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《昆明理工大学》 2017年
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基于全息显示的LCOS系统像素电极的研究

郭胤初  
【摘要】:三维(Three Dimensional.3D)显示能够给予观察者身临其境的观影体验,是显示技术发展的确定趋势。全息术凭借其可以还原物体的完整视觉信息,成为真三维显示的趋势。传统全息显示技术是将物体三维信息记录在全息干板上,可以将物像完美呈现在空间中,但是无法实现实时动态再现。将计算全息图加载于空间光调制器(spatial light modulator,SLM),可实现3D视觉效果。同时,空间光调制器对入射光的调制具有实时性和动态性。空间光调制器种类繁多,其中基于液晶覆硅技术的液晶空间光调制器(liquid crystal on silicon,LCOS)具有分辨率高,工件集成度高,像素填充高以及刷新率快等优点,现已被广泛应用。本文的主要研究成果:(1)调研了 SLM器件的发展情况以及应用LC0S实现动态真三维显示所面临的挑战。并通过对液晶性质的阐述和对LCOS全息再现过程的分析,分析当前LCOS器件难以应用于动态全息显示的原因。(2)根据液晶(liquid crystal,LC)的自由能分布理论推导LC分子指向矢排布计算的数学公式,并在施加电场下的LC分子指向矢分布应用差分迭代法计算出结果。结合LC分子对光的调制规律,算出LCOS对于入射光的相位调制深度。(3)深入了解并分析了边缘场的概念,借助COMSOL软件模拟LCOS液晶盒在工作电压下相邻像素间的边缘电场的分布情况,描绘LCOS盒内部的电场的等势面分布曲线。分析边缘场对于这种液晶光学系统在全息再现时相位调制量的影响。为了解决LCOS的边缘场问题,提出一种新型电极结构——垂直电极结构。分析传统电极模型,双边叉指电极模型和垂直电极模型的相邻像素间的边缘电场的分布情况,并指出三种电极模型在消除边缘场方面的优劣。(4)应用COMSOL分别模拟三种像素电极模型LCOS内的电场分布情况,读取液晶盒内各点的电压,并绘制曲线。通过对比三种像素电极模型的模拟结果和曲线结果,最后指出垂直电极结构可以最大程度的抑制边缘场效应,为实现微小像素LCOS提供新的解决办法。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O438.1

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【参考文献】
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