簡(jiǎn)析液晶材料與3D顯示

薛松 宓春君

摘 要 隨著人們對(duì)3D顯示提出了越來(lái)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(lái)越受到人們的重視。本文通過(guò)對(duì)液晶材料、3D顯示的概念、3D顯示的分類進(jìn)行介紹，使人們首先對(duì)這兩個(gè)概念有了更全面的認(rèn)識(shí)，然后介紹了液晶材料在3D顯示中的應(yīng)用，并重點(diǎn)介紹了液晶材料用于柱狀透鏡技術(shù)和縮短響應(yīng)時(shí)間兩個(gè)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(rèn)識(shí)世界、欣賞世界和融入世界所采用 的一個(gè)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(guò)近些年的發(fā)展3D顯示技術(shù)越來(lái)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(wú)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(xué)調(diào)制、顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣[1]。N.Konfbni等人通過(guò)外加電壓，改變了位相延遲，并提出借助向列型液晶進(jìn)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(huì)伴隨外加電壓變化而呈現(xiàn)相應(yīng)變化，通過(guò)對(duì)上下基片之間電壓進(jìn)行大小調(diào)節(jié)，大幅度擴(kuò)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(shí)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(cè)量、偏振光學(xué)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(shuō)的三維立體影像，因?yàn)槿说膬芍谎塾^察到的圖像并不是完全相同的，大腦會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行處理，呈現(xiàn)出立體視覺(jué)，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(huà)面相比，3D畫(huà)面呈現(xiàn)出更強(qiáng)的縱深感，同時(shí)也更加逼真，讓觀眾產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。

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(jìn)行觀察時(shí)，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(huì)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(jìn)行處理后，得到立體視覺(jué)。以這種原理為基礎(chǔ)，雙目視差法通過(guò)提供同一場(chǎng)景的不同的視差圖像，然后借助光學(xué)技術(shù)手段，使左右眼分別接收各自的視差圖像，進(jìn)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(shí)的3D顯示，對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō)，感覺(jué)看到的就是真實(shí)物體，幾乎辨別不出影像和真實(shí)物體的差別。相比于雙目視差法，真3D顯示同時(shí)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(huì)出現(xiàn)觀看視疲勞。這種技術(shù)還有一個(gè)非常突出的優(yōu)點(diǎn)，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(gè)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(mén)眼鏡，或者液晶透鏡和液晶光柵等。對(duì)液晶面板來(lái)說(shuō)，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(shí)的觀賞效果，都對(duì)液晶的響應(yīng)時(shí)間提出了要求。所以，液晶材料在3D顯示中應(yīng)用時(shí)，如何降低響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)刷新頻率的快速提升，是所有研究人員追求的目標(biāo)。在這一方面，CF2O橋類液晶材料對(duì)于各向異性技術(shù)的增加具有重要作用，它同時(shí)還能降低熔點(diǎn)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(xiàng)重要應(yīng)用，用于主動(dòng)快門(mén)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(guò)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(shí)，能夠轉(zhuǎn)換2D/3D顯示。在使用時(shí)需要另外再加一個(gè)液晶盒對(duì)光學(xué)折射進(jìn)行控制，所以液晶盒的厚度要做得足夠小，這樣能降低整個(gè)器材的厚度，另外，光學(xué)透鏡的響應(yīng)時(shí)間也更短。當(dāng)透光率相同時(shí)，液晶盒厚度隨光學(xué)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(shí)需要引入氟原子，使近晶相壓縮，熔點(diǎn)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(shí)間

響應(yīng)時(shí)間包括液晶扭轉(zhuǎn)和回復(fù)兩個(gè)時(shí)間段，分別用上升時(shí)間和下降時(shí)間表示。要實(shí)現(xiàn)響應(yīng)時(shí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)液晶單元盒的間隙減少，間隙的減少又會(huì)使取向?qū)釉黾恿藢?duì)液晶的錨定力，促使液晶分子扭轉(zhuǎn)到位的速度更快，但是這也同時(shí)會(huì)造成耗電量的增加以及驅(qū)動(dòng)模塊成本的增加。對(duì)于液晶材料來(lái)說(shuō)，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(gè)需要通過(guò)研發(fā)人員的反復(fù)試驗(yàn)和對(duì)比測(cè)試，最終找到符合要求的液晶材料。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液晶材料本身具有優(yōu)異的性能，其在越來(lái)越受到重視的3D顯示中的應(yīng)用也非常多，同時(shí)也發(fā)揮了重要作用。但是本文由于篇幅限制并未對(duì)液晶材料在柱狀透鏡技術(shù)和縮短相應(yīng)時(shí)間方面進(jìn)行更為詳細(xì)的介紹，在后期的工作中會(huì)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(xiàn)自己的力量。

參考文獻(xiàn)

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