CN102549483B - 具有被更新的消隐间隔的立体平板显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开描述基于顺序显示的左眼图像和右眼图像的偏振编码的立体平板显示系统。所述系统包括逐行寻址的液晶显示(LCD)面板、照明的背光单元以及偏振控制面板(PCP)。右眼图像和左眼图像被顺序地写到其偏振由基本上同步驱动的PCP控制的LCD上。背光可以是连续照明的或者被进行时间调制、空间调制或者时间调制和空间调制这二者，如同PCP可以的那样。

Description

具有被更新的消隐间隔的立体平板显示器
相关申请的交叉引用：本申请要求2009年8月7日递交的、标题为“液晶三维显示器(Liquidcrystalthreedimensionaldisplay)”的美国临时专利申请序号No.61/232,346的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用被并入本文。应该指出，按照MPEP§710.05，本申请于2010年8月9日(周一)递交，即2009年8月7日一年之后的第一个工作日。
技术领域
本公开总地涉及显示器，更具体地涉及具有背光源(backlight)、液晶(LC)调制面板和偏振控制面板(PCP)的立体平板显示器。
背景技术
立体投影始于二十世纪早期，并且在二十世纪五十年代首次出现在影院中。交替的左眼显示图像和右眼显示图像的偏振控制是用于3D影院的优选方法。在3D影院中，快速投影仪以人类视觉系统感觉不到的速率闪现左眼帧和右眼帧。同步地，位于投影透镜和保偏屏幕之间的快速液晶调制器将不同偏振态编码到两个帧集上。观众佩戴可以在不同偏振态之间进行选择的眼镜，所述不同偏振态提供用于立体3D的不同左眼视图和右眼视图。当与可替换的两投影仪方法相比时，单投影仪的使用是有成本效益的，并且操作更鲁棒。就分开的投影仪而言，使用周期性的重新校准，同时进行调整以确保左眼图像和右眼图像的亮度和颜色匹配。
具有偏振调制器的单个快速、直观TV式显示器的使用将受益于相同的优点。这一事实已被RealD有限公司(RealDInc.)认识到并且以市售监控器Z屏(Z-Screen)的形式加以利用。监控器Z屏中的偏振控制面板(PCP)是与自然滚动式阴极射线管(CRT)显示器同步地被驱动的分段式pi单元(pi-cell)。参见，比如，Byatt的美国专利No.4,281,341。具体的驱动方法在Lipton等人的共有美国专利No.6,975,345中公开。
附图说明
图1是图示说明根据本公开的示例性立体平板显示系统的示意性概念图；
图2是图示说明根据本公开的示例性偏振控制面板(PCP)的示意图；
图3A是图示说明立体平板显示系统的寻址周期的示意图；
图3B是图示说明图3A所示的显示系统的简化时序序列的示意性时序图；
图4A是图示说明根据本公开的立体平板显示系统实施方案的寻址周期的示意图；
图4B是图示说明根据本公开的图4A所示的系统的时序序列的示意性时序图；
图5A是图示说明根据本公开的另一立体平板显示系统实施方案的寻址周期的示意图；
图5B是图示说明根据本公开的图5A所示的系统的时序序列的示意性时序图；
图5C是图示说明图5A所示的系统的可替换的时序序列的示意图；
图6A是图示说明根据本公开的另一立体平板显示系统实施方案的寻址周期的示意图；
图6B是图示说明根据本公开的图6A所示的系统的时序序列的示意性时序图；
图7A是图示说明根据本公开的另一立体平板显示系统实施方案的寻址周期的示意图；
图7B是图示说明根据本公开的图7A所示的系统的时序序列的示意性时序图；
图8是图示说明根据本公开的用于LC显示面板的DC平衡方法的示意图；
图9是根据本公开的用于具有多个偏振控制段(segment)的立体显示器的示例性PCP的示意图；
图10A、10B和10C是图示说明分段式PCP的截面图的示意图；
图11A、11B和11C是图示说明根据本公开的改进分段式PCP的截面图的示意图。
发明内容
为了克服背景技术中所提及的现有立体显示设备的缺点，进一步降低成本、提高效率，本发明提供一种立体平板显示器、用于在立体平板显示器上显示数据的方法和用于控制立体平板显示器的控制器。该显示器具有背光源、液晶(LC)调制面板以及偏振控制面板(PCP)。背光源可以选择性地向LC调制面板提供光，或者可以持续地发光。LC调制面板被定位来接收从背光源入射的光。LC调制面板可以对从背光源入射的光进行调制。PCP被定位来接收从LC调制面板入射的调制光。PCP可以与背光源和LC调制面板同步地选择性地转换从LC调制面板入射的调制光的偏振态(SOP)。
根据一方面，所述显示器具有呈现状态和转变状态。在呈现状态下，背光源向LC调制面板提供光，并且PCP在右眼偏振模式或左眼偏振模式下操作。当PCP在左眼偏振模式下操作时，LC调制面板在左眼图像模式下操作。当PCP在右眼偏振模式下操作时，LC调制面板在右眼图像模式下操作。在转变状态下，当LC调制面板在左眼图像模式和右眼图像模式之间改变时，以及当PCP在左眼偏振模式和右眼偏振模式之间转变时，背光源不向LC调制面板提供光。
根据另一方面，所述显示器具有透视观看状态(perspectiveviewstate)、第一LC转变状态、PCP转变状态以及第二LC转变状态。在第一LC转变状态下，PCP在右眼偏振模式或左眼偏振模式下操作。当PCP在左眼偏振模式下操作时，LC调制面板在左眼图像模式下操作。当PCP在右眼偏振模式下操作时，LC调制面板在右眼图像模式下操作。在第一LC转变状态下，PCP在右眼偏振模式或左眼偏振模式下操作，并且LC调制面板从右眼图像模式或左眼图像模式变为基本全黑图像内容。在PCP转变状态下，PCP在左眼偏振模式和右眼偏振模式之间转变，并且LC调制面板呈现基本全黑图像内容。在第二LC转变状态下，PCP在左眼偏振模式或右眼偏振模式下操作，并且LC调制面板从基本全黑图像内容变为右眼图像模式或左眼图像模式。
根据另一方面，在PCP转变状态下，背光源不提供光。
根据另一方面，在PCP转变状态之前的短时间段内以及在PCP转变状态之后的短时间段内，背光源不提供光。
根据另一方面，在第一LC转变状态期间，在关断背光源的底部部分之前，关断背光源的顶部部分；在PCP转变状态期间，关断背光源的顶部部分和底部部分；在第二LC转变状态期间，在开启背光源的底部部分之前，开启背光源的顶部部分。
根据另一方面，一种用于立体平板专利显示器的控制器具有背光源接口、LC接口和PCP接口。背光源接口可以向背光源提供背光源控制信号。LC接口可以向LC调制面板提供LC控制信号。PCP接口可以向PCP提供PCP控制信号。
从以下具体实施方式、附图和所附权利要求，本公开的这些优点和其他优点对于本领域技术人员将变得明白。
具体实施方式
为了克服上述缺点，在本公开内提出了一种偏振控制面板(PCP)LCD组合系统(下称，立体平板显示系统)。与被取代的阴极射线管(CRT)对应形式相比，由于LC显示器的已经偏振的显示输出(因为LC显示器通常发射线偏振光)，立体平板显示系统将具有提高效率的优点。与由其他实体(比如，3dvisionTM)提出的主动式快门眼镜系统相比，立体平板显示系统也具有明显优势，因为观众可以使用低成本、轻量、可靠的无源(passive)眼镜。立体平板显示系统可以使用大的偏振调制或偏振控制面板(PCP)，其通常以水平逐段滚动更新或整体更新的方式操作，所述更新与LC显示器的逐行更新同步。
平板显示器中的LC通常比投影仪中所使用的调制面板慢。通常，LC材料使用毫秒返回到无驱动状态。可以引入更快速LC模式和材料，诸如铁电体(如Lin等人在1003·SID09DIGEST的“表面极性受控水平山形无缺陷表面稳定化铁电液晶装置(SurfacePolarityControlledHorizontalChevronDefectFreeSurfaceStabilizedFerroelectricLiquidCrystalDevices)”中所讨论的)、蓝相(如Kikuchi等人在“用于显示器应用的光学各向同性纳米结构液晶复合物(OpticallyIsotropicNano-structuredLiquidCrystalCompositesforDisplayApplications)”第578页中所讨论的)、或者pi模式(如Suzuki等人在428·SID09DIGEST的“具有时序OCBLCD的无串扰3D显示器(Crosstalk-Free3DDisplaywithTime-SequentialOCBLCD)”中所讨论的)，但是常规的较慢模式LC由于其可靠性和耐受性是目前LC显示器的支柱(本文该段落中的所有文献通过引用被并入)。常黑模式也可以用于外形规格较大的TV，从而提供更好的视角性能。驱动电压的施加可以用于使像素变亮，从而导致比不被驱动地从白色缓和转变到黑色快的转变。立体显示器应该确保左眼图像和右眼图像之间的最小混合，这依赖于快速转变到黑色。常白扭曲向列型LC模式(对于大小为较小屏幕的监控器更常见)也是一种选择。在本文所述的系统方法中，以举例说明的方式描述这些模式(但是还可以使用其他模式)。
常白面板较慢地从黑色转变到白色(甚至较慢地从灰色转变到灰色)可以使系统的性能受损。具有基于先前的LC状态的电压驱动电平的过驱动方法帮助提供正确顺序的立体图像。这些方法在Chiu等人的共有美国专利申请No.2008/0316303-A1(下称，Chiu等人)中有详细论述，并且出于所有目的通过引用被并入本文。
本文公开与这些系统内的LCD面板的DC平衡相关的一系列系统实施方案以及用于抑制PCP段边界的可视性的方法。
本公开还论述了一种立体液晶显示系统，其包括常规的逐行寻址LCD、(可选地)空间上可控的背光源单元(BLU)以及(可选地)分段式PCP。Chiu等人讨论了空间上可控的BLU和PCP的组合，这出于所有目的通过引用被并入本文。
图1是图示说明示例性立体平板显示系统100的示意性概念图。系统100可以包括背光源102、LC调制面板104以及偏振控制面板(PCP)106。系统100还可以包括控制器122，其提供用于控制背光源102、LC调制面板104以及PCP106的控制接口和/或指令。控制器122可以与源120通信。源120可以包括DVD或蓝光播放器、有线信号、互联网信号或者能够向系统100提供图像数据的任何其他信号。
背光源102可以选择性地照明立体平板显示系统100。LC面板104可以对从背光源102入射的光进行调制。PCP106可以改变从LC面板104入射的调制光的状态。PCP106可以与LC面板更新和背光源照明同步地选择性地转换来自LC面板104的调制光的偏振态(SOP)。
在实施方案中，PCP106可以是具有多个偏振控制段116的分段式PCP。在另一实施方案中，PCP可以是非分段式全局寻址PCP。因此，PCP106可以被全局地或逐个段地寻址。
在实施方案中，背光源102可以是具有多个照明的背光源部分112的空间上可控的背光源。在另一实施方案中，背光源102可以是整体选择性照明的背光源。在又一实施方案中，背光源102可以是整体(但不是选择性)照明的背光源。因此，背光源可以逐个部分地照明(比如，空间上可控的背光源)，可以是选择性地照明的(即，选择性地开启或关断)，或者可以在系统开启时是照明的(即，当系统的电源开启时总是照明的)。
LC面板104可以示出与其偏振受PCP106影响的左眼视图或右眼视图相关联的图像内容。左眼视图和右眼视图可以被顺序地显示在LC面板104上，因此，有时，在LC面板104被更新的同时，LC面板104可以示出右眼视图和左眼视图这二者的部分。PCP106和/或背光源102可以被同步驱动，以提供所显示图像的不同偏振态。
观众的每个眼睛通过佩戴偏振选择性眼镜108将看见所述图像之一，偏振选择性眼镜108的每个镜片将用于阻挡错误图像的光。通常，眼镜108可以包括任何检偏形式，只要它消色差地阻挡不期望的图像的偏振态。更常见地，为了与目前的影院眼镜一致，使用包括偏振器和单个四分之一波长延迟器的圆偏振眼镜。
在实施方案中，可以按时间顺序地以超过每秒大约50帧的眨眼频率阈值的速率来操作立体平板显示系统100。在一些实施方案中，以每个眼睛60Hz实现可接受的性能——导致系统100以120Hz显示图像。
图2是图示说明利用单个液晶调制元件204的示例性PCP200的示意图。在该实施例中，PCP200可以包括偏振器206、零至半波长延迟调制器或开关面板204和四分之一波片延迟器202。这里，零扭曲LC零至半波长延迟调制器204相对于来自LC调制面板的调制光的输出偏振方向成45度取向。固定的四分之一波长延迟器202相对于PCP200轴取向成90度取向，并且位于PCP200的输出光路中，以允许在相对的四分之一波长延迟状态(即，左旋圆偏振光和右旋圆偏振光)之间的调制。
该示例性PCP200的构造可以优于两个交叉的LC单元(像影院中所使用的方法那样)，因为它提供显著的成本优势。零扭曲延迟调制器204能够给予相隔半个波长的两个延迟水平。调制器204的第一延迟状态优选地接近于零延迟。与该单元层压的是四分之一波长延迟器202，其具有成90度取向的有效四分之一波长延迟。调制器204和固定延迟器202的组合在基本上正交的圆偏振态之间切换偏振光。该示例性PCP200考虑到可以使用具有合理性能的无源眼镜(如影院中所使用的)的系统。改进性能可以意味着输入偏振态的进一步操纵和调制器元件(这里为了清晰起见，未示出)的重新取向。为了改进离轴(off-axis)观看性能，还可以考虑更复杂的直接观看型立体显示系统，诸如具有双轴延迟器的那些直接观看型立体显示系统。参见，例如，以下美国专利申请中所教导的那些立体显示系统：2010年6月8日递交的、标题为“立体液晶显示系统(Stereoscopicliquidcrystaldisplaysystems)”的共有美国专利申请序号No.61/352,773；2010年2月22日递交的、标题为“用于直接观看型立体显示立体液晶显示系统的塑料液晶偏振开关(PlasticliquidcrystalpolarizationswitchfordirectviewstereoscopicdisplayStereoscopicliquidcrystaldisplaysystems)”的共有美国专利申请序号No.61/306,897，这两篇美国专利申请通过引用被并入本文。
PCP200可以使用折射率匹配的粘接剂被附接到LC面板，这将显著地减小内反射，从而提高光学清晰度。然而，和任何粘接技术一样，优选的是减小任何应力引起的双折射，因为这可能改变预期的偏振态并且使性能受损。分开的PCP200附接也是一种选择。
图3A是图示说明立体平板显示系统的寻址周期300的示意图。在该示例性实施方案中，背光源302是在空间上可控的，PCP306是分段式的，并且它们可以与LC调制面板304的更新同步地以滚动的方式操作。背光源302、LC调制面板304以及PCP306被示出为分开的层，其中四个示意图(a、b、c和d)表征在连续寻址周期的四个不同时刻的系统。一个周期显示单个左眼图像和单个右眼图像。该图示出其中从顶部到底部逐行地对LC调制面板304进行寻址的寻址周期。当在LC调制面板304上寻址行向下进行时，已稳定的液晶区域看上去是遵循连续滚动的方式。通过切换LC调制面板304所显示的混合稳定数据区域359的物理尺寸根据材料的稳定速度和帧寻址速率来确定。如上所述，切换到黑色所花费的时间段是重要的，因为如Chiu等人所讨论的可以适应黑色-灰色和灰色-灰色的转变。对于市售的快速扭曲向列型面板，白色-黑色的稳定时间大约为2ms，从而使图3A中的LC切换带的物理宽度有点理想地以120Hz进行帧更新。
该示例性系统包括滚动分段式PCP306和空间上受控的背光源302这二者，如图3A中所示的不同的在空间上分开的部分所指示的。PCP306段和在空间上受控的背光源302部分的物理尺寸可能会影响系统的性能和时序(timing)，但是当与未稳定的LC359的宽度相比这些段和部分足够小时，其作用与连续装置非常类似。
在示例性实施方案中，平板显示器可以包括：空间上可控的背光源302，其多个照明部分可操作来选择性地提供光；LC调制面板304，其具有调制区域；以及PCP306。空间上可控的背光源302可以具有可操作来选择性地提供光的多个照明部分。PCP306可以具有与调制区域相关联的多个偏振控制段，以使得这些偏振控制段可以选择性地转换从调制区域入射的调制光的偏振态(SOP)。此外，可以用左眼图像数据对选定调制区域进行寻址，并且可以向与选定调制区域相关联的偏振控制段提供偏振控制指令，以在选定调制区域中的一部分数据行显示左眼图像帧的预定部分时以左眼偏振显示模式操作。此外，当选定调制区域包括呈现与左眼偏振控制指令对应的图像数据的已稳定调制区域时，可以从一个或更多个选定的照明部分将光提供给选定调制区域。
上述实施方案可以具有许多变形形式。例如，在一些实施方案中，PCP可以是pi单元。在一些实施方案中，选定调制区域中的该部分数据线可以包括选定调制区域中的基本上一半的数据线。在一些实施方案中，可以在对选定调制区域的第一数据线进行寻址之后提供偏振控制指令。在一些实施方案中，可以切换偏振控制段，以在左眼偏振显示模式下操作，并且对于偏振控制段保持SOP转换，直到该偏振控制段被切换到右眼偏振显示模式为止(对于右眼偏振显示模式下的切换，情况相反)。在一些实施方案中，可以在1/120秒内对整个左眼图像帧或右眼图像帧进行寻址。在一些实施方案中，当通过左眼检偏器和右眼检偏器观看立体图像时，可以针对可忽略的左眼和右眼串扰，对选定调制区域的中间数据线的LC调制面板的稳定时间和相关联的偏振控制段的PCP的第二稳定时间进行优化。在一些实施方案中，每个偏振控制段可以包括相对于输出偏振方向成45度取向的零扭曲LC零至半波长延迟调制器以及相对于零扭曲LC调制器的取向成45度取向的四分之一波长延迟器。在一些实施方案中，左眼偏振控制指令操作来可以使得零扭曲LC调制器将LC调制面板所调制的光延迟半个波长，而右眼偏振控制指令操作来使得零扭曲LC调制器不延迟LC调制面板所调制的光。在一些实施方案中，右眼指令可以操作来使得零扭曲LC将LC调制面板所调制的光延迟半个波长，而左眼指令可以操作来使得零扭曲LC不延迟LC调制面板所调制的光。在一些实施方案中，相邻的分段的偏振控制段可以顺序地在PCP上滚动。在一些实施方案中，PCP可以包括偏振开关的带，其可操作来输出输入光，以使其根据偏振控制指令在正交的偏振态之间进行切换。
图3B是图示说明图3A所示的显示系统的简化时序序列的示意性时序图350。在该实施方案中，假定使用多于四个的PCP和/或背光源部分进行120Hz的LC寻址。在这些假定前提下，可以推导出时序图350，其示出针对选定显示行的不同分量状态的时间段、状态和开始时间。每行意在于表征LC调制面板数据线，并且第一行和最后一行分别表征LC调制面板304的顶行和底行。时间从左到右。
图3B中的时序图的每行示出对数据线进行寻址354的时刻，在此时刻后基本上紧接着稳定时间段359。然后，在再次对数据线进行寻址354之前，存在一正确显示图像数据的时间段(例如，357和355)。在稳定359之后并且在下一寻址时刻354之前，出现局部照明352。数据线的交错指示系统的滚动基本特征。任一个区域可以不被照亮大致25％的时间(即，大致75％的照明占空比)。在25％的未照明占空比期间，局部切换PCP356。
尽管系统组件可能具有高成本和高复杂性，但是这种系统的优点源于最新型的120Hz寻址速率和大的照明占空比。如以下图4A至图7B所讨论的、通过实现全局寻址非分段式组件的简化结构可以降低系统成本和复杂性。
回头参照图3B，时序图350还示出了常规LC寻址情况下的左眼图像和右眼图像在时间上的重叠。在任一时刻，都没有只使右眼数据或左眼数据通过的垂直线，这使得无需使用整体背光源和PCP组件。幸运的是，通过操纵LC寻址和/或使用空间上可控的背光源和/或PCP，其他系统也是可行的。
根据图3A和图3B所图示说明的实施方案，在平板显示器上显示立体图像的方法可以包括用左眼图像数据对LC调制面板304上的选定调制区域中的数据线进行寻址。该方法还可以包括向与选定调制区域相关联的偏振控制段提供偏振控制指令，以当选定调制区域中的一部分数据线显示左眼图像帧的预定部分时以左眼偏振显示模式操作。另外，该方法可以包括从一个或更多个选定的照明部分向选定调制区域提供光，其中，选定调制区域包括呈现与左眼偏振控制指令对应的图像数据的已稳定调制区域。反之，可以使用类似方法来呈现与右眼偏振控制指令对应的右眼图像数据。
具有更新的消隐间隔的立体平板显示器
图4A是图示说明立体平板显示系统实施方案的寻址周期400的示意图。该立体平板显示系统包括背光源402、LC调制面板404以及PCP406。在实施方案中，LC显示器404是标准的常白LC显示器。该立体平板显示系统以下述方式操作，即，在背光源402不是照明的时间段期间，用左眼图像数据或右眼图像数据对LC显示器404进行寻址。在LC显示器404中的大多数数据线已稳定到左眼图像或右眼图像之后，背光源402进行照明。背光源402进行照明，直到下一帧的寻址开始为止。在实施方案中，在背光源402不进行照明时，PCP406在左眼偏振模式和右眼偏振模式之间进行切换。
LC调制面板404被定位来从背光源402接收光。PCP406被定位来接收从LC调制面板404入射的调制光。立体平板显示器的背光源402选择性地向LC调制面板404提供光。在一些状态下，背光源402不提供光；在其他状态下，背光源402提供光。LC调制面板404对从背光源402入射的光进行调制，并且提供左眼图像和右眼图像的图像内容。PCP406与背光源402和LC调制面板404同步地选择性地转换从LC调制面板404入射的调制光的偏振态(SOP)。
立体平板显示器具有至少两种操作状态。在区域410中示出在转变状态下操作的立体平板显示器。在区域410外部的区域中示出在呈现状态下操作的立体平板显示器。
在呈现状态下，背光源402向LC调制面板404提供光，并且PCP406在右眼偏振模式或左眼偏振模式下操作。在右眼偏振模式下，PCP406转换从LC调制面板404入射的光，以使得左眼检偏器将充分地阻挡PCP406输出的经过转换的调制光，以使串扰最小。类似地，在左眼偏振模式下，PCP406转换从PC调制面板404入射的光，以使得右眼检偏器将充分地阻挡PCP406输出的经过转换的调制光，以使串扰最小。在实施方案中，在右眼偏振模式下，PCP406将调制光的SOP转换为旋向相反(比如，左旋)的圆偏振光(以设计波长为中心)，并且，在左眼偏振模式下，PCP406将调制光的SOP转换为旋向相反(比如，右旋)的圆偏振光(以设计波长为中心)。在示例性实施方案中，设计波长可以是520nm。在示例性520nm的设计波长的任一侧，偏振调制可以偏离正圆偏振调制器，以使由于椭圆率而导致发送减少。
在实施方案中，对于圆偏振影院眼镜系统，PCP406可以是相对于四分之一波长延迟器成90°取向并且相对于输入线偏振态(SOP)成45°取向的零扭曲零至半波长LC单元。在示例性实施方案中，对于589nm波长光，净相(netphase)可以在右眼和左眼SOP范围的正交线性分量之间移动，右眼和左眼SOP范围分别在+/-73°和+/-80°之间。
当PCP406处于右眼偏振模式(比如，406c)时，LC调制面板404可以在右眼图像模式(即，404c)下操作，这意味着LC调制面板404可以提供足够的右眼图像数据来使串扰最小。类似地，当PCP406处于左眼偏振模式(比如，406a)时，PC调制面板404可以在左眼图像模式(404a)下操作，这意味着LC调制面板404可以提供足够的左眼图像数据来使串扰最小。
因此，在呈现状态下，当PCP406在右眼偏振模式(比如，406c)下操作时，LC调制面板404在右眼图像模式(比如，404c)下操作，并且背光源提供光(比如，402c)；在转变状态下，当PCP406从右眼偏振模式转变到左眼偏振模式(比如，406d)时，LC调制面板404从右眼图像模式变为左眼图像模式(比如，404d)，并且背光源不提供光402d。类似地，在呈现状态下，当PCP406在左眼偏振模式(比如，406a)下操作时，LC调制面板404在左眼图像模式(比如，404a)下操作，并且背光源提供光(比如，402c)；在转变状态下，当PCP406从左眼偏振模式转变到右眼偏振模式(比如，406b)时，LC调制面板404从左眼图像模式变为右眼图像模式(比如，404b)，并且背光源不提供光(比如，402b)。
在实施方案中，LC调制面板404被连续寻址，因此，以逐行的方式基本上连续地在顺序的左眼图像数据和右眼图像数据之间改变。在该实施方案中，右眼图像模式可以是在LC调制面板404的大多数(比如，大于50％的)已稳定数据线显示右眼图像内容时，并且左眼图像模式可以是在LC调制面板404的大多数(比如，大于50％的)已稳定数据线显示左眼图像内容时。因此，在各种可替换实施方案中，根据设计参数和所需串扰容限，右眼图像模式可以包括LC调制面板404显示例如60％、70％、80％、90％或99％的右眼图像数据。
在转变状态下，当LC调制面板404在右眼图像模式和左眼图像模式之间改变时，以及当PCP406在右眼偏振模式和左眼偏振模式之间转变时，背光源不向LC调制面板404提供光。如上所述，因为图像模式和偏振模式根据呈现状态下的设计和串扰参数来构成可接受实施方案的范围，所以左眼偏振模式和右眼偏振模式之间的转变以及左眼图像模式和右眼图像模式之间的改变可以构成转变状态下的转变时间段范围。例如，如果LC调制面板404的右眼图像模式和左眼图像模式具有在呈现状态下稳定的(分别)≥90％的右眼图像数据以及≥90％的左眼图像数据的设计参数，则转变状态将构成在LC调制面板404不在稳定的≥90％的右眼图像数据以及≥90％的左眼图像数据的时间段。
在实施方案中，偏振模式可以包括将光变为能够被圆偏振检偏器检偏的圆偏振光。在另一实施方案中，偏振模式可以包括将光变为能够被线偏振检偏器检偏的线偏振光。
背光源402可以是全局寻址的背光源。并且，PCP406可以是全局寻址的非分段式PCP。
图4B是图示说明图4A所示的系统的时序序列450的示意性时序图。转变状态460示出示例性转变状态，在该示例性转变状态下，在背光源不提供光时，对LC显示器进行寻址454，并且转变PCP456。LC显示器在转变时间段460内在左眼图像数据455和右眼图像数据457之间改变。在该示例性实施方案中，在背光源452进行照明之前，用和一个视图相关联的任一图像数据(比如，右眼图像数据457)使所有数据行458稳定459。
然而，如上所述，在呈现模式下，已稳定线的可接受范围可以包括足以基本上使无用串扰效应最小化的任何数量的线。因此，该图仅用于图示说明性目的。在实践中，LC调制面板被连续寻址，因此，以逐行寻址的方式基本上连续地在顺序的左眼图像数据和右眼图像数据之间改变。因此，当LC调制面板的大多数(比如，多于50％的)已稳定数据线显示与右眼视图或左眼视图相关联的图像内容时，所述系统可以处于呈现状态470，并且背光源可以进行照明452。
在实施方案中，假定LC稳定时间为2ms并且帧寻址时间为4ms(240Hz)，则呈现状态470可以是25％的占空比。在该实施方案中，照明452也是25％的占空比。对于其输出通常就热量而言限于固定平均输出并且不是明显取决于占空比和峰值输出的照明器(诸如LED)，这是尤其可行的。PCP的切换时间段可以差不多为大约6ms非照明时间段，从而提供用于立体平板显示模式和材料的几种选择。在实施方案中，转变状态460为75％的占空比。
在实施方案中，转变状态包括这样的时间段，其等于或大于与LC调制面板寻址时间段和/或PCP稳定时间段相关联的稳定时间段。
回头参照图1，为立体平板显示系统100提供控制器122。在实施方案中，控制器能够以和图4A和图4B的操作一致的方式控制背光源102、LC调制面板104以及PCP106。控制器可以包括背光源接口、LC接口以及PCP接口，背光源接口用于向背光源提供背光源控制信号，LC接口用于向LC调制面板提供LC控制信号，PCP接口用于向PCP提供PCP控制信号。背光源接口可以控制背光源在转变状态下不向LC调制面板提供光，并且可以控制背光源在呈现状态下向LC调制面板提供光。LC接口可以控制LC调制面板对从背光源入射的光进行调制并且在左眼图像模式或右眼图像模式下操作并且在这些模式之间转变。PCP接口可以通过左眼偏振模式或右眼偏振模式控制PCP选择性地转换从LC调制面板入射的调制光的偏振态(SOP)并且在这些模式之间转变。
图5A是图示说明另一立体平板显示系统实施方案的寻址周期500的示意图。该立体平板显示系统包括背光源502、LC调制面板504以及PCP506。图5A的实施方案利用整体调制PCP506和连续背光源502。
LC调制面板504被定位来从背光源502接收光。PCP506被定位来接收从LC调制面板504入射的调制光。立体平板显示器的背光源502向LC调制面板504提供光。LC调制面板504对从背光源502入射的光进行调制，并且提供左眼图像和右眼图像的图像内容。PCP506与LC调制面板504同步地选择性地转换从LC调制面板504入射的调制光的偏振态(SOP)。
立体平板显示器具有至少四种操作状态。在透视观看状态下操作的立体平板显示器用参考标号502a/e、504a/e和506a/e指示。在第一LC转变状态下操作的立体平板显示器用参考标号502b/f、504b/f和506b/f指示。在PCP转变状态下操作的立体平板显示器用参考标号502c/g、504c/g和506c/g指示。在第二LC转变状态下操作的立体平板显示器用参考标号502d/h、504d/h和506d/h指示。
在透视观看状态下，背光源502向LC调制面板504提供光，并且PCP506在右眼偏振模式或左眼偏振模式下操作。在右眼偏振模式下，PCP506转换从LC调制面板504入射的光，以使得左眼检偏器将充分地阻挡PCP506输出的经过转换的调制光，以使串扰最小。类似地，在左眼偏振模式下，PCP506转换从LC调制面板504入射的光，以使得右眼检偏器将充分地阻挡PCP506输出的经过转换的调制光，以使串扰最小。
更具体地讲，当PCP506处于右眼偏振模式(比如，506e)时，LC调制面板504在右眼图像模式(比如，504e)下操作，这意味着LC调制面板504可以提供足够的右眼图像数据来使串扰最小。类似地，当PCP506处于左眼偏振模式(比如，506a)时，LC调制面板504在左眼图像模式(比如，504a)下操作，这意味着LC调制面板504可以提供足够的左眼图像数据来使串扰最小。
因此，在透视观看状态下，当PCP506在右眼偏振模式(比如，506e)下操作时，LC调制面板504在右眼图像模式(比如，504e)下操作，并且背光源提供光(比如，502e)。类似地，在透视观看状态下，当PCP506在左眼偏振模式(比如，506a)下操作时，LC调制面板504在左眼图像模式(比如，504a)下操作，并且背光源提供光(比如，502a)。
在第一LC转变状态下，当PCP506在右眼偏振模式(比如，506f)下操作时，LC调制面板504从右眼图像模式变为基本全黑图像内容(比如，504f)，并且背光源502提供照明；当PCP506在左眼偏振模式(比如，506b)下操作时，LC调制面板从左眼图像模式变为基本全黑图像内容(比如，504b)，并且背光源提供照明502。
在PCP转变状态下，PCP在左眼偏振模式和右眼偏振模式(比如，506c或506g)之间转变，LC调制面板呈现基本全黑图像内容(比如，504c或504g)，并且背光源提供照明502。
在第二LC转变状态下，当PCP506在右眼偏振模式(比如，506d)下操作时，LC调制面板504从基本全黑图像内容变为右眼图像模式(比如，504d)，并且背光源502提供照明；当PCP在左眼偏振模式(比如，506h)下操作时，LC调制面板从基本全黑图像内容变为左眼图像模式(比如，504h)，并且背光源提供照明502。
在实施方案中，LC调制面板504被连续寻址，因此，以逐行寻址的方式基本上连续地在顺序的左眼图像数据或右眼图像数据和基本全黑图像数据之间改变。在该实施方案中，右眼图像模式可以是在LC调制面板504的大多数(比如，多于50％的)已稳定数据线显示右眼图像内容时，并且左眼图像模式可以是在LC调制面板504的大多数(比如，多于50％的)已稳定数据线显示左眼图像内容时。因此，右眼图像模式可以包括LC调制面板504根据设计参数和所期望的串扰容限显示例如60％、70％、80％、90％或99％的右眼图像数据。
在PCP转变状态下，当PCP调制面板506在左眼偏振模式和右眼偏振模式之间改变时，LC调制面板504显示基本全黑图像内容。如上所述，因为图像模式和偏振模式根据透视观看状态以及第一LC转变状态和第二LC转变状态下的设计和串扰参数构成可接受实施方案的范围，所以左眼偏振模式和右眼偏振模式之间的转变可以构成转变时间段的范围。例如，如果LC调制面板504的右眼图像模式和左眼图像模式具有在透视观看状态下稳定的(分别)≥90％的右眼图像数据以及≥90％的左眼图像数据的设计参数，则其他状态将构成当LC调制面板504不在稳定的≥90％的右眼图像数据以及≥90％的左眼图像数据的时间段。
在实施方案中，立体平板显示器PCP的右眼偏振模式和左眼偏振模式可以将光变为能够被圆偏振检偏器检偏的圆偏振光。在另一实施方案中，立体平板显示器PCP的右眼偏振模式和左眼偏振模式可以将光变为能够被线偏振检偏器检偏的线偏振光。
在实施方案中，以规律间隔对LC调制面板504的像素进行寻址。在另一实施方案中，在第一LC转变状态的开始部分以及在第二LC转变状态的开始部分对LC调制面板504的像素进行寻址。在另一实施方案中，在透视观看状态的开始部分以及在第一LC转变状态的开始部分对LC调制面板504的像素进行寻址。
在实施方案中，背光源502总是进行照明的。在另一实施方案中，PCP506也是非分段式的。
该方法可以用于更难以进行调制的照明系统，诸如冷阴极荧光管(CCFL)。图5A的方法包括用白色正方形表征的背光源502，以指示连续开启状态。LCD面板504以标准的滚动方式进行更新，但是穿插右眼和左眼基本全黑帧图像。黑色帧的目的是提供这样的时间段，在该时间段内，整体PCP506可以在状态之间进行切换，而不在眼睛之间过多地混合视图，从而使串扰显著地最小化到可接受的观看水平。在实施方案中，显示器可以被操作为等于或大于240Hz。
图5B是图示说明图5A所示的系统的时序序列550的示意性时序图。在该实施方案中，无论每帧是黑色帧553还是与左眼图像555或右眼图像557相关联的图像内容，都在0.8ms(比如，1.2KHz)内对该帧进行寻址。背光源连续地进行照明552。每帧的稳定时间用559指示。在基本全黑帧553期间转变PCP556。
图5C是图示说明图5A所示的系统的可替换时序序列580的示意图。在该实施方案中，基本上不停歇地对左眼数据帧585或右眼数据帧587以及下一黑色帧583进行寻址584。在对黑色帧583进行寻址之后，使用暂停来允许显示器稳定589到黑色583并且允许PCP切换586。这考虑到1.4ms(即，700Hz)的更易使用的帧寻址时间段，但是是以一定的亮度为代价。图5B的时序图得到大约38％的亮度效率，图5C的时序图得到大约29％的较低亮度。
在可替换实施方案中，图5A的立体平板显示系统的背光源502可操作来选择性地向该系统提供光。在该实施方案中，背光源502可以可选地在PCP转变状态(比如，502c/g)期间不进行照明。在一些实施方案中，在PCP转变状态之前的短时间段内以及在PCP转变状态之后的短时间段内，背光源502也不提供光。在一些实施方案中，背光源502在PCP转变状态之前不提供光，而是在PCP转变状态之后提供光。在还有的其他实施方案中，在第一LC转变状态、PCP转变状态以及第二LC转变状态期间，背光源不提供光。
在另一实施方案(未示出)中，在空间上控制背光源，以帮助在LC面板竭力完全擦除先前的图像信息的情况下帮助抑制串扰，而不管黑色帧插入如何。在该实施方案中，背光源502可以包括顶部部分和底部部分，并且这些部分可以稍微交错，以使得顶部部分在底部部分之前开启，或者反之亦然。是顶部部分还是底部部分首先开启取决于是从顶部到底部还是从底部到顶部对LC调制面板504进行寻址。例如，如果从底部到顶部对LC调制面板504进行寻址，则将在顶部部分之前开启背光源502的底部部分。在实施方案中，背光源502的一个部分在另一部分之后0.5ms开启(比如，底部部分在顶部部分之后0.5ms开启)，并且两个部分保持照明4ms。在PCP506转变的同时，两个部分都不照明3ms。在实施方案中，在第一LC转变状态期间，在关断背光源502b的底部部分之前关断背光源502b的顶部部分；在PCP转变状态期间，关断背光源502c的两个部分；在第二LC转变状态期间，在开启背光源502d的底部部分之前开启背光源502d的顶部部分。
具有滚动背光源和同步液晶显示更新的立体平板显示器
图6A是图示说明另一立体平板显示系统实施方案的寻址周期600的示意图。该立体平板显示系统包括背光源602、LC调制面板604以及PCP606。图6A的实施方案可以利用全局寻址PCP606与滚动背光源602。背光源602可以具有多个背光源照明部分。背光源照明部分可以选择性地向液晶(LC)调制面板604提供光。LC调制面板604可以具有LC调制区域。LC调制区域可以对从背光源602入射的光进行调制。PCP606可以转换从LC调制面板604入射的调制光的偏振态(SOP)。
在操作中，在立体平板显示器上显示立体图像。PCP606可以用左眼偏振控制信号或右眼偏振控制信号控制。左眼偏振控制信号允许PCP606在左眼偏振模式下操作，并且右眼偏振控制信号允许PCP606在右眼偏振模式下操作。选定背光照明部分向选定LC调制区域提供光。选定LC调制区域可以包括在左眼图像模式或右眼图像模式下充分稳定的调制区域，以使得串扰基本上最小。LC调制区域图像模式对应于左眼偏振控制信号和右眼偏振控制信号。因此，如果PCP606在左眼偏振模式下操作(比如，用左眼偏振控制信号控制)，则背光源602通过选定背光源照明部分向LC调制区域的当前显示左眼图像数据的一部分提供光。如果PCP606在右眼偏振模式下操作(比如，用右眼偏振控制信号控制)，则背光源602通过选定背光源照明部分向LC调制区域的当前显示右眼图像数据的一部分提供光。
可以通过以基本上连续的逐线方式对LC调制区域的数据线进行寻址来对LC调制面板604进行寻址。
在实施方案中，当PCP606用左眼偏振控制信号控制时，指示PCP606转换调制光的SOP，以使得右眼检偏器将阻挡光，当PCP606用右眼偏振控制信号控制时，指示PCP606转变调制光的SOP，以使得左眼检偏器将阻挡光。
PCP606可以在用左眼偏振控制信号和右眼偏振控制信号进行控制之间切换。在实施方案中，在切换期间，背光源照明部分不提供光。
在一些实施方案中，偏振控制信号的切换在LC调制区域稳定之后发生。在其他实施方案中，切换在LC调制面板604的底部LC调制区域的后面的数据线稳定时发生。
在对对应的LC调制区域进行寻址之后，可以顺序地关断相邻的背光源照明部分。在实施方案中，可以在LC调制区域稳定之后开启每个背光源照明部分。
图6B是图示说明图6A所示的系统的时序序列650的示意性时序图。在实施方案中，假定LC面板寻址654是以120Hz的帧率操作的连续滚动逐线LC面板。在照明仍存在的已稳定的前一帧数据的同时，从顶部朝向帧底部写入帧。例如，在第一行中，写入右眼数据659至657，同时照明最后行655的已稳定左眼数据652。随着寻址前进，背光滚动出面板的底部，并且显示器变黑。此时，切换PCP656。一旦PCP呈现其新的状态，就开始在显示器顶部照明已稳定LC。再次，假定典型的PCP切换时间(比如，对于pi单元版本，大约1.5ms)和LC稳定时间(比如，2ms白色到黑色)，则使用大约33％的照明占空比来操作该系统。
具有连续发光的背光源的立体平板显示器
图7A是图示说明另一立体平板显示系统实施方案的寻址周期700的示意图。平板显示器700包括背光元件(backlightelement)702、液晶(LC)调制元件704以及偏振控制面板(PCP)706，背光元件702可操作来提供光，PCP706具有多个分段的偏振控制段。在该实施方案中，背光元件702在寻址周期700(比如，702a/b/c/d)期间向LC调制元件704提供连续照明。
LC调制元件704被定位来接收从背光元件702入射的光，并且可操作来对从背光元件702入射的光进行调制。PCP706具有多个分段的偏振控制段，这些偏振控制段被定位来接收从LC调制元件704入射的调制光。分段的偏振控制段可操作来根据偏振控制指令在正交的偏振态之间选择性地转换从LC调制元件704入射的调制光的偏振态(SOP)。
例如，左眼偏振控制指令在左眼图像数据填充大部分LC调制元件704a时控制大部分PCP706a；右眼偏振控制指令在右眼图像数据填充大部分LC调制元件704c的同时控制大部分PCP706c。此外，举例来说，在左眼图像数据或右眼图像数据填充LC调制元件的顶部部分或底部部分704b、704d时，左眼偏振控制指令或右眼偏振控制指令控制PCP的顶部部分或底部部分706b、704d。PCP转变时间756类似地追随(track)LC调制元件稳定时间759。
在实施方案中，LC调制元件704包括向各个相关联的分段的偏振控制段提供调制光的调制区域。
在实施方案中，每个偏振控制段可以包括相对于输出偏振方向成45度取向的零扭曲LC零至半波长延迟调制器和相对于零扭曲LC调制器的取向成90度取向的四分之一波长延迟器。这里，左眼指令可以操作来使得零扭曲LC将LC所调制的光延迟半个波长，并且右眼指令操作来使得零扭曲LC不延迟LC所调制的光(或者，在另一实施方案中，情况相反)。
可替换的偏振控制段可以包括如Lipton等人的共有美国专利No.6,975,345中所教导的具有推拉构型的一对pi单元或者其他偏振调制器(诸如MikeRobinson的美国专利No.7,528,906)，这些美国专利通过引用被并入本文。
在参照图7A和图7B所述的实施方案中，基本上没有照明开销，因为背光源向LC面板704提供连续照明，从而得到100％的亮度。此外，LC面板704的寻址是连续的，并且可以以120Hz的帧率实现。然而，因为显示器在所有时间都是可视的，所以没有隐藏(hiding)PCP转变时间756和LC稳定时间759，这可能导致左眼图像和右眼图像之间的有限串扰。使切换/稳定时间段756、759同步可以使左到右的泄漏(leakage)最小(反之亦然)。使用典型的切换时间段的计算指示串扰的下限为大约2％。尽管任何串扰通常是不希望的，但是实际测试表明该水平的串扰可以提供满意的结果。更快速LC调制器面板和PCP的使用可以实现低于1％的串扰。
图7B图示说明图7A所示的系统的时序序列750的示意性时序图。总的来讲，在操作中，背光源分别在交替的左眼图像帧显示周期755和右眼图像帧显示周期757期间提供连续照明752。在示例性左眼图像显示周期755内，用左眼图像数据755在LC调制面板704上的调制区域中对数据线进行寻址754。当调制区域中的一部分线显示左眼图像帧的预定部分时，向与调制区域相关联的偏振控制段提供在左眼偏振显示模式下操作的偏振控制指令，从而将偏振控制段切换756到在左眼偏振显示模式下操作。
总的来讲，右眼图像显示周期757以类似的方式工作。例如，用右眼图像数据757在LC调制面板704上的调制区域中对数据线进行寻址754。当调制区域中的一部分线显示右眼图像帧的预定部分时，向与该调制区域相关联的偏振控制段提供在右眼偏振显示模式下操作的偏振控制指令，从而将该偏振控制段切换756到在右眼偏振显示模式下操作。
在实施方案中，切换PCP756段的最佳时间是当在调制区域内居中的LCD线至少部分稳定759时。在另一实施方案中，切换PCP756的最佳时间是当在调制区域内居中的LCD线显示大约一半右眼图像数据和大约一半左眼图像数据的预定部分时。然而，在另一实施方案中，调制区域中的预定部分的线可以在40/60％到60/40％左/右比率的范围内。
如从时序图750可以看出的，在时间段758期间说明性地在第一数据线上显示右眼数据757。在时间段758期间在第一线上显示右眼数据757之前，偏振控制指令可以控制(即，切换756)与相关联的LC调制区域的第一数据线相关联的偏振控制段。
举例来说，在将偏振控制段切换到756在左眼偏振显示模式下操作之后，保持该偏振控制段的SOP转换，直到该偏振控制段被切换到右眼偏振显示模式为止。在120Hz的帧率下，在1/120秒内对整个左眼图像帧或右眼图像帧进行寻址754。
在实施方案中，当通过左眼检偏器和右眼检偏器观看立体图像时，可以针对可忽略的左眼和右眼串扰，对调制区域的中间数据线的LC704的稳定时间759以及相关联的偏振控制段的PCP706的切换时间756进行优化。
总的来讲，相邻的分段的偏振控制段在PCP上顺序地滚动。滚动方向在本文中被描述为从顶部到底部，但是应该意识到，这是非限制性的描述，并且滚动方向可以从底部到顶部。此外，滚动可以按段的组(agroupofsegments)执行，以使得一次可以对几组段进行寻址。本文所教导的原理可以应用于这样的多分段驱动分组。
DC平衡
图8是图示说明用于LC显示器面板的DC平衡方法800的示意图。除了图5A和图5B中的实施例之外，本文的系统实施方案通常提供交替的左眼图像和右眼图像的显示。这可能引起液晶驱动方案的dc平衡的问题。常规的LC寻址在帧之间交替所施加的LC寻址电压的极性，以实现dc平衡。如果使用单个极性，则跨LC的电场可能引起离子迁移及其电光特性的改变。结果将会是特有的“图像残留”现象，在该“图像残留”现象中，前帧变得可作为重影是可视的。在帧之间交替极性有利于dc平衡，因为2D图像序列的连续帧之间的相关性高，并且跨任何液晶像素的时间平均场近乎等于零。然而，对于其中交替的、但是不连续的帧相关的立体内容，情况并非如此。为了高效率地避免dc平衡的问题，可以改变连续的右眼图像或左眼图像的寻址极性。在以上系统实施方案(除图5A和图5B中所述的那些系统实施方案以外)中，这意味着可以如图8所示那样每隔一帧改变极性。
参照序列800提供示例性实施方案，序列800图示说明用于LC调制面板的简化寻址网格。在示出左眼内容的第一帧(帧#1)中，寻址驱动方案的极性为正。在示出右眼内容的第二帧(帧#2)中，寻址驱动方案的极性保持为正。在切换到左眼内容的第三帧(帧#3)中，寻址驱动方案的极性变为负极性。在示出右眼内容的第四帧(帧#4)中，寻址驱动方案的极性保持为负极性。然后，循环继续，诸如下一帧示出左眼内容(其中寻址极性为正)，依此类推。
该dc平衡概念可以扩展到包括可以显示多于两个的图像序列或视图的那些立体平板显示器的立体平板显示器。在任何特定情况下，在连续视图之间切换驱动电压的极性可以实现充分的dc平衡。
改进的分段式偏振控制面板
图9是用于具有多个偏振控制段的立体显示器的示例性偏振控制面板900的示意图，该示意图图示说明分段式或滚动PCP920可能倾向于如何使段边界可视。例如，如所示的，边界922a、922b和922c可以在左眼视图中作为932a、932b、932c以及在右眼视图中作为934a、934b、934c为可视的。这样的利用滚动PCP的系统倾向于使段边界可视，因为总的来讲，就PCPLC的其余部分而言，边界处的LC不切换。
图10A至图10C是示出用于具有多个偏振控制段的立体显示器的偏振控制面板1000的横截面的示意图，该示意图图示说明偏振控制段之间的边界处的横截面。图10A至图10C所示的结构是在一侧具有连续公共电极、在另一侧具有图案化结构(patternedstructure)的LC调制器的典型结构。
用于立体显示器的偏振控制面板(PCP)1000可操作来选择性地转换来自图像调制面板的调制光的偏振态。PCP1000具有多个偏振控制段。如所示的，PCP1000包括：设置在第一平面上的液晶(LC)层1010；与第一平面平行的、设置在LC层1010的第一侧的公共电极1020；在与第一平面平行的第二平面上的、设置在LC层的第二侧的第一电极1030；以及在第二平面上的、设置在LC层的第二侧的第二电极1040。在第一电极1030和第二电极1040之间存在间隙1050。
在该实施例中，电极(比如，第一电极1030、第二电极1040、第三电极(未示出)等)均可以形成厚的(大约1cm)水平带。电极1030和1040可以包括透明导电氧化物，诸如氧化锡铟(ITO)。电极1030和1040之间的间隙1050可以是小的，但是光刻技术或者对ITO电极进行图案化的等效方法仅可以在这样的大面积基板上实现适中的间隙宽度(大约20um)。该间隙的效果将允许未切换的、可以为清楚可视的LC线存在。图10A至图10C的滚动驱动序列图示说明间隙1050中的“死”区(‘dead’region)。无论相邻带的状态如何，间隙LC1050都以非受控方式使光偏振，从而使得每个眼睛可看到连续泄漏。如果驱动电极1030和1040之间的间隙1050小，则它们的可视性被降低，但是为了将它们一起移除，可以以这样的方式用周围段驱动LC，以避免缩短电极。
图11A至图11C是示出用于具有多个偏振控制段的立体显示器的改进分段式偏振控制面板1100的横截面的示意图，该示意图图示说明偏振控制段之间的边界处的横截面。
图10A至图10C所述的实施方案的缺点的解决方案在图11A中被示出，在图11A中，覆盖间隙区域1150的埋入电极1170与一个或两个相邻的寻址电极电容耦合。如图11A所示，用于立体显示器1100的偏振控制面板(PCP)可操作来转换来自图像调制面板(未示出)的调制光1105的偏振态，该PCP具有多个偏振控制段1130、1140。PCP1100可以包括液晶(LC)层1110、设置在LC层1110的第一侧的公共电极层1120、设置在LC层1110的第二侧的第一电极1130、设置在LC层1110的第二侧的第二电极1140以及设置在LC层1110的第二侧的、与第一电极1130和第二电极1140的一部分重叠的中间电极1170。PCP还可以包括在输出光路中的四分之一波片1160。在一些实施方案中，LC层1110可以包括在第一状态下具有零延迟、在第二状态下具有半波长延迟的零扭曲向列型液晶材料。
如在该示例性实施方案中可以看出的，LC层1110可以设置在第一平面上，其中，公共电极1120与第一平面平行，其中，第一电极1130和第二电极1140在与第一平面平行的第二平面上，并且其中，中间电极1170在与第一平面平行的第三平面上。在一些实施方案中，第二电极1140的一部分1180可以与中间电极1170重叠和电绝缘。在一些实施方案中，第一电极1130和中间电极1170可以电耦合，以使得第二电极1170的一部分1180与第二电极1140重叠。
参照图11A所图示说明的第一时刻(t＝1)时的操作，第一电极1130和公共电极1120可以选择性地用电压高电压电势(对应于第一状态)或者电压低电压电势(对应于第二状态)来驱动。当用电压高电势驱动时，LC层1110允许光1105a以零延迟通过。在输出光路中的四分之一波片1160操作来将线偏振光1106a变换为顺时钟圆偏振光1107a。当用电压低电势驱动时，LC层1110将光1105a变换特定设计波长上的半个波长(比如，545nm上的可见光谱的中间)。以类似的方式，第二电极1140可以选择性地用电压高电压电势或电压低电压电势来驱动。如图11A所示，与以上描述类似地，第二电极用电压高电势驱动，以输出顺时针圆偏振光1107c。因为第一电极1130和第二电极1140都以电压高电势驱动，所以中间电极1170(其在一个实施方案中可以与第一电极1130直接连接，或者在另一实施方案中可以与第一电极1130电容耦合，或者在另一实施方案中可以与第一电极1130和第二电极1140这二者电容耦合)相对于公共电极1120也为电压高电势。因此，间隙1150中的液晶材料可操作来允许光1106b在电压高状态下没有延迟地通过，以使得四分之一波片1160之后的输出光也是顺时针圆偏振光1107b。
参照图11B所图示说明的第二时刻(t＝2)时的操作，跨第一电极1130和公共电极1120存在电压低电势(对应于第二状态)，并且跨第二电极1140和公共电极1120存在电压高电势(对应于第一状态)。在这样的操作中，下部的偏振控制段和四分之一波片共同操作来输出顺时针圆偏振光1107c，与以上描述一致。然而，当跨第一电极1130和公共电极1120施加电压低电势时，上部的偏振控制段和四分之一波片1160共同操作来输出逆时针圆偏振光1117a。因为第一电极1130和第二电极1140被不同地驱动，所以中间电极1170具有基本上在中间的电压，同时防止dc电流的流动，dc电流的流动将引起不希望的加热和能量损失。
在类似电压施加于第一电极1130和第二电极1140的情况下，中间电极1170如法炮制，并且将间隙LC1150驱动到类似的调制状态。例如，参照图11C所图示说明的第三时刻(t＝1)时的操作，跨第一电极1130和第二电极1140这二者以及公共电极1120存在电压低电势(对应于第二状态)。在这样的操作中，中间电极沿用第一电极1130和第二电极1140之间的驱动电极电压的平均值，并且将间隙LC1150驱动到类似的偏振控制状态。因此，四分之一波片1160之后的输出光也是逆时针圆偏振光1117a、1117b、1117c。
所公开的“隐藏”图案化的ITO电极之间的间隙的技术可以扩展到用于3D或其他目的的任何直接或投影成像系统中所使用的任何PCP元件。就这点而论，它不限于所公开的零扭曲向列型LC面板和四分之一波片的组合。使用相同的原理，所公开的技术可以应用于推拉LC单元偏振调制器(比如，pi单元)。作为非限制性示例，如Lipton等人的共有美国专利No.6,975,345中所教导的那样公开了这样的其他PCP技术，或者诸如MikeRobinson的美国专利No.7,528,906中所教导的那样公开了其他偏振调制器，这些美国专利通过引用被并入本文。
尽管以上已描述了根据所公开的原理的各种实施方案，但是应该理解它们仅作为示例被提出，而非限制性的。因此，所述一个或多个发明的宽度和范围不应受上述示例性实施方案中的任何一个限制，而应仅根据本公开公布的权利要求及其等同形式来限定。而且，以上优点和特征在所描述的实施方案中提供，但不应将这些公布的权利要求的应用限制为实现以上优点的任一或全部的方法和结构。
滚动、寻址、更新、转变、改变等方向在本文中被描述为从顶部到底部，但是应该意识到，这是非限制性的描述，这些方向可以为从底部到顶部(或者甚至从左到右或从右到左)。此外，滚动、寻址、更新、转变、改变等可以按段、行、部分、面积等的组来执行，以使得一次可以对几组进行寻址。本文所教导的原理可以应用于这样的多分段驱动分组。
另外，本文的段落标题是被提供来和37C.F.R1.77的建议一致，或者用于提供本文的结构线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求中所阐述的一个或多个发明。具体地并且作为示例，尽管标题指“技术领域”，但是这些权利要求不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的技术领域。进一步地，“背景技术”中的技术的描述不是要被解读为承认该技术是本公开中的任意一个或多个发明的现有技术。“发明内容”也不是要被认为是在公布的权利要求书中所阐述的一个或多个发明的特征描述。另外，本公开中对单数的“发明”的任何引用不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。可以根据从本公开公布的多个权利要求的限定来阐述多个发明，并且这些权利要求相应地定义了由其保护的一个或多个发明以及它们的等同形式。在所有例子中，这些权利要求的范围应根据本公开按照这些权利要求本身的实质来理解，而不应被本文的标题限制。

Claims (56)

1.一种可操作来显示立体图像的平板显示器，所述平板显示器包括：
背光源，所述背光源可操作来选择性地提供光；
液晶(LC)调制面板，所述LC调制面板被定位来接收从所述背光源入射的光，并且可操作来对从所述背光源入射的光进行调制；以及
偏振控制面板(PCP)，所述PCP被定位来接收从所述LC调制面板入射的调制光，并且可操作来与所述背光源和所述LC调制面板同步地选择性地转换从所述LC调制面板入射的调制光的偏振态(SOP)；
其中，所述平板显示器具有至少两种操作状态，所述至少两种操作状态包括：
呈现状态，在所述呈现状态下，所述背光源向所述LC调制面板提供光，其中，所述PCP在右眼偏振模式和左眼偏振模式中的一种模式下操作，其中当所述PCP在所述左眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在左眼图像模式下操作，并且其中当所述PCP在所述右眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在右眼图像模式下操作；以及
转变状态，在所述转变状态下，当所述LC调制面板在所述左眼图像模式和所述右眼图像模式之间改变时，以及当所述PCP在所述左眼偏振模式和所述右眼偏振模式之间转变时，所述背光源不向所述LC调制面板提供光。
2.如权利要求1所述的平板显示器，其中在所述呈现状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述右眼图像模式下操作；
并且其中在所述转变状态下，所述PCP从所述右眼偏振模式转变到所述左眼偏振模式，并且所述LC调制面板从所述右眼图像模式变为所述左眼图像模式。
3.如权利要求1所述的平板显示器，其中在所述呈现状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述左眼图像模式下操作；
并且其中在所述转变状态下，所述PCP从所述左眼偏振模式转变到所述右眼偏振模式，并且所述LC调制面板从左眼图像模式变为右眼图像模式。
4.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述右眼偏振模式包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的圆偏振光。
5.如权利要求1所述的平板显示器，其中，所述右眼偏振模式包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的线偏振光。
6.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述背光源是整体调制背光单元。
7.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述PCP是全局寻址PCP。
8.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述转变状态包括这样的时间段，所述时间段等于或大于LC调制面板寻址时间段。
9.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述转变状态包括这样的时间段，所述时间段等于或大于PCP稳定时间段。
10.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述呈现状态包括25％的占空比。
11.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述转变状态包括75％的占空比。
12.如权利要求1所述的平板显示器，其中当所述PCP在所述右眼偏振模式下操作时，转换从所述LC调制面板入射的调制光的SOP，以使得左眼检偏器将阻挡所述PCP输出的经过转换的调制光。
13.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述右眼偏振模式包括这样的模式，在所述模式下，所述PCP针对某一设计波长将所述调制光的SOP转换为旋向相反的圆偏振光，并且其中所述左眼偏振模式包括这样的模式，在所述模式下，所述PCP针对所述某一设计波长将所述调制光的SOP转换为旋向相反的圆偏振光。
14.如权利要求1所述的平板显示器，其中所述右眼图像模式包括这样的模式，在所述模式下，所述LC调制面板的大多数已稳定数据线显示右眼图像内容。
15.一种用于在平板显示器上显示立体图像的方法，所述平板显示器具有背光源、液晶(LC)调制面板以及偏振控制面板(PCP)，所述方法包括：
在呈现状态下呈现立体图像，在呈现状态下呈现立体图像的步骤包括：
向所述LC调制面板提供来自所述背光源的光；
在右眼偏振模式和左眼偏振模式中的一种模式下操作所述PCP，其中当所述PCP在所述左眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在左眼图像模式下操作，并且其中当所述PCP在所述右眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在右眼图像模式下操作；以及
在转变状态下在左眼视图和右眼视图之间转变，在转变状态下在左眼视图和右眼视图之间转变的步骤包括：
当所述LC调制面板在所述左眼图像模式和所述右眼图像模式之间改变时，以及当所述PCP在所述左眼偏振模式和所述右眼偏振模式之间转变时，不向所述LC调制面板提供来自所述背光源的光。
16.如权利要求15所述的方法，其中在所述呈现状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述右眼图像模式下操作；
并且其中在所述转变状态下，所述PCP从所述右眼偏振模式转变到所述左眼偏振模式，并且所述LC调制面板从所述右眼图像模式变为所述左眼图像模式。
17.如权利要求15所述的方法，其中在所述呈现状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述左眼图像模式下操作；
并且其中在所述转变状态下，所述PCP从所述左眼偏振模式转变到所述右眼偏振模式，并且所述LC调制面板从所述左眼图像模式变为所述右眼图像模式。
18.如权利要求15所述的方法，其中在所述右眼偏振模式下操作所述PCP的步骤包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的圆偏振光。
19.如权利要求15所述的方法，其中在所述右眼偏振模式下操作所述PCP的步骤包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的线偏振光。
20.如权利要求15所述的方法，其中在所述转变状态下在左眼视图和右眼视图之间转变的步骤还包括在下述时间段期间转变，所述时间段等于或大于LC调制面板寻址时间段。
21.如权利要求15所述的方法，其中在所述转变状态下在左眼视图和右眼视图之间转变的步骤还包括在下述时间段期间转变，所述时间段等于或大于PCP稳定时间段。
22.如权利要求15所述的方法，在所述呈现状态下呈现立体图像的步骤还包括25％的占空比。
23.如权利要求15所述的方法，其中在所述转变状态下在左眼视图和右眼视图之间转变的步骤包括75％的占空比。
24.如权利要求15所述的方法，其中在所述右眼偏振模式下操作所述PCP的步骤包括转换从所述LC调制面板入射的调制光的SOP，以使得左眼检偏器将阻挡所述PCP输出的经过转换的调制光。
25.一种可操作来显示立体图像的平板显示器，所述平板显示器包括：
背光源，所述背光源可操作来提供光；
液晶(LC)调制面板，所述LC调制面板被定位来接收从所述背光源入射的光，并且可操作来对从所述背光源入射的光进行调制；以及
偏振控制面板(PCP)，所述PCP被定位来接收从所述LC调制面板入射的调制光，并且可操作来与所述背光源和所述LC调制面板同步地选择性地转换从所述LC调制面板入射的调制光的偏振态(SOP)；
其中所述显示器具有至少四种操作状态，所述至少四种操作状态包括：
透视观看状态，在所述透视观看状态下，所述PCP在右眼偏振模式和左眼偏振模式中的一种模式下操作，其中当所述PCP在所述左眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在左眼图像模式下操作，并且其中当所述PCP在所述右眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在右眼图像模式下操作；
第一LC转变状态，在所述第一LC转变状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式和所述左眼偏振模式中的所述一种模式下操作，并且其中所述LC调制面板从所述右眼图像模式或所述左眼图像模式变为基本全黑图像内容；
PCP转变状态，在所述PCP转变状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式和所述右眼偏振模式之间转变，并且其中所述LC调制面板呈现基本全黑图像内容；以及
第二LC转变状态，在所述第二LC转变状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式和右眼偏振模式中的另一种模式下操作，并且其中所述LC调制面板从基本全黑图像内容变为右眼图像模式或左眼图像模式。
26.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述背光源一直开启。
27.如权利要求25所述的平板显示器，其中在所述透视观看状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述右眼图像模式下操作；
其中，在所述第一LC转变状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式下操作，并且LC调制面板从所述右眼图像模式变为基本全黑图像内容；
其中，在所述PCP转变状态下，所述PCP从所述右眼偏振模式转变到所述左眼偏振模式，并且所述LC调制面板示出基本全黑图像内容；并且
其中，在所述第二LC转变状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式下操作，并且LC调制面板从基本全黑图像内容变为所述左眼图像模式。
28.如权利要求25所述的平板显示器，其中在所述透视观看状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述左眼图像模式下操作。
29.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述右眼偏振模式包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的圆偏振光。
30.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述右眼偏振模式包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的线偏振光。
31.如权利要求25所述的平板显示器，其中以规律间隔对所述LC调制面板的像素进行寻址。
32.如权利要求25所述的平板显示器，其中每0.8ms对所述LC调制面板的像素进行寻址。
33.如权利要求25所述的平板显示器，其中在所述第一LC转变状态的开始部分和在所述第二LC转变状态的开始部分对所述LC调制面板的像素进行寻址。
34.如权利要求25所述的平板显示器，其中在所述透视观看状态的开始部分和在所述第一LC转变状态的开始部分对所述LC调制面板的像素进行寻址。
35.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述背光源是全局寻址背光源，并且其中所述PCP是非分段式的。
36.如权利要求25所述的平板显示器，其中当所述PCP在所述右眼偏振模式下操作时，转换从所述LC调制面板入射的调制光的SOP，以使得左眼检偏器将阻挡所述PCP输出的经过转换的调制光。
37.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述右眼偏振模式包括第一模式，在所述第一模式下，所述PCP将所述调制光的SOP旋转40°到45°范围内的第一值，并且其中所述左眼偏振模式包括第二模式，在所述第二模式下，所述PCP将所述调制光的SOP旋转-40°到-45°范围内的第二值。
38.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述右眼图像模式包括这样的模式，在所述模式下，所述LC调制面板的大多数已稳定数据线显示右眼图像内容。
39.如权利要求25所述的平板显示器，其中所述背光源可操作来选择性地提供光。
40.如权利要求39所述的平板显示器，其中在所述PCP转变状态之前的短时间段内以及在所述PCP转变状态之后的短时间段内，所述背光源不提供光。
41.如权利要求40所述的平板显示器，其中所述背光源在所述PCP转变状态之前不提供光，并且在所述PCP转变状态之后提供光。
42.如权利要求39所述的平板显示器，其中，在所述第一LC转变状态、所述PCP转变状态以及第二LC转变状态期间，所述背光源不提供光。
43.如权利要求39所述的平板显示器，其中在所述第一LC转变状态期间，在关断所述背光源的底部部分之前，关断所述背光源的顶部部分；并且其中在所述PCP转换状态期间，关断所述背光源的顶部部分和底部部分；并且其中在所述第二LC转变状态期间，在开启所述背光源的所述底部部分之前，开启所述背光源的所述顶部部分。
44.一种用于在平板显示器上显示立体图像的方法，所述平板显示器具有背光源、液晶(LC)调制面板以及偏振控制面板(PCP)，所述方法包括：
在透视观看状态下呈现立体图像，在透视观看状态下呈现立体图像的步骤包括：
在右眼偏振模式和左眼偏振模式中的一种模式下操作所述PCP，其中当所述PCP在所述左眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在左眼图像模式下操作，并且其中当所述PCP在所述右眼偏振模式下操作时，所述LC调制面板在右眼图像模式下操作；
在第一LC转变状态下在左眼视图或右眼视图到基本全黑视图之间转变，在第一LC转变状态下在左眼视图或右眼视图到基本全黑视图之间转变的步骤包括：
在右眼偏振模式和左眼偏振模式中的所述一种模式下操作所述PCP，并且将所述LC调制面板从所述右眼图像模式或所述左眼图像模式转变到基本全黑图像内容；
在PCP转变状态下在左眼模式和右眼模式之间转变，在PCP转变状态下在左眼模式和右眼模式之间转变的步骤包括：
在所述左眼偏振模式和所述右眼偏振模式之间转变所述PCP，并且利用所述LC调制面板呈现基本全黑图像内容；以及
在第二LC转变状态下在基本全黑视图到左眼视图或右眼视图之间转变，在第二LC转变状态下在基本全黑视图到左眼视图或右眼视图之间转变的步骤包括：
在所述右眼偏振模式和所述左眼偏振模式中的另一种模式下操作所述PCP，并且将所述LC调制面板从基本全黑图像内容转变到所述左眼图像模式或所述右眼图像模式。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述背光源一直开启。
46.如权利要求44所述的方法，其中在所述透视观看状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在右眼图像模式下操作；
其中，在所述第一LC转变状态下，所述PCP在所述右眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板从所述右眼图像模式变为基本全黑图像内容；
其中，在所述PCP转变状态下，所述PCP从所述右眼偏振模式转变到所述左眼偏振模式，并且所述LC调制面板示出基本全黑图像内容；并且
其中，在所述第二LC转变状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板从基本全黑图像内容变为所述左眼图像模式。
47.如权利要求44所述的方法，其中在所述透视观看状态下，所述PCP在所述左眼偏振模式下操作，并且所述LC调制面板在所述左眼图像模式下操作。
48.如权利要求44所述的方法，其中所述右眼偏振模式包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的圆偏振光。
49.如权利要求44所述的方法，其中所述右眼偏振模式包括将所述光变为能够被右眼检偏器检偏的线偏振光。
50.如权利要求44所述的方法，还包括以规律间隔对所述LC调制面板的像素进行寻址。
51.如权利要求44所述的方法，还包括每0.8ms对所述LC调制面板的像素进行寻址。
52.如权利要求44所述的方法，在所述第一LC转变状态的开始部分和在所述第二LC转变状态的开始部分对所述LC调制面板的像素进行寻址。
53.如权利要求44所述的方法，在所述透视观看状态的开始部分和在所述第一LC转变状态的开始部分对所述LC调制面板的像素进行寻址。
54.如权利要求44所述的方法，其中在所述右眼偏振模式下操作所述PCP的步骤包括转换从所述LC调制面板入射的调制光的SOP，以使得左眼检偏器将阻挡所述PCP输出的经过转换的调制光。
55.一种用于可操作来显示立体图像的平板显示器的控制器，所述显示器具有背光源、液晶(LC)调制面板以及偏振控制板(PCP)，所述控制器包括：
背光源接口，所述背光源接口用于向背光源提供背光源控制信号，所述背光源接口可操作来当所述LC调制面板在左眼图像模式和右眼图像模式之间改变时以及当所述PCP在左眼偏振模式和右眼偏振模式之间转变时，控制所述背光源不向所述LC调制面板提供光；
LC接口，所述LC接口用于向LC调制面板提供LC控制信号，所述LC接口可操作来控制所述LC调制面板对从所述背光源入射的光进行调制并且在左眼图像模式和右眼图像模式中的一种模式下操作；以及
PCP接口，所述PCP接口用于向PCP提供PCP控制信号，所述PCP接口可操作来控制所述PCP通过所述左眼偏振模式和所述右眼偏振模式中的一种模式选择性地转换从所述LC调制面板入射的调制光的偏振态(SOP)。
56.一种用于可操作来显示立体图像的平板显示器的控制器，所述显示器具有背光源、液晶(LC)调制面板以及偏振控制面板(PCP)，所述控制器包括：
背光源接口，所述背光源接口用于向所述背光源提供背光源控制信号；
LC接口，所述LC接口用于向所述LC调制面板提供LC控制信号；以及
PCP接口，所述PCP接口用于向所述PCP提供PCP控制信号；
其中在第一LC转变状态下，所述PCP控制信号控制所述PCP在右眼偏振模式和左眼偏振模式中的一种模式下操作，并且所述LC控制信号控制所述LC调制面板从右眼图像模式或左眼图像模式转变到基本全黑图像内容；并且
其中在PCP转变状态下，所述PCP控制信号控制所述PCP在左眼偏振模式和右眼偏振模式之间转变，并且所述LC控制信号控制所述LC调制面板呈现基本全黑图像内容；并且
其中在第二LC转变状态下，所述PCP控制信号控制所述PCP在所述右眼偏振模式和所述左眼偏振模式中的另一种模式下操作，并且所述LC控制信号控制所述LC调制面板从基本全黑图像内容转变到所述左眼图像模式或所述右眼图像模式。
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