專利名稱：立體液晶快門眼鏡和立體圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
在此描述的實施例總體上涉及立體液晶眼鏡和立體圖像顯示系統(tǒng)。
背景技術：
已經(jīng)廣泛應用于顯示設備的液晶具有能夠通過電信號控制光透射屬性的功能。利用該功能，已經(jīng)將液晶應用于各種類型的快門(shutter)中，包括具有可控的光透射和光阻擋效應的眼鏡中的快門。立體系統(tǒng)的實際應用正在諸如休閑娛樂、教育、廣播和醫(yī)療領域中推進。在立體系統(tǒng)中，在快速響應快門中使用液晶，該快速響應快門以時分為基礎顯示與左眼和右眼之間的視差(parallax)相對應的左眼圖像和右眼圖像。例如，JP-A 08-327961 (1996)(公開) 描述了一種使用具有液晶單元的快門眼鏡的立體圖像顯示設備，所述液晶單元具有右眼區(qū)域和左眼區(qū)域。在使用利用液晶快門眼鏡的立體圖像顯示系統(tǒng)觀看立體圖像時，在一些情況下， 觀看者會經(jīng)歷疲勞和不適。可以理解，這一效果妨礙了對立體圖像的舒適觀看。


圖1是示出根據(jù)第一實施例的立體液晶快門眼鏡的配置的示意性透視圖；圖2是示出使用根據(jù)第一實施例的立體液晶快門眼鏡的立體圖像顯示系統(tǒng)的配置的示意性透視圖；圖3A和3B是示出立體液晶快門眼鏡的響應時間的示意圖；圖4是示出立體圖像顯示系統(tǒng)的使用狀態(tài)的示意圖；圖5是示出立體液晶快門眼鏡的液晶快門的配置的示意性透視圖；圖6是示出液晶快門的配置的表；圖7A到7D是示出液晶快門的特性的示意圖；圖8A到8D是示出液晶快門的特性的示意圖；以及圖9A和9B是示出液晶快門的特性的示意圖。
具體實施例方式通常，根據(jù)一個實施例，立體液晶快門眼鏡包括左眼液晶快門和右眼液晶快門。左眼液晶快門和右眼液晶快門中的每一個具有不多于5毫秒的響應時間。左眼液晶快門和右眼液晶快門中的每一個具有不小于350 1的對比度。對比度是在左方向和右方向上30 度視角處的值。
以下將參照附圖描述各種實施例應注意，附圖是示意性或者簡化的圖示并且部件的厚度和寬度之間的關系以及部件之間的比例尺寸可與實際部件不同。而且，即使在描繪相同部件時，也會取決于附圖而不同地示出彼此的尺寸和比例。應注意，在本申請的附圖和說明書中，相同的附圖標記應用于已經(jīng)在附圖中出現(xiàn)并且已經(jīng)描述的組成部分，并且省去了對這樣的組成部分的重復的詳細描述。(第一實施例)圖1是示出根據(jù)第一實施例的立體液晶快門眼鏡的配置的示意性透視圖。圖2是示出使用根據(jù)第一實施例的立體液晶快門眼鏡的立體圖像顯示系統(tǒng)的配置的示意性透視圖。首先，參照圖2，描述使用根據(jù)該實施例的立體液晶快門眼鏡的立體圖像顯示系統(tǒng)的概念。如圖2所示，立體圖像顯示系統(tǒng)10包括顯示設備20和立體液晶快門眼鏡101。顯示設備20具有顯示屏幕21。將觀看者觀看的圖像顯示在顯示屏幕21上。觀看者通過立體液晶快門眼鏡101觀看在顯示屏幕21上顯示的圖像。立體圖像顯示系統(tǒng)10具有三維圖像顯示模式。在三維圖像顯示模式中，交替顯示與觀看者的視差相對應的左眼圖像和右眼圖像。立體液晶快門眼鏡101執(zhí)行用以在左眼圖像和右眼圖像之間改變的切換操作。因此，以時分為基礎向觀看者的左眼和右眼交替呈現(xiàn)左眼圖像和右眼圖像。立體圖像顯示系統(tǒng)10可以具有觀看者將在顯示屏幕21上顯示的圖像觀看為二維圖像的操作模式。以下描述三維圖像顯示模式。在顯示設備20中，可以例如使用有源矩陣液晶顯示器。在顯示設備20中，例如使用場存儲器通過數(shù)字信號處理顯示具有120Hz或者類似的場頻率的圖像。如圖1所示，立體液晶快門眼鏡101包括左眼液晶快門110和右眼液晶快門120。 該設計使得左眼液晶快門110與觀看者的左眼相對并且右眼液晶快門120與觀看者的右眼相對。在顯示屏幕21上交替顯示左眼圖像和右眼圖像，利用每一個場進行切換。對于顯示左眼圖像的時段，將左眼液晶快門Iio設置為透明狀態(tài)并且將右眼液晶快門120設置為光阻擋狀態(tài)。然后，對于顯示右眼圖像的時段，右眼液晶快門120處于透明狀態(tài)并且左眼液晶快門110處于光阻擋狀態(tài)。立體圖像顯示系統(tǒng)10還可以包括控制單元30。上述立體液晶快門眼鏡101的操作可以例如由控制單元30控制。然而，應注意，可以將控制單元30的功能包括在顯示設備 20或者立體液晶快門眼鏡101中。通過有線或者無線地執(zhí)行控制單元30和顯示設備20之間的信號傳輸，控制單元30和立體液晶快門眼鏡101之間的信號傳輸，以及顯示設備20和立體液晶快門眼鏡101之間的信號傳輸。如圖1所示，根據(jù)該實施例的立體液晶快門眼鏡101包括左眼液晶快門110。在該示例中，立體液晶快門眼鏡101還包括右眼液晶快門120和支撐部件130。支撐部件130 支撐左眼液晶快門110和右眼液晶快門120。在該示例中，左眼液晶快門110包括左側第一基底單元111、左側第二基底單元 112、以及提供在左側第一基底單元111和左側第二基底單元112之間的左側液晶層(未示出)。左側第一基底單元111和左側第二基底單元112包括電極和偏振膜(偏振板、偏振設備)等。左側第一基底單元111和左側第二基底單元112還可以包括各種光學補償設備。 右眼液晶快門120包括右側第一基底單元121、右側第二基底單元122、以及提供在右側第一基底單元121和右側第二基底單元122之間的右側液晶層(未示出)。右側第一基底單元121和右側第二基底單元122包括電極和偏振膜(偏振板、偏振設備)等。右側第一基底單元121和右側第二基底單元122還可以包括各種光學補償設備。支撐部件130例如包括左側鏡腿(temple arm) 131和右側鏡腿132。這些鏡腿使得觀看者更容易戴上立體液晶快門眼鏡101。可以根據(jù)需要提供該左側鏡腿131和右側鏡腿132。而且，在左眼液晶快門110和右眼液晶快門120是分開的主體時，在支撐部件130 中提供接合部分左眼液晶快門110和部分右眼液晶快門120的接合部件133。在根據(jù)具有這樣構造的實施例的立體液晶快門眼鏡101中，將左眼液晶快門110 和右眼液晶快門120中的每一個的響應時間設定為不多于5毫秒(ms)。進而，在左眼液晶快門110和右眼液晶快門120中的每一個的左和右方向上的視角為30度時，將對比度設定為不小于350 1。因此，能夠提供消除后面描述的可視3D串擾、抑制疲勞和不適，從而能夠舒適地觀看立體圖像的立體液晶快門眼鏡?；谝韵卵芯繕嫿ň哂羞@樣特性的根據(jù)該實施例的立體液晶快門眼鏡101。發(fā)明人研究了在使用立體圖像顯示系統(tǒng)觀看立體圖像時引起疲勞和不適的原因。 結果顯示，疲勞和不適由兩個原因引起。以下描述該研究的結果。作為第一個原因，如果立體液晶快門眼鏡中的液晶快門的響應速度低于一特定值，則會發(fā)現(xiàn)用戶會經(jīng)歷疲勞和不適。以下描述涉及與液晶快門的響應速度相對應的響應時間。圖3A和圖3B是示出立體液晶快門眼鏡的響應時間的示意圖。具體而言，圖3A示出了施加到液晶快門之一的施加電壓Va并且圖3B示出了液晶快門的透射率Tr的變化。在圖中，沿著水平軸繪制時間t。如圖3A所示，在時間tl，施加電壓Va從第一電壓Vl改變到第二電壓V2。然后， 在時間t2，施加電壓Va從第二電壓V2改變到第一電壓VI。時間tl例如與從右眼圖像到左眼圖像的切換時序同步。時間t2例如與從左眼圖像到右眼圖像的切換時序同步。而且， 第一電壓Vl和第二電壓V2其中之一可以是零(0)伏特。在該示例中，第二電壓V2可以是零(0)伏特。在時間tl，透射率Tr從第一透射率Trl轉換到第二透射率Tr2。在時間t2，透射率Tr從第二透射率Tr2轉換到第一透射率Trl。使第一透射率Trl和第二透射率Tr2之間的差為一(1)。在此，在時間tl之后，將透射率Tr達到0. 9的時間表示為第三時間t3。而且，在時間t2之后，將透射率Tr達到0. 1的時間表示為第四時間t4。第一響應時間Tl是從時間tl到時間t3的時段。第二響應時間T2是從時間t2 到時間t4的時段。第一響應時間Tl例如是在開(on)時的響應時間。第二響應時間T2例如是在關(off)時的響應時間。在此，施加第一電壓Vl的狀態(tài)例如是關狀態(tài)。施加第二電壓V2的狀態(tài)是開狀態(tài)。 第一透射率Trl與關時的透射率相對應并且第二透射率Tr與開時的透射率相對應。
圖3A和圖3B示出了一個液晶快門操作的示例。圖3A和圖3B例如對應于左眼液晶快門110的操作。在將第一電壓Vl施加到左眼液晶快門110時，將第二電壓V2施加到右眼液晶快門120。在將第二電壓V2施加到左眼液晶快門110時，將第一電壓Vl施加到右眼液晶快門120。因而，左眼液晶快門110和右眼液晶快門120在開狀態(tài)和關狀態(tài)之間交替切換。根據(jù)發(fā)明人的實驗結果發(fā)現(xiàn)，在第一響應時間Tl和第二響應時間T2不多于5ms 時，能夠抑制疲勞和不適。換句話說，在響應時間長于5ms時，例如IOms的數(shù)量級，用戶更有可能經(jīng)歷不適和疲勞。假設這些效果的原因是，即使施加電壓Va中的切換與右眼圖像和左眼圖像之間的切換同步，透射率Tr的改變也要花費時間，并且因此，將左眼圖像和右眼圖像呈現(xiàn)給左眼和右眼的時間變長。由于左眼圖像和右眼圖像設置有與視差相對應的差異 (disparity)，如果同時呈現(xiàn)兩個圖像，觀看者會察覺圖像中的差異。假設由于觀看者的視覺試圖補償該差異而引起疲勞和不適。

根據(jù)發(fā)明人的實驗發(fā)現(xiàn)，第一響應時間Tl和第二響應時間T2各應該不多于5ms 以有效抑制疲勞和不適。換句話說，在第一響應時間Tl和第二響應時間T2各不多于5ms 時，能夠將疲勞和不適抑制到不產(chǎn)生實際問題的水平。假設在不多于大致5ms的短時間段內顯示具有右眼圖像和左眼圖像差異的兩個圖像，則觀看者事實上不能察覺這兩個圖像。因此，在根據(jù)該實施例的立體液晶快門眼鏡101中，將第一響應時間Tl和第二響應時間T2設定為不多于5ms。公知的是，在所使用的液晶快門的切換時間不能與在左眼圖像和右眼圖像之間改變的切換操作保持一致時，不能獲得正常的立體圖像。然而，還不存在對于抑制疲勞和不適所需的響應時間推導的值的已知示例。為了實現(xiàn)這樣的響應時間，期望例如在左眼液晶快門110和右眼液晶快門120中使用基于Pi-單元(張開對準單元(splay-aligned cell))的OCB(光學補償彎曲)液晶。 具體地說，左眼液晶快門110和右眼液晶快門120可以包括彎曲對準液晶層。通過使用適當設計的OCB液晶，能夠在實際的操作電壓范圍內實現(xiàn)不多于5ms的響應時間。進而，由于在OCB液晶中使用向列液晶，能夠確?？箼C械沖擊和熱沖擊，使得更容易確保長期的操作可靠性。然而，應注意，如以下描述的，第一響應時間Tl和第二響應時間T2不多于5ms的條件仍不足以抑制疲勞和不適并且實現(xiàn)舒適地觀看立體圖像。引起用戶疲勞和不適的第二個原因在于液晶快門的視角特性，這被發(fā)現(xiàn)會強烈影響疲勞和不適。以下描述該原因。發(fā)明人進行了與在實際使用立體圖像顯示系統(tǒng)觀看諸如電影的立體圖像時的觀看條件有關的研究發(fā)現(xiàn)，液晶快門的光學切換的視角特性強烈影響疲勞和不適。圖4是示出立體圖像顯示系統(tǒng)的使用狀態(tài)的示意圖。如圖4所示，將顯示設備20的顯示屏幕21的左右方向的長度表示為屏幕水平寬度21w并且將上下方向的高度表示為屏幕垂直高度21h。此外，將觀看者的觀看位置150p 和顯示屏幕21之間的距離表示為觀看距離150z。屏幕水平寬度21w和屏幕垂直高度21h之間的比值例如為16 9。在此，將Z軸方向設定為從顯示屏幕21到觀看位置150p的方向(深度方向)，將左右方向設定為X-軸方向，并且將上下方向設定為Y-軸方向。將觀看者的左眼和右眼的中心位置(以下將其稱為眼睛位置)設置在觀看區(qū)域 150r內，所述觀看區(qū)域150r精確地設置在到顯示屏幕21的觀看距離150z處。根據(jù)對于觀看電影等中的立體圖像的條件的研究結果發(fā)現(xiàn)，觀看者大致從觀看區(qū)域150r的中心151a觀看顯示屏幕21。觀看區(qū)域150r的中心151a位于從顯示屏幕21的中心21c沿著Z軸方向延伸的直線上。從觀看區(qū)域150r的中心151a觀看使得觀看者容易以有利的方式觀看立體圖像。在不是立體的二維顯示系統(tǒng)中，觀看者位置(觀看距離和觀看區(qū)域)相對自由。 例如，在正常的二維顯示器上的電視圖像的情況下，觀看者通常在觀看圖像時做其它事情 (例如讀報紙、吃飯、談話)。根據(jù)對觀看電影等時立體圖像顯示系統(tǒng)的實際使用條件的研究結果發(fā)現(xiàn)，作為立體圖像顯示系統(tǒng)的使用狀態(tài)，在做其它事情的同時觀看圖像并不常見。此外，在觀看立體圖像時，如上所述，觀看者通常在觀看距離150z處，從觀看區(qū)域150r的中心151a觀看立體圖像。以下描述在將眼睛位置設定在觀看區(qū)域150r的中心151a內時觀看者的視角φ。在將眼睛位置設定在觀看區(qū)域150r的中心151a處時，位于眼睛位置和顯示屏幕的左右邊緣之間的視角φ到左和到右分別是32. 2度。而且，位于眼睛位置和顯示屏幕21的上下邊緣之間的視角φ到左和到右分別是18. 4度。因而，在考慮觀看者的實際使用狀態(tài)時，期望液晶快門的光學切換特性(諸如對比度)對于在左右方向上士32. 2度的范圍中的視角φ以及在上下方向上士 18. 4度的范圍中的視角φ是有利的。以下的描述涉及比垂直方向上的角度大的左右方向上的角度。即使在獲得有利對比度時，例如，對于位于液晶快門的正前方(視角φ為零(0) 度)，如果對比度在左右方向上32. 2度處較低，則左眼圖像和右眼圖像將作為位于左右方向邊緣處的圖像呈現(xiàn)給觀看者。結果，觀看者的視覺將工作以校正在左眼圖像和右眼圖像之間具有差異(disparity)的圖像。結果，在液晶快門的視角特性較差的情況下，容易產(chǎn)生疲勞和不適。將由于液晶快門的視角特性而向觀看者同時提供左眼圖像和右眼圖像的現(xiàn)象稱為 “3D 串擾(crosstalk)”。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，3D串擾會在使用具有有利視角特性的液晶快門和使用具有差的視角特性的液晶快門之間改變，并且疲勞和不適的程度極大地改變。發(fā)明人集中注意于該特性。 隨后發(fā)明人研究了液晶快門的光學切換特性(對比度)的視角特性，以及立體觀看的察覺特性。在此，對比度是液晶快門的光阻擋狀態(tài)下的透射率(例如第一透射率Trl)與光透射狀態(tài)下的透射率(例如第二透射率Tr2)之間的比值。以下描述對液晶快門的視角特性的研究結果。圖5是示出立體液晶快門眼鏡的液晶快門的配置的示意性透視圖。以下描述在左眼液晶快門110和右眼液晶快門120具有類似的配置和特性的情況下代表這兩個快門的液晶快門105。液晶快門105具有第一液晶基底105a和第二液晶基底105b。第一液晶基底105a 位于觀看者側上，并且第二液晶基底105b位于顯示設備20側上。圖中未示出的液晶層設置在第一液晶基底105a和第二液晶基底105b之間。將第一液晶基底105a中的液晶分子的取向方向(液晶分子的縱向軸的方向)與X軸方向之間的角度表示為第一液晶取向方向角度ΘΙΧ1。將第二液晶基底105b中的液晶分子的取向方向(液晶分子的縱向軸的方向) 與X軸方向之間的角度表示為第二液晶取向方向角度ΘΙΧ2。在該研究中，使用具有OCB模式的液晶層作為液晶層。第一液晶取向方向角度θ LCl和第二液晶取向方向角度ΘΙΧ2相同并且都表示為液晶取向角度ΘΙΧ。將第一偏振板POLl設置在第一液晶基底105a中與第二液晶基底105b相對的側上。第一偏振板POLl是位于觀看者側上的偏振板。將第二偏振板P0L2設置在第二液晶基底105b中與第一液晶基底105a相對的側上。第二偏振板P0L2是位于顯示設備20側上的偏振板。將第一偏振板POLl的吸收軸(第一吸收軸AP0L1)和X軸方向之間的角度表示為第一偏振板角度θ POLl。將第二偏振板P0L2的吸收軸(第二吸收軸AP0L2)和X軸方向之間的角度表示為第二偏振板角度9POL2。將觀看者側光學層FlO設置在第一液晶基底105a和第一偏振板POLl之間，并且將顯示設備側光學層F20設置在第二液晶基底105b和第二偏振板P0L2之間。例如，可以將第一觀看者側光學層Fll設置在第一液晶基底105a和第一偏振板 POLl之間。將第一觀看者側光學層Fll的第一觀看者側光軸AFll和X軸方向之間的角度表示為第一觀看者側光學層角度9F11。可以將第一顯示設備側光學層F21設置在第二液晶基底105b和第二偏振板P0L2 之間。將第一顯示設備側光學層F21的第一顯示設備側光軸AF21和X軸方向之間的角度表示為第一顯示設備側光學層角度9F21?？梢詫⒌诙^看者側光學層F12設置在第一觀看者側光學層Fll和第一偏振板 POLl之間。將第二觀看者側光學層F12的第二觀看者側光軸AF12和X軸方向之間的角度表示為第二觀看者側光學層角度9F12。可以將第二顯示設備側光學層F22設置在第一顯示設備側光學層F21和第二偏振板P0L2之間。將第二顯示設備側光學層F22的第二顯示設備側光軸AF22和X軸方向之間的角度表示為第二顯示設備側光學層角度9F22。可以將第三觀看者側光學層F13設置在第二觀看者側光學層F12和第一偏振板 POLl之間。將第三觀看者側光學層F13的第三觀看者側光軸AF13和X軸方向之間的角度表示為第三觀看者側光學層角度0F13。 可以將第三顯示設備側光學層F23設置在第二顯示設備側光學層F22和第二偏振板P0L2之間。將第三顯示設備側光學層F23的第三顯示設備側光軸AF23和X軸方向之間的角度表示為第三顯示設備側光學層角度9F23。如圖5所示出的，視角φ是相對于Z軸方向測量的極角。相對于X軸方向以度為單位測量方位角θ。圖6是示出液晶快門的配置的表。如圖6所示，在該研究中考慮了 10種類型的液晶快門SPOl到SP10。圖6中示出了包括在每一個液晶快門SPOl到SPlO中的光學組成部分以及相關聯(lián)的條件。在圖6中，RFll是第一觀看者側光學層Fll的延遲。具體而言，在液晶快門SPOl 到SP06以及SP08到SPlO中，RFll是在第一觀看者側光學層Fll的平面內(in-plane)方向上的延遲。在液晶快門SP07中，RFll是在第一觀看者側光學層Fll的厚度方向上的延遲。RF21是第一顯示設備側光學層F21的延遲。具體而言，在液晶快門SPOl到SP06 以及SP08到SPlO中，RF21是在第一顯示設備側光學層F21的平面內方向上的延遲。在液晶快門SP07中，RF21是在第一顯示設備側光學層F21的厚度方向上的延遲。ReF12和ReF13分別是在第二和第三觀看者側光學層F12和F13的平面內方向上的延遲。ReF22和ReF23分別是在第二和第三顯示設備側光學層F22和F23的平面內方向上的延遲。而且，RtF12和RtF13分別是在第二和第三觀看者側光學層F12和F13的厚度方向上的延遲。RtF22和RtF23分別是在第二和第三顯示設備側光學層F22和F23的厚度方向上的延遲。進而，Δη是液晶層在550納米(nm)處的雙折射率，并且Δ ε是液晶層的介電各向異性。以下描述第一、第二和第三觀看者側光學層F11、F12和F13以及第一、第二和第三顯示設備光學層F21、F22和F23的“類型”?！邦愋?A”是具有正折射率各向異性的光學膜。 “類型-B”是雙軸光學膜?！邦愋?C”是具有負折射率各向異性的光學膜?！邦愋?D”是具有負光學各向異性并且光軸的角度沿著厚度方向變化的光學膜?！邦愋?E”是疊置的光學膜，包括具有負光學各向異性并且光軸的角度沿著厚度方向變化的層以及雙軸光學層。對具有如圖6所示出的配置的10種類型的液晶快門SPOl到SPlO的光學特性進行了仿真。圖7A到7D、圖8A到8D以及圖9A和9B是示出液晶快門的特性的示意圖。在附圖中繪制有多個同心圓。最內側圓與20度的視角φ相對應，下一個圓與40度的視角Ψ相對應，再下一個圓與60度的視角φ相對應，并且最外側圓與80度的視角φ相對應。在附圖中，暗影區(qū)域與對比度高的區(qū)域相對應，并且亮影區(qū)域與對比度低的區(qū)域相對應。在附圖中，使用兩條實線繪制外部和內部曲線。外部實線與100 1的對比度相對應。位于外部實線內的區(qū)域與對比度高于100 1的區(qū)域相對應。內部實線與500 1 的對比度相對應。位于內部實線內的區(qū)域與對比度高于500 1的區(qū)域相對應。如在圖7Α到7D、圖8Α到8D和圖9Α和9Β中所示出的，根據(jù)液晶快門105的配置， 對比度對視角φ的依賴性極大地變化。在圖7Α中示出的液晶快門SPOl以及圖7Β中示出的液晶快門SP02中，以高對比度獲得的視角φ區(qū)域較大。在圖7C中示出的液晶快門SP03和圖7D中示出的液晶快門SP04中，以高對比度獲得的視角φ區(qū)域明顯較小。在圖8Α中示出的液晶快門SP05、圖8Β中示出的液晶快門SP06，以及圖8C中示出的液晶快門SP07中，以高對比度獲得的視角φ區(qū)域小于那些對于液晶快門SPOl和SP02獲得的區(qū)域，但是大于那些對于液晶快門SP03和SP04獲得的區(qū)域。而且，在圖8D中示出的液晶快門SP08、圖9Α中示出的液晶快門SP09，以及圖9Β 中示出的液晶快門SPlO中，以高對比度獲得的視角φ區(qū)域小于那些對于液晶快門SPOl和SP02獲得的區(qū)域，但是大于那些對于液晶快門SP03和SP04獲得的區(qū)域。在利用立體圖像系統(tǒng)的實驗中實際制造和使用了與其它所述的快門相比具有有利視角特性的液晶快門SP01。結果是沒有實質疲勞或者不適的滿意的立體觀看。在這種情況下，液晶快門的響應時間不多于5ms。另一方面，在立體圖像系統(tǒng)中實際使用與不具有有利視角特性的液晶快門SP03 和SP04相對應的液晶快門時，會產(chǎn)生疲勞和不適。在該參考示例中，快門的響應時間不多于5ms。因而發(fā)現(xiàn)，即使在響應時間滿足5ms條件時，如果視角特性較差，則在將立體圖像系統(tǒng)投入實際使用時三維串擾也會產(chǎn)生疲勞和不適。根據(jù)實驗結果確認，假設在左右方向上視角φ為30度時對比度不小于350 1，則基本上不會產(chǎn)生疲勞和不適并且能夠獲得滿意的立體觀看。進一步確認，如果在左右方向上視角φ為30度時對比度不是至少350 1，則更容易產(chǎn)生疲勞和不適。換句話說，在左右方向上視角φ為30度時使用具有不小于350 1的對比度的液晶快門能夠抑制立體觀看特有的3D串擾。例如，在上述的液晶快門SP03中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為312 ； 并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為337。在液晶快門SP04中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度較高為1276 ；但是在左方向上的視角φ為30度時，對比度明顯較低為 106。如果使用這些液晶快門，會發(fā)生3D串擾。另一方面，例如，在液晶快門SPOl中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為 3064 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為3293。在液晶快門SP02中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為3998 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為4270。例如，在液晶快門SP05中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為1003 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為1072。在液晶快門SP06中，在右方向上的視角φ為 30度時，對比度為1003 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為1072。例如，在液晶快門SP07中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為2506 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為1061。例如，在液晶快門SP08中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為2339 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為2428。例如，在液晶快門SP09中，在右方向上的視角φ為30度時，對比度為412 ；并且在左方向上的視角ψ為30度時，對比度為578。例如，在液晶快門SPlO中，在右方向上的視角 φ為30度時，對比度為412 ；并且在左方向上的視角φ為30度時，對比度為578。在上述的液晶快門SP01、SP02、SP05、SP06、SP07、SP08、SP09 和 SPlO 中，視角特性在允許的范圍內，并且能夠抑制3D串擾。在液晶快門SPOl和SP02中，視角特性尤其有利， 并且能夠以特定的效果抑制3D串擾。獲得有利對比度(對比度不小于350 1)的30度視角φ的條件符合以下事實 在實際使用上述立體圖像系統(tǒng)觀看電影等時，要求在左右方向的每一個上的視角φ為32. 2 度。這種符合使得該方案很有效。而且，可以假設觀看者的視覺不受圖像的邊緣部分強烈影響，并且因此，可以考慮上述30度和32. 2度的值基本上為相同的值。因而，在左右方向上的視角φ各為30度時使用具有不小于350 1對比度的液晶快門能夠抑制對于立體圖像特有的3D串擾。在定性意義上公知的，在立體圖像系統(tǒng)中使用的液晶快門的短響應時間是期望
16的，但是利用該研究，發(fā)明人量化了液晶快門的有利響應時間。進而，從實際角度發(fā)現(xiàn)，不僅是響應時間，視角特性也很重要的。對有利的視角特性進行了定量研究。在根據(jù)該實施例的立體液晶快門眼鏡101中，左眼液晶快門110和右眼液晶快門 120的每一個的響應時間都不多于5ms，并且在左眼液晶快門110和右眼液晶快門120的左右方向的每一個上的視角φ為30度時，將對比度設定為不小于350 1。結果，抑制了疲勞和不適并且能夠提供實現(xiàn)舒適觀看立體圖像的立體液晶快門眼鏡。更加優(yōu)選的，在左右方向上視角φ為30度時對比度不小于1000 1。換句話說， 在上述液晶快門SP01、SP02、SP05、SP06、SP07和SP08中能夠獲得更加滿意的特性。更加優(yōu)選的，在左右方向上視角φ為30度時對比度不小于3000 1。具體而言， 在上述的液晶快門SP01、SP02中獲得更加滿意的特性。進而，如上所述，左眼液晶快門110和右眼液晶快門120可以各包括光學層。光學層優(yōu)選包括具有負光學各向異性并且光軸的角度沿著厚度方向變化的層。具體地說，可以例如使用上述的“類型-D”或者“類型-E”配置。利用這樣的配置，能夠在左右方向上視角 ψ為30度時獲得不小于350 1的對比度。根據(jù)該實施例，提供了抑制疲勞和不適并且實現(xiàn)舒適觀看立體圖像的立體液晶快門眼鏡和立體圖像顯示系統(tǒng)。以上參照示例描述了本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明并不限于這些示例。本發(fā)明的范圍包括以下所有情況，例如，本領域的普通技術人員能夠利用公知信息適當?shù)剡x擇諸如包括在立體液晶快門眼鏡中的液晶快門和支撐部件以及包括在立體圖像顯示系統(tǒng)中的顯示設備和控制單元的配置要素，假設按照相同的方式實施本發(fā)明并且實現(xiàn)相同的效果。此外，來自兩個或者更多示例的組成部分的組合也包括在本發(fā)明的范圍中，假設在技術上是可能的并且不偏離本發(fā)明的精神。而且，假設不偏離本發(fā)明的精神，在本領域的普通技術人員基于本發(fā)明實施例中描述的立體液晶快門眼鏡和立體圖像顯示系統(tǒng)進行適當改變時獲得的全部立體液晶快門眼鏡和立體圖像顯示系統(tǒng)都包括在本發(fā)明的范圍中。而且，關于本發(fā)明的精神的范圍，應理解，本領域的普通技術人員可以構思各種改變和變型，并且這些改變和變型也全部落入本發(fā)明的范圍內。例如，在上述實施例中，在本領域的普通技術人員的設計中適當增加、去除或者改變構成要素時，增加或者省去過程，或者修改條件；假設所產(chǎn)生的配置不偏離本發(fā)明的精神，落入本發(fā)明的范圍內。盡管描述了某些實施例，但是這些實施例僅是作為示例提供，并且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。實際上，可以將在此描述的新穎性實施例實現(xiàn)為各種其它形式；而且，在不偏離本發(fā)明的精神的情況下可以對在此描述的實施例的形式進行各種省去、代替和改變。 所附權利要求及其等同物旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內的這樣的形式或者修改。
權利要求
1.一種立體液晶快門眼鏡，包括 左眼液晶快門；以及右眼液晶快門，所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個具有不多于5毫秒的響應時間，并且所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個具有不小于350 1的對比度，所述對比度是在左方向上和右方向上30度視角處的值。
2.根據(jù)權利要求1所述的眼鏡，其中，所述對比度不小于1000 1。
3.根據(jù)權利要求1所述的眼鏡，其中，所述對比度不小于3000 1。
4.根據(jù)權利要求1所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門包括彎曲對準液晶層。
5.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個包括光學層。
6.根據(jù)權利要求5所述的眼鏡，其中，所述光學層包括具有負光學各向異性并且光軸的角度沿著厚度方向變化的層。
7.根據(jù)權利要求6所述的眼鏡，其中，所述光學層是雙軸光學膜。
8.根據(jù)權利要求6所述的眼鏡，其中，所述光學層是具有負折射率各向異性的光學膜。
9.根據(jù)權利要求6所述的眼鏡，其中，所述光學層是包括以下層的光學膜雙軸光學層；以及與所述雙軸層疊置的具有所述負光學各向異性并且所述光軸的所述角度沿著所述厚度方向改變的層。
10.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板； 第一觀看者側光學層； 第二觀看者側光學層； 第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的延遲等于所述第二觀看者側光學層的延遲，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲等于所述第二顯示設備側光學層的延遲。
11.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板； 第一觀看者側光學層； 第二觀看者側光學層； 第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度等于所述第二觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度，并且所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度等于所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度。
12.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板； 第一觀看者側光學層； 第二觀看者側光學層； 第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為30nm，所述第二觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為90度，所述第二觀看者側光學層的平面內延遲為38nm，并且所述第二觀看者側光學層的厚度方向延遲為 173nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為30nm，以及所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為90度，所述第二顯示設備側光學層的平面內延遲為38nm，并且所述第二顯示設備側光學層的厚度方向延遲為 173nm。
13.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板； 第一觀看者側光學層； 第二觀看者側光學層； 第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎 曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為135度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為llnm，所述第二觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第二觀看者側光學層的厚度方向延遲為270nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為135度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為llnm，并且所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為450度，并且所述第二顯示設備側光學層的厚度方向延遲為270nm。
14.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板； 第一觀看者側光學層； 第二觀看者側光學層；第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為90度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為90度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為0度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為238nm，所述第二觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為38度，并且所述第二觀看者側光學層的平面內延遲為139nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為0度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為238nm，并且所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為142度，并且所述第二顯示設備側光學層的平面內延遲為139nm。
15.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括第一偏振板；第二偏振板；第一觀看者側光學層；第二觀看者側光學層；第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為42nm，所述第二觀看者側光學層的 光軸和所述第一吸收軸之間的角度為90度，所述第二觀看者側光學層的平面內延遲為80nm，并且所述第一觀看者側光學層的厚度方向延遲為 105nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為42nm，并且所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為0度，所述第二顯示設備側光學層的平面內延遲為80nm，并且所述第二顯示設備側光學層的厚度方向延遲為 105nmo
16.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板； 第一觀看者側光學層； 第二觀看者側光學層； 第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的彎曲對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為42nm，所述第二觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為0度，并且所述第二觀看者側光學層的平面內延遲為275nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為42nm，并且所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，所述第二顯示設備側光學層的平面內延遲為30nm，并且所述第二顯示設備側光學層的厚度方向延遲為 200nm。
17.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括 第一偏振板；第二偏振板；第一觀看者側光學層；第一顯示設備側光學層；以及第二顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為42nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為42nm，并且所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，所述第二顯示設備側光學層的平面內延遲為30nm，并且所述第二顯示設備側光學層的厚度方向延遲為 200nm。
18.根據(jù)權利要求4所述的眼鏡，其中，所述左眼液晶快門還包括第一偏振板；第二偏振板；第一觀看者側光學層；第二觀看者側光學層；第三觀看者側光學層；第一顯示設備側光學層；第二顯示設備側光學層；以及第三顯示設備側光學層，所述彎曲對準液晶層設置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之間， 所述第一觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第一觀看者側光學層之間， 所述第三觀看者側光學層設置在所述第一偏振板和所述第二觀看者側光學層之間， 所述第一顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述彎曲對準液晶層之間， 所述第二顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第一顯示設備側光學層之間，所述第三顯示設備側光學層設置在所述第二偏振板和所述第二顯示設備側光學層之間，所述第一偏振板的第一吸收軸和所述彎曲對準液晶層的液晶對準軸之間的角度為45度，所述第二偏振板的第二吸收軸垂直于所述第一吸收軸并且所述第二吸收軸和所述液晶對準軸之間的角度為45度，所述第一觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為135度，并且所述第一觀看者側光學層的延遲為llnm， 所述第二觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第二觀看者側光學層的厚度方向延遲為266nm，所述第三觀看者側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第三觀看者側光學層的平面內延遲為137nm，所述第一顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為135度，并且所述第一顯示設備側光學層的延遲為llnm，所述第二顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為45度，并且所述第二顯示設備側光學層的厚度方向延遲為266nm，所述第三顯示設備側光學層的光軸和所述第一吸收軸之間的角度為90度，并且所述第三顯示設備側光學層的平面內延遲為137nm。
19.一種立體圖像顯示系統(tǒng)，包括顯示設備，配置為交替顯示與觀看者的視差相對應的左眼圖像和右眼圖像； 立體液晶快門眼鏡，配置為執(zhí)行用以在所述左眼圖像和所述右眼圖像之間改變的切換操作，所述立體液晶快門眼鏡包括 左眼液晶快門；以及右眼液晶快門，所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個具有不多于5毫秒的響應時間，并且所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個具有不小于350 1的對比度，所述對比度是在左方向上和右方向上30度視角處的值。
20.根據(jù)權利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門包括彎曲對準液晶層。
全文摘要
根據(jù)一個實施例，一種立體液晶快門眼鏡包括左眼液晶快門和右眼液晶快門。所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個具有不多于5毫秒的響應時間。所述左眼液晶快門和所述右眼液晶快門中的每一個具有不小于350∶1的對比度。所述對比度是在左方向上和右方向上30度視角處的值。
文檔編號G02F1/13363GK102207649SQ20111007672
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月30日
發(fā)明者沖田光隆, 新木盛右, 日向野敏行, 西山和廣 申請人:東芝移動顯示器有限公司