一种基于PL-LCD体系结构的图像拼接技术

前言

LCD 在显示市场继续占有很大的份额，是目前平光致发光一液晶显示器(PL 一LCD )的概念首先由板显示器研究的主流，因此目前的图像无缝拼接技术剑桥大学光子和传感器研究组提出。

这种新型的开发主要针对LCD 。对LCD 来说，图像拼接技术主要液晶显示器(LCD )用窄带紫外光作为调制光而非宽包括显示板的物理连接法和光学放大法两种。带白光作为背景光，在荧光屏上紫外线能够激发光RainbowDisPlaylnc .和飞利浦平板显示公司共同开发致发光材料，产生三色视觉主色光：红、绿、 蓝，然了有源矩阵液晶显示器的拼接方案。对角线为37 . 5 英后形成可见光输出。PL 一LCD 结构避免了传统LCD 寸的无缝lx3 一拼接和对角线为38.6英寸的2x2 一拼存在的视角受限和滤色片引起的低效率阎等许多问接SVGA 彩色视频显示器已成功展示阉。该方案基干题。

另外，PL 一LCD 对准直的背景光的要求，也使得连接单元的转置，寻址矩阵电路重新排列从双边控制许多小屏组成无缝大屏幕显示器成为可能。到单边分布。这样，选定了列的边缘就包含列和行的连许多户内外的应用越发需

要大尺寸平板显示。接闭。然而连接需要特别的加工工艺。另外拼接的数目然而，制作大尺寸直视平板显示器，现有技术遇到了是有限制的，例如3x3 一的结构就不能用这种方法。

图像拼接不是单屏显示，而是换了一种解决大尺剑桥大学光子和传感器研究组开发出一种光学寸显示器的思路。把几个单独的显示屏无缝隙地拼在方法，它利用透镜的放大效应使增加单个显示板的一起，并且分别加以驱动，以便显示集成的可视图像。倍数时不用严格限制总的数目，并进行了试验性演因此不仅有助于避免单台大尺寸显示屏成指数地增加示。在荧光屏和液晶板之间插入柯克三透镜组光收稿日期：2 拟一以一22 学成像器件，在屏上产生放大的块图像，避免了液晶几代硕示晶块间的空隙，但这种方法存在光学成像失真的问题。非常重要的是这种方法基于小的液晶块的拼接，而不是大的整块液晶板，所以商业应用可能不现实。另外，由于在液晶块和荧光屏之间不可避免的距离有悖于平板显示器的概念。另外剑桥大学还开发了另一种称之为阴影覆盖法的光学方法。该方法用紫外发光二极管作背景光，形成放大的阴影图像，但是亮度上的空间不均匀分布却是一个不好解决的问题。

英国牛津大学开发了另一种基于大屏幕无缝显示的技术。他们通过改变屏幕边缘出射光线的方向，把几个单独的视频屏幕合成一个无缝的图像，在直视方向产生清晰的、无缝的画面影像。目前这种技术主要应用在LCD 上。然而LCD 有红、绿、蓝三种不同波长的出射光线，这样屏幕边缘每种颜色光的弯曲度互不相同，图像将按照不同的颜色产生扭曲。另外所需的准直入射背景光会导致视角非常的有限。

这里介绍一种基于光致发光一液晶显示器( PL 一LCD )的新型微棱镜“像移”方法，该方法有效地避免了其他图像拼接方法存在的问题。首先介绍像移的基本概念，接着介绍它在集成系统中的应用，最后由演示结果显示其可行性。

1像移的基本概念光致发光一液晶显示器需要准直的紫外背景光

与传统的LcD 不同，液晶板象素没有集成滤色片，背景光被优化成带宽很窄的单一A 级紫外光。因此，光经过液晶调制后，产生的矩形图像只提供灰度级别，经过荧光屏后变成彩色光。像移方法主要是把平行的图像移向中间，使液晶屏幕之间的缝隙闭合。

让两个相同的直角棱镜的斜面对称地扣在一起，这样进入第一个棱镜的入射光线将被移动，但当它从另一面射出时仍然保持与入射光平行。因此，如果棱镜对处于最佳间距，则在荧光屏上的合成图是无缝衔接的。

由于空气和棱镜玻璃这两种介质的折射系数不同，在该拼接系统中，只是光线发生空间位移，不会产生任何图像的变形或大的物像间距。上述结构的一些因素可能会影响所期望的图像质。这些因素中，棱镜的坡度和空气隙间距是关键参数。下面将介绍怎样优化这些因素使系统性能最佳。拼接系统被放在PL 一LCD 结构的第二个偏振片(分光片)和最终的荧光屏之间。来自上面棱镜的光线已经被线极化。在玻璃表面、空气隙中和棱镜的倾斜表面部分，光被反射，使系统的效率降低。

有几种可以用作背景光的紫外线光源，通常紫外发光二极管(UV 一LED )、紫外荧光管和低、高压水银蒸汽灯都可以用来获得紫外光。从几何光学角度来讲，紫外发光二极管和接近点光源的高压水银蒸汽灯都可以容易地通过一个透镜和一个反射镜使其变成比较好的准直光。然而荧光管向所有方向发光，即使采用准直光学元件，大部分光还是浪费了，实现的准直性也很差。因此，点光源将更适合拼接技术的要求。

另外，由于通常空气间隙的尺寸远大于棱镜的尺寸，因此从顶部棱镜射出的光不可能只照在一个底部棱镜上。每个棱镜中，垂直于液晶屏的棱镜垂面。因此，在很大程度上会影响到像移过程中光线的传播。

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在上述改进后的微棱镜系统中，因为每个棱镜的尺寸都非常小，因此光线在棱镜内部的移动距离可以忽略。当空气间隙宽度相同时，不同摆放的两个微棱镜系统所产生的移动距离的差异不大。还需要通过实验来比较这些结构，验证在点光源作为背景光系统中，改进后的结构是否能提供比基本结构更好的性能。

2进一步改进集成结构点光源

依上面可以看出，棱镜对本身的尺寸不是影响移动距离的主要因素。然而棱镜的尺寸太大，将大大增加整个系统的厚度，棱镜中的光程长了，将会导致光的吸收损耗加重。因此提出了一个微棱镜系统。在这个微棱镜系统中，每个棱镜的尺寸与液晶屏的象素相当，因此整个系统的总厚度大大减少。然而事实上对任何LCD 来说，其背景光源都没有完全准直的，否则会使背光损耗加大。

这种拼接技术与光的波长无关。最初通过一系列基于替换紫外背光源的预测实验，充分证明了使用红色(He 一He 激光)背光的可行性。以白色荧光作背光源也是可行的。在PL 一LCD 结构中，我们采用了高压水银蒸气灯(USH 一1 02D )作背光源，这种

灯在3 14nln 、365nln 峰值波长处发射很强的窄光谱(Znln )。剑桥大学光子和传感器组为PL 一LCD 的应用开发了稳定的液晶材料，这种材料在波长大于34Onm 的光辐照下，其寿命可达20 , 000 小时以上，因此，3 14run 波长的紫外光应被滤掉。

LCD 屏是一个Hosiden 单色TFT 显示器，其分辨率为640x 480 ，象素尺寸为0.311111 、在早期lx2 的实验中，两个20nllnx 20nlln 的微棱镜结构放在液晶屏前方，间隙宽度为IOllu 珑微棱镜由丙烯酸树脂制成，坡度角为300 ，非常接近布儒斯特角的条件，每个棱镜的边长为03 ～。因为水银灯是一个点光源，所以采用了改进后的微棱镜结构排列。

试验结果表明，用这种技术拼出来的图像的对比度和亮度会比原始图像减弱，究其原因，主要是在微型棱镜齿上存在光散射。为了减少系统的厚度，棱镜的尺寸要非常小，这将会引入更多的棱镜边脊，使入射光强烈地被散射，最终导致图像变得模糊。当然前面所述的垂直边玫应还有别的消极影响。我们下一步的目标便是进一步优们赓镜的形状和尺寸，并消除垂直边玫应。

3结论

对大尺寸直视显示器来说，像移技术是一种新的图像拼接技术。事实证明它适合于PL - LCD 结构。这种改进既简单又经济，因为微棱镜片可以在市场上便宜地买到。进一步研究该方法，3 *3 拼接结构期望不久可以演示。我们也正在研究将这种方法应用于其他显示技术的可能途径。