CN104698591A - 3d显示屏的对齐定位方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于对齐定位三维(3D)显示屏的薄膜晶体管(TFT)面板和屏障面板的装置，其包含有：至少一个光源，其用于照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和用于照射该屏障面板的曝光型样的至少一个区域；型样识别系统，其用于检测发射自该至少一个光源的、由该三维显示屏所反射或者传送通过该三维显示屏的光，以生成有关所检测的照射的TFT面板的像素点和屏障面板的曝光型样之间的对齐的对齐定位数据；以及定位机构，其用于根据对齐定位数据相比调节屏障面板和TFT面板之间的相对位置；其中，该至少一个光源包含有至少一个不可见光光源，该至少一个不可见光光源被操作来发射电磁波频谱位于可见区域之外的不可见光。

Description

3D显示屏的对齐定位方法与装置
技术领域
本发明公开内容涉及一种数字显示屏面板（panels of a digital display）的对齐定位的方法与装置。
背景技术
数字显示被广泛地使用于大量的设备中，包括电视和便携式设备如移动手机、笔记本电脑和平板电脑。一些数字显示，如三维（3D）数字显示，包含有面板的特定组合以允许它们针对观察者产生特殊的视觉效应。例如，在3D数字显示屏中，屏障面板（barrier panel）（也称之为视差屏障（parallax barrier））和显示屏的TFT（thin-film transistor：薄膜晶体管）面板对齐定位和与之处于重叠的关系。屏障面板包含有曝光型样（exposure pattern），其包含有大量的条缝或孔洞晶格，以使得下层的TFT面板实现有选择性的曝光。在给定的观察角度下，观察者的左眼将会看见和右眼不同的由各个像素点所发出的光，从而对观察者产生自动立体显示的效果。
为了立体显示效果进行如所期望地工作，有必要在层压（lamination）以前将屏障面板和TFT面板准确地对齐定位。
传统意义上，数字显示面板的对齐定位需要显示背光单元被点亮，或者特定的对齐定位型样被应用至TFT面板和屏障面板二者的边界，或被显示在TFT面板上。
例如，出版号为WO2007/083925 的PCT公开了一种装配用于立体显示图像的显示面板的方法。立体显示摄像机（双摄像机）被用来模拟人类的视觉系统（两个摄像机分别代表左眼和右眼）。由交错的左眼和右眼图像组成的立体显示图像显示在立体显示面板上，立体显示面板和背光显示模块（backlit display module）相重叠，背光照明被开启。摄像机记录了立体显示图像，立体显示面板和显示模块的相对位置被调整直到左眼图像和右眼图像在各自的摄像机中是可区分的。这种方法的缺点是：显示面板需要电性连接和加电以便于执行对齐定位和面板装配。要求显示面板加电，即有可能，也使得装配流程完全自动化变得困难。更多的缺点在于它需要相对复杂的配置。
使用对齐定位标记的公知方法的不足在于：标记必须应用在TFT面板和屏障面板。3D显示屏制造商通常执行屏障面板的用户定制化，除了使用现成的TFT面板。虽然在屏障面板的用户定制化过程中包含有对齐定位标记通常是确定的，但是对于3D显示屏制造商而言将对齐定位标记添加至TFT模板自身上是行不通的（技术上或者经济上）。
在不需要定制TFT面板的情形下，对于允许3D显示屏制造商实现屏障面板和容易取得的现成TFT面板的对齐定位的方法而言，存在对该方法的需求。在对齐定位处理期间不需要提供电源给TFT面板的情形下而完成这种对齐定位，同样也存在需求。
发明内容
本发明的一些实施例的公开内容涉及一种用于对齐定位三维显示屏的TFT面板和屏障面板的装置，其包含有。
至少一个光源，其用于照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和用于照射该屏障面板的曝光型样的至少一个区域。
型样识别系统，其用于检测发射自该至少一个光源的、由该三维显示屏所反射或者传送通过该三维显示屏的光，以生成有关所检测的照射的TFT面板的像素点和屏障面板的曝光型样之间的对齐的对齐定位数据；以及。
定位机构，其用于根据对齐定位数据相比调节屏障面板和TFT面板之间的相对位置；
其中，该至少一个光源包含有至少一个不可见光光源，该至少一个不可见光光源被操作来发射电磁波频谱位于可见区域之外的不可见光。
本发明的另一些实施例还涉及一种对齐定位三维显示屏的TFT面板和屏障面板的方法，该方法包含有以下步骤。
使用至少一个光源照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和照射该屏障面板的曝光型样的至少一个区域。
检测发射自该至少一个光源的、由该三维显示屏所反射或者传送通过该三维显示屏的光。
生成有关所检测的照射的TFT面板的像素点和屏障面板的曝光型样之间的对齐的对齐定位数据；以及。
根据对齐定位数据相比调节屏障面板和TFT面板之间的相对位置。
其中，该至少一个光源包含有至少一个不可见光光源，该至少一个不可见光光源发出电磁波频谱位于可见区域之外的不可见光。
因此，这些实施例使用TFT自己的像素点和屏障面板的曝光型样作为对齐定位标记。从而，在不需要任何电性连接和不需要使用围绕屏障面板与TFT面板的特别预确定的对齐定位型样的情形下，将屏障面板的曝光型样（视差图案）与TFT像素点直接对齐定位成为可能。这样使得以简洁得多的方式精确地对齐定位TFT面板和屏障面板，以及实现压合流程的自动化成为可能。本方法和系统可以被使用来在不定制TFT面板自身的情形下，完成必要的任何TFT面板和屏障面板的对齐定位。
附图说明
现在参考附图，并仅仅以非限定的实例的方式来描述特定的实施例，其中。
图1所示为3D显示屏的剖面示意图。
图2所示为用于3D显示屏的面板的对齐定位的装置的实施例的示意图。
图3所示为在对齐定位和装配以前3D显示屏的部件的立体示意图。
图4（A）、图4（B）和图4（C）所示为在不同条件通过光源照射下TFT面板的局部图像。
图5所示为用于3D显示屏面板的对齐定位的装置的装配平台的立体示意图。
图6所示为表明图2的装置的更多细部的立体示意图。
具体实施方式
如图1所示，典型的3D显示屏100包含有TFT面板110和屏障面板120，其由光学透明胶（optically clear resin）170固定。TFT面板110包含有布置于TFT层140上的彩色滤光片（color filter）142，该TFT层包含有TFT像素点310（图3）的阵列。偏振滤光片（polarizing filter）182设置在彩色滤光片142上。屏障面板120包含有其上设置有上屏障层132和偏振滤光片180的下屏障层130。下屏障层130可包含有一系列相互平行的、应用于透明材料层的不透明线（opaque line）或条，上屏障层132可以被类似地构造，除了那些线或条是与下屏障层130的相垂直。两组系列的线或条形成屏障网格320（图3）。
上屏障层132和下屏障层130可以以传统的方式相互彼此对齐定位，以便于形成屏障面板120，例如通过包括位于每层130、132上的基准对齐标记的方式，该基准标记可以被型样识别系统（pattern recognition system）检测。
TFT面板110和屏障面板120在另一个偏振滤光片184插置在TFT面板110和背光190之间的情形下，可以被设置在显示背光190上。
现在参看图2所示，其表明了用于将显示屏100的TFT面板110和屏障面板120对齐定位的装置200的一个实施例。该装置200包含有多个光源230、240、245。在后方设置的光源230被设置来从后侧照射TFT面板110。光源240和245被设置来从前侧（即从屏障面板侧）照射TFT面板110。朝向前侧的光源240、245中的每一个以相对于3D显示屏100的屏障面板120侧成斜角的方式被设置。也就是说，光源240、245可以被如此设置定位以便于所发出的光线以非零的入射角（入射角为所发出的光线的方向和TFT面板110的平面的法线之间的角度）入射。
装置200还包含有型样识别系统250。该型样识别系统250包含有诸如CCD摄像机或红外线摄像机之类的成像检测器，以捕获反射自TFT面板110的光和传输通过屏障面板120的屏障网格320的间隙的光的图像，以致于被照射的TFT像素点310和屏障网格320可同时被观察到。屏障网格320中的间隙定义了屏障面板120的曝光型样。型样识别系统也可以包含有型样识别软件和/或硬件，以便关于TFT面板110和屏障面板120之间的错配程度（如果存在），分析所捕获的图像而产生对齐定位数据，并给出反馈至操作者以及/或者至面板定位机构。
光源230、240、245其中至少一个是不可见光的光源，其发出位于可见区域之外的电磁波频谱（electromagnetic spectrum）。在某些实施例中，至少50%的发射光谱位于可见区域之外。在一些其它的实施例中，100%的发射光谱位于可见区域之外。
在某些实施例中，该不可见光的光源设置带有大体上为红外分量的发射光谱。例如，该不可见光的光源可以为带有950nm的发射峰值的红外线LED，或者为卤素光源如卤素灯，其可耦接至光纤束上。较为合适地，该不可见光的光源产生定向光束，以照射TFT面板110。
有益地，不可见光的光源尤其是红外线光源的使用，产生了TFT面板110被照射的一个区域或数个区域的最高品质的图像，特别是为包含有多个偏振滤光片的3D显示屏100。这是因为使用于显示面板中的偏振器（polarizer）仅仅需要使得可见光偏振，以便于通过人工视觉系统处理。所以，这种偏振器常常仅仅在可见光的区域内工作，即大约在400nm-700nm的范围内。另外，通常针对这种偏振器而言，包含有UV保护材料以防止显示面板中化学物质的降解（否则其会缩短显示面板的寿命）。红外线的使用使得TFT面板实现被成像，而不管可能内置于显示面板100的部件中的任一UV保护。红外光也可以不被特定的背光单元190所吸收。有益地，为了能够执行背光显示的对齐定位，背光单元的吸收光谱事先不被为此知晓，本实施例可以提供后侧设置的不可见光源和前侧设置（和斜置）的不可见光源，它们能够同时或者先后地照射TFT面板。如果背光单元强烈地吸收红外线，那么TFT像素点仍然会通过前侧设置的光源的照射而得以检测。
值得欣赏的是，如果显示面板100包含有较少的偏振器，在层压处理中它仍然可能使用可见光以便于屏障面板和TFT面板的对齐定位。所以，某些实施例提供了一种根据将要对齐定位的面板的配置形式来使用多种类型的光源（如红外线和可见光光源的组合）的系统。
图4表明了在由不同光源照射TFT面板110之后，由型样识别系统250的图像检测器所捕获的典型图像。在图4（A）中，区域410已经由红外线光源240（图2）照射。所照射的区域410中的单个TFT像素点是清晰可见的。在图4（B）中，区域420已经被后侧设置的红外线光源230所照射。区域420的像素亮度大于图4（A）中的前侧照射的亮度，因为在图4（A）中，不可见光必须通过偏振器4次（入射光线通过偏振器180和182，从像素点反射，然后传送返回通过偏振器180和182），而在图4（B）中，不可见光仅仅通过偏振器3次（从显示屏110的后部通过偏振器184、182、180至前部）。图4（C）表明了由白色LED所照射的TFT面板110的区域430，其位于位置230处面板110后侧，如图2所示，针对不存在背光模块190和偏振器184的显示屏的例子而言。在这个实例中，可见光的吸收可被降低至一个合理的程度，以便于可见光有效地解决TFT面板110的像素点问题。
在图4（A）至4（C）所示的每个实例中，由TFT像素点的照射所产生的型样能够被直接用作为基准对齐标记，以便于该型样能够和屏障面板120的曝光型样对齐定位。例如，在屏障面板120重叠在TFT面板110上的同时，TFT面板110（图5）的两个或多个角落112可被照射。如果屏障面板120被完美地对齐定位，那么TFT面板110的照射区域的一半像素点应该完全是可见的（借助屏障面板120的重复的曝光型样）。如果它们不是，那么型样识别系统250能够确定错位的程度，并将定位信息提供给控制器，其相应地调整屏障面板120的位置，直到面板110、120被对齐定位至期望的误差范围内。
参考图5所示，其表明了用于上述方法或装置中的装配平台600的实例。例如，装配平台600可以用作为如同以下所述和如同图6更为详细所述的定位装置200中的下固定平台。
装配平台600包含有四个光源230，其设置在固定于该平台的TFT面板110的角落位置附近，以照射各个角落112而用作为对齐标记。TFT面板110可以使用公知的方式如使用真空的方式固定。
图6为实时定位装置200的立体示意图。如图6所示，实时定位装置200通常包含有：第一衬底固定器如下固定平台，具体为图5中的装配平台600；第二衬底固定器如上固定平台628。下固定平台600被采用来至少接收TFT面板110，如图5所示。在另一个实施例中，包含有轻微键合至TFT面板110的屏障面板120的、局部被层压的衬底100可以被下固定平台600接收。
例如，预先层压的流程可以在将面板110和120供应至装置200之前完成。在可选的预先层压的流程中，TFT面板110和屏障面板120的大约对齐定位可通过现有公知的任何方法（例如通过机械对齐定位）完成，然后应用光学透明胶170至一个或两个面板，以便于在仍然允许面板110、120相对于彼此侧向移动的同时将屏障面板120轻微地装配至TFT面板110上。胶可能是未固化的，或者可能甚至是部分固化的，假设面板的相对移动仍然是可能的。
如果预先分层的流程被使用，那么包含有在固定相对位置处部分键合至第一衬底（如TFT面板110）的第二衬底（如屏障面板120）的被部分层压的衬底100将会由传送设备（图中未示）一起传送至实时定位装置200。否则，第一衬底110被传送至定位装置200，并被固定（例如通过真空）至下固定平台600，而然后第二衬底120被传送至定位装置200以便于其和第一衬底110处于相重叠的位置关系，并例如通过上固定平台628固定。
为了对齐定位衬底110和120，衬底110和120的位置能够通过型样识别系统250得以实时地监控。在屏障面板120如上所述被重叠的同时，TFT面板110的角落被下固定平台600的红外线照明模块230照射。
型样识别系统250捕获像素点的图像，然后比较所检测的像素点型样的位置与屏障面板120的曝光型样中间隙的位置，以产生对齐定位数据而确定屏障面板120和TFT面板110之间的相对对齐定位（或由此的错位）。该对齐定位数据可被控制器使用，以驱动调整屏障面板的位置的定位机构，而便于屏障面板120和TFT面板110被精确地对齐定位。
在某些实施例中，第一衬底110和第二衬底120的位置之间的、由型样识别系统250所确定的位置错误将会通过移动下固定平台600而被修正，该下固定平台600被耦接至以定位平台638形式存在的定位机构上。该定位平台638包含有X平台640、安装在X平台640上的Y平台642、安装在Y平台642上的θ平台644，以便于第一衬底110的方位沿着一平面和围绕垂直于根据各个平台640、642、644的移动的平面（即：X、Y和θ方向）的旋转轴线可得以调节。这个修正方法会被持续直到放置的精确度位于期望的规定范围以内。粘胶170将会大体上被固化设备646固化，以便于两个衬底110、120的相对位置在离开实时定位装置200以前能够被更完整地固定。可供选择地，定位平台638可以被耦接至上固定平台628，或者耦接至下固定平台600和上固定平台628二者处，以对齐定位第一衬底110和第二衬底120。
熟练的技术人员将会注意到，在不离开本发明宗旨的情形下，以上实施例的不同修改和变化是可能的。例如，除了（或取代）设置在装配平台600以内的TFT面板朝向光源230之外，屏障面板朝向光源240、245中的一个或两个（如图2所示）可以被设置在装置200以内或者通过任何合适的安装机构设置，以便于能够从屏障面板的一侧以斜角的方式照射TFT面板110和屏障面板120。在另外的实施例中，光源240、245中的一个或两个可以被安装至一个单独的装置上，然后相对于装置200被设置以便于照射显示屏100的屏障面板120的一侧。

Claims (15)

1.一种用于对齐定位三维显示屏的TFT面板和屏障面板的装置，其包含有：
至少一个光源，其用于照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和用于照射该屏障面板的曝光型样的至少一个区域；
型样识别系统，其用于检测发射自该至少一个光源的、由该三维显示屏所反射或者传送通过该三维显示屏的光，以生成有关所检测的照射的TFT面板的像素点和屏障面板的曝光型样之间的对齐的对齐定位数据；以及
定位机构，其用于根据对齐定位数据相比调节屏障面板和TFT面板之间的相对位置；
其中，该至少一个光源包含有至少一个不可见光光源，该至少一个不可见光光源被操作来发射电磁波频谱位于可见区域之外的不可见光。
2.如权利要求1所述的装置，其中，该至少一个不可见光光源被操作来发射电磁波频谱主要位于可见区域之外的不可见光。
3.如权利要求2所述的装置，其中，该至少一个不可见光光源是红外线光源。
4.如权利要求1所述的装置，其中，该至少一个不可见光光源设置在该三维显示屏的屏障面板的一侧。
5.如权利要求4所述的装置，其中，该至少一个不可见光光源以相对于该三维显示屏的屏障面板的一侧呈斜角的方式设置。
6.如权利要求1所述的装置，其中，该至少一个不可见光光源设置在该三维显示屏的TFT面板的一侧。
7.如权利要求1所述的装置，其中，该至少一个不可见光光源包含有设置在该三维显示屏的TFT面板的一侧的不可见光光源和设置在该三维显示屏的屏障面板的一侧的不可见光光源。
8.一种对齐定位三维显示屏的TFT面板和屏障面板的方法，该方法包含有以下步骤：
使用至少一个光源照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和照射该屏障面板的曝光型样的至少一个区域；
检测发射自该至少一个光源的、由该三维显示屏所反射或者传送通过该三维显示屏的光；
生成有关所检测的照射的TFT面板的像素点和屏障面板的曝光型样之间的对齐的对齐定位数据；以及
根据对齐定位数据相比调节屏障面板和TFT面板之间的相对位置；
其中，该至少一个光源包含有至少一个不可见光光源，该至少一个不可见光光源发出电磁波频谱位于可见区域之外的不可见光。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在该屏障面板和该TFT面板相重叠的同时，该TFT面板的至少一个区域中的像素点和该屏障面板的曝光型样的至少一个区域被照射，以致于被照射的该TFT面板的像素点和该屏障面板的曝光型样被同时观察到。
10.如权利要求8所述的方法，其中，该TFT面板的至少一个区域包括该TFT面板的一个或多个角落。
11.如权利要求8所述的方法，其中，该至少一个不可见光光源发出电磁波频谱主要位于可见区域之外的不可见光。
12.如权利要求11所述的方法，其中，该至少一个不可见光光源是红外线光源。
13.如权利要求8所述的方法，其中，照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和该屏障面板的曝光型样的至少一个区域的步骤包含有：将该至少一个不可见光光源设置在该三维显示屏的屏障面板的一侧。
14.如权利要求13所述的方法，其中，该至少一个不可见光光源以相对于屏障面板的一侧呈斜角的方式发出光。
15.如权利要求8所述的方法，其中，照射位于该TFT面板的至少一个区域中的像素点和该屏障面板的曝光型样的至少一个区域的步骤包含有：将该至少一个不可见光光源设置在该三维显示屏的TFT面板的一侧。
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