǎn)光源將更適合拼接技術(shù)的要求。

另外，由于通?？諝忾g隙的尺寸遠(yuǎn)大于棱鏡的尺寸，因此從頂部棱鏡射出的光不可能只照在一個(gè)底部棱鏡上。每個(gè)棱鏡中，垂直于液晶屏的棱鏡垂面。因此，在很大程度上會(huì)影響到像移過(guò)程中光線的傳播。

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在上述改進(jìn)后的微棱鏡系統(tǒng)中，因?yàn)槊總€(gè)棱鏡的尺寸都非常小，因此光線在棱鏡內(nèi)部的移動(dòng)距離可以忽略。當(dāng)空氣間隙寬度相同時(shí)，不同擺放的兩個(gè)微棱鏡系統(tǒng)所產(chǎn)生的移動(dòng)距離的差異不大。還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)比較這些結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證在點(diǎn)光源作為背景光系統(tǒng)中，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)是否能提供比基本結(jié)構(gòu)更好的性能。

2進(jìn)一步改進(jìn)集成結(jié)構(gòu)點(diǎn)光源

依上面可以看出，棱鏡對(duì)本身的尺寸不是影響移動(dòng)距離的主要因素。然而棱鏡的尺寸太大，將大大增加整個(gè)系統(tǒng)的厚度，棱鏡中的光程長(zhǎng)了，將會(huì)導(dǎo)致光的吸收損耗加重。因此提出了一個(gè)微棱鏡系統(tǒng)。在這個(gè)微棱鏡系統(tǒng)中，每個(gè)棱鏡的尺寸與液晶屏的象素相當(dāng)，因此整個(gè)系統(tǒng)的總厚度大大減少。然而事實(shí)上對(duì)任何LCD 來(lái)說(shuō)，其背景光源都沒(méi)有完全準(zhǔn)直的，否則會(huì)使背光損耗加大。

這種拼接技術(shù)與光的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。最初通過(guò)一系列基于替換紫外背光源的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)，充分證明了使用紅色(He 一He 激光)背光的可行性。以白色熒光作背光源也是可行的。在PL 一LCD 結(jié)構(gòu)中，我們采用了高壓水銀蒸氣燈(USH 一1 02D )作背光源，這種

燈在3 14nln 、365nln 峰值波長(zhǎng)處發(fā)射很強(qiáng)的窄光譜(Znln )。劍橋大學(xué)光子和傳感器組為PL 一LCD 的應(yīng)用開(kāi)發(fā)了穩(wěn)定的液晶材料，這種材料在波長(zhǎng)大于34Onm 的光輻照下，其壽命可達(dá)20 , 000 小時(shí)以上，因此，3 14run 波長(zhǎng)的紫外光應(yīng)被濾掉。

LCD 屏是一個(gè)Hosiden 單色TFT 顯示器，其分辨率為640x 480 ，象素尺寸為0.311111 、在早期lx2 的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)20nllnx 20nlln 的微棱鏡結(jié)構(gòu)放在液晶屏前方，間隙寬度為IOllu 瓏微棱鏡由丙烯酸樹(shù)脂制成，坡度角為300 ，非常接近布儒斯特角的條件，每個(gè)棱鏡的邊長(zhǎng)為03 ～。因?yàn)樗y燈是一個(gè)點(diǎn)光源，所以采用了改進(jìn)后的微棱鏡結(jié)構(gòu)排列。

試驗(yàn)結(jié)果表明，用這種技術(shù)拼出來(lái)的圖像的對(duì)比度和亮度會(huì)比原始圖像減弱，究其原因，主要是在微型棱鏡齒上存在光散射。為了減少系統(tǒng)的厚度，棱鏡的尺寸要非常小，這將會(huì)引入更多的棱鏡邊脊，使入射光強(qiáng)烈地被散射，最終導(dǎo)致圖像變得模糊。當(dāng)然前面所述的垂直邊玫應(yīng)還有別的消極影響。我們下一步的目標(biāo)便是進(jìn)一步優(yōu)們賡鏡的形狀和尺寸，并消除垂直邊玫應(yīng)。

3結(jié)論

對(duì)大尺寸直視顯示器來(lái)說(shuō)，像移技術(shù)是一種新的圖像拼接技術(shù)。事實(shí)證明它適合于PL - LCD 結(jié)構(gòu)。這種改進(jìn)既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，因?yàn)槲⒗忡R片可以在市場(chǎng)上便宜地買到。進(jìn)一步研究該方法，3 *3 拼接結(jié)構(gòu)期望不久可以演示。我們也正在研究將這種方法應(yīng)用于其他顯示技術(shù)的可能途徑。