专利名称：立体液晶显示系统的制作方法
技术领域：
本公开总地涉及立体液晶显示器(IXD)系统，更具体地，涉及与合适眼镜兼容的系统组件。
背景技术：
立体(“stereoscopic”或“stereo”)3D显示器通过对观看者的每个眼睛呈现不同图像来增强呈现在2D屏幕上的图像的感知。观看者的视觉系统以创建深度感觉这样的方式来融合这些完全不同的图像。为了创建3D效果，常规方法使用眼镜来确定哪种图像数据进到左眼或右眼。一种常规3D系统是使用无源圆偏振眼镜来分离按时间顺序投影的圆偏振图像的RealD影院系统。
发明内容
在可操作来显示立体影像的平板显示器的示例性实施方案中，所述显示器可以包括液晶显示器(LCD)面板，所述液晶显示器面板可操作来提供左眼和右眼图像编码光。所述显示器还可以包括偏振控制 面板，所述偏振调制面板被定位来接收编码光并且可操作来以与所述IXD面板提供的所述左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地变换所述接收的编码光的偏振态(SOP)，其中所述偏振控制面板包括LC调制元件和延迟元件，所述LC调制元件和所述延迟元件可操作来合作将所述接收的光的SOP变换为基本上圆偏振光。在实施方案中，所述显示器还包括偏振旋转元件，所述偏振旋转元件被定位来接收从所述LCD面板入射的所述左眼和右眼图像编码光，并且可操作来旋转所述编码光的偏振轴。在实施方案中，所述延迟元件和所述LC调制元件被配置来提供基本上等于四分之一波长的净延迟。在用于提供立体影像的平板显示器的另一示例性实施方案中，所述显示器可以包括液晶显示器(LCD)面板和偏振调制面板，所述液晶显示器面板可操作来提供左眼和右眼图像编码光，所述偏振调制面板被定位来接收编码光。所述偏振控制面板可以可操作来以与所述LCD面板提供的所述左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地变换所述接收的编码光的偏振态(S0P)。所述偏振控制面板可以包括LC调制元件和延迟元件，所述LC调制元件和所述延迟元件可操作来合作将所述接收的光的SOP变换为基本上圆偏振光。此外，所述LC调制元件可以包括可操作来在第一和第二状态之间切换的电控盒(cell)，当所述盒分别在所述第一和第二状态时所述盒具有第一和第二延迟，并且所述LC调制元件和所述延迟元件的偏振轴基本上彼此正交，并且所述延迟元件和所述LC调制元件被配置来提供基本上等于四分之一波长的净延迟。本文还公开了一种提供立体影像的方法，所述方法可以包括:从液晶显示器(LCD)面板提供左眼和右眼图像编码光以及在偏振控制面板处接收所述编码光。所述方法还可以包括用所述偏振控制面板以与所述LCD面板提供的所述左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地将所述接收的编码光的偏振态(SOP)变换为基本上圆偏振光。在实施方案中，所述偏振控制面板包括LC调制元件和延迟元件。
图1是常规IXD显示系统的俯视图的示意图；图2A是根据本公开的一般影院眼镜兼容的时间顺序立体LCD系统的前视图的示意图；图2B是图2A中所示的LCD系统的分解侧视图的示意图；图3是根据本公开的单膜45度偏振变换的偏振完整性的曲线图；图4是根据本公开的成本上高效的实施方案的示意图；以及图5是根据本公开的第二耐用实施方案的示意图。
具体实施例方式图1是图示说明常规立体液晶显示系统100的示意图，常规立体液晶显示系统100包括位于邻近偏振控制面板(PCP) 104的液晶显示器(IXD) 102。IXD102可以交替被液晶PCP104选择性地偏振的左眼图像和右眼图像。观看者佩戴的无源偏振眼镜104然后阻挡来自不正确的眼睛图像的光。该方法在概念上类似于3D影院系统，但是3D影院系统中的投影仪被LCD取代。然而，IXD通常更新慢，并且按连续滚动被逐行寻址。因此，在不修改该常规方法的某些方面的情况下，难以独立地观看整个稳定巾贞(settled frame)或者正确地使整个稳定巾贞偏振。通过引用被并入本文的美国专利公开No. 2008/0316303涉及提供具有可选的交替面板寻址以及背光照射的时间和空间控制的滚动分段式偏振控制面板。本公开的一方面涉及可以与圆偏振无源影院眼镜兼容的显示系统，所述圆偏振无源影院眼镜的镜片可以包括与中性水平偏振器耦合的单个的正交取向的四分之一波长延迟片膜。该配置可以被用来对来自兼容显示器的特定立体偏振态进行检偏，以实现最佳性能。在实施方案中，这样的立体偏振态可以通过首先将线性垂直偏振光发射到正交取向(比如，成±45°取向)的调制延迟元件上来被编码。这可以区别于使用SID90DIGEST中的第348页的“具有有源延迟片的新型偏振器眼镜式3D显示器(A Novel PolarizerGlasses_Type3D Displays with an Active Retarder) ” 中所引用的扭曲向列型液晶调制器作为偏振控制面板元件的一部分。扭曲液晶调制器提供仅被非扭曲组件大致检偏的复杂的输出偏振态。出于视角的目的，扭曲向列型LCD面板具有相对于垂直线成±45°取向的输出线性偏振。将该取向变为垂直取向以匹配眼镜可以使用一个或者更多个延迟片膜来实现。在一些实施方案中，这样的方法提供不足的偏振保真度。因此，垂直的高度透射的“清除(clean-up) ”偏振器可以在偏振控制面板前面被使用。如以上所讨论的，本公开的一方面涉及旋转LCD面板提供的光的偏振轴以与影院眼镜匹配。图2A图示说明示例性显示器200的前视图。显示器200可操作来显示立体影像,并且显示器200的顶部202和底部204由观看者参考系限定。垂直取向由从显示器200的顶部202延伸到底部204的线206限定，并且垂直于显示器200的顶边208和底边210。当朝显示器看去时，取向角由垂直线来限定。如本文中所使用的，从垂直线起，顺时针旋转是正角，逆时针旋转被描述为负角。
图2B是图2A中所示的显示器200的分解侧视图。如图2B所示，显示器200可以包括可操作来提供左眼和右眼图像编码光的液晶显示器(LCD)面板220。在示例性实施方案中，LCD面板200可以是扭曲向列型液晶显示器(TNLCD)面板，所述TNLCD面板可操作来提供具有不平行于垂直线的偏振轴的光。在一些实施方案中，LCD面板220提供的光具有相对于垂直线成+45°或-45°取向的偏振轴。显示器200还可以包括偏振旋转元件222，所述偏振旋转元件222被定位来接收从IXD面板220入射的左眼和右眼图像编码光，并且可操作来将入射光的偏振轴旋转到基本上垂直取向。显示器200还可以包括偏振控制面板元件224，所述偏振控制面板元件224被定位来接收从偏转旋转元件222入射的光，并且可操作来以与LCD面板220提供的左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地变换接收的光的偏振态(SOP)。如以上所讨论的，IXD面板220可以包括低成本的扭曲向列型液晶显示器(TNIXD)，比如，大多数膝上型计算机和台式监控器中所使用的那些TNIXD。这里，从TNIXD面板220出射的光的偏振轴可以相对于垂直线成-45°取向。示例性偏振旋转可以使用偏振旋转元件222来实现，偏振旋转元件222包括成 -22.5°取向的单个半波延迟片(Γ =Δ n.d ^ 260nmi λ = 520nm)。在这样的实施方案中，这个单个膜可能不能完全正确地对520nm的设计波长之外的所有可见波长变换偏振，并且垂直取向的“清除”偏振器226因此可以被用来滤除具有不平行于垂直线的偏振轴的无用光，并且仅沿着垂直取向透射光。在实施方案中，具有垂直偏振轴的偏振器226可以被定位在偏振旋转元件222与偏振调制元件224之间。要意识到，偏振旋转元件222可以以使入射光的偏振轴旋转到垂直取向的各种方式来构造。在一些实施方案中，偏转旋转元件222中所使用的延迟片可以是负色散补偿膜。如以上所讨论的，偏振旋转元件222可以包括成大约-22.5°取向的单个半波延迟片。在另一示例性实施方案中，偏振旋转元件222可以包括两个或者更多个半波延迟片的堆叠。在实施方案中，偏振旋转元件222可以包括具有成-32.5°取向的第一半波延迟片和成-10.5°取向的第二半波延迟片的堆叠。在另一实施方案中，偏振旋转元件222可以包括具有以下延迟片的堆叠:成-38.3°取向的第一半波延迟片、成-21.6°取向的第二半波延迟片、以及成-5.7 °取向的第三半波延迟片。在一些实施方案中，偏振旋转元件222可以包括双轴拉伸延迟片膜。应该意识到，执行使来自LCD面板的光旋转到偏振调制元件224的功能的其他实施方案可以具有延迟、取向和层数的不同组合。制作这样的延迟片堆叠的设计考虑可以在Robinson等人共同署名为作者的书“用于LCD投影的偏振工程(PolarizationEngineering for LCD Projection) ”(Wiley2005)中找到，该共同署名为作者的书通过引用被并入本文。图3是图示说明用于上述单个半波膜实施方案的归一化透射率分布图的曲线图300。曲线图300显示通过偏振旋转元件222的可见光谱范围内的45度光变换的偏振完整性。可以看出，透射率在520nm的设计波长附近最大，但是随着波长从该设计波长增大和减小，更少的光被透射。通过理想中性偏 振器的光谱透射率因此是变换的偏振完整性的度量，并且在图3中针对这个成本上高效的单个聚碳酸酯膜显示了该光谱透射率。回头参照图2，偏振控制面板224可以被定位来直接或者间接从LCD面板220接收编码光。在实施方案中，偏振控制面板224可操作来接收并调制偏振旋转元件222提供的垂直偏振光。偏振控制面板224可操作来以与IXD面板220提供的左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地将接收的光的偏振态(SOP)变换为基本上圆偏振光。偏振控制面板224可以包括LC调制元件228和延迟元件230，LC调制元件228和延迟元件230合作可操作来将接收的光的SOP变换为圆偏振光。在实施方案中，LC调制元件228包括可操作来在第一状态与第二状态之间切换的零扭曲液晶调制盒(cell)，当该盒分别处于第一状态和第二状态时，该盒具有第一延迟和第二延迟。该调制盒可以是快速电控双折射(ECB)模式(反平行对齐)或者pi盒(p1-cell)模式(平行对齐)。在示例性实施方案中，复杂性和成本降低可以支持出于切换速度目的而使用单个半波(HW)调制盒(比如，Pi盒)。在实施方案中，LC调制元件228的取向可以被设置为+45°，这在某些情况下将最低串扰的最佳视角图像引向右眼。为了提供圆偏振光，LC调制元件228和延迟元件230的偏振轴可以成基本上正交取向对齐，并且LC调制元件228和延迟元件230可以被构造为提供基本上等于四分之一波长的净延迟。在实施方案中，LC调制元件228包括零至半波的pi盒,延迟元件230包括四分之一波长延迟片膜。在如此构造的情况下，偏振控制面板224具有大约四分之一波长的净延迟，并且在第一状态与第二状态之间切换LC调制元件229的盒分别提供具有第一圆偏振和第二圆偏振的编码光。要意识到，本文提供的实施方案仅仅是示例性的，并且LC调制元件228和延迟元件230的各种组合可以被用来提供大约四分之一波长的净延迟。例如，从以上讨论的示例性实施方案开始，在仍保持大约四分之一波长的净延迟的同时，S的延迟值可以被添加到LC调制元件228和延迟元件230。然而，要意识到，视场的质量可以通过最小化δ来进行优化。要进一步意识到，可以使用LC调制元件228和延迟元件230的各种对齐。在实施方案中，LC调制元件228可以基本上成+45°或-45°对齐，延迟元件230可以相对于LC调制元件228成正交取向对齐。例如，LC调制元件228可以成+45°对齐，延迟元件230可以成45°对齐。虽然LC调制元件228和延迟元件230的对齐可以偏离+45°或-45°，但是要意识到，偏差量与观看者的3D感知的质量成反比。在实施方案中，广角补偿膜232可以被附接到偏振控制面板224，以改进非法线视角的偏振保真度。在Pi盒的情况下，如图示说明的实施方案中所示的，补偿可以通过被置于盒228的任一侧的两个匹配膜232来提供。匹配膜可以由连续弯曲的、负双折射材料(比如，聚合盘状液晶材料)制成。使弯曲轮廓与Pi模式液晶在其半扭曲(四分之一波长)状态下的弯曲轮廓匹配为广角保真度提供了一种解决方案。这样的膜存在，并且被富士胶卷商品化。可替换解决方案使用可更广泛地获得的垂直对齐的负双折射膜。在LCD本身使广角观看受损的低成本系统中，可将补偿膜完全移除。在示例性实施方案中，广角补偿膜232可以包括允许操纵面外双折射的双轴拉伸膜。如以上所讨论的，偏振控制面板224可以包括与半波电控双折射(ECB)调制器交叉(即，成-45°取向)的延迟元件230。在实施方案中，延迟元件230可以是用于提供眼镜所使用的输出圆偏振的四分之一波长(QW)延迟片膜。在实施方案中，其延迟接近于眼镜的延迟( 125nm)加上LC盒的高压残余延迟( 20nm)。在示例性实施方案中，延迟元件230可以包括允许操纵面外双折射的双轴拉伸四分之一波长膜。对于最佳离轴(off-axis)观看性能，期望的是将双轴延迟片膜用于QW延迟片，其中Rth为大约300nm，其中
权利要求
1.一种可操作来显示立体影像的平板显示器，所述平板显示器包括: 液晶显示器(LCD)面板，所述液晶显示器面板可操作来提供左眼和右眼图像编码光；以及 偏振控制面板，所述偏振调制面板被定位来接收编码光并且可操作来以与所述LCD面板提供的所述左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地变换所述接收的编码光的偏振态(SOP)，其中所述偏振控制面板包括LC调制元件和延迟元件，所述LC调制元件和所述延迟元件可操作来合作将所述接收的光的SOP变换为基本上圆偏振光。
2.如权利要求1所述的显示器，还包括偏振旋转元件，所述偏振旋转元件被定位来接收从所述LCD面板入射的所述左眼和右眼图像编码光，并且可操作来旋转所述编码光的偏振轴。
3.如权利要求1所述的显示器，还包括清除偏振器，所述清除偏振器定位在所述LCD面板和所述偏振控制面板之间。
4.如权利要求1所述的显示器，其中所述LC调制元件包括可操作来在第一和第二状态之间切换的电控盒，当所述盒分别在所述第一和第二状态时所述盒具有第一和第二延迟。
5.如权利要求4所述的显示器，其中所述延迟元件和所述LC调制元件被配置来提供基本上等于四分之一波长的净延迟。
6.如权利要求5所述的显示器，其中所述LC调制元件包括零至半波的pi盒，并且其中所述延迟元件包括四分之一波长延迟片膜。
7.如权利要求1所述的显示器，其中所述LC调制元件具有偏振轴并且所述延迟元件具有偏振轴，所述LC调制元件和所述延迟元件的偏振轴基本上彼此正交。
8.如权利要求7所述的显示器，其中所述LC调制元件的所述偏振轴成+45°或-45°取向。
9.如权利要求1所述的显示器，其中所述偏振控制面板还包括两个广角延迟片膜。
10.如权利要求1所述的显示器，其中在所述接收的光的路径中所述LC调制元件在所述延迟元件的后面。
11.如权利要求10所述的显示器，其中所述显示器的边缘部分通过气密密封与环境分离。
12.如权利要求1所述的显示器，其中在所述接收的光的路径中所述延迟元件在所述LC调制兀件的后面。
13.如权利要求12所述的显示器，其中所述偏振控制面板还包括两个广角延迟片膜，所述两个广角延迟片膜将所述LC调制元件夹于中间。
14.如权利要求1所述显示器，其中所述延迟元件包括双轴拉伸膜。
15.一种可操作来显示立体影像的平板显示器，所述平板显示器包括: 液晶显示器(LCD)面板，所述液晶显示器面板可操作来提供左眼和右眼图像编码光；以及 偏振调制面板，所述偏振调制面板被定位来接收编码光并且可操作来以与所述LCD面板提供的所述左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地变换所述接收的编码光的偏振态(SOP)，其中所述偏振控制面板包括LC调制元件和延迟元件，所述LC调制元件和所述延迟元件可操作来合作将所述接收的光的SOP变换为基本上圆偏振光；其中所述LC调制元件包括可操作来在第一和第二状态之间切换的电控盒，当所述盒分别在所述第一和第二状态时所述盒具有第一和第二延迟；并且 其中所述LC调制元件和所述延迟元件的偏振轴基本上彼此正交，并且所述延迟元件和所述LC调制元件被配置来提供基本上等于四分之一波长的净延迟。
16.如权利要求15所述的显示器，还包括偏振旋转元件，所述偏振旋转元件被定位来接收从所述IXD面板入射的所述左眼和右眼图像编码光，并且可操作来旋转所述编码光的偏振轴。
17.如权利要求15所述的显示器，还包括清除偏振器，所述清除偏振器定位在所述LCD面板和所述偏振控制面板之间。
18.一种提供立体影像的方法，所述方法包括: 从液晶显示器(LCD)面板提供左眼和右眼图像编码光； 在偏振控制面板处接收编码光；以及 用所述偏振控制面板以与所述LCD面板提供的所述左眼和右眼图像编码光同步的方式选择性地将所述接收的编码光的偏振态(SOP)变换为基本上圆偏振光； 其中所述偏振控制面板包括LC调制元件和延迟元件。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述LC调制元件包括电控盒，并且所述方法还包括在第一和第二状态之间切换所述LC调制元件的所述盒，当所述单元分别在所述第一和第二状态时所述盒具有第一和第二延迟。
20.如权利要 求19所述的方法，其中所述延迟元件和所述LC调制元件被配置来提供基本上等于四分之一波长的净延迟，并且其中在第一和第二状态之间切换所述LC调制元件的所述盒的步骤分别提供具有第一和第二圆偏振的编码光，所述第一和第二圆偏振是不同的。
全文摘要
立体显示系统组件可以与无源圆检偏影院眼镜一起被构造为具有最佳性能。它们可以包括相对于眼镜的偏振器取向成±45°取向的非扭曲电控双折射液晶调制器。示例性实施方案可以包括具有交叉(即，相消)四分之一波长膜的单个半波调制器。当有必要与水平眼镜偏振器取向交叉时，LCD的自然偏振态可以被旋转和清除。在实施方案中，为了防反射涂层耐受性、耐用性和触摸灵敏度，LC调制器基板被定位在最外面。
文档编号G02B27/26GK103080813SQ201180038626
公开日2013年5月1日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者M·G·鲁宾逊, G·D·夏普 申请人:瑞尔D股份有限公司