均匀侧面发光聚合物光纤制备及其用于定向背光源的研究

论文摘要

自由立体显示技术中柱透镜式相较于狭缝光栅式有显示亮度高、观看较舒适等优点,但同时也存在串扰较高、分辨率损失且比例失衡、柱透镜与像素贴合要求高等、结构复杂、存在莫尔条纹等缺点。因此,定向背光显示技术成为较理想的自由立体显示技术。本文通过对传统定向背光自由立体显示技术的分析,提出了一种光纤背光源定向背光自由立体显示解决方案,采用激光打标技术制备一种均匀侧面发光聚合物光纤,并将其作为一种新型背光源,既能简化现有自由立体显示器结构,降低技术要求,又能保留传统定向背光显示技术无分辨率损失的优点。采用均匀侧面发光聚合物光纤代替现有定向背光技术中的导光板和LCD开关,即用线光源阵列取代面光源,可降低自由立体显示器的图像串扰和背光源的结构复杂性。首先介绍了定向背光显示技术的原理。现有技术采用在背光源前放置LCD开关面板,通过调节LCD开关面板上各列像素的开与关,使背光源定向投射并经过柱透镜的折射作用,沿各自特定的传播方向出射,解决了传统技术中串扰大的问题。而本文分析了现有定向背光显示技术中仍然存在的结构复杂、亮度损失过大且分布不均匀等问题,提出并设计了一种均匀侧面发光聚合物光纤作为定向背光源的解决方案。其次介绍了一种侧面均匀发光聚合物光纤(POF)的制备方法。采用激光打标技术在POF侧面制作变栅距(VLS)光栅型散射点,建立了激光打标VLS散射点模型,由深度很浅的表面凹坑和纤芯内分布着散射颗粒的散射区组成。理论推导出散射点相对散射光功率和VLS栅距计算公式,分析散射点的散射光功率随栅距的分布规律,以及不同散射点凹坑深度和不同POF侧面发光相对出射度下VLS栅距的分布规律。结果表明散射点凹坑深度的微小变化(微米量级)对散射点的散射光功率和VLS栅距的影响很大。而当散射颗粒密度N<10~5/mm~3时,散射点散射光功率随散射点密度的变化不大;当N>10~5/mm~3时,散射点散射光功率随散射点密度变化明显。理论计算了不同散射点凹坑深度和不同相对出射度的VLS栅距分布曲线,并且通过实验验证了理论结果的正确性。通过调节合适的激光打标功率,实验得到亮度均匀度高于90%的侧面发光POF。最后采用软件仿真将侧面均匀发光聚合物光纤模型应用于自由立体显示的背光源模组中,采用柱面透镜光栅板规格18线/英寸,POF直径为0.25 mm通过Solidworks建立模型,在模型中的柱透镜物方焦平面选取10个位置,将均匀侧面发光光纤发光面依次置于选取的10个位置,通过Tracepro仿真,在接收屏上得到每个位置对应的辐照度分布图,观察辐照度分布与光纤位置的关系,验证了实验获得的均匀侧面发光聚合物光纤能够用于定向背光源。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 自由立体显示技术的研究意义
•   1.2 传统自由立体显示技术的不足
•   1.3 侧面发光聚合物光纤的研究意义
•   1.4 研究内容及章节安排
• 第2章 侧面发光光纤定向背光自由立体显示方案
•   2.1 定向背光自由立体显示技术原理
•   2.2 定向背光显示技术存在的问题
•   2.3 定向背光自由立体显示的光纤背光源解决方案
•   2.4 本章小结
• 第3章 均匀侧面发光POF设计与实验
•   3.1 均匀侧面发光POF设计
•     3.1.1 均匀侧面发光POF侧面散射光栅设计原理
•     3.1.2 光栅参数数值模拟
•   3.2 POF的均匀侧面发光实验与结果分析
•     3.2.1 激光打标技术制备均匀侧面发光POF的实验装置
•     3.2.2 实验结果与分析
•   3.3 本章小结
• 第4章 均匀侧面发光POF用于定向背光源理论分析与仿真
•   4.1 均匀侧面发光POF用于定向背光源原理
•   4.2 均匀侧面发光POF用于定向背光源仿真与结果分析
•   4.3 本章小结
• 第5章 总结及主要创新点
•   5.1 研究总结
•   5.2 论文主要创新点
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 漆宇

导师: 庄其仁

关键词: 自由立体显示,定向背光,侧面发光光纤,激光打标技术,散射光栅

来源: 华侨大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

单位: 华侨大学

分类号: TN253;TN27

总页数: 52

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