超薄3D顯示的衍射導(dǎo)光器件研究.pdf

1、裸眼3D顯示技術(shù)不需要佩戴任何助視設(shè)備即可獲得三維效果，更符合人們的觀察需求，是三維顯示技術(shù)的發(fā)展方向，受到廣泛關(guān)注。指向性背光技術(shù)結(jié)合了背光技術(shù)與三維顯示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為裸眼3D顯示技術(shù)提供了新的技術(shù)手段，成為了領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于指向性背光大都是基于幾何光學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，像素型基于波動(dòng)光學(xué)原理的納米光柵指向性背光技術(shù)，結(jié)合波導(dǎo)背光照明，可以實(shí)現(xiàn)多視角全方位的裸眼3D顯示，具有結(jié)構(gòu)緊湊、串?dāng)_小的優(yōu)勢(shì)。本文詳細(xì)論述了像素型納米

2、光柵指向性背光技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)的研究。
　　首先利用嚴(yán)格耦合波理論分析了納米光柵的衍射特性，編程計(jì)算了納米光柵的各級(jí)衍射效率與光柵槽深、光柵占空比、入射光線的入射角度等之間的關(guān)系，按照需求優(yōu)化納米光柵參數(shù)。利用廣義光柵方程分析了納米光柵透射衍射方向與入射光的角度、光柵周期、光柵取向等參數(shù)之間的關(guān)系；計(jì)算分析了光柵像素衍射遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)分布情況。
　　然后根據(jù)應(yīng)用要求對(duì)納米光柵導(dǎo)光結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。針對(duì)矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)背光

3、照明與顯示參數(shù)，結(jié)合紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光二極管或者激光二極管陣列光源，根據(jù)顯示平面納米光柵坐標(biāo)與觀察平面視點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了出射主波長(zhǎng)為650 nm、532 nm、450 nm的納米光柵像素導(dǎo)光結(jié)構(gòu)。
　　闡述了一種利用紫外連續(xù)變空頻光刻技術(shù)制作納米結(jié)構(gòu)模版的方法原理，實(shí)現(xiàn)了變周期和取向的納米光柵像素的高效制作。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了出光效率與視角的關(guān)系，得到的各視角出光效率在5％左右，與理論相一致；同時(shí)實(shí)驗(yàn)還分析得出波導(dǎo)表面光提取效

4、率隨著光線傳輸距離增大呈線性衰減，經(jīng)過表面六次出光后，效率衰減了30%，對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的誤差進(jìn)行了理論分析。
　　最后文章通過實(shí)驗(yàn)探究了納米光柵像素指向性導(dǎo)光板方向性導(dǎo)光的性能，證明了納米光柵像素能夠?qū)崿F(xiàn)任意方向的定向?qū)Ч?，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中還成功的利用納米光柵像素實(shí)現(xiàn)了圖像的分離；實(shí)驗(yàn)中制作了4cm×4cm面積的定頻和變頻的多視角3D圖像，比較兩種方式實(shí)現(xiàn)的效果，變頻方式得到的圖像亮度均勻性更高，圖像質(zhì)量更好，為更加真實(shí)的貼近顯示，實(shí)驗(yàn)中