电补偿ＬＣＤ组件制造技术

本发明专利技术涉及一种使用在成像器件中的ＬＣＤ面板的电对比度增强的方法。该方法包括将ＬＣＤ面板与调整延迟器以预定方位定向耦合的步骤，用于至少部分补偿残余面内延迟，接下来的步骤是对ＬＣＤ面板的暗状态进行非机械微调。在优选实施例中，对ＬＣＤ面板的暗状态的微调通过调整ＬＣ电压的暗状态量级来实现。该方法可被成批使用，例如可以被电子调谐以提供高开／关对比度的集成调整延迟器／ＬＣＤ面板组件的晶片级制造。

【技术实现步骤摘要】

本申请总的涉及投射显示器的偏振补偿，具体涉及结合LCD面板和调整延迟器(trim retarder)的电调谐LCD组件，以及涉及用于对所述LCD组件电调谐以提高对比度的方法。
技术介绍
液晶显示器(LCDs)被通常应用于大屏幕电视和监视器的投射显示器。在这些基于LCD的投射系统中，高功率的光束在入射到LCD面板前经过偏振器。LCD面板逐个像素地控制入射光的偏振并将其重新导向相应的偏振器/检偏器，然后偏振器/检偏器使具有合适偏振的光重新导向至将图像投射到屏幕的投射透镜。一种特别成功的基于LCD的投射系统是基于WGP的LCoS微显示系统，它使用线栅偏振器(WGP)和硅上液晶(LCoS)面板。当与其他微显示技术如透射式液晶显示器(xLCD)、数字光处理器(DLP)和直视LCD相比，这种微显示系统被证实可以展示高分辨率和高图像对比度，它一般使用三块或更多块微显示面板(如每块对应一种原色带)以提高屏幕亮度。参考图1，示出了传统的3-面板的基于WGP的LCoS微显示系统。这种微显示系统包括例如是高压放电管的光源5和灯棍7。灯棍7使光源5产生的锥形光束均匀化，以保证空间均匀的光分布。作为选择，灯棍7是产生线偏振光的偏振转换光管(PCLP)。第一透镜8a将光从灯棍7传递到第一折叠式反射镜(folding mirror)9，该第一折叠式反射镜9将光引导至第一二向色滤光器(dichroic filter)10。该第一二向色滤光器10从其余光中分离出兰光，并且引导兰光经过第二透镜8b和第三透镜8c及第二折叠式反射镜17和第三折叠式反射镜16至第一LCoS显示面板20a。被传输经过二向色滤光片10的其余光被引导经过第四透镜8d和第五透镜8e及第四折叠式反射镜11至第二二向色滤光器12。第二二向色滤光器12将其余光分成绿光和红光，其前者被引导至第二LCoS显示面板20b，其后者被引导至第三LCoS显示面板20c。在到达每个LCoS显示而板20a、20b和20c之前，入射光首先分别通过WGP15、WGP14和WGP13及调整延迟补偿器21a、21b和21c。每个WGP15、WGP14、WGP13都是由多条平行的微丝(microwires)形成的偏振器/检偏器，这些微丝传输偏振态的光，使其与平行微丝的方向正交，并反射偏振态的光，使之平行于线的方向，例如，如果偏振器被设计为可以通过水平光或P偏振光，如图1所示，微丝将垂直于图1的平面。每个LCoS面板20a、20b和20c逐个像素地改变线性偏振入射光的偏振并将调制光反射到相应的WGP15、WGP14和WGP13。因为WGP15、WGP14和WGP13被定向在相对光的传播主方向大约±45°处，所以除了作为偏振器/检偏器，WGP15、WGP14和WGP13也作为分光器，用于通过沿与入射光路正交的输出光路操纵或偏转从每一个LCoS面板反射的光，将入射光从出射光中分离出来。更特别的是，每个WGP15、WGP14和WGP13将S偏振光，例如将由处于“通电”状态的像素旋转90°得到的偏振光反射到X-立方体19。X-立方体19聚集来自三个颜色信道中每一个信道的图像，并通过投射透镜18将最终图像投射到大屏幕上(未显示)。作为选择，每个颜色信道进一步包括预偏振器(未显示)和/或消光检偏器(clean-upanalyzer)(未显示)，例如这可包括一个或多个WGP和/或二向色片状偏振器。反射LCoS面板20a、20b和20c，此后通常被称为LCoS面板20可以是任一扭转向列，例如45度。扭转(45TN)或垂直排列向列(VAN型)面板，被转换(或释放)以接近垂直(homeotropic)取向。反射型LCOS和透射型xLCD中的其他LC型，即弯曲排列向列型或pi单元型还需要调整延迟器，如果LC技术采用接近垂直排列的暗状态指向器方位。在反射型衬底上的VAN型单元在功能上与透射型中的pi单元相当，即二者皆用作灰度级的电可控双折射，同时视角关于正交于LC倾斜面板的轴对称。在垂直排列中，LC单轴正极性分子垂直于设备面板取向。取决于LC模式，暗状态或OFF状态，或者没有或很小电压被施加的电压驱动状态或释放状态，可以被转换。在大多数应用中，暗状态中的真正的垂直取向是不合适的，即，需要预倾斜，以提供一致的和更快的转换行为。此外，由于在45TN面板中缺乏高压电源提供，而此面板在暗状态需要将电场应用到LC膜中，或者由于被排列表面效应锚定的边界LC层而可能不能获得暗状态中的真正垂直取向。因而，暗状态中的显示面板分别展示了面内和面外残余延迟分量，即A板和C板分量。由于在LCD面板中仅仅使用正极性单轴LC，所以C板分量总是是正的，从而在离轴照射处添加了净面板延迟。此后简称调整延迟器(TR)21的调整延迟补偿器21a、21b和21c是用来提高微显示系统的对比度性能等级的补偿元件，该对比度性能等级也受处于暗状态(例如，关闭状态)的LCoS面板的残余双折射所限制。特别地，每个调整延迟器21引入相位延迟，该相位延迟消除了由相应LCoS面板的内在双折射所导致的延迟。除非另外声明，这里使用的术语“延迟”或“延缓”是指与圆(偏振)延迟量相对的线性(偏振)延迟量。线性(偏振)延迟是光学元件厚度与折射率乘积在两个正交振偏方向上的差。线性偏振延迟引起两个正交线性偏振之间的相位差，其中一个偏振方向被校准平行于线性延迟器的e轴(非常轴)，另一个偏振方向被校准平行于线性延迟器的o轴(寻常轴)。相反的，圆偏振延迟导致右旋圆偏振光与左旋圆偏振光之间的相对相位差。线延迟可以被用来描述或面内延迟或面外延迟。被表示为光程差的面内延迟(IPR)，是指两个正交的平面内折射率之间的差与光学元件物理厚度的乘积。面外延迟是指沿着光学元件厚度方向(z方向)的折射率和面内折射率(或面内折射率的平均值)的差与光学元件物理厚度的乘积。在锥形光束中的正入射光线仅存在面内延迟，而包括斜光线(轴外光线)(也就是非垂直但沿着主S平面和P平面)和斜射光线(也就是非垂直并远离S平面和P平面入射)的离轴光线同时经历了面内延迟和面外延迟。在没有调整延迟器21的情况中，由于LCoS面板20的残余双折射，在暗状态(“关闭”状态)下照射每块微显示面板的P偏振的偏振光在反射时被稍微的椭圆偏振化。当包括P偏振分量和S偏振分量的椭圆偏振光被传输到相应的WGP15、WGP14、WGP13，S偏振分量被反射回X-立方体19，这样允许暗状态光泄漏到大屏幕上，进而限制了投射系统的对比度。包括TR21和LCoS面板20的TR补偿LCoS面板，还被称为成像器组件，关于单信道光学系统25被示意性地显示在图2中。在限定的锥角范围内的输入光线26优先地被预偏振器23偏振，其偏振对比度进一步被例如WGP的偏振分光器(PBS)14增强，这种线性极化偏振光线在传输通过延迟补偿器21时被预解开为椭圆偏振光，以及LCoS面板20中的残余双折射基本上消除了椭圆率，以使在穿过延迟补偿器21和LCoS20器件的层叠的双通道上，得到线性偏振光输出，该输出理想地返回照明系统27，并没有被PBS14偏离至投射透镜/屏幕。在图3中示出了暗状态中的LCoS面板的残余延迟的原点，示意性显示在VAN-LCoS显示面板20的一个单元70中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少由于液晶显示ＬＣＤ面板的残余面内延迟对具有预定偏振的入射光束产生的不合需要的影响的方法，该方法包括步骤：ａ）将调整延迟器与所述ＬＣＤ面板进行光耦合，所述调整延迟器具有大于所述ＬＣＤ面板的所述残余面内延迟的面内延迟；ｂ）将所述调整延迟器相对于ＬＣＤ面板定位在固定位置，以使所述ＬＣＤ面板的所述残余延迟对入射光束的偏振变化作用被至少部分地由所述调整延迟器的偏振变化作用所补偿；以及ｃ）调节所述ＬＣＤ面板的电压、所述ＬＣＤ面板的温度和所述调整延迟器的温度中的至少一个，以减弱所述ＬＣＤ面板和调整延迟器对所述入射光束的预定偏振态的组合偏振变化作用，以得到所述ＬＣＤ面板的暗状态工作条件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭金龙，安德鲁托马斯泰勒，阿普巴普拉德汉，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]