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北京橫渠四句科技有限公司
擬轉(zhuǎn)化成果 | 低串擾：多指向型背光三維顯示
來源: | 作者:4SHQ | 發(fā)布時間: 1154天前 | 5452 次瀏覽 | 分享到:
兩束相干光束（參考光束和物光束）發(fā)生干涉，在干涉位置處放置感光材料，明暗相間的干涉條紋將記錄在感光材料上，制備得到 HOE。當參考光束入射到 HOE 上，衍射光即為原始物光束，因此 HOE 可在超薄的材料上實現(xiàn)復(fù)雜的光學(xué)特性。當 HOE 的入射光束以較小角度偏移參考光束時，衍射光束亦稍偏移原始物光束，因此，可以通過修改入射光束角度，獲取不同方向的衍射光。系統(tǒng)中 HOE 由柱面光束和擴散光束在光致聚合物薄膜上干涉制備而成，實現(xiàn)了柱透鏡和定向擴散屏的光學(xué)特性的疊加，其制備過程如圖2所示。光致聚合物薄膜經(jīng)紫外燈均勻照射后，固化得到 HOE 器件，實驗測得 HOE 器件的衍射效率約為 70%。
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圖2：HOE 制備過程圖
圖源：液晶與顯示，2022, 37(5):600. Fig.3

  3. 顯示均勻度的提升  
由于該系統(tǒng)中 HOE 器件采用非平面波曝光制備而成，HOE 上各個區(qū)域的光柵矢量不斷變化，因此邊緣位置的 LED 入射時，HOE 上各區(qū)域的衍射方向?qū)⒋嬖诓町悾吘壏较蛏媳彻庠吹木鶆蚨葘⒋蟠鬁p低。為了解決這一問題，研究團隊采用兩種方式來提高均勻度，分別是雙 LED 式和擴散屏式。

雙 LED 式即相鄰的兩個 LED 同時點亮，觀看者在相應(yīng)視點看到是拼接后的顯示圖像。在雙 LED 式下，邊緣視場的均勻度提升至 74%，即邊緣視場顯示效果將由圖3 (a)變化為圖3 (b)。同時，串擾值平均值僅為 1.4%，遠小于引起觀看者不適感的串擾最大值 5%。圖4中顯示了雙 LED 點亮方式下，三個觀看視點處分別對應(yīng)的顯示圖像。
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圖3：邊緣視場處背光源的均勻度，(a) 單 LED 式，(b) 雙 LED 式
圖源：液晶與顯示，2022, 37(5):601. Fig.4, Fig.5

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圖4：雙 LED 式不同視區(qū)下的視差圖
圖源：液晶與顯示，2022, 37(5):602. Fig.7

為了提高三維顯示系統(tǒng)的觀看視場角，同時保證均勻性和串擾，研究團隊又提出添加擴散屏的方式，實現(xiàn)了 25 個觀看視點。在擴散屏式下，視場角和邊緣視場均勻度均得到提升，系統(tǒng)平均串擾值為 2.75%，仍小于 5% 的串擾最大值。圖5顯示了擴散屏方式下，5 個觀看視點分別對應(yīng)的顯示圖像。
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圖5：擴散屏式不同視區(qū)下的視差圖
圖源：2022, 37(5):602. Fig.10

  四、總結(jié)與展望  
研究團隊利用 HOE 器件的衍射特性，搭建了基于多指向型背光源的三維顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)了低串擾、全分辨、多視點的三維顯示效果，解決了現(xiàn)有的基于指向型背光源的三維顯示裝置在串擾、視點數(shù)目上的問題，大大提升了觀看者的視覺體驗。