TWI515495B - 高速液晶偏極化調變器 - Google Patents

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Description

高速液晶偏極化調變器 HIGH-SPEED LIQUID CRYSTAL POLARIZATION MODULATOR
本揭示係有關於一種用於分時多工立體三維(3D)應用之高速、液晶偏極化調變器(polarization modulator)。特別是關於一種以第一及第二液晶裝置實施而成之偏極化狀態調變器，其中處於一輸入偏極化狀態之入射光透過該等液晶裝置傳播，且其中該第二液晶裝置補償該第一液晶裝置對該輸入偏極化狀態造成之變化，以及關於一種驅動液晶盒(liquid crystal cell)以達成偏極化狀態間之高速切換的方法。
偏極化調變器可以應用於諸如光纖通信、電焊護目鏡(welding goggle)、以及分時多工立體3D顯示器等許多不同領域之中。液晶盒特別適合用於調變通過其中的光線之偏極化狀態，因為液晶材料本身具雙折射性(birefringent)，且此雙折射材料之光軸方向可以利用一施加之電壓加以控制。對於一些應用而言，其採用偏極化調變器做為一偏極化開關，以將光自某一個偏極化狀態切換至另一個偏極化狀態。為了在分時多工立體3D應用上達到最高的效能，其有必要在二個正交相關(orthogonally related)的偏極化狀態之間切換，諸如在右旋圓形偏極化光(right-handed circularly polarized light)與左旋圓形偏極化光(left-handed circularly polarized light)之間切換，或者在垂直偏極化光與水平偏極化光之間切換。
其有二種基本技術使用於分時多工立體3D系統，其中左眼和右眼影像被一成像裝置依序顯現成圖框(frame)。其中一種基本技術需要使用由觀賞者配戴之主動式觀看眼鏡。該主動式眼鏡的每一片目鏡均配備一透鏡組合件，該透鏡組合件包含一位於二偏極化薄膜之間的偏極化開關。該主動式眼鏡與成像裝置同步運作，且每一透鏡組合件在持續時間大致相等的輪替子圖框(subframe)期間交替地通過及阻隔依序呈現的相關觀賞者眼睛的影像，致使右眼影像與左眼影像分別抵達觀賞者的右眼與觀賞者的左眼。另一種基本技術需要使用由觀賞者配戴之被動式觀看眼鏡，並在成像裝置前方置放一偏光板(polarizer)及一偏極化開關。該偏極化開關與成像裝置同步運作，使得左眼影像與右眼影像透過一傳輸媒介傳播同時被該偏極化開關賦予不同的偏極化狀態。該被動式眼鏡的每一片目鏡均配備一透鏡，該透鏡包含一偏極化薄膜，其方位被配置以分析攜載左眼及右眼影像之入射光之偏極化狀態以交替地對其進行阻隔及使其通過，使得右眼影像與左眼影像分別抵達觀看者的右眼與觀看者的左眼。本揭示係有關於使用主動式或被動式觀看眼鏡之立體3D技術。
使用液晶的第一偏極化調變器之一係扭轉向列型(twisted nematic；TN)晶盒。由Helfrich及Schadt的編號CH532261之瑞士專利所教示的TN晶盒係由夾置於二基板之間的正介電質異相性(positive dielectric anisotropy)液晶材料所構成，該二基板具有其表面被處理成接觸一表面之液晶材料分子軸向(director)相對於接觸另一表面之液晶材料分子軸向之方位呈直角之透光電極。在未施加電壓之時，液晶裝置內的液晶分子軸向由底部基板的內側表面向頂部基板的內側表面均勻扭轉90°。透過一"波導"原理，此具有將線性偏極化之入射光線旋轉90°之效果。施加一電壓至液晶裝置之後，液晶分子軸向與基板垂直，其結果使得扭曲之液晶分子軸向結構消失，以及其旋轉線性偏極化入射光線之能力。因此，此TN晶盒可以被視為一偏極化開關，其在未施加電壓時，將線性偏極化光之方向旋轉90°，而在施加一夠強的電壓時，不旋轉線性偏極化光。使用一TN裝置做為偏極化開關的問題之一係從一高電壓光學狀態到一低電壓光學狀態之轉變對於許多應用而言均過於緩慢，因為對於液晶分子軸向的回復扭矩(restoring torque)僅來自於由分子軸向接觸經過處理之電極內側表面所構成之固定邊界線所傳出之彈力。此被稱為一非供電式轉變(unpowered transition)。另一方面，從一低電壓光學狀態到一高電壓光學狀態之轉變則可以極為快速，因為此時對於分子之扭矩係來自於施加之電場與液晶材料的感應偶極矩(dipole moment)之耦合。此係一供電式轉變(powered transition)。即使現時已具有低黏性、高雙折射性液晶材料以及液晶顯示裝置技術，但從高電壓光學狀態到低電壓光學狀態之轉變仍舊位於2毫秒至3毫秒之等級，此對於最新的分時多工立體3D應用而言過於緩慢，其中完整的左眼或右眼影像可能僅在4毫秒或更短的時間之內即應就緒。
Freiser在編號3,857,629的美國專利案之中描述一種TN偏極化開關，其中從低電壓到高電壓光學狀態以及從高電壓至低電壓光學狀態二者之切換均係供電式轉變，因此均可以非常快速。此切換機制使用一特殊之"雙頻率"液晶混合物，其介電質異相性之符號從正變成負以增加驅動頻率。施加一DC或低頻率AC電壓啟動該TN裝置，而施加一高頻率AC電壓則關閉該TN裝置。然而，此種雙頻率技術存在一些問題。首先，由於液晶裝置中形成多個區域或補片，故此機制無法在一大範圍中均勻地切換。其次，交越頻率(crossover frequency)，意即液晶之介電質異相性改變符號之頻率，與溫度之相關性極高，因此限制了該裝置能夠成功運作的溫度範圍。第三，饋入液晶裝置之電容性負載的高頻驅動信號需要相當大的電力，使得此系統無法使用於諸如主動式立體3D眼鏡的電池式、可攜裝置之上。
Bos在編號4,566,758的美國專利之中描述一種運作於光電模式的液晶式偏極化開關。Bos所描述的液晶裝置現已被稱為π液晶盒(pi-cell)。此種π液晶盒偏極化開關能夠將線性偏極化光之偏極化方向旋轉90°，但其運作係基於一可切換半波延遲器(retarder)，而非TN顯示器之90°"波導"原理。此π液晶盒模式之切換較TN模式快速，因為與π液晶盒之切換相關的內部液晶材料流並未導致一緩慢的"光學回彈"。不過，高電壓光學狀態至低電壓光學狀態之轉變仍然係一非供電式轉變，利用現有的材料及裝置技術，其反應時間大約是1毫秒。即便是1毫秒的反應仍會在最新的分時多工立體3D應用之中造成影像干擾、亮度減損、以及其他人工瑕疵。
Clark以及Lagerwall在編號4,563,059的美國專利案之中描述一種基於鐵電式(ferroelectric)液晶材料的液晶偏極化開關，其隸屬於與前述向列型液晶材料不同的液晶種類。此類鐵電式液晶與向列型液晶類之差異在於類鐵電式液晶分子本身排列成疊層之形式。鐵電式偏極化開關能夠在二個偏極化狀態之間非常迅速地來回切換，因為二個光學狀態轉變均係供電式轉變。然而，鐵電式偏極化調變器具有許多缺點。首先，液晶裝置需要具有非常薄的晶盒間隙(cell gap)，在一微米之等級，此使得鐵電式液晶裝置之生產良率難以提高。其次，鐵電式疊層之排列對於震動及壓力變異極為敏感，此種敏感性排除了許多需要操控之應用，諸如使用於觀賞者所配戴的主動式立體3D眼鏡之中。第三，溫度上的變異亦可能造成排列錯亂，特別是若溫度暫時升高至晶列轉變溫度以上之時。
其他偏極化開關使用二個排列成光學序列之液晶元件。Bos在編號4,635,051的美國專利案之中描述一種光閘系統，包含第一及第二可變光學延遲器，其中其光軸在該可變延遲器的光傳播表面上的投影彼此正交且置於相交的偏光板之間。其驅動可變延遲器，使得在一第一ON或導通時間區間之中，第一可變延遲器接收一高電壓而第二可變延遲器接收零伏特，且在一第二OFF或關閉時間區間之中，第一及第二可變延遲器二者均接收高電壓。結果是該光閘在第一時間區間的起始處迅速地變成ON而進入一導通狀態，而在第二時間區間的起始處迅速地變成OFF而進入一關閉狀態。第二時間區間之後緊隨一持續時間不定的第三時間區間，在此期間之內，二個可變延遲器均接收零伏特並鬆釋成其未供電狀態。該光閘在第三時間區間內係處於關閉狀態。此鬆釋動作在第三時間區間之中相當地緩慢，因為其未被供電，且必須在光閘可以再次啟動之前完成。此機制不適用於分時多工立體3D應用，其運作於持續時間大致相等的二個時間區間(左影像及右影像子圖框)之中。
Bos在編號4,719,507的美國專利案之中描述一種分時多工立體成像系統實施例，包含一線性偏光板以及光軸彼此垂直的第一與第二液晶可變光學延遲器。該可變延遲器分別切換，使得在一第一影像圖框期間，該第一可變延遲器係處於一零延遲狀態而該第二可變延遲器係處於一四分之一波(quarter-wave)延遲狀態，造成右旋圓形偏極化光，而在一第二影像圖框期間，該第一可變係處於一四分之一波延遲狀態而該第二可變延遲器係處於一零延遲狀態，造成左旋圓形偏極化光。該第二可變延遲器在任一時點均未對該第一可變延遲器對入射光之輸入偏極化狀態造成的變化加以補償。切換期間，一可變延遲器被啟動，而同時另一可變延遲器被關閉，反之亦然。此機制之一缺點在於二個轉變均包含相當慢速之非供電式轉變，此在最新的分時多工立體3D應用之中造成影像干擾、亮度減損、以及其他人工瑕疵。
Cowan等人在編號7,477,206的美國專利案之中描述一種偏極化開關，其以類似上述編號4,719,507的美國專利案之方式，使用能夠在零與四分之一波延遲之間切換的二個液晶可變光學延遲器，並以一推挽(push-pull)方式驅動之。在編號4,719,507的美國專利案之中描述的偏極化開關之同一缺點亦適用於此。
Robinson和Sharp在編號7,528,906的美國專利之中描述一些使用二個光學式地串聯之半波π液晶盒的偏極化開關之實施例。一實施例使用二個π液晶盒藉由在一平行方向摩擦透光電極之表面構建出接觸分子軸向排列之表面。其配置該二個π液晶盒之方位使得該二個π液晶盒之摩擦方向彼此大約成一43°之角度。其他實施例使用二個摩擦方向彼此平行之π液晶盒，而建立一或多個居間的被動式延遲薄膜。在所有的情況之中，當處於一輸入偏極化狀態的入射光透過第一及第二π液晶盒傳播之時，第二π液晶盒並未補償第一液晶延遲器對輸入偏極化狀態造成之改變。二個液晶裝置同時被以同一波形驅動，在二個液晶裝置自一低電壓光學狀態切換至一高電壓光學狀態之時造成一非常快速的光學反應，因為其均係供電式轉變，但自高電壓至低電壓光學狀態之同時轉變係非供電式轉變，因此極為緩慢，從而降低多時分工立體3D應用之切換效能。
Hrnell及Palmer在編號5,825,441的美國專利之中描述一種液晶電焊護目鏡結構，包含二TN元件及一居間之偏極化薄膜。至少一TN元件具有一小於90°之扭轉角度。由於該居間之偏光板，進入第二TN元件之光線的偏極化狀態係固定的，與第一TN元件對入射光的輸入偏極化狀態造成的改變無關，故並未包含任何補償。此種配置給予電焊應用較高之效能，其中在寬廣的視角範圍需要極高的光學密度，但由於非供電式轉變之緩慢光學反應，故並不適合分時多工立體3D應用。
一種光學偏極化狀態調變器，用於一觀賞者之分時多工立體三維影像觀看，不具有前述缺點。此偏極化狀態調變器以交替順序接收處於一輸入偏極化狀態並在包含更新影像部分的不同的第一及第二子圖框之中攜載一景像之第一及第二透視圖像之光。
此偏極化狀態調變器之較佳實施例包含組合成光學序列之第一及第二液晶裝置，使得透過其傳播的偏極化光可以根據施加至該第一及第二液晶裝置的電壓接受一偏極化狀態之改變。該第一及第二液晶裝置分別具有第一及第二組分子軸向且其構建及方位之配置致使，由於所施加的相等電壓之移除，位於第一及第二組中之分子軸向彼此相配合地鬆釋並從而動態地偏移偏極化狀態變化，使得通過並離開該第一及第二液晶裝置之組合的入射光的多個波長處於該輸入偏極化狀態。
驅動電路將第一及第二驅動信號分別發送至第一及第二液晶裝置。第一及第二驅動信號包含針對該第一及第二液晶裝置建立較低強度分子軸向場域狀態的較低強度位準。第一及第二驅動信號包含針對該第一及第二液晶裝置建立較高強度分子軸向場域狀態的具有較低-至-較高強度位準供電式轉變的脈波。該第一及第二驅動信號在第一及第二子圖框中的一子圖框期間彼此配合以造成，在第一及第二液晶裝置之中，在此一子圖框的更新影像部分期間分子軸向自其鬆釋的較高強度分子軸向場域狀態之形成，使得位於第一及第二組中之分子軸向偏移偏極化狀態之變化。偏移偏極化狀態變化的分子軸向授予通過第一及第二液晶裝置之組合的影像攜載偏極化光一等於該輸入偏極化狀態之第一輸出偏極化狀態。該第一及第二驅動信號在第一及第二子圖框中的另一子圖框期間彼此配合以造成，在不同的第一及第二液晶裝置之中，在該另一子圖框的更新影像部分期間較低及較高強度分子軸向場域狀態之形成，使得位於第一及第二組中之分子軸向未偏移偏極化狀態之變化。未偏移偏極化狀態變化的分子軸向授予通過第一及第二液晶裝置之組合的影像攜載偏極化光一異於該第一輸出偏極化狀態之第二輸出偏極化狀態。
二補償液晶裝置之一有用特性在於，若同樣的電壓被施加至二者，則無論所施加的電壓位準為何，一液晶裝置均補償另一液晶裝置對輸入偏極化狀態所造成的變化。此外，若施加的電壓被從一位準改變成另一位準，且液晶裝置中的液晶材料鬆釋至該新的電壓位準，則偏極化狀態之補償將在整個鬆釋期間持續進行。此被稱為動態補償。因此，若施加一電壓至二液晶裝置而後移除，則其將在整個鬆釋程序中持續進行補償，而通過該組合的光線的偏極化狀態並無改變。因此，液晶裝置之緩慢、非供電式轉變本身並未造成偏極化狀態之改變。所揭示的驅動機制利用上述後者之特性，致能快速切換偏極化調變器動作，因為該二液晶裝置被容許藉由該較為緩慢的非供電式轉變重置至較低之電壓偏極化狀態而無任何光學改變。
該光學偏極化狀態調變器可以被納入使用被動式或主動式觀看眼鏡的立體3D系統之中。
關於一使用被動式觀看眼鏡之系統，一影像源和一輸入偏光板彼此光學式地相連。該影像源以交替之順序產生第一及第二透視圖像，而處於一輸入偏極化狀態並攜載該第一及第二透視圖像的光離開該輸入偏光板以投射於該光學偏極化狀態調變器之一光線進入表面之上。一被動式解碼器包含藉由一傳輸媒介與光學偏極化狀態調變器之一光線離去表面分隔之第一及第二觀看裝置，且被組構成在不同的第一及第二子圖框期間接收處於第一及第二輸出偏極化狀態的影像攜載偏極化光。該第一觀看裝置包含一具有一第一傳輸偏極化軸之第一偏光板，其方位被配置成傳送第一輸出偏極化狀態之光並阻隔第二輸出偏極化狀態之光。該第二觀看裝置包含一具有一第二傳輸偏極化軸之第二偏光板，其方位被配置成傳送第二輸出偏極化狀態之光並阻隔第一輸出偏極化狀態之光。此被動式觀看眼鏡在不同的第一及第二子圖框期間將第一及第二透視圖像呈現給觀賞者。
關於一使用主動式觀看眼鏡的系統，一影像源發出攜載第一及第二透視圖像之光，行進通過一傳輸媒介，並行進通過一輸入偏光板而產生該處於一輸入偏極化狀態並攜載第一及第二透視圖像之光，以投射於二光學偏極化狀態調變器各自之光線進入表面。每一光學偏極化狀態調變器均具有一分析偏光板，光學式地通連光學偏極化狀態調變器之光線離去表面，處於第一與第二輸出偏極化狀態其中一狀態之影像攜載偏極化光通過該分析偏光板而將第一及第二透視圖像對應的其中之一呈現給觀賞者。每一光學偏極化狀態調變器之輸入偏光板及分析偏光板分別具有彼此呈橫切關係(transversely related)之一輸入濾光鏡傳輸偏極化軸以及一分析濾光鏡傳輸偏極化軸。
由以下配合圖式的較佳實施例之詳細說明，其他特色及優點將趨於明顯。
較佳實施例係基於配置成光學序列且處於一輸入偏極化狀態之入射光透過其傳播之第一及第二液晶裝置。第二液晶裝置補償第一液晶裝置對輸入偏極化狀態造成之改變，以具現一未改變通過第一及第二液晶裝置之正常入射光中的所有波長之偏極化狀態之特性。在本說明書之中，使用於配置成光學序列且偏極化之光透過其傳播的第一及第二液晶裝置中的補償係表示，不論第一液晶裝置以任何方式改變進入第一液晶裝置之光的輸入偏極化狀態，第二液晶裝置逆轉或偏移此改變，使得離開第二液晶裝置的輸出偏極化狀態與該輸入偏極化狀態相同。針對補償之進行，該第一及第二液晶裝置符合以下條件：(1)該等液晶裝置具有相同的晶盒間隙；(2)該等液晶裝置被填充以相同之液晶材料，除非有添加旋光摻雜物(chiral dopant)，在該情況下該等摻雜物具有相等但相反的旋光性；(3)其並無諸如一延遲板或偏光板之偏極化改變光學構件位於該二液晶裝置之間；以及(4)該二液晶裝置中一液晶裝置之分子軸向場域係其中的另一液晶裝置之分子軸向場域的90°旋轉鏡像。針對此最末條件之滿足，該二液晶裝置應有相同之電壓施加其上，或者相同的施加電壓接受改變成為另一相同的施加電壓，而該二液晶裝置中的液晶分子軸向場域動態地鬆釋成一個新的對應均衡狀態。若不同電壓施加至其上，則該二液晶裝置將不進行補償。
液晶分子軸向場域表示液晶分子在整個液晶裝置內變化時，其局部光軸之方位。一液晶顯示器中的分子軸向場域之特點在於方位在整個裝置中持續變化的一组分子軸向。圖1顯示表示成一單位向量n的分子軸向方位，或者說區域光軸，可以由一傾斜角(tilt angle)θ和一方位角(azimuthal angle)φ代表之，其中傾斜角θ係分子軸向與一平行於其間包含液晶材料的基板之一的平面10之間的角度，而方位角φ則是分子軸向n在平面10上的一投影12與X軸之間的角度。圖2係表示一第一液晶裝置(左側曲線圖)與一第二液晶裝置(右側曲線圖)之傾斜角及方位角分佈曲線之一實例之二曲線圖，其顯示傾斜角及方位角在液晶裝置的整個厚度範圍(Z軸)上各個位置處如何變化。此等分佈曲線界定出每一裝置的分子軸向場域。第一液晶裝置中沿著Z軸上的任何位置z處的分子軸向之方位可以表示成傾斜角θ1(z)及方位角φ1(z)，而第二液晶裝置中任何位置處的分子軸向之方位可以表示成傾斜角θ2(z)及方位角φ2(z)。
一個對於偏極化狀態補償的條件(4)的數學描述，意即，第二液晶裝置中的分子軸向場域係第一液晶裝置中的分子軸向場域之一90°旋轉鏡像，可以被表示成二個方程式：
θ2(z)=-θ1(d-z)
φ2(z)=φ1(d-z)-90°，
其中的d係該二液晶裝置的晶盒間隙，且在液晶裝置進入表面處z=0，而在液晶裝置離去表面處z=d。基於例示之目的，圖2之實例滿足以上之方程式，其顯示第一及第二液晶裝置之傾斜角及方位角分佈曲線。
圖3A、3B、3C、及3D顯示一第一較佳實施例，其係一偏極化調變器20，用於配合被動式或主動式觀看眼鏡使用之立體3D觀賞，以及一影像源22，在持續時間大致相等的子圖框之中產生一景像的第一(左眼)透視圖像以及第二(右眼)透視圖像。圖3A顯示一位於左側之輸入偏光板24，其後跟隨一第一TN裝置26和一第二TN裝置28，結合於光學序列之中且係傳統的90° TN類型。第一TN裝置26係以液晶材料包含於玻璃基板30之間構建而成，玻璃基板30具有透光電極層32形成於其上之內表面。該液晶材料包含電極表面接觸分子軸向34c以及電極表面未接觸分子軸向34n。第二TN裝置28係以液晶材料包含於玻璃基板36之間構建而成，玻璃基板36具有透光電極層38形成於其上之內表面。該液晶材料包含電極表面接觸分子軸向40c以及電極表面未接觸分子軸向40n。輸入偏光板24將一垂直輸入偏極化狀態或方向42授予傳播自影像源22並攜載左眼及右眼透視圖像之光。
圖3A顯示相同的低電壓強度驅動信號VL施加至TN裝置26及28二者，分別如顯示器驅動電路52中的開關501及502所示。驅動信號VL低於TN門檻電壓或甚至等於零。在此電壓處，分別位於TN裝置26及28內從一進入表面54到一離去表面56的表面未接觸分子軸向34n及40n在Z軸方向上一致地旋轉90°，且在TN裝置26之中，其旋轉形式係左旋(left-handed)，而在TN裝置28之中係右旋(right-handed)。TN裝置26及28可以各自被視為在傳播自影像源22之入射光之一"波導"程序垂直輸入偏極化方向42(0°)上旋轉90°，其中TN裝置26以左旋形式將垂直輸入偏極化方向42旋轉+90°，而TN裝置28藉由以相反的右旋形式將其旋轉-90°而將之前的旋轉逆轉回原來的0°之垂直輸入偏極化方向42之方向。該結合之TN裝置26與28彼此補償，使得在入射光通過之後，其偏極化狀態維持不變，產生與輸入偏極化方向42相同之一輸出偏極化狀態或方向44。
圖3B顯示同樣的高電壓強度驅動信號VH施加至TN裝置26及28，其使得表面未接觸分子軸向34n及40n分別幾近垂直於電極層32及38所界定之液晶裝置邊界，除了分子軸向34C及40C之薄層之外。同樣地，該結合之TN裝置26與28在此電壓處彼此補償。
圖3C顯示在驅動信號VH被自TN裝置26及28移除並置換成驅動信號VL之後一短暫時間內的分子軸向方位之一快照，分別由顯示器驅動電路52中的開關位置501及502所示。每一TN裝置26及28中間的小箭頭58表示其各自的表面未接觸分子軸向34n及40n正處於返回扭轉狀態的鬆釋過程之中。此例中其進行動態補償。
圖3D顯示TN裝置26被以高電壓強度驅動信號VH導通而TN裝置28維持於VL。TN裝置26與28之組合不再有補償的效果，因為施加至TN裝置26與28之驅動信號已然不同。第一TN裝置26之偏極化狀態保留不變，而第二TN裝置28將偏極化狀態旋轉-90°。TN液晶裝置26及28之組合因此將偏極化狀態旋轉-90°而從輸入偏極化方向42變成一水平輸出偏極化方向44。
圖4例示該第一較佳實施例之一電子驅動機制，其達成二偏極化狀態之間的快速、供電式之切換。圖4的線圖(a)顯示施加至第一TN裝置26之驅動信號，而圖4的線圖(b)顯示施加至第二TN裝置28之驅動信號。
在一第一子圖框之開始，t=t0，一初始於-VH的高電壓位準+VH施加至第一TN裝置26，且一初始於零的電壓位準+VH施加至第二TN裝置28。電壓+VH及-VH係強度相等，且向列型液晶材料對其反應相同，因為其對極性並無反應。其使用強度相等但符號相反的驅動電壓達成淨DC平衡以保持液晶材料的長期穩定性。其中VH之強度通常係25伏特，但其可以更高或更低，取決於所需之切換速度以及液晶材料的門檻電壓。第一TN裝置26已經處於高電壓強度位準VH且第二TN裝置28從0到+VH的轉變係一供電式轉變，故補償迅速達成，而結果的偏極化方向在此時段內維持於垂直方向0°，如圖4的線圖(e)所示。圖4的線圖(c)及(d)表示第一及第二TN裝置26及28中間的分子軸向的層間傾斜角在此電壓處幾近90°(亦參見圖3B)。在t=t1時，VL(其中在此情況下VL=0)同時施加至TN裝置26及28，且其在第一子圖框時段內選擇夠早的t1，使得液晶材料在第一子圖框結束於t=t2處大致鬆釋成其均衡狀態。此鬆釋在圖4的線圖(c)及(d)之中表示成此時段內的層間傾斜角之衰減(亦參見圖3C)。TN裝置26與28在整個第一子圖框期間彼此補償，開始時係靜態補償，而稍後在TN裝置26及28依序鬆釋時，則呈動態補償。儘管鬆釋正在進行，但在t=t1處，該二TN裝置26與28之中的從+VH到零的非供電式、緩慢轉變之光學效應維持"隱秘"(意即，對於觀賞者而言係光學上不可看見的)，且在整個第一子圖框期間，如圖4的線圖(e)所示，輸出偏極化垂直地維持偏極化於0°。在第一子圖框結束處，TN裝置26及28均處於圖3A所示之低電壓狀態。
在第二子圖框的開始處，t=t2，TN裝置26被以一高電壓位準+VH再次導通，而TN裝置28維持於低電壓位準VL處，如圖4的線圖(a)和(b)所示(亦參見圖3D)，且此等驅動電壓維持不變直到t=t3的第二子圖框結束處為止。在t=t2處將第一TN裝置26從零切換至+VH係一供電式轉變，因此極為快速。在第二子圖框期間，TN裝置26及28不再彼此補償，且該組合此時之作用係如同一90°偏極化旋轉器，如圖4中的線圖(e)所示，其中第一TN裝置26對輸入偏極化無所作用，而第二TN裝置28則執行偏極化方向旋轉。
開始於t=t3處的下一個子圖框係一反相第一子圖框，其中所施加的驅動信號電壓具有相同之強度但符號相反以保持DC平衡。以相同之方式，其後的子圖框係一反相第二子圖框。驅動信號波形在圖4所示的最末一個子圖框之後繼續重複。圖4線圖(c)、(d)、及(e)中的曲線部分在電壓反相子圖框之中者分別與第一及第二子圖框之中者相同，因為向列型液晶對極性並無反應。此偏極化切換之程序可以無限期地持續，其中液晶裝置組合在奇數子圖框期間通過0°的垂直方向偏極化光，而在偶數子圖框期間通過90°的水平方向偏極化光。
圖4的線圖(f)和(g)顯示一配戴被動式眼鏡或一被動式解碼器之觀賞者將看見的輸出透光度，該被動式眼鏡或被動式解碼器包含一第一觀看裝置，例如，一位於左側目鏡透鏡中的垂直方位分析偏光板，以及一第二觀看裝置，例如，一位於右側目鏡透鏡中的水平方位分析偏光板。顯示於圖3A、3B、3C、及3D中的輸出偏光板60代表上述被動式解碼器的該二個分析偏光板的其中之一。以此組態，左側目鏡透鏡將在奇數子圖框期間開啟而在偶數子圖框期間關閉，而右側目鏡透鏡將在偶數子圖框期間開啟而在奇數子圖框期間關閉。此實施例將適用於與偏極化開關分隔某一距離的觀賞者以及透過空中傳送的經過偏極化編碼的左眼及右眼影像，如同於電影院中之情形，該偏極化開關可以是接附於影像源22。立體3D觀賞將在影像源22顯示奇數子圖框期間之左眼影像以及偶數子圖框期間之右眼影像時進行。圖4之線圖(f)和(g)所顯示的光學轉變極為迅速，因為其係供電式轉變。用以重置液晶裝置的較為緩慢的、非供電式轉變維持隱密狀態，絕不光學式地顯現出來。
描述於第一較佳實施例之中的系統將線性偏極化光在垂直偏極化與水平方向偏極化方向之間切換90°。將輸入偏光板24及TN裝置26和28旋轉45°將造成將線性偏極化光在+45°與-45°之間切換的偏極化調變器20，此亦適用於一被動式眼鏡系統，只要每一目鏡之透鏡中的偏光板亦旋轉45°。
第一較佳實施例之偏極化旋轉器亦可以藉由將一四分之一波片置於組合TN裝置26及28之輸出處而實施成在右旋及左旋圓形偏極化光之間切換，其中一主軸之方位被配置成與傳播自第二TN裝置28之離去表面56之光之線性偏極化之方向成45°。此例中，被動式眼鏡之透鏡將亦配具四分之一波延遲器薄膜，層壓於偏極化薄膜的前方。該四分之一波薄膜可以是多層膜無色形式或是較簡單的單層膜著色形式。
習於斯藝者應能認可，將施加至第一較佳實施例之第一及第二TN裝置26及28以維持DC平衡之電壓的極性反相之順序具有相當的自由度。例如，捨除在個別子圖框之內振幅+VH及-VH之單極性驅動信號脈波，如圖4之線圖(a)及(b)所示，該等脈波亦可以是振幅+VH及-VH之雙極性型態，此從而將在子圖框之基礎上逐一自動地達成DC平衡，如圖5所示。此外，施加至第一及第二TN裝置26及28二者或其中之一的驅動信號波形可以具有與圖4之線圖(a)及(b)中所示者顛倒之極性，此並未脫離所述之運作原理。施加至第一及第二TN裝置26及28之驅動信號波形亦可以彼此互換。
圖4之驅動機制從0到VH的導通時間可以藉由在施加強度VH的脈波之前施用一強度VOD的短暫過壓驅動(overdrive)脈波而使其更為快速，其中|VOD|>|VH|。其選擇該過壓驅動脈波之振幅及寬度使得當液晶材料內之分子軸向場域抵達對應至穩態VH電壓的狀態之時，該VOD脈波被關閉並施加VH脈波。此例示於圖6的線圖(a)和(b)之中，待與圖4之線圖(a)和(b)比較。利用此過壓驅動機制，其有可能降低VH之強度而仍保有快速的反應時間。此種過壓驅動脈波之使用可以顯著地降低電力消耗，這在諸如一些主動式3D眼鏡的電池運作式裝置之中是一個重要的因素。
圖7顯示TN偏極化調變器20之驅動信號狀況之一第二較佳實施例，其中分析或輸出偏光板60結合偏極化調變器20以使其能夠做為用於配合顯示左眼及右眼影像子圖框之影像源22使用之立體3D觀賞的主動式眼鏡中之一光快門。主動式眼鏡中的左側目鏡及右側目鏡透鏡組合件具有相同之結構，其各自包含第一TN裝置26及第二TN裝置28，如圖3A所示，安置於輸入偏光板24與輸出偏光板60之間。輸入偏光板24與輸出偏光板60之光傳輸偏極化軸線被設置成彼此成一直角。右側目鏡透鏡之第一及第二TN裝置26及28的驅動信號波形顯示於圖7的線圖(a)及(b)之中，而有關左側目鏡透鏡者顯示於圖7的線圖(c)及(d)之中。除了相位彼此偏移一個子圖框的時間長度之外，左眼的驅動信號波形與右眼相同。右側目鏡透鏡之光學傳輸顯示於圖7的線圖(e)之中，其中顯示右側目鏡透鏡在左眼影像子圖框期間關閉，而在右眼影像子圖框期間開啟。情況類似地，左側目鏡透鏡之光學傳輸顯示於圖7的線圖(f)之中，其中顯示左側目鏡透鏡在左眼影像子圖框期間開啟，而在右眼影像子圖框期間關閉。此第二實施例特別適用於當配合一超高速成像器使用之時，諸如德州儀器(Texas Instruments)DLP成像裝置，其採用數位控制微鏡組(micromirrors)。由於其係一數位裝置，故該DLP在整個子圖框時段內透過一連串數位脈波代表灰階之編碼。當其配合一DLP成像裝置使用之時，一極為快速的光學快門不僅在該快門被開啟時維持一高度的整體傳輸，並且亦避免位於每一子圖框的開始或結束處之基本灰階資訊之衰減，在使用一反應緩慢的快門時，該等資訊將發生衰減而降低影像重現之品質。
圖8顯示用於立體3D觀賞之主動式眼鏡之驅動狀況之一第三較佳實施例。此第三實施例之驅動狀況類似圖7之第二實施例所顯示之驅動狀況，除了每一子圖框開始處之前一個產生的空白時段之驅動信號波形之外。對於某些成像裝置而言，其需要特定長度之時間以更新影像。舉例而言，當右眼影像正被寫入螢幕頂端之時，螢幕的較低部位將仍顯示先前的左眼影像。故對於右眼影像正在更新之時段，雙眼的快門透鏡均閉合以避免令人不悅的干擾或疊影現象。左眼影像正在更新時，其情況類似。
圖8中的線圖(a)及(b)分別顯示右側目鏡透鏡中的第一和第二TN裝置26及28之驅動信號波形。對於從左眼子圖框之開始t0到t1之時段，右眼的第一及第二TN裝置26和28接收高強度電壓位準VH，故TN裝置26及28彼此補償，造成一光阻隔狀態，如圖8中線圖(e)之光學反應曲線所示。左眼影像子圖框的其餘部分期間，一低強度電壓位準VL，此例中係零，被施加至右側目鏡透鏡之第一及第二TN裝置26及28，故其衰減但維持動態補償，使得右側目鏡透鏡維持關閉。時間點t1可以發生於時段Lu之內，此時左眼影像正在更新，或者其可以發生於更新時段Lu之內或之後。在右眼影像正在時段Ru期間內進行更新的右影像子圖框的開始處，右眼透鏡之第一及第二TN裝置26及28接收VL，使得TN裝置26及28彼此補償，造成一光阻隔狀態，如圖8中線圖(e)之光學反應曲線所示。在時段R的開始處，此時右眼影像已被更新，右側目鏡透鏡之第一TN裝置26被導通至一高電壓強度位準VH，同時第二TN裝置28維持於VL，使得右側目鏡透鏡在此時段期間被開啟，而允許觀賞者能夠看見已更新之右眼影像。
圖8中的線圖(c)及(d)分別顯示左側目鏡透鏡中的第一和第二TN裝置26及28之驅動信號波形。其應注意左側目鏡驅動信號波形只是右側目鏡驅動信號波形的相位偏移變形，其偏移一個子圖框的時間長度。顯示於圖8線圖(f)中的光學反應因此只是顯示於圖8線圖(e)中的右眼反應的一個相位偏移變形。參照圖8之線圖(e)及(f)，其達成雙眼所需之光學反應。在更新時段Lu和Ru之中，右側及左側目鏡透鏡二者均被關閉。在左眼子圖框中左眼影像完全更新後的部分L的期間內，只有左側目鏡透鏡被開啟；而在右眼子圖框中右眼影像完全更新後的部分R的期間內，只有右側目鏡透鏡被開啟。
除了TN模式之外，其亦可以採用其他的液晶光電模式以執行偏極化狀態補償。一第四較佳實施例使用二電場控制雙折射型(electrically controlled birefringence；ECB)液晶裝置。ECB液晶裝置包含二種形式，使用具有正介電質異相性之液晶材料，以及使用具有負介電質異相性之液晶材料。後者之形式亦被稱為垂直排列型(vertically aligned；VA)或者垂直向列型(vertically aligned nematic；VAN)模式。當依據本揭示使用時，正型及負型二者均適用於偏極化調變器。
圖9A、9B、9C、及9D顯示一使用二正型ECB模式液晶裝置之偏極化調變器80之一實例。圖9A顯示一位於左側之輸入偏光板82，其後跟隨一第一ECB液晶裝置84和一第二ECB液晶裝置86，組合於光學序列之中。第一ECB裝置84係以液晶材料包含於玻璃基板88之間構建而成，玻璃基板88具有透光電極層90形成於其上之內表面。該液晶材料包含電極表面接觸分子軸向92C以及電極表面未接觸分子軸向92n。第二ECB裝置86係以液晶材料包含於玻璃基板94之間構建而成，玻璃基板94具有透光電極層96形成於其上之內表面。該液晶材料包含電極表面接觸分子軸向98c以及電極表面未接觸分子軸向98n。該二ECB液晶裝置84及86滿足早先針對補償所提之條件。傳播自影像源22的光以一輸入偏極化方向100離開偏光板82，其被顯示成一傾斜圓柱體，表示偏極化之方向與圖面之平面成+45°角。
圖9A顯示一驅動信號的低電壓強度位準VL從顯示器驅動電路102施加至ECB裝置84及86二者。驅動信號位準VL低於ECB門檻電壓或甚至等於零。在此電壓處，第一ECB裝置84中的分子軸向92C及92n位於圖面的平面之中並平行於基板88，而第二ECB裝置86中的分子軸向98C及98n位於一垂直於圖面的平面之中並平行於基板94。其藉由代表第一ECB裝置84中由側面檢視的區域分子軸向之圓柱體92C和92n以及第二ECB裝置86中由底部檢視的圓柱體98C和98n顯示此狀況。分別相對於基板88及94的內表面之表面接觸分子軸向92C及98C的微小預傾角(pretilt angle)並未顯示於圖中。在每一ECB裝置84及86之內，其區域分子軸向均彼此平行。在施加的驅動信號位準VL處，ECB裝置84及86二者均具備一平面內延遲(in-plane retardation)Γ0之特徵，其各自均相同。在圖9A之中，該二ECB裝置84及86彼此補償，使得入射光之偏極化狀態在通過其組合之後維持不變。
圖9B顯示同一驅動信號的高電壓強度位準VH施加至第一ECB裝置84和第二ECB裝置86二者，從而使得分子軸向92n及98n之排列分別幾近垂直於由電極層90及96所界定的液晶裝置邊界，但分子軸向92C及98C之薄表面層則不然。由於分子軸向92C及98C之薄表面層，每一ECB裝置84及86均具有一微小的殘餘平面內延遲ΓR；但是因為ECB裝置84及86之ΓR的慢軸(slow axis)係呈正交排列，故其仍然彼此補償。
圖9C顯示在驅動信號位準VH被自ECB裝置84及86移除並置換成驅動信號位準VL之後一短暫時間內的分子軸向方位之一時間點上之快照，分別由顯示器驅動電路102中的開關1041及1042之開關位置所示。顯示於第一ECB裝置84中表面未接觸分子軸向92n之中央分子軸向上之小箭頭110表示該中央分子軸向正處於旋轉回圖9A所示之平行狀態之過程。同樣的旋轉發生於第二ECB裝置86之中，如分別以及⊙符號表示的進入及離開圖面平面之箭頭112所示。表面未接觸分子軸向92n藉由在圖面平面中旋轉而在第一ECB裝置84之中鬆釋，而表面未接觸分子軸向98n藉由以垂直於分子軸向92n且位於圖面平面中之軸線為中心旋轉而在第二ECB裝置86之中鬆釋。此例中其進行動態補償。
圖9D顯示第一ECB裝置84被以一驅動信號之高電壓強度位準VH導通而ECB裝置86維持於VL之情形。ECB裝置84與86之組合不再進行補償，因為施加至ECB裝置84與86之驅動信號已然不同。第一ECB裝置84引出一殘餘平面內延遲ΓR，而第二ECB裝置86引出一平面內延遲Γ0，從而造成一個總延遲Γ0-ΓR，因為殘餘及平面內延遲之慢軸彼此成90°角。利用Γ0-ΓR=λ/2得到偏極化調變器80之90°偏極化旋轉，其中λ係光線之設計波長，如輸出偏極化方向110所示。
使用以一具有正介電質異相性之向列型液晶混合物構建而成之二ECB裝置84及86的第四實施例已然經由實驗實現。每一ECB裝置均利用氧化銦錫(ITO)塗覆玻璃基板製成，且液晶分子軸向排列均配具摩擦聚醯亞胺(rubbed polyimide)，使得當組裝該二基板之時，頂部及底部基板之摩擦方向彼此呈反向平行。表面接觸分子軸向之預傾角大約是4°，且利用密封材料中之隔離件(spacer)提供一2.5微米之晶盒間隙d。該ECB液晶裝置被填充以可自德國(Germany)Darmstadt的Merck KGaA公司取得的向列型液晶混合物MLC-7030。該MLC-7030混合物具有一0.1102之雙折射性。圖10A及10B顯示施加至第一及第二ECB裝置84及86之驅動信號波形。此例中，子圖框時間長度係5.0毫秒，對應至一200 HZ之頻率。此例中其選擇雙極性驅動信號脈波以在每一子圖框內提供DC平衡，如早先所述。一0.25毫秒寬的+20伏特脈波，其後跟隨一0.25毫秒寬的-20伏特脈波，在第一子圖框的開始處施加至ECB裝置84及86二者。此等脈波之後，在5毫秒子圖框的其餘時間內，ECB裝置84與86二者均接收0伏特。在第二子圖框的開始處，第一ECB裝置84接收一2.5毫秒寬的+20伏特脈波，其後跟隨一2.5毫秒寬的-20伏特脈波，同時第二ECB裝置86被維持於0伏特。圖10C顯示當偏極化調變器80被安置於正交排列的偏光板之間時所量測到的光學反應，其中第一ECB裝置84之排列方向與輸入偏極化方向100成45°角。其係在25℃下進行量測。關閉及導通時間二者均是毫秒以下之等級，且並無光學性的顯現在0.5毫秒與5毫秒之間的時段中有發生動態補償，此意味ECB裝置84及86中的分子軸向場域之衰減極為精確地彼此相隨。圖10D係圖10C接近轉變處之一放大形式，其顯示光學快門具有一大約60微秒之導通時間以及一大約80微秒之關閉時間。此等反應時間之短促足以容許高達480 Hz的切換頻率之動作。
一第五較佳實施例係一使用二π液晶盒而非二ECB液晶裝置之偏極化狀態調變器。如同ECB裝置，π液晶盒係一具有一受電壓控制之平面內延遲之液晶裝置。該π液晶盒具有一類似正ECB液晶裝置之結構，除了組裝基板之聚醯亞胺摩擦方向係一平行方向，而非一反向的平行方向。然而，π液晶盒內的分子軸向場域與正ECB液晶裝置全然不同，相異處在於液晶層中間的表面未接觸分子軸向在高電壓及低電壓驅動信號狀態下均垂直液晶裝置邊界，以及在於大部分的切換均發生於靠近液晶裝置的邊界處。
圖11A、11B、11C、及11D顯示一使用二π液晶盒之偏極化調變器120之一實例。圖11A顯示一位於左側之輸入偏光板82，其後跟隨一第一π液晶盒122以及一第二π液晶盒124，組合於光學序列之中。圖9A、9B、9C、及9D中的ECB裝置84和86顯現表面接觸分子軸向平行排列，而π液晶盒122與124則顯現出表面接觸分子軸向之反向平行排列；除此之外，此等液晶裝置彼此類似且其對應組件均表示為相同之參考編號。其安排π液晶盒122及124使得其光軸在π液晶盒122及124的光傳播表面(意即，進入表面54及離去表面56)上的投影彼此正交相關。該二π液晶盒122及124滿足早先針對補償所提之條件。傳播自影像源22的光以輸入偏極化方向100離開偏光板82，其被顯示成一傾斜圓柱體，表示偏極化之方向與圖面平面成+45°角。
圖11A顯示一驅動信號之低電壓強度位準VL從顯示器驅動電路126施加至π液晶盒122及124。驅動信號位準VL通常被稱為一偏壓(bias voltage)，用以防止π液晶盒之內部分子軸向場域結構轉變成無用的展曲狀態(splay state)結構。基於此原因，驅動信號位準VL一般而言不是零。在所施的驅動信號位準VL處，第一π液晶盒122中的表面未接觸分子軸向130n係位於圖面平面之中，而第二π液晶盒124中的表面未接觸分子軸向132n係位於一垂直於圖面平面及基板94的平面之中。在施加的驅動信號位準VL處，π液晶盒122及124二者均具備一平面內延遲Γ0之特徵，其各自均相同。在圖11A之中，該二π液晶盒122及124彼此補償，使得入射光之偏極化狀態在通過其組合之後維持不變。
圖11B顯示同一驅動信號的高電壓強度位準VH施加至第一π液晶盒122和第二π液晶盒124二者，從而使得靠近液晶裝置邊界的分子軸向130n及132n之排列分別更加垂直於基板88及94。由於分子軸向130c及132c之薄表面層，每一π液晶盒122及124均具有一微小的殘餘平面內延遲ΓR；但是因為π液晶盒122及124之ΓR的慢軸係呈正交排列，故其仍然彼此補償。
圖11C顯示在驅動信號位準VH被自π液晶盒122及124移除並置換成驅動信號位準VL之後一短暫時間內的分子軸向方位之一時間點上之快照，分別由驅動電路126中的開關1341及1342之開關位置所示。顯示於第一π液晶盒122中的表面未接觸分子軸向130n上的小箭頭140表示其正處於旋轉回圖11A所示之驅動信號位準VL狀態的過程之中。同樣的旋轉發生於第二π液晶盒124之中，如分別以及⊙符號表示的進入及離開圖面平面之箭頭142所示。表面未接觸分子軸向130n藉由在圖面平面中旋轉而在第一π液晶盒122之中鬆釋，而表面未接觸分子軸向132n藉由以垂直於分子軸向132n且位於圖面平面中之軸線為中心旋轉而在第二π液晶盒124之中鬆釋。此例中其進行動態補償。
圖11D顯示第一π液晶盒122被以一驅動信號之高電壓強度位準VH導通而第二π液晶盒124維持於VL之情形。因為施加至π液晶盒122與124之驅動信號已然不同，故π液晶盒122與124之組合不再進行補償。第一π液晶盒122引出一殘餘平面內延遲ΓR，而第二π液晶盒124引出一平面內延遲Γ0，從而造成一個總延遲Γ0-ΓR，因為二個平面內延遲之慢軸彼此成90°角。利用Γ0-ΓR=λ/2得到偏極化調變器120之90°偏極化旋轉，其中λ係光線之設計波長，如輸出偏極化方向110所示。
由於展曲狀態的出現，故π液晶盒之電壓位準VL不能被設成零，而此減緩VH到VL的驅動信號位準轉變，若π液晶盒可以被切換至一個強度小於VL的電壓，理想情況下甚至是零，則該位準轉變可以較快。然而，藉由切換至一小於VL之電壓，若僅維持一短暫時間，則有可能加速該轉變。此被稱為欠壓驅動(underdrive)技術。該欠壓驅動電壓係VUD，其中VUD<VL。此欠壓驅動技術亦可以結合圖6所示的過壓驅動技術以獲得較快的上升及下降時間。圖12顯示過壓驅動以及VUD=0的欠壓驅動之結合。圖12的線圖(a)顯示施加至第一π液晶盒122之驅動信號波形，而圖12的線圖(b)顯示施加至第二π液晶盒124之驅動信號波形。
圖13A及13B顯示一實例，其中具有如圖9A、9B、9C、及9D所示之第一ECB裝置84和第二ECB裝置86之一偏極化調變器80'被使用於一使用被動式眼鏡152之立體3D觀賞系統150之中。在此實例之中，一輸入偏光板82'係一具有一垂直輸入偏極化方向100'之線性偏光板，而處於非啟動狀態之第一及第二ECB裝置84及86基本上係半波光學延遲器。第一ECB裝置84之慢軸154之方位被配置成相對於垂直軸線成+45°，而第二ECB裝置86之慢軸156之方位被配置成相對於垂直軸線成-45°。輸出偏光板60R及60L分別位於觀看者所配戴之被動式眼鏡152之右側及左側目鏡透鏡之中。在此實例之中，位於右眼(R眼)前方的偏光板60R係一具有一水平偏極化方向(90°)之線性偏光板，位於左眼(L眼)前方的偏光板60L係一具有一垂直偏極化方向(0°)之線性偏光板。系統150可用以於一直接觀賞系統之中觀看立體影像，其中影像源22係一具有偏極化調變器80'置於其上的電視螢幕。系統150亦可用以於一立體投影系統之中觀看影像，其中偏極化調變器80'置於一投影器型影像源22之內部或前方，該投影器型影像源22投射偏極化調變影像於一螢幕之上而由一配戴被動式眼鏡152之觀賞者觀看。
圖13A及13B之實例之基本運作亦參照圖10A、10B、及10C描述於下。參照圖13A，在ECB裝置84及86接收相同電壓的第一子圖框期間，輸出偏極化方向110'被偏極化成與輸入偏極化方向100'之同一0°(垂直)方向。投射至右側目鏡透鏡上的影像被阻隔，因為其相關偏光板60R之傳輸軸之方位係配置於90°，而投射至左側目鏡透鏡上的影像則被傳送，因為其相關偏光板60L之傳輸軸之方位係配置於0°。因此，在影像源22正在顯示左眼的觀看景象的第一子圖框期間，其被傳送(亮長方形158)至左眼並阻絕(暗長方形160)於右眼。
參照圖13B，第二子圖框期間，VH施加至第一ECB裝置84而VL施加至第二ECB裝置86，造成在設計波長處的一個淨半波延遲。在設計波長處，此施加電壓之組合具有將0°輸入偏極化100'旋轉90°之效果，使得輸出偏極化方向110'成為90°(水平方向)。此時影像透過其相關之90°偏光板60R被傳送(亮長方形160)至右眼，而透過其方位配置於0°之相關偏光板60L被阻絕(暗長方形158)於左眼。因此，在影像源22顯示右眼觀看景象的第二子圖框期間，其被傳送至右眼而被阻隔於左眼。
然而，第二子圖框期間，第一及第二ECB裝置84及86之組合僅在設計波長處具現一半波延遲器之性質，其通常是550奈米處，眼睛於此處最為靈敏。在設計波長之外的波長處，輸出偏極化狀態110'不再是旋轉90°的線性輸入偏極化狀態100'，而是一橢圓型偏極化狀態。此非理想化之行為在非設計波長處造成穿透系統150之清楚、導通狀態之光線傳輸被削弱，且更為重要者，在非設計波長處造成光阻隔狀態之透過系統150之漏光。此漏光導致3D影像之觀看者可以看見令人不悅的疊影。此種清楚與光阻隔狀態之非理想性並未發生於第一子圖框期間，因為ECB裝置84及86補償所有波長，對於所有波長均造成在一垂直方向上的線性輸出偏極化。對於此情形，光阻隔狀態之漏光可能相當地低，因為其基本上僅取決於所用的偏光板之品質。
圖14顯示圖13A及13B中所示之系統150之第一及第二子圖框期間所產生的清楚與光阻隔狀態之模擬光學傳輸光譜。基於單純性，模擬之中採用理想的偏光板，其被界定為具有50%的傳輸係以未經偏極化之光進行。所採用的液晶材料係MLC-7030，可取得自德國Darmstadt的Merck GmbH公司。第一子圖框期間，在整個可見光譜之中，一右眼光傳輸曲線162指出0%的傳輸，而一左眼光傳輸曲線164指出50%的傳輸。然而，在第二子圖框期間，位於設計波長處，此例中係550奈米，一右眼光傳輸曲線166指出50%之傳輸，而一左眼光傳輸曲線168指出只有0%傳輸。光傳輸曲線166及168顯示，在其他波長處，清楚、導通狀態之光傳輸減少，而光阻隔狀態之光傳輸增加。
系統150之一缺點在於設計波長以外的其他波長處的左眼光阻隔狀態之漏光量。此意味右眼影像漏出而被左眼看見的令人不悅的疊影。左眼的模擬對比度僅有38.1。系統150之另一缺點在於，當觀看者的頭部側向傾斜時，產生額外的疊影效應，因為調變器80'之輸出偏極化方向110與被動式眼鏡152中的其中一個偏光板之偏極化軸線不再是正交排列，從而使得一無用的偏極化成分在每一眼的光阻隔狀態中洩漏出來。
藉由加入一外部四分之一波薄膜，使其慢軸之方位設置成相對於垂直軸線與輸出偏極化方向成+45°，如早先之段落所述，則可以使前述的實例對觀察者頭部的傾斜角度不敏感，至少在設計波長處。該四分之一波薄膜使得偏極化調變器能夠在右旋與左旋圓形偏極化光之間切換，而非正交線性偏極化狀態。四分之一波薄膜亦可以置於被動式眼鏡的光輸入側以解譯該右旋及左旋圓形偏極化。對於右眼，該四分之一波薄膜之方位配置使得其慢軸相對於垂直軸線成-45°；而對於左眼，該四分之一波薄膜之方位配置使得其慢軸相對於垂直軸線成+45°。該四分之一波薄膜之後跟隨一線性偏光板，其偏極化方向之方位對於雙眼均配置成90°。一使用此機制而實施於一立體3D觀賞系統150'中之實例顯示於圖15A及15B之中，其中觀賞系統150'係系統150之一經過修改之變形。
圖15A及15B之實例之基本運作描述於下。參照圖15A，在第一子圖框期間，ECB裝置84及86接收相同電壓因而彼此補償，使得輸出偏極化方向110'被偏極化成與輸入偏極化方向100'相同之0°(垂直)方向。其慢軸182之方位被配置成相對於垂直軸線成+45°之一外部四分之一波薄膜180補償其慢軸186之方位被配置成使得相對於被動式眼鏡152'右側目鏡透鏡中之垂直軸線成-45°之一四分之一波薄膜184，使得光線維持線性偏極化於0°。此偏極化方向與右側目鏡透鏡偏光板60R之90°傳輸軸成直角，使得投射至被動式眼鏡152'之右側目鏡透鏡之影像被阻隔於右眼。對於被動式眼鏡152'的左側目鏡透鏡，一四分之一波薄膜188之慢軸190之方位配置於+45°處，此與位於ECB裝置86之輸出表面處的外部四分之一波薄膜180之慢軸182方向相同，使得四分之一波薄膜180及188加總成一半波光學延遲器。此半波延遲組合將線性輸入偏極化方向100'旋轉90°，使其平行於左側目鏡透鏡偏光板60L'之傳輸方向，導致一清楚、導通狀態。
參照圖15B，第二子圖框期間，VH施加至ECB裝置84，而VL施加至ECB裝置86。此ECB裝置84及86之組合因此如同一個其慢軸之方位配置成相對於垂直軸線成-45°之半波片(half-wave plate；HWP)。對於被動式眼鏡152'之右側目鏡透鏡，四分之一波薄膜180及184彼此補償，造成整體光學路徑中的一個半波總體延遲，其將線性輸入偏極化方向100'旋轉90°，使其平行於右側目鏡透鏡偏光板60R之傳輸方向，導致一清楚、導通狀態。對於被動式眼鏡152'的左側目鏡透鏡而言，四分之一波薄膜188與外部四分之一波薄膜180之組合等同於一個其慢軸方位配置成相對於垂直軸線成+45°之半波延遲器。此組合補償ECB裝置84和86組合之半波延遲，導致離開四分之一波薄膜188之光被線性偏極化於0°，使其與左側目鏡透鏡偏光板60L'之傳輸方向成直角，造成左眼之一阻隔狀態。
對圖15A及15B的進一步詳細研究顯示左眼的光阻隔狀態可能產生漏光。在第一子圖框期間，ECB裝置84及86使用同一液晶混合物並具有相同的晶盒間隙，故其在所有波長的影像攜載光線下均彼此補償。類似之情況，若被動式眼鏡152'中的外部四分之一波薄膜180和四分之一波薄膜184及188係由同一材料製成，則此等薄膜亦將對所有的波長在右側目鏡透鏡中彼此補償。結果是，對於所有波長，投射至右側目鏡的影像攜載光線均完全與右眼阻隔。
然而，在第二子圖框期間，ECB裝置84與86加總成一個相對於垂直軸線成-45°之HWP，而外部四分之一波薄膜180與左側目鏡透鏡中的四分之一波薄膜188加總成一個相對於垂直軸線成+45。之HWP。此二HWP組合彼此補償，以在以下二個額外條件之下達成左眼的一個無漏光之光阻隔狀態：(1)使ECB裝置84及86之組合係一半波延遲器的設計波長與系統150'中之四分之一波薄膜180、184、和188之設計波長相同；以及(2)使用於ECB裝置84及86之中的液晶材料之雙折射性中的波長色散(wavelength dispersion)與系統150'中的四分之一波薄膜180、184、和188之雙折射性中的波長色散大致相同。
市面上可取得之四分之一波薄膜之標稱延遲值(nominal retardation)係140奈米，對應至一560奈米之設計波長。由於無法取得其他的延遲數值，故條件(1)之滿足可以藉由選擇液晶混合物、選擇ECB裝置84及86之晶盒間隙、以及微調施加至ECB裝置84及86之電壓VH及VL以符合位於560奈米處之半波光學延遲條件而達成。
由於市面上可取得之四分之一波薄膜類型之數量有限，故滿足條件(2)的最實用的方式係選擇一個其波長色散匹配其中一個可取得四分之一波薄膜之波長色散的液晶混合物。
波長色散的一種量測可以採用材料在450奈米的雙折射性相對於其在650奈米的雙折射性之比值D，意即，D=Δn450/Δn650。日本東京的Nitto-Denko公司供應寬頻無色形式四分之一波薄膜以及著色形式四分之一波薄膜。Nitto-Denko的寬頻無色薄膜具有D=1.00，且係一種二或多層雙折射薄膜的疊層結構。Nitto-Denko供應二種不同類型的著色四分之一波薄膜，包括以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)所製成的D=1.02之NAF類型，以及由聚碳酸酯(polycarbonate)所製成的D=1.14之NRF類型。由於已知並無具有D=1.00或甚至1.02之液晶混合物，故條件(2)之滿足需要針對一ECB裝置選擇一具有所需的例如雙折射性及黏性之材料性質之液晶混合物，並具有一與聚碳酸酯類型四分之一波薄膜之色散數值匹配之色散數值。前述之Merck液晶MLC-7030符合ECB裝置需求且具有一色散D=1.15，此大致等於具有D=1.14之聚碳酸酯之色散。
其執行模擬以量化其中MLC-7030使用於ECB裝置84及86之中以及其中該三個可取得之四分之一波薄膜類型各自採用於系統150'的其餘部分之中之情形將自系統150'獲得的洩漏總量。圖16顯示左眼的光阻隔狀態之模擬傳輸光譜，其中曲線200代表多層無色四分之一波薄膜，曲線202代表著色聚乙烯醇四分之一波薄膜，而曲線204代表著色聚碳酸酯四分之一波薄膜。由曲線200、202、及204顯然可知，無色四分之一波薄膜之使用導致最大的漏光量，其次是緊隨其後的聚乙烯醇四分之一波薄膜。聚碳酸酯四分之一波薄膜漏光量的顯著減少係肇因於聚碳酸酯與液晶之間波長色散的緊密匹配，從而達成大致上擺脫疊影效應之一高對比度立體影像。
圖17顯示其中MLC-7030被使用於ECB裝置84及86之中並且四分之一波薄膜180、184、及188係由聚碳酸酯構成之最佳情況之立體系統150'之光學傳輸模擬結果。右眼及左眼光導通狀態之光譜(曲線206及208)幾乎完全相同，右眼及左眼之光阻隔狀態(曲線210及212)亦然。每一眼的此種對稱行為以及牢不可破的光阻隔狀態係一個欲避免疊影效應及顏色偏移的立體觀賞機制亟待擁有之性質。圖14的線性偏極化系統150與圖17的最佳化圓形偏極化系統150'之間的比較差異極為顯著。在線性偏極化系統150之中，一眼的阻隔狀態中的漏光引入實質的疊影效應，且右眼及左眼的清楚、導通狀態中的光譜差異將難以修正的雙眼顏色偏移引入影像之中。
圖18顯示針對最佳情況使用市面上可取得之偏光板的立體系統150'的光學傳輸之實際量測，其中液晶混合物與四分之一波薄膜的色散大致匹配，此例中其分別是MLC-7030液晶以及聚碳酸酯四分之一波薄膜。右眼(曲線206)及左眼(曲線208)的漏光在大部分的可見光譜下均幾乎為零；而右眼(曲線210)及左眼(曲線212)的清楚、導通狀態基本上完全相同，此驗證了圖17之模擬。曲線206與208中的明顯振盪係由於ECB裝置84及86中的干擾效應所造成，此等效應在產生圖17中所示的模擬之中並未列入考慮。
圖19顯示一立體3D觀賞系統150"，其使用包含保護性三醋酸纖維素(triacetate cellulose；TAC)載體層220、222、及224之被動式眼鏡152"。TAC層220、222、及224亦包含於立體觀賞系統150及150'之中，但基於清楚之目的，並未顯示於圖13A、13B、15A、和15B之中，因為其說明並未牽涉視角之考量。TAC層220及222分別位於目鏡透鏡中的偏光板60R及60L'的內側；而TAC層224係位於偏極化調變器80"中的偏光板82'之內側。位於偏光板60R、60L'、及82'外側的TAC層對於視角之特性並無影響，因此未顯示於圖19之中。該等TAC層可以使用負單軸雙折射薄膜加以模擬，該薄膜具有一大約-40奈米的平面外延遲(out-of-plane retardation)以及垂直於薄膜的光軸。由於具有雙折射性，故ECB裝置84及86、四分之一波薄膜180、184、及188、以及TAC層220、222、及224均影響離軸視野之對比度。圖19顯示系統150"亦包含一位於偏極化調變器80"與被動式眼鏡152"之間的選擇性正C型薄膜補償器226。一正C型薄膜係其慢軸垂直於薄膜之一正單軸雙折射薄膜。
電腦模擬顯示其可以藉由將正C型薄膜補償器226置放於圖19所示之位置並將其平面外延遲最佳化成280奈米而大幅增進右眼及左眼的離軸對比度。取決於應用，正C型薄膜補償器226可以是層壓於調變器80"的外部四分之一波薄膜180之外側或者是部分位於被動式眼鏡152"之四分之一波薄膜184及188之外側。
圖20A、20B、20C、及20D顯示系統150"之模擬等對比(iso-contrast)視角圖，其中圖20A及20B分別顯示未使用選擇性正C型薄膜補償器226之左眼和右眼的系統特徵視角效能，而圖20C及20D則分別顯示使用選擇性正C型薄膜補償器之左眼和右眼的系統特徵視角效能。此等示意圖係在極角(polar angle)從0°到60°以及方位角從0°到360°所觀測到的對比度之等高線。這些等對比度圖提供存在於離軸視野的疊影量之一有用量測。圖中顯示20和100的對比度等高線。圖20A及20B顯示，在無正C型薄膜補償器226之下，右眼的高對比視角之系統特徵範圍顯著地窄於左眼。圖20C及20D顯示，加入+280奈米正C型薄膜補償器226可以顯著地擴大右眼可觀測到一高對比的視角之系統特徵範圍，從而使得右眼和左眼的高對比視野方向之範圍大致相同。
其亦可以將正C型薄膜補償器226插入圖19所示位置以外的光學路徑中的位置，諸如介於ECB裝置86與外部四分之一波薄膜180之間、介於輸入偏光板TAC層224與第一ECB裝置84之間、或者是介於四分之一波薄膜184及188以及與其相連的偏光板TAC層220及222之間。模擬顯示將正C型薄膜補償器226置放於此等替代位置擴大視角的程度並未達到將正C型薄膜補償器226置放於圖19所示處可達成的水準。
在圖19的被動式眼鏡實例之中，一正C型薄膜補償器226被置放於偏極化調變器80"之上。一正C型補償器226亦可以使用於主動式眼鏡，如圖21中之一目鏡230所示。對於主動式眼鏡之情形，右側及左側目鏡透鏡具有相同之結構，差異在於主動式眼鏡係以相位相異之方式驅動，如圖7及先前相關段落對TN裝置之描述所例示。
圖22A及22B之模擬等對比圖顯示，藉由如圖21所例示將一400奈米正C型薄膜226納入光學路徑之中，可以顯著地擴大具有極小疊影效應的高對比視角之範圍。對於此例，如圖22B所示，對比度係至少100:1者可達25°極角，而至少20:1者可達35°極角。模擬顯示，具有範圍350奈米至400奈米之內的平面外延遲之正C型薄膜提供良好的結果，且對於此實例400奈米最佳。
例示於圖19及圖21之中的前述實施例採用具有正介電質異相性之ECB裝置。以下描述其中液晶裝置採用具有負介電質異相性液晶材料之實施例，其係使用於垂直向列型(VAN)裝置之中。
圖23A、23B、23C、及23D顯示一使用二VAN模式液晶裝置之偏極化調變器240之一實例。圖23A顯示一位於左側之輸入偏光板82，其後跟隨一第一VAN液晶裝置244和一第二VAN液晶裝置246，組合於光學序列之中。第一VAN裝置244係以液晶材料包含於玻璃基板248之間構建而成，玻璃基板248具有透光電極層250形成於其上之內表面。該液晶材料包含電極表面接觸分子軸向252c以及電極表面未接觸分子軸向252n。第二VAN裝置246係以液晶材料包含於玻璃基板254之間構建而成，玻璃基板254具有透光電極層256形成於其上之內表面。該液晶材料包含電極表面接觸分子軸向258c以及電極表面未接觸分子軸向258n。該二VAN液晶裝置244及246滿足早先針對補償所提之條件。傳播自影像源22的光以一輸入偏極化方向100離開偏光板82，其被顯示成一傾斜圓柱體，表示偏極化之方向與圖面平面成+45°角。
圖23A顯示一驅動信號之低電壓強度位準VL從顯示器驅動電路262施加至VAN裝置244及246二者。驅動信號位準VL低於VAN門檻電壓或甚至等於零。在此電壓處，第一VAN裝置244中的分子軸向252C及252n係垂直於基板248，而第二VAN裝置246中的分子軸向258C及258n係垂直於基板254。其藉由代表第一VAN裝置244中由側面檢視的區域分子軸向之圓柱體252c和252n以及第二VAN裝置246中由側面檢視的圓柱體258c和258n顯示此狀況。分別相對於基板248及254法線方向之表面接觸分子軸向252c及258C的微小預傾角並未顯示於圖中。在每一VAN裝置244及246之內，其區域分子軸向均彼此平行。在施加的驅動信號位準VL處，VAN裝置244及246二者均具備一殘餘平面內延遲ΓR之特徵，各自均相同；但由於VAN裝置244及246之ΓR的慢軸係正交排列，故其仍彼此補償，且入射光之偏極化狀態在通過其組合之後維持不變。
圖23B顯示同一驅動信號的高電壓強度位準VH施加至第一VAN裝置244和第二VAN裝置246二者，從而使得分子軸向252n及258n之排列分別幾近平行於由電極層250及256所界定的液晶裝置邊界。
圖23C顯示在驅動信號位準VH被自VAN裝置244及246移除並置換成驅動信號位準VL之後一短暫時間內的分子軸向方位之一時間點上之快照，分別由顯示器驅動電路262中的開關2641及2642之開關位置所示。顯示於第一VAN裝置244中表面未接觸分子軸向252n之中央分子軸向上之小箭頭270表示該中央分子軸向正處於旋轉回圖23A所示之垂直排列狀態之過程。同樣的旋轉發生於第二VAN裝置246之中，如分別以ⓧ及⊙符號表示的進入及離開圖面平面之箭頭272所示。表面未接觸分子軸向252n藉由在圖面平面之中旋轉而在第一VAN裝置244之中鬆釋，而表面未接觸分子軸向258n藉由在一垂直於圖面且垂直於基板的平面之中旋轉而在第二VAN裝置246之中鬆釋。此例中其進行動態補償。
圖23D顯示第一VAN裝置244維持於VL而第二VAN裝置246被以一驅動信號之高電壓強度位準VH導通之情形。VAN裝置244與246之組合不再進行補償，因為施加至VAN裝置244與246之驅動信號已然不同。第一VAN裝置244引出一殘餘的平面內延遲ΓR，而第二VAN裝置246引出一平面內延遲Γ0，從而造成一個總延遲Γ0-ΓR，因為殘餘及平面內延遲之慢軸彼此成90°角。利用Γ0-ΓR=λ/2得到偏極化調變器240之90°偏極化旋轉，其中λ係光線之設計波長，如輸出偏極化方向110所示。
以下參照圖24A及24B說明使用VAN裝置之主動式眼鏡的視角補償，其中顯示於圖24A中之一調變器組件堆疊230'未納入補償，而顯示於圖24B中之一調變器組件堆疊230"包含二個市售之Nitto-Denko 55-275雙軸延遲器薄膜274及276。上方延遲器274之慢軸平行於相鄰偏光板60之傳輸軸，而下方延遲器276之慢軸平行於相鄰偏光板82之傳輸軸。偏光板60及82之傳輸軸彼此正交排列。此VAN裝置中的液晶材料係負介電質異相性材料MLC-7026-100，可取得自德國Darmstadt的Merck Gmb公司。當然，採用不同延遲器和液晶混合物的其他實施例亦將適於實施所揭示之補償。
圖25A及25B之模擬等對比圖顯示，藉由加入如圖24B所示的二Nitto 55-275補償器薄膜274及276，可以顯著地增進高對比視角之範圍。圖25A顯示，在無補償之下，VAN對比度係至少100:1者可達19°極角，而至少20:1者可達30°極角。此與圖22的未補償ECB情況相當。然而，圖25B顯示，補償之後，VAN對比度係至少100:1者可達30°，而至少20:1者則可達45°。此遠較圖22的未補償ECB情況擴大許多，其中對比度係至少100:1者僅可達25°，而20:1則僅達35°。
VAN裝置亦可用於使用被動式眼鏡的立體觀賞系統，如圖26所示。左眼及右眼的模擬等對比圖顯示於圖27A及27B之中。圖27A及27B與圖20A及20B的比較顯示，在無薄膜補償之下，使用VAN裝置的偏極化調變器的高對比視野的角度範圍比ECB裝置寬。
圖20A、20B、20C、及20D顯示ECB裝置，而圖27A及27B顯示VAN裝置，當被動式眼鏡配合所揭示的偏極化調變器使用之時，右眼及左眼的視角特徵全然不同。為了針對每一眼均達到最佳的高對比視角範圍，目鏡被分別補償。
舉例而言，圖28顯示一種採用如圖23A、23B、23C、及23D所示之VAN裝置以及被動式眼鏡152'''之立體觀賞系統，其中右眼及左眼的目鏡之中使用不同的補償薄膜。在右側目鏡之中，一具有62奈米平面內延遲及309奈米平面外延遲之雙軸補償器280被安置於TAC層220與四分之一波薄膜184之間。雙軸補償器280之慢軸之方位配置於90°，此平行其相鄰偏光板60R之傳輸軸。在左側目鏡之中，視角補償係利用一150奈米正C型薄膜282置放於左側目鏡中的四分之一波薄膜188的前方以及一100奈米正A型薄膜284置於TAC層222與四分之一波薄膜188之間之組合達成，其中正A型薄膜284之慢軸之方位被配置成平行於相鄰偏光板60L'之傳輸軸。一正A型薄膜係其慢軸位於薄膜平面中之一正單軸雙折射薄膜。
圖29A及29B顯示圖28所例示之分別補償目鏡組態之左眼及右眼之模擬等對比圖。較之圖27A及27B所示之未補償立體觀賞系統，其達成遠較其寬的高對比視角。
舉例而言，圖30顯示一種採用如圖9A、9B、9C、及9D所示之ECB裝置以及被動式眼鏡152""之立體觀賞系統，其中右眼及左眼的目鏡之中使用不同的補償薄膜。在右側目鏡之中，一300奈米正C型薄膜286置放於四分之一波薄膜184的前方以及一350奈米正A型薄膜288置於偏光板TAC層220與四分之一波薄膜184之間，其中正A型薄膜288之慢軸之方位被配置成平行於相鄰偏光板60R之傳輸軸。在左側目鏡之中，視角補償係利用一150奈米正C型薄膜282置放於左側目鏡中的四分之一波薄膜188的前方以及一100奈米正A型薄膜284置於偏光板TAC層222與四分之一波薄膜188之間之組合達成，其中正A型薄膜284之慢軸之方位被配置成平行於相鄰偏光板60L'之傳輸軸。
圖31A及31B顯示圖30所例示之分別補償目鏡組態之左眼及右眼之模擬等對比圖。相較於圖20A及20B所示之未補償立體系統，或者甚至圖20C及20D所示之補償系統，其達成一遠遠較寬之高對比視角範圍，其中雙眼接收同一角度之補償器。
在所揭示偏極化狀態調變器的許多應用之中，溫度可以並未維持固定且可以在一廣闊範圍之內變動，例如暖機時間中包含於一投影機內之一調變器之情形。由於液晶之材料性質已知是溫度相關的，特別其雙折射性，溫度上的任何改變均將使組合之第一及第二液晶裝置之半波光學延遲狀態之波長偏離設計波長。此偏離將造成採用主動式或被動式眼鏡之立體觀賞系統的明亮狀態中的亮度減損和顏色偏移。此外，在此等採用被動式眼鏡的系統之中，使得為半波狀態設定之波長遠離四分之一波薄膜設計波長(此對溫度相當不敏感)的任何偏移均將導致傳送至觀看者左眼的影像中的疊影增加。
對於一向列型液晶而言，雙折射性之溫度相關性Δn可以由以下公式大致估算：
其中T係以絕對溫度為單位之溫度度數，Tclp係以絕對溫度為單位之向列型等向轉變溫度，而Δn0代表具有一單位順序參數之一完美順序向列型液晶之一虛擬雙折射性。藉由將雙折射性標準化成一固定溫度，例如20℃，可以將式中的Δn0分解出此方程式。
圖32顯示ECB混合物MLC-7030與VAN混合物MLC-7026-100之雙折射性被標準化於20℃之雙折射性的模擬溫度相關性，其中ECB混合物MLC-7030在20℃具有0.1126之雙折射性以及75℃之Tclp，而VAN混合物MLC-7026-100在20℃具有0.1091之雙折射性以及80.5℃之Tclp。此等曲線之形狀可能與實際量測者略有偏離，但其趨勢應仍相仿。
圖33係一顯示一填充以ECB混合物MLC-7030並具有3.0微米晶盒間隙及3°預傾角之ECB裝置在20℃處之相位偏移之模擬電壓相關性之曲線圖，其中之相位偏移係以度為單位。當施加電壓之時，相位偏移單調地從大約220°減少至0°。此曲線適用於第一或第二ECB裝置。由於二ECB裝置之慢軸係彼此正交排列，故其中一ECB裝置之相位偏移自另一ECB裝置之相位偏移減除。在第二子圖框期間，一高電壓強度VH施加至第一ECB裝置，造成一相位延遲ΓR，同時一可以是零的低電壓強度VL施加至第二ECB裝置，造成一延遲Γ0。將偏極化光旋轉90°以達成最佳效能，Γ0-ΓR=λ/2，此係一位於設計波長λ處之180°相位偏移。電壓可施加至ECB裝置二者或其中之一以達成該180°相位偏移之狀態。在圖33所示的實例之中，將VH=20.8 V施加至第一ECB裝置得到一9.1°之相位偏移，而將VL=2.2 V施加至第二ECB裝置得到一189.1°之相位偏移，達成該組合之預定180°相位偏移差異。
檢視圖33發現其存在許多將提供一個180°整體相位偏移的可能電壓對(VH、VL)。圖34以固定180°相位偏移之曲線家族之形式顯示此等電壓對，每一曲線各自對應至溫度20℃、30℃、40℃、或45℃，其中模擬將MLC-7030溫度增加時雙折射性減少之情況列入考慮，如圖32所示。圖34清楚呈現其可以依據溫度個別或組合式地調整VH及VL，以維持預定之180°相位偏移。其可以特別有利於同時調整VH及VL二者以維持一固定之180°相位偏移。此由圖34中之控制線可看出，其中VH及VL二者均隨著溫度之減少而增加。隨溫度減少而增加VH在較低溫度處確保一快速之導通時間，此處液晶之黏性顯著較高。
圖35顯示一電路300之簡化功能方塊圖，其可用以調整VH及VL之位準以在一寬廣的溫度範圍之中維持一固定之180°相位偏移。在電路300之中，一溫度感測器302量測液晶裝置304及306之運作溫度，並透過處理電路308依據所儲存的液晶裝置304及306之相位偏移反應調整VH及VL之位準。VH及VL之位準接著被發送至時序及驅動電路310，其將驅動波形施加至液晶裝置304及306。所執行的依據感測器302量測之溫度對VH及VL位準進行調整之控制程序可以決定自類似圖34之曲線，此處將儲存並使用實際量測之曲線，而非模擬之近似情況。
圖36係一顯示一填充以VAN混合物MLC-7026-100並具有3.0微米晶盒間隙及87°預傾角之VAN裝置在20℃處之相位偏移之模擬電壓相關性之曲線圖，其中之相位偏移係以度為單位。當施加電壓之時，相位偏移單調地從接近0°增加至大約205°。此曲線適用於第一或第二VAN裝置。由於該二VAN裝置之慢軸係彼此正交排列，故其中一VAN裝置之相位偏移自另一VAN裝置之相位偏移減除。在第二子圖框期間，一高電壓強度VH施加至第二VAN裝置，造成一相位延遲Γ0，同時一可以是零的低電壓強度VL施加至第一VAN裝置，造成一相位延遲ΓR。將偏極化光旋轉90°以達成最佳效能Γ0-ΓR=λ/2，此係一位於設計波長λ處之180°相位偏移。電壓被施加至VAN裝置二者或其中之一以達成該180°相位偏移之狀態。在圖36所示的實例之中，將VH=24.9 V施加至第二VAN裝置得到一204.7°之相位偏移，而將VL=2.2 V施加至第一VAN裝置得到一24.7°之相位偏移，達成該組合預定之180°相位偏移差異。
檢視圖36發現其存在許多將提供一個180°之整體相位偏移的可能電壓對(VH、VL)。圖37以固定180°相位偏移之曲線家族之形式顯示此等電壓對，每一曲線各自對應至溫度20℃、30℃、40℃、或45℃，其中模擬將MLC-7026-100溫度增加時雙折射性減少之情況列入考慮，如圖32所示。圖36清楚呈現其可以依據溫度個別或組合式地調整VH及VL，以維持預定之180°相位偏移。其可以特別有利於同時調整VH及VL二者以維持一固定之180°相位偏移。此由圖37中之控制線可看出，其中VH及VL二者均隨著溫度之減少而增加。隨溫度減少而增加VH在較低溫度處確保一快速之導通時間，此處液晶之黏性顯著較高。
前述實施例之細節可以在未脫離本發明之基本原理下進行許多修改，此對於習於斯藝者將係顯而易見的。本發明之範疇因此應由以下之申請專利範圍所界定。
10．．．平行於基板之一平面
12．．．分子軸向在平面10上的一投影
20．．．偏極化調變器
22．．．影像源
24．．．輸入偏光板
26．．．第一TN裝置
28．．．第二TN裝置
30．．．玻璃基板
32．．．透光電極層
34c．．．電極表面接觸分子軸向
34n．．．電極表面未接觸分子軸向
36．．．玻璃基板
38．．．透光電極層
40c．．．電極表面接觸分子軸向
40n．．．電極表面未接觸分子軸向
42．．．輸入偏極化狀態/方向
44．．．輸出偏極化狀態/方向
501．．．開關
502．．．開關
52．．．顯示器驅動電路
54．．．進入表面
56．．．離去表面
60．．．輸出偏光板
60R．．．輸出偏光板
60L．．．輸出偏光板
60L'．．．左側目鏡透鏡偏光板
80．．．偏極化調變器
80'．．．偏極化調變器
80"．．．偏極化調變器
82．．．輸入偏光板
82'．．．輸入偏光板
84．．．第一ECB液晶裝置
86．．．第二ECB液晶裝置
88．．．玻璃基板
90．．．透光電極層
92c．．．電極表面接觸分子軸向
92n．．．電極表面未接觸分子軸向
94．．．玻璃基板
96．．．透光電極層
98c．．．電極表面接觸分子軸向
98n．．．電極表面未接觸分子軸向
100．．．輸入偏極化方向
100'．．．輸入偏極化方向
102．．．顯示器驅動電路
1041．．．開關
1042．．．開關
110．．．輸出偏極化方向
110'．．．輸出偏極化方向
120．．．偏極化調變器
122．．．第一π液晶盒
124．．．第二π液晶盒
126．．．顯示器驅動電路
130c．．．分子軸向
130n．．．表面未接觸分子軸向
132c．．．分子軸向
132n．．．表面未接觸分子軸向
1341．．．開關
1342．．．開關
150．．．立體3D觀賞系統
150'．．．立體3D觀賞系統
150"．．．立體3D觀賞系統
152．．．被動式眼鏡
152'．．．被動式眼鏡
152"．．．被動式眼鏡
152'''．．．被動式眼鏡
152""．．．被動式眼鏡
154．．．第一ECB裝置84之慢軸
156．．．第二ECB裝置86之慢軸
158．．．亮長方形
160．．．暗長方形
162．．．右眼光傳輸曲線
164．．．左眼光傳輸曲線
166．．．右眼光傳輸曲線
168．．．左眼光傳輸曲線
180．．．外部四分之一波薄膜
182．．．外部四分之一波薄膜180之慢軸
184．．．四分之一波薄膜
186．．．四分之一波薄膜184之慢軸
188．．．四分之一波薄膜
190．．．四分之一波薄膜188之慢軸
200．．．曲線
202．．．曲線
204．．．曲線
206．．．曲線
208．．．曲線
210．．．曲線
212．．．曲線
220．．．TAC層
222．．．TAC層
224．．．TAC層
226．．．正C型薄膜補償器
230．．．目鏡
230'．．．調變器組件堆疊
230"．．．調變器組件堆疊
240．．．偏極化調變器
240'．．．偏極化調變器
244．．．第一VAN液晶裝置
246．．．第二VAN液晶裝置
248．．．玻璃基板
250．．．透光電極層
252c．．．電極表面接觸分子軸向
252n．．．電極表面未接觸分子軸向
254．．．玻璃基板
256．．．透光電極層
258c．．．電極表面接觸分子軸向
258n．．．電極表面未接觸分子軸向
262．．．顯示器驅動電路
2641．．．開關
2642．．．開關
274．．．雙軸延遲器薄膜
276．．．雙軸延遲器薄膜
280．．．雙軸補償器
282．．．正C型薄膜
284．．．正A型薄膜
286．．．正C型薄膜
288．．．正A型薄膜
300．．．電路
302．．．溫度感測器
304．．．液晶裝置
306．．．液晶裝置
308．．．處理電路
310．．．時序及驅動電路
圖1定義一液晶材料層內部之一液晶分子軸向n之傾斜角θ和方位角φ。
圖2顯示第一及第二液晶裝置之傾斜及方位角分佈曲線，其中處於一輸入偏極化狀態之入射光透過該等液晶裝置傳播，且其中該第二液晶裝置補償該第一液晶裝置對該輸入偏極化狀態造成之變化。
圖3A、3B、3C、及3D顯示施加至安裝於一第一較佳實施例中之第一及第二90° TN液晶裝置之各種不同驅動電壓對輸出偏極化造成之效應，此第一較佳實施例係一可以被納入一使用被動式或主動式觀看眼鏡的立體3D系統之中的偏極化調變器。
圖4針對圖3A、3B、3C、及3D之第一較佳實施例例示一驅動方法，其使用DC平衡之圖框倒置並在二偏極化狀態之間達成快速切換。
圖5針對圖3A、3B、3C、及3D之第一較佳實施例例示一第一選替性驅動方法，其使用雙極性脈波以在每一子圖框之內達到DC平衡。
圖6針對圖3A、3B、3C、及3D之第一較佳實施例例示一第二選替性驅動方法，其使用過壓驅動脈波以增加切換速度。
圖7例示一依據一第二較佳實施例之用於主動式眼鏡之驅動方法。
圖8例示一依據一第三較佳實施例之用於主動式眼鏡之驅動方法，其包含在影像正在更新的時段期間的空白。
圖9A、9B、9C、及9D顯示施加至一第四較佳實施例中之第一及第二正ECB液晶裝置之各種不同驅動電壓對輸出偏極化造成之效應，此第四較佳實施例係一可以被納入一使用被動式或主動式觀看眼鏡的立體3D系統之中的偏極化調變器。
圖10A、10B、10C、及10D針對圖9A、9B、9C、及9D之第四實施例顯示使用二正ECB液晶裝置之一光快門之量測驅動波形以及光學切換反應。
圖11A、11B、11C、及11D顯示施加至一第五較佳實施例中之第一及第二液晶π液晶盒之各種不同驅動電壓對輸出偏極化造成之效應，此第五較佳實施例係一可以被納入一使用被動式或主動式觀看眼鏡的立體3D系統之中的偏極化調變器。
圖12例示一使用過壓驅動及欠壓驅動之結合以增進切換速度的驅動方法。
圖13A及13B顯示以圖9A、9B、9C、及9D之偏極化調變器構建而成之一被動式立體3D觀賞系統。
圖14顯示圖13A及13B之被動式立體3D觀賞系統之第一及第二子圖框期間所產生的清楚與光阻隔狀態之模擬光學傳輸光譜。
圖15A及15B顯示實施成使得偏極化調變器在右旋及左旋圓形偏極化光之間切換的圖13A及13B的被動式立體3D觀賞系統。
圖16顯示圖15A及15B之被動式立體3D觀賞系統之左眼之光阻隔狀態之模擬光學傳輸光譜，其係利用三個具有不同波長色散特性之四分之一波光學延遲器構建而成。
圖17顯示圖15A及15B之被動式立體3D觀賞系統之光學傳輸之模擬結果，其係利用由聚碳酸酯構成之四分之一波光學延遲器以及ECB元件構建而成。
圖18顯示圖15A及15B之被動式立體3D觀賞系統之光學傳輸之實際量測，其係如參照圖17所述構建而成。
圖19顯示圖15A及15B之被動式立體3D觀賞系統，以一選擇性C型補償器實施而成以增進呈現給觀賞者之右眼及左眼之透視圖像之視角。
圖20A、20B、20C、及20D顯示圖19之被動式立體3D觀賞系統之模擬等對比圖，其中圖20A及20B分別顯示未使用該選擇性C型補償器之左眼和右眼的低對比視角效能，而圖20C及20D則分別顯示使用該選擇性C型補償器之左眼和右眼的高對比視角效能。
圖21顯示以一類似使用於圖19之被動式系統中的偏極化調變器構建而成並在光學路徑之中納入一C型補償器以在一寬廣的極視角範圍上增進對比度之一主動式立體3D觀賞系統。
圖22A及22B顯示模擬之等對比圖，藉由比較，顯示可以藉由如圖21所示將一C型補償器納入光學路徑之中而加寬具有極小疊影效應的高對比視角之範圍。
圖23A、23B、23C、及23D顯示施加至一第六較佳實施例中之第一及第二液晶VAN晶盒之各種不同驅動電壓對輸出偏極化造成之效應，此第六較佳實施例係一可以被納入一使用主動式或被動式觀看眼鏡的立體3D系統之中的偏極化調變器。
圖24A及24B顯示圖23A、23B、23C、及23D之偏極化調變器分別在不使用及使用視角補償下被納入一主動式立體3D觀賞系統之中。
圖25A及25B顯示模擬之等對比圖，藉由比較，顯示視野補償對於擴大高對比視角之範圍的影響。
圖26顯示圖23A、23B、23CD、及23D之偏極化調變器被納入如圖所示19的以四分之一波光學延遲器構建而成之一被動式立體3D觀賞系統之中。
圖27A及27B分別顯示圖26之被動式眼鏡之左眼及右眼目鏡之模擬等對比圖。
圖28顯示一被動式立體觀賞系統，利用圖23A、23B、23C、及23D之偏極化調變器以及左右眼目鏡使用不同光學補償器的被動式眼鏡構建而成。
圖29A及29B分別顯示圖28之被動式眼鏡之分別補償之左眼及右眼目鏡之模擬等對比圖。
圖30顯示一被動式立體觀賞系統，利用圖9A、9B、9C、及9D之偏極化調變器以及左右眼目鏡使用不同光學補償器的被動式眼鏡構建而成。
圖31A及31B分別顯示圖30之被動式眼鏡之分別補償之左眼及右眼目鏡之模擬等對比圖。
圖32顯示一ECB液晶混合物之標準化雙折射性與一VAN液晶混合物之標準化雙折射性相對於溫度之模擬關聯性。
圖33係一曲線圖，顯示在20℃下一填充以圖32所示ECB液晶混合物之ECB裝置造成的相位偏移相對於電壓之模擬關聯性。
圖34顯示圖32中所示之ECB液晶混合物之各種運作溫度之固定180°相位偏移之四條VH相對於VL之曲線。
圖35係一電路之簡化功能方塊圖，用以調整VH和VL之位準以在一寬廣的溫度範圍之中維持偏極化狀態調變器之液晶元件所達成的180°相位偏移。
圖36係一曲線圖，顯示在20℃下一填充以圖32所示VAN液晶混合物之VAN裝置造成的相位偏移相對於電壓之模擬關聯性。
圖37顯示圖32中所示之VAN液晶混合物之各種運作溫度之固定180°相位偏移之四條VH相對於VL之曲線。
60R．．．輸出偏光板
60L'．．．左側目鏡透鏡偏光板
80"．．．偏極化調變器
82'．．．輸入偏光板
84．．．第一ECB液晶裝置
86．．．第二ECB液晶裝置
150"．．．立體3D觀賞系統
152"．．．被動式眼鏡
180．．．外部四分之一波薄膜
184．．．四分之一波薄膜
188．．．四分之一波薄膜
220．．．TAC層
222．．．TAC層
224．．．TAC層
226．．．正C型薄膜補償器

Claims (31)

  1. 一種光學偏極化狀態調變器，用於一觀賞者的分時多工立體三維影像觀看，該調變器以交替順序接收處於一輸入偏極化狀態並在包含更新影像部分的不同的第一及第二子圖框之中攜載一景象之第一及第二透視圖像之光，包含：第一及第二液晶裝置，該些組合於光學序列之中，使得透過其傳播的偏極化光可以根據施加至該第一及第二液晶裝置的電壓接受一偏極化狀態之改變；該第一及第二液晶裝置分別具有第一及第二組分子軸向且其經構建及經指向致使，由於所施加的相等電壓之移除，位於第一及第二組中之分子軸向彼此相配合地鬆釋並從而動態地偏移偏極化狀態變化，使得通過並離開該第一及第二液晶裝置之組合的入射光的多個波長均處於該輸入偏極化狀態；驅動電路，分別發送第一及第二驅動信號至該第一及第二液晶裝置，該第一及第二驅動信號包含針對該第一及第二液晶裝置建立較低強度分子軸向場域狀態之較低強度位準，且該第一及第二驅動信號包含針對該第一及第二液晶裝置建立較高強度分子軸向場域狀態的具有較低-至-較高強度位準供電式轉變的脈波；該第一及第二驅動信號在該第一及第二子圖框中的一子圖框期間彼此配合以造成，在該第一及第二液晶裝置之中，在此一子圖框的更新影像部分期間分子軸向自其鬆釋的該較高強度分子軸向場域狀態之形成，使得位於第一及第二組中之分子軸向偏移偏極化狀態之變化並從而授予通過該第一及第二液晶裝置之組合的影像攜載偏極化光一等於該輸入偏極化狀態之第一輸出偏極化狀態；並且該第一及第二驅動信號在該第一及第二子圖框中的另一子圖框期間彼此配合以造成，在不同的第一及第二液晶裝置之中，在該另一子圖框的更新影像部分期間該較低及較高強度分子軸向場域狀態之形成，使得位於該第一及第二組中之分子軸向未偏移偏極化狀態之變化並從而授予通過該第一及第二液晶裝置之組合的影像攜載偏極化光一異於該第一輸出偏極化狀態之第二輸出偏極化狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二組分子軸向中之一组分子軸向被配置成該第一及第二組分子軸向中另一组分子軸向之一90°旋轉鏡像。
  3. 如申請專利範圍第2項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及該第二液晶裝置之類型係扭轉向列型。
  4. 如申請專利範圍第3項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二液晶裝置包含相等的旋光摻雜物但相反旋光性。
  5. 如申請專利範圍第2項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二液晶裝置包含光傳播表面且係一種其光軸配置成位於該光傳播表面上之該光軸之投影彼此正交相關之π液晶盒(pi-cell)類型。
  6. 如申請專利範圍第2項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二液晶裝置係電場控制雙折射類型，其排列層表面接觸分子軸向係配置成使得該第一及第二液晶裝置中之一液晶裝置之表面接觸分子軸向係正交相關於該第一及第二液晶裝置中另一液晶裝置之表面接觸分子軸向。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學偏極化狀態調變器，具有一光線進入表面和一光線離去表面，且另包含：一影像源及一輸入偏光板，彼此光學式地相連，該影像源以交替之順序產生該第一及第二透視圖像，而處於該輸入偏極化狀態並攜載該第一及第二透視圖像的光離開該輸入偏光板以投射於該光線入口表面之上；以及一被動式解碼器，包含藉由一傳輸媒介與該光線離去表面分隔之第一及第二觀看裝置，且被組構成在不同的該第一及第二子圖框期間接收處於該第一及第二輸出偏極化狀態的影像攜載偏極化光，該第一觀看裝置包含一具有一第一傳輸偏極化軸之第一偏光板，其被指向以傳送該第一輸出偏極化狀態之光並阻隔該第二輸出偏極化狀態之光，而該第二觀看裝置包含一具有一第二傳輸偏極化軸之第二偏光板，其被指向以傳送該第二輸出偏極化狀態之光並阻隔該第一輸出偏極化狀態之光線，從而在不同的該第一及第二子圖框期間將該第一及第二透視圖像呈現給該觀賞者。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學偏極化狀態調變器，具有一光線進入表面和一光線離去表面，且另包含：一影像源，發出攜載該第一及第二透視圖像之光，行進通過一傳輸媒介，並行進通過一輸入偏光板而產生該處於該輸入偏極化狀態並攜載該第一及第二透視圖像之光，以投射於該光線入口表面；以及一分析偏光板，光學式地連接該光線離去表面，處於該第一及第二輸出偏極化狀態其中一狀態的影像攜載偏極化光通過該分析偏光板而將該第一及第二透視圖像對應的其中之一呈現給該觀賞者。
  9. 如申請專利範圍第8項之光學偏極化狀態調變器，其中該輸入偏光板及該分析偏光板分別具有彼此呈橫切關係之一輸入濾光鏡傳輸偏極化軸以及一分析濾光鏡傳輸偏極化軸。
  10. 如申請專利範圍第1項之光學偏極化狀態調變器，其中光線進入及離去表面連接不同的該第一及第二液晶裝置，其中該第一及第二液晶裝置係以具有雙折射性特徵之液晶材料構建而成，且其中該液晶材料之離軸雙折射性效應對一系統特徵視角範圍有所貢獻，且另包含：一輸入偏光板，處於該輸入偏極化狀態並攜載該第一及第二透視圖像之光經由該輸入偏光板離開，以投射於該光線入口表面；一輸出偏光板，在不同的該第一及第二子圖框期間接收處於該第一及第二輸出偏極化狀態之影像攜載偏極化光；以及一雙折射補償器，位於該輸入與輸出偏光板之間，以至少部分地偏移該離軸雙折射性效應而產生一寬於該特徵系統視角範圍之系統視角範圍。
  11. 如申請專利範圍第10項之光學偏極化狀態調變器，其中該雙折射補償器包含一C型補償器。
  12. 如申請專利範圍第11項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及該第二液晶裝置之類型係電場控制雙折射型。
  13. 如申請專利範圍第11項之光學偏極化狀態調變器，其中該輸入偏光板及該輸出偏光板分別具有彼此呈橫切關係之一輸入濾光鏡傳輸偏極化軸以及一輸出濾光鏡傳輸偏極化軸，且其中該C型補償器係位於該光線離去表面與該輸出偏光板之間。
  14. 如申請專利範圍第13項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及該第二液晶裝置之類型係電控制雙折射型。
  15. 如申請專利範圍第10項之光學偏極化狀態調變器，其中該雙折射補償器包含分別具有橫切排列之第一及第二慢軸之第一及第二雙軸雙折射層。
  16. 如申請專利範圍第15項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二液晶裝置之類型係垂直向列型。
  17. 如申請專利範圍第15項之光學偏極化狀態調變器，其中該輸入偏光板及該輸出偏光板分別具有彼此呈橫切關係之一輸入濾光鏡傳輸偏極化軸以及一輸出濾光鏡傳輸偏極化軸，且其中該第一及第二液晶裝置係位於該第一及第二雙軸雙折射層之間。
  18. 如申請專利範圍第17項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二液晶裝置之類型係垂直向列型。
  19. 如申請專利範圍第1項之光學偏極化狀態調變器，其中光線進入及離去表面係連接不同的該第一及第二液晶裝置，且其中該第一及第二液晶裝置係以具有雙折射性特徵之液晶材料構建而成，該雙折射性顯現對一系統特徵對比度有所貢獻之波長色散，且另包含：一輸入偏光板，處於該輸入偏極化狀態並攜載該第一及第二透視圖像之光經由該輸入偏光板離開，以投射於該光線入口表面；一四分之一波光學延遲器，位於相鄰該光線離去表面處以將圓形偏極化授予處於該第一及第二偏極化狀態之影像攜載光；以及一被動式觀看解碼器，包含藉由一傳輸媒介與該光線離去表面及該四分之一波光學延遲器分隔之第一及第二觀看裝置，且被組構成在不同的該第一及第二子圖框期間接收處於該第一及第二輸出偏極化狀態的影像攜載圓形偏極化光，並自該影像攜載圓形偏極化光移除圓形偏極化，該第一觀看裝置包含一具有一慢軸之第一四分之一波光學延遲器，並與一第一偏光板協同運作以傳送該第一輸出偏極化狀態之光並阻隔該第二輸出偏極化狀態之光，該第一偏光板具有一方位相對於該第一四分之一波光學延遲器之慢軸配置之第一傳輸軸，該第二觀看裝置包含一具有一慢軸之第二四分之一波光學延遲器，並與一第二偏光板協同運作以傳送該第二輸出偏極化狀態之光並阻隔該第一輸出偏極化狀態之光，該第二偏光板具有一方位相對於該第二四分之一波光學延遲器之慢軸配置之第二傳輸軸，該四分之一波光學延遲器位於相鄰該光線離去表面、第一四分之一波光學延遲器、以及第二四分之一波光學延遲器處，其各自以具有波長色散特徵之雙折射材料構建而成，該波長色散大致匹配該液晶材料之雙折射性中之波長色散，以在不同的該第一及第二子圖框期間，將顯現出一高於該系統特徵對比度之對比度的該第一及第二透視圖像呈現給該觀賞者。
  20. 如申請專利範圍第19項之光學偏極化狀態調變器，另包含一C型補償器，位於該光線離去表面與該被動式觀看解碼器之該第一及第二偏光板之間。
  21. 如申請專利範圍第20項之光學偏極化狀態調變器，其中該C型補償器係接附至與該光線離去表面相鄰之該四分之一波光學延遲器之上。
  22. 如申請專利範圍第20項之光學偏極化狀態調變器，其中該C型補償器包含分別接附至該第一及第二四分之一波光學延遲器之第一及第二部分。
  23. 如申請專利範圍第19項之光學偏極化狀態調變器，另包含第一及第二雙折射補償器，分別包含於該第一及第二觀看裝置之中並具有不同雙折射性質之特徵。
  24. 如申請專利範圍第23項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二雙折射補償器中之至少一雙折射補償器包含A型及C型補償器疊層。
  25. 如申請專利範圍第24項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二雙折射補償器各自均包含具有不同光學延遲數值之A型及C型補償器疊層。
  26. 如申請專利範圍第25項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及該第二液晶裝置之類型係電控制雙折射型。
  27. 如申請專利範圍第24項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二雙折射補償器中之另一雙折射補償器包含一雙軸雙折射層。
  28. 如申請專利範圍第27項之光學偏極化狀態調變器，其中該第一及第二液晶裝置之類型係垂直向列型。
  29. 如申請專利範圍第1項之光學偏極化狀態調變器，另包含：一溫度感測器，有效連接該第一及第二液晶裝置以量測裝置運作溫度資訊；記憶體儲存，包含對應於該第一及第二液晶裝置之分子軸向場域狀態之溫度相關相位偏移反應資料；以及處理電路，有效連接該驅動電路以產生建立一半波長偏極化狀態改變之第一及第二驅動信號，該處理電路存取所儲存的對應至該量測裝置運作溫度資訊之相位偏移反應資料並使得該驅動電路產生較高及較低強度位準之該第一及第二驅動信號，其在一寬廣溫度範圍內維持對應至該半波長偏極化狀態改變之一大致固定相位偏移。
  30. 如申請專利範圍29之光學偏極化狀態調變器，其中該儲存之溫度相關相位偏移反應資料係藉由實際之量測而產生。
  31. 如申請專利範圍29之光學偏極化狀態調變器，其中該儲存之溫度相關相位偏移反應資料係藉由模擬而產生。
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