电补偿lcd组件的制作方法

专利名称：电补偿lcd组件的制作方法
技术领域：
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。
背景技术：
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中的暗状态LC分子取向。VAN-LCoS单元70包括衬底71和玻璃罩72，夹入垂直尺寸为d的LC间隙73中。单元70由向列型液晶填充，其LC指向器74排列在与器件法线(即Z轴方向)成微极角倾斜θc75处，以及LC指向器在器件平面上的投影被定位在与X轴成方位角偏离φc76处。通过已知的二次有效指数公式给出LCoS单元的面内延迟ΓaLC和面外延迟ΓcLC。
对于非常小的预倾斜角(＜＜10°)和低的双折射，面内和面外延迟近似分别为预倾斜角的正弦和余弦的平方乘以LCoS单元延迟Δn·d，双折射Δn＝(ne-no)为LCoS单元70中的非常折射率ne和寻常折射率no之间的差值。
通过提供补偿由各自LCoS面板20的残余双折射产生的延迟的面内延迟，调整延迟器21的使用提高了对比度等级。更具体地，调整延迟器21可被选择以具有与相应LCoS面板20相同的单通道IPR，并且被定向使它们的慢轴与LCoS面板20的慢轴以正交方位角排列，[16]而它们的快轴与LCoS面板20的快轴以正交方位角排列，产生通常被称为“交叉轴”结构的结构。这种TR/LCoS面板被箭头61和63示出在图4中，箭头61表示LCoS20的慢轴，以及箭头63表示LCoS20的快轴。这里使用的术语慢轴(SA)和快轴(FA)是指当在正入射测量线偏振延迟时的两个正交双折射轴。特别地，SA和FA方向随着离轴照射改变而改变。
在第二象限中显示了LCoS SA61，具有相对于X轴的方位角62；假定右旋XYZ坐标系，具有指向垂直于LCoS/TR平面的z轴、指向沿着入射P偏振光的偏振方向的x轴和指向沿着S偏振光的偏振方向的y轴；在整个该文件中，假定这种XYZ坐标系的三轴之间的相互关系和入射和反射光的偏振取向。LCoS面板的SA61被典型定位成基本上平行于S和P轴的平分线。特别地，使VAN-LCoS的慢轴定向在±45°或±135°对于VAN-LCoS面板是重要的，以作为有效电控制双折射(ECB)器件，根据方程式(1)提供对光的交叉偏振转换[18] [19]其中Γeff是如由入射光线所看到的在长度单元中有效单通道电压相关(voltage-dependent)延迟，λ是照明波长，φ是相对于P偏振的慢轴的方位角。在这种结构中，在面板处于打开状态时，VAN-LCoS近似起到单通道中四分之一波板的作用。
因为调整延迟器21和LCoS面板20的慢轴61、63被设置在正交方位上，TR21沿SA63的入射偏振光的分量在传播通过TR21时将交替经历大的延迟，在传播通过LCoS面板20时经历小的延迟；相反地，TR21沿FA的入射偏振光的分量，其沿LCoS SA 61被引导，在传播通过TR21时将交替经历小的延迟，在传播通过LCoS面板20时经历大的延迟。如果LCoS20的单向延迟等于TR21的单向延迟，则对于入射偏振的两个正交分量，净效应为零相对延迟，因此，没有改变传播通过TR/LCoS组件20、21之后入射光的偏振；即输出光与入射光具有相同的偏振。然后相应的WGP14和/或消光偏振器(clean-up polarizer)抑制输出光，以使暗状态面板泄漏不出现在屏幕上。因为调整延迟器21没有明显改变LCoS面板打开状态的输出量，所以得到的连续对比度(全开/全关)被充分改善。
除了提供面内延迟，调整延迟器21通常也能提供面外延迟来增加视野。更特别的，调整延迟器通常可包括用于补偿面内延迟的A面板补偿部件和补偿面外延迟的-C-面板补偿部件。作为选择，调整延迟器21也包括O-面板部件。A-面板是由e轴(非常轴)平行于面板所在平面取向的单轴双折射材料形成的光延迟器。C-面板是由e轴垂直于面板所在平面取向(也就是说，平行于正入射光的方向)的单轴双折射材料形成的光延迟器。-C-面板展示了负双折射特性曲线。O-面板是由其e轴(即它的光轴或c轴)与面板所在平面成斜角取向的单轴双折射材料形成的光延迟器。
如上文所述，调整延迟器21理想地提供了在关状态下与相应LCoS面板20的面内延迟匹配的A-面板延迟。然而实际上，由于设备厚度、材料双折射控制和操作漂移(温度，机械应力等)上的制造公差，LCoS面板20和调整延迟器21的A-面板延迟都倾向于随每个分量不同而不同。因此为了确保充分的补偿，通常在调整延迟器21a-c上提供具有比LCoS面板20显示的延迟更高的A-面板延迟。例如，具有5nm A-面板延迟的调整延迟器通常在相同波长λ下被用来补偿展示2nm A-面板延迟的垂直排列的向列型(VAN)LCoS。
如那些本领域的技术人员所知的，相对于上述的标称交叉轴方位63，A-面板数值的这种错配需要调整延迟器21的SA的偏移，以及通过根据交叉结构的推算得到最佳对比度。换句话说，调整延迟器通过使其方位角方向旋转角度φob而使其远离交叉轴配置而被机械匹配(clocked-in)，该角度被称为超频角(over-clocking angle)。当VAN-LCoS面板的慢和快轴对开S和P极化平面时，如上所述，根据下面公式计算更高IPR值调整延迟器的超频角φob[24]φob≈cos-1([ΓaLC/ΓaTR])2---(2)]]>[25]其中ΓaTR是调整延迟器A板延迟，和ΓaLC是LCoS A板延迟，ΓaTR＞ΓaLC。
参考表1，计算出的调整延迟器的超频角提供2-10nm的A-面板延迟以补偿LCoS面板展示出的2nm A-面板延迟。正、负方位偏移都被给出。此外，在相对象限(即，所列的超频角±180°)发现多于两个的方位角位置。



表1根据标称交叉轴配置的调整延迟补偿器/VAN-LCoS对的近似超频角[28]作为优化LCoS面板对比度的方式，相对于LCoS面板的离散调整延迟补偿器的机械旋转在LCoS显示工业中是普遍流行的装配方法，在一大批晶片上从零件到零件具有如20％一样大的面内延迟分布。被称为机械“同步”的每个LCoS-TR对的主动机械排列，具有所要求的角度间隔，以总是与任意给定的角度匹配。
图1和2示出还被称为成像器组件的TR/LCD面板组件的常规布置，其中TR21和LCD面板20为单独制造的元件，它们彼此相邻地设置且由机械装置容纳在一起。这种成像器组件，其提供用于TR位置的有源机械同步的TR旋转能力同时保护LCoS面板免受外界灰尘，被公开在待审查美国专利申请11/358,605中，该申请被转让给本申请的受让人。尽管成像器组件简化了面板LCoS对的有源机械同步，但是每个成像器组件的相关联的单个有源旋转调整仍然是耗时和耗费资源的，并且增加了LC投影器制造成本。
可选择的布置将是提供一片成像器组件，其中LCoS面板和TR补偿器被集成在一起，例如如待审查美国专利申请2005/0128391中所描述的，该申请被转让给本申请的受让人。有利地，以制造LCoS面板的同样制造步骤，在晶片级上可能实现这种LcoS面板/TR集成。然而，由于来自晶片的单独LCoS面板的残余IPR的变化，这种方法将导致对至少一些成像器组件的不精确的延迟补偿，并将降低高对比度成像器面板的生产量。
因此，期望提供一种用于补偿LCoS显示面板的残余面内延迟的方法，该方法不需要单个的机械LCoS面板一调整延迟排列或同步，而提供高系统对比度。
从而，本发明的目的是提供TR-LCD面板面板组件，该面板组件不需要用于提供高系统对比度的有源机械同步的步骤。
本发明的另一目的是提供一种对TR-LCD面板偏振排列进行电调谐以提供高系统对比度的方法。
本发明的另一目的是提供一种用于LCD面板的残余面内延迟电补偿的方法。
本发明的另一目的是提供一种LCD面板一调整延迟器组件的晶片级制造的方法，该方法适于电对比度调整。
本发明的另一目的是提供一种对基于LCD的成像器件中的图像对比度电调谐的方法。

发明内容
依据本发明，提供一种用于补偿或者至少减少液晶显示(LCD)面板的残余面内延迟对具有预定偏振的入射光束的不合需要的影响的方法。该方法包括下面一般步骤a)将调整延迟器与LCD面板光耦合，该调整延迟器具有大于LVD面板的残余面内延迟的面内延迟；b)相对于LCD面板将调整延迟器定位在固定位置，以使LCD面板的残余延迟对入射光束的偏振改变作用至少部分地被该调整延迟器的偏振改变作用所补偿；以及，[38]调节LCD面板的电压、LCD面板的温度和调整延迟器的温度中至少一个，以减少LCD面板和调整延迟器对入射光束的预定偏振态的组合偏振改变作用，以获得LCD面板的暗状态工作条件。
依据本发明的一个实施例，步骤b)包括相对于LCD面板定位调整延迟器，以过度补偿LCD面板对入射光的残余面内延迟；以及步骤c)包括d)将电压施加给LCD面板，用于使LCD面板面内延迟改变以远离残余面内延迟；e)调整LCD面板的电压，以充分地最小化LCD面板和调整延迟器对入射光束的预定偏振状态的组合偏振变化作用；和f)利用经调节的电压作为LCD面板的暗状态电压。
本发明的另一方面涉及一种用于调制以预定线性偏振态入射在其上的光束的LCD组件，包括具有暗状态的残余面内延迟的LCD面板和延迟补偿元件，该延迟补偿元件被设置在入射光束的光路中用于过度补偿LCD面板对光束的的残余面内延迟，以在LCD组件的输出处引入光束的交叉偏振转换，该交叉偏振转换可以被施加至LCD面板的电压减少。
本发明的另一方面提供用于调制以预定线性偏振态入射在其上的光束的LCD面板组件，该LCD面板组件包括LCD面板，其具有暗状态的残余面内延迟且包括LC像素阵列，和延迟补偿元件，其被设置在光束的光路中，用于至少部分补偿用于光束的LCD面板的残余面内延迟的偏振变化作用，其中LCD面板被分段为多个部分，每个部分包括空间像素组，以及其中工作中每个所述像素组由与独特的暗状态电压相关的电压波形驱动，独特的暗状态电压不同于用于其余像素组的各自暗状态电压，与各个所述像素组使用同样暗状态电压所得的图像对比度相比，以提高所得图像对比度的空间均匀性。
本发明的另一方面提供一种LCD面板的制造方法。该方法包括下面步骤提供包括多个底板晶片部分的底板晶片，该底板晶片部分被配置用于形成多个LCD面板，各个LCD面板具有残余面内延迟，提供调整延迟器晶片，其具有大于多个LCD面板中每个的残余面内延迟的面内延迟，在底板晶片上方设置调整延迟器晶片，在其间具有用于容纳LC层的间隙，将调整延迟器晶片以固定的相对方位粘结至底板晶片，用于形成LCD面板组件阵列，以及将LCD面板组件阵列切割为多个LCD面板组件，每个包括集成有调整延迟器的LCD面板，其中调整延迟器晶片和底板晶片的固定的相对方位被选择以过度补偿用于入射光束的至少大多数LCD面板中的残余面内延迟，该入射光束具有预定偏振态，以通过调整用于至少大多数单个LCD面板组件的暗状态电压实现电对比度增强。


参考表示本发明优选实施例的附图将详细地描述本发明，其中 图1是现有技术Ultrex-33-面板基于WGP的LCoS投射光引擎的示意图；[45]图2是图1中的现有技术LCoS投射引擎的单通道LCoS成像光设备的侧视图；[46]图3是显示在暗状态中LC指向器预倾斜的VAN LCoS单元的示意图。
图4是示出调整延迟器、LCoS和系统P偏振器及S检偏器的A-板分量之间的一般关系的矢量图；[48]图5是示出依据本发明的集成TR/LCoS组件的晶片级制造的示意图；[49]图6是集成LCoS面板/TR组件中的单像素点的横截面图；[50]图7是显示随机选择的1001 VAN-LCoS面板的残余面内延迟的模拟分布的图表；[51]图8是显示随机选择的1001 VAN-LCoS面板的残余面外延迟的模拟分布的图表；[52]图9是显示对用于红、绿、兰波段没有补偿的LCoS面板的测量的EO特性曲线的图表；[53]图10是用于确定LCoS面板的EO特性曲线的测量装置示意图；[54]图11是显示从测得的如图9中所示的EO特性曲线推导的VAN型LCoS面板的RGB IPR的图表；[55]图12是显示残余面内延迟与LC电压关系的图表，用于来自面板的分布的“标称的”最高延迟(加上面板)和最低延迟(减去面板)LCoS面板；[56]图13是示出依掘本发明对多个LCoS面板IPR补偿的机械和非机械步骤图；[57]图14是示出本发明的过度补偿TR排列的矢量图； 图15是显示图12中所示的三个LCoS面板的EO特性曲线的图表，在U＝1.2V处使用与标称LCoS面板的TR机械同步对图12中所示的三个LCoS面板进行了补偿；[59]图16是显示依据图15补偿的三个LCoS面板的净延迟特性曲线的图表；[60]图17是显示图12中所示的三个LCoS面板的EO特性曲线的图表，在U＝1.2V处使用与正LCoS面板的TR机械同步对图12中所示的三个LCoS面板进行了补偿；[61]图18是显示依据图17补偿的三个LCoS面板的净延迟特性曲线的图表；[62]图19是显示依据图17补偿的三个LCoS面板的模拟系统对比度的图表；[63]图20是显示依据与LC电压和调整延迟器慢轴排列相对的图17补偿的三个LCoS面板的系统对比度的图表，；[64]图21是用于补偿LCD面板的残余延迟的本发明方法的流程图；[65]图22是显示用于调整暗状态电压的LCD面板组件校准装置图；[66]图23是用于对模拟LCD面板中的LC像素寻址的示例电压波形图；[67]图24是LCD控制电路的方框图；[68]图25是分段LCD面板组件的示意平面图；[69]图26是分段ITO电极图；[70]图27是示出晶片上的对比度优化图；[71]图28是示出在RGB颜色波段中三个不同LCD面板的残余IPR与温度的关系的图表。
具体实施例方式
术语定义[72]与本申请中所述的与光偏振、补偿和延迟层、膜或板相关，对在整个本申请中使用的术语给出了下面的定义。
术语“光轴”，在涉及例如液晶(LC)的双折射材料时被用于表示该材料中的轴，由此沿该轴传播的光线没有发生双折射。此后在说明书中，LCD面板中使用的LC材料被假定为单光轴的且具有正双折射，即非常折射率ne是该材料的最高折射率，其中光轴与非常轴一致。
这里使用的术语“慢轴(SA)”表示双折射膜(或板，或层)的光轴在膜平面上的投影。
术语“倾斜结构”或“倾斜取向”表示膜的光轴相对于膜法线被倾斜角度θ，该θ在0至90度之间。
术语“垂直结构”或“垂直取向”表示膜的光轴基本上垂直于膜平面，即基本上平行于膜法线。
术语“暗状态(亮状态)电压”表示施加至LCD面板的LC材料或LC单元上的电压Ud(Ub)，用于最小化(最大化)各自颜色通道的光输出量，各颜色信道中的所述LCD面板或LC单元被使用，从而最小化由所述面板或单元产生的所得图像的亮度。。
术语“标称暗状态(亮状态)电压”被用于表示应用至LCD面板的LC膜的暗状态(亮状态)电压Udnom(Ubnom)，该电压以LCD面板的标称或期望、光电(EO)特性和驱动这些LCD面板的电路的性能为基础被说明用于特殊类型的多个LCD面板，例如LCoS面板事例中的硅底板CMOS。相关EO特性是例如依赖于施加在LCD面板的LC层上的电压U的LCD面板交叉偏振反射系数R，用于预定义偏振的光束，例如法线入射的P偏振光束。在这种情况下，标称EO特性可以是计算的R(U)与假定已知LC参数的给定标称LC层厚度相关，或者通过优选具有相同的设计参数，平均多个LCD面板的测量结果得到的R(U)关系。
术语“TR定时”或“TR同步”表示相对于LCD面板机械定位TR，它在面板平面内以与预定相关方位角方位被光学耦合至LCD面板；与TR/LCD面板对相关的术语“光学定时(clock-in)”或“光学同步(clocking)”被用于表示所述预定相关方位是这样的，通过所述的TR的偏振变化作用补偿具有预定线性偏振在入射光束上的LCD面板的残余IPR的偏振变化作用，以使TR/LCD面板组件的组合或净偏振变化作用被实质上最小化。
在说明书中使用的其它术语和符号将在此后它们被引入时进行解释。
本发明在其一个一般方面中提供一种使用TR补偿器补偿LCD面板的残余面内延迟的方法，该方法包括两个一般步骤在预定相对方位角方位中使TR-LCD面板对粗略机械排列的步骤，用于多个LCD面板一TR对的所述方位是优选的但不必是相同的，以及对得到的LCD面板/TR组件的暗状态状况的非机械微调的步骤，用于增加面板打开/关闭对比度，例如通过调整LCD面板的暗状态电压、LCD面板的温度和TR温度中至少一个。
本发明将在此下参考其中的具体实施例进行描述，但是并不限于所述实施例。具体地，本发明将参考实施作为反射VAN型LCoS面板的LCD面板进行描述，用于图1中所示类型的图像投射系统；因此，术语“LCD面板”和“LCoS面板”在这里将可交替地被使用在下面说明书中。然而，本领域技术人员将会理解，本发明还能够应用到TN型反射LCoS面板和在暗状态中具有接近垂直取向的其它型号的反射和透射LCD面板。
本发明的第一方面提供一种LCD面板制造方法，其中TR补偿器以晶片级与LCD面板一起被集成，如图5中所示。
依据本发明的这个方面，完整的调整延迟器晶片81被粘接到硅(Si)底板晶片81，其中多个LCD底板器件89被定义，夹层间隙用于LC填充。这个过程包含下列一般步骤[85]a)提供包括多个底板器件部分89的硅底板晶片81，其被配置用于形成多个LCD面板； b)提供具有大于多个LCD面板中每个面板的面内延迟的面内延迟的调整延迟器晶片91，该晶片91将由硅底板晶片81制造；[87]c)在底板晶片81的上方设置调整延迟器晶片91，其间的间隙用于容纳LC层；[88]d)以固定相对方位将调整延迟器晶片91粘结到底板晶片81，用于由多个底板晶片部分89形成LCD面板组件阵列；以及[89]e)将LCD面板组件阵列切割为多个单个LCD面板组件，每个包括集成有调整延迟器的LCD面板。
在一个实施例中，通过在硅底板晶片81上层叠TR晶片91使得到的组件80集合起来。通过使用双折射延迟补偿膜涂覆玻璃罩形成TR晶片91，该双折射延迟补偿膜在其一个表面上具有预定义的A板和C板延迟、在第二表面上具有ITO和排列层。同类的调整延迟器晶片具有标称慢轴92，相对于X轴形成预定方位角93。硅底板晶片81的顶面具有反射像素电极，在所述顶面上层叠TR晶片91，所述电极与下边加底线的电驱动电路一起被制造在所述晶片81上，每个反射器限定这里还称为LC像素的LC单元，单独粘接密封线定义每个底板LCD面板部分，在这里还称为LCoS模片。在所示示范实施例中，Si底板晶片81具有12片规则形状的底板LCD面板部分，例如以3×4阵列89排列的部分84和85。面向TR晶片91的LCoS晶片81的顶表面被加工成具有排列层，该排列层随后相对于X轴在方位角83处锚定LC单元的标称慢轴82。在TR晶片91被粘接到LCoS晶片81上，同时使用LC材料填充其间间隙之后，所得的预补偿LCoS晶片组件80包括12个单独的TR/LCD面板组件的LCD(LCoS)面板阵列89；由于这些组件由其各自底板部分例如84、85所限定，所述LCD面板组件此后将由其各自Si底板部分的参考标记例如84、85指示；这些TR/LCD面板组件此后还将被指示为补偿的LCD面板、预补偿的LCD/LCoS面板或机械补偿的LCD/LCoS面板。
图6示意性显示所得的集成LCoS/TR组件80中的一个LC单元或者LC像素200的横截面。反射电极或像素反射器201被制造在硅衬底81上；它可以被实施作为光学级铝或介电增强的金属反射器。像素反射器201被切换元件206电偏置，该元件为例如设置在Si衬底81上的互补金属氧化物半导体(CMOS)型。像素反射器201被配置以使驱动电压V通过切换元件206施加在其上。
玻璃罩202形成具有像素反射器201的LC单元间隙，并且这个单元间隙由LC混合物203填充。透明导电氧化物(ITO)层204被涂覆在玻璃罩202的表面，面向LC层203。LC排列层208、207被分别涂覆在硅晶片81的顶面和ITO层204的下表面上，以锚定LC203分子取向。以双折射膜205形式的延迟补偿元件被设置在玻璃罩202的其他表面。通过将电压U施加在ITO电极204和底板反射器201之间的LC单元上，LC分子被驱动为各种光学状态。这个电压U不同于底板反射器201电压V和ITO204电压W，并且将被指示为LC电压。
用于LC材料203的给定LC间隙尺寸d和给定补偿，在LC电压U是零或者接近零时，LC排列层208、207决定LCoS晶片SA82的标称方位和其中的标称残余IPRΓLcnom，即处于松弛LC状态中。同样地，TR晶片91的标称SA92及其标称IPRΓTRnom由延迟补偿器膜205的成分、厚度和分子取向限定。在这里和在下面注意的是，因为本说明书主要关注面内延迟，所以在没有导致混淆的地方，我们从IPR符号Γa中省略了下标“a”，例如ΓaLC≡ΓLC。
依据本发明，现在将描述晶片组件80中对TR晶片91和Si底板晶片81的相对方位的选择，该相对方位由方位角83和93限定的。
晶片81和91中的延迟及SA方位在每个所述晶片上是均匀的且由各自标称晶片参数定义，则常规方法将例如使用前述的“超频”布置，其中ΓTRnom被选择超过ΓLCnom，TR和LCoS晶片91、81的超频方位角方位由公式2限定。
然而，实施中，残余LCoS延迟在LCoS晶片81上可具有大的改变，例如由于LC间隙尺寸d、LC成分和预倾斜角75的改变(图3)。LcoS的a板和c板残余延迟的示例性分布被分别示出在图7和图8。这些图显示典型VAN-LCoS单元的残余延迟的蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟的结果，该典型VAN-LCoS单元具有正态分布单元参数单元间隙尺寸d、极化预倾斜角θc和LC指向器方位角φc，假定典型标称或平均LC单元参数值d＝1.5μm，no＝1.50，ne＝1.65，θc＝6°，φc＝45°，标准偏差σ(d)＝0.5％，σ(θc)＝σ(φc)＝0.2°。模拟结果表明，标准化的±3σ残余面内延迟变化可以是相当大的，例如在这个例子中为21％，而相对面外延迟变化相当不明显，例如仅仅为大约1.5％。因此，如果没有得到补偿的话，残余IPR变化将典型地对面板性能具有相当大的影响。
因为在晶片上的LCoS残余延迟的改变，LCoS晶片部分84、85的LC层可能展示基本上如图7指示的至多±20％的残余IPR的差异。调整延迟器补偿器205的延迟也在晶片91上改变，虽然典型的基本上严格分布，例如在IPR量的大约±3％内。
依据本发明，对此前参考图5描述的制造LCoS/TR组件89的晶片级方法补充二次微调步骤，以使给定LCoS模片例如84、85的延迟和轴方位与调整延迟晶片91中其成对部分的延迟和轴方位匹配。二次微调步骤可包括对LCoS模片84或85中的LC层的非机械电压调整或对调整延迟器和LCoS模片两者或任一的温度调整。
参考图13可以描述在本发明的一个实施例中对TR晶片91相对于Si底板晶片81的相对方位的选择，以及对所得组件80的非机械调整的后续步骤。在此图中，图中的水平轴表示IPR量，而振铃形(bell-shaped)曲线101表示残余IPR量的分布，用于多个未驱动或由相同暗状态电压Ud驱动的LCoS面板，例如图7中的分布210。与分布101相关联的多个LCoS面板可以指来自一个晶片、一批晶片或大量LCoS批次的未补偿的LCoS面板。作为例子，在在～3σ级对应于分布210或101的“正”尾部且具有比“标称”面板高20％的面内延迟的LCoS面板被称为“正面板”，而具有低于20％的面内延迟的LCoS面板被称为“负面板”。分布的负面板、标称面板和正面板的IPR量分别使用垂直箭头103、102和104表明。在这里考虑的示例性实施例中，正(104)和(103)面板限定了使用TR晶片91补偿的残余IPR值的范围。
符合此前参考图4描述的现有技术“超频”方法，TR晶片91的标称IPR108被选择，以大于正面板中的IPR104，以使与分布101相关联的多个面板中的任意LCoS面板可以使用TR晶片91中的部分被补偿，；这里为了清楚起见，我们假定相比于LCoS IPR分布101的宽度，TR晶片的IPR量的改变是小的。然而，与现有技术中单独机械TR“同步”相反，在本发明中，在单晶片80上的所有LCoS器件为同时地机械“同步”。
依据本发明，在将TR晶片91粘结至LCoS晶片81时，用于最佳机械同步的目标LCoS IPR105被选择。使用晶片级组件，目标IPR可以不是LCoS晶片延迟的平均值，并且甚至可以不是根据大量晶片和批次的所有LCoS面板的统计平均值。在本发明的优选实施例中，由方位角93、83所限定的调整延迟器晶片91和Si底板晶片81中的固定的相对方位被选择，以实现过度补偿，用于具有来自晶片80或来自一批这种补偿的LCoS晶片或来自大量这种晶片批次的至少多数个LCoS面板的预定偏振态、残余面内延迟的入射光束。如在此后更详细地解释的这种过度补偿通过调整至少多数个单独LCoS面板组件的暗状态电压使随后电对比度增加。
如这里使用的术语“过度补偿”指的是TR/LCD面板组件中的具体TR-LCD面板布置，其中TR被定向以提供比所述TR连接的LCD面板更大的残余IPR最佳补偿，所述TR与具有预定偏振的正入射光束耦合。这可以参考图4进一步被说明，分别显示TR/LCD面板组件22的LC层203和补偿TR21的SA61、64。入射光束36的预定偏振态优选是线性P偏振，具有沿所示XYZ坐标系中的X轴68定位的场矢量，所以X轴还被称为P轴。如图14中所示，通过各自SA61和64之间的角度φrel限定TR和LCD面板的相对方位角方位；它还可以通过TR SA64和P轴68之间的方位角被描述，只要LCD面板SA61的方位角方位沿优选±45°或±135°方向被预先限定，即沿S轴和P轴的平分线。
用于入射光束36的TR/LCD组件22的组合偏振变化作用等价于单反射延迟器的作用，以净IPR大小Γnet和净SA为特征的该单反射延迟器被定向在LC层203和TR21的SA61、64之间。
TR21的理想机械同步对应于这种对IPR比值(ΓTR/ΓLC)的选择，用于给定相关SA64、61方位，TR/LCD组件22的净SA中的任一个被定位在或沿P轴68或在那里正交于图4中的超频方位，在该结构中，P偏振光束36在没有任何偏振改变的情况下将被组件22反射，尽管可能有大组件22的净IPR Γnet。相对TR/LCD面板方位是这样的在通过TR/LCD面板组件之后，入射P偏振光的偏振态保持不变，此时的情形在这里被称为各自LCD面板的残余IPR的最佳补偿。用于给定的TR IPR ΓTR和给定的φrel，LCoS IPR大小在这里被称为目标LCoS IPR Γtarget。其中TR/LCoS组件的净SA的方位偏离其方位例如69opt，最佳补偿的IPR补偿布置在这里被称为部分IPR补偿。为了简化说明书，我们将假定净SA 69opt沿理想结构中的P轴被排列，而不是正交的。
对于给定ΓTR和φrel，如果残余LC203 IPR ΓLC小于理想面板补偿所需要的Γtarget，即如果x＝(Γtarget-ΓLC)＞0，则组件22的净SA在角度φover＞0处被定向远离P轴68而朝向TR SA64，如由箭头69a示意所示；这种延迟补偿布置在这里被称为使用TR21的残余LC延迟的过度补偿，以及各自LCoS面板20被称为过度补偿x[nm]。如果LCD面板是VAN型LCoS，通过调整暗状态LC电压Ud远离其标称值Udnom，例如增加它，则残余LC延迟可被增加，从而导致净SA 69a转向P轴。在本发明中LC电压Ud＞Udnom被用作LCD面板组件22工作中的暗状态电压，在该电压下SA 69a与P轴68相对齐，以使φover＝0。
如果TR IPR是小的，或者残余LCD面板IPR大于给定φrel的最佳面板补偿所要求值，则组件22的净SA被定向远离P轴68而朝向LC SA61，如箭头69b示意所示的；这在这里被称为使用TR的残余LC延迟的欠补偿。如果在非零标称LC电压Udnom处残余LC延迟指LC层203的暗状态IPR，通过降低VAN LC电压U，所述IPR可以潜在地在一定程度上被减少，以使LC和TR延迟对入射光束36的偏振的组合作用减轻。然而，减轻LCoS面板的暗状态IPR的能力在低LC电压处受到可获得的底板电压和ΓLC(U)相关饱和度的限制。
返回图13，在本发明的一个示范实施例中，TR晶片91被定向以将所有具有残余IPR的LCD面板过度补偿到IPR105的左侧，这表示在该实施例中最佳补偿的目标LC IPR Γtarget并将具有残余IPR的LCD面板欠补偿给箭头105的右侧。由于105在标称LC IPR Γnom102的右侧，这在此为了简化被假定与分布101的最大值相一致，即由于Γtarget＞Γnom，TR晶片91的这种方位过度补偿了与分布101相关联的大多数LCoS面板。对TR/LCD面板组件的非机械调整的步骤，例如通过调整LC电压，然后其被使用在本发明中以最小化或者至少充分地降低到适当值，残余LC延迟的效果作用在反射光束上。例如，用于给定晶片上的给定LCoS模片，例如LCoS模片84，模片平均IPR可以由点106表示。
本发明的非机械步骤的目的是将LCoS面板模片84中LC层203中的面内延迟106偏移给补偿目标105，如由箭头107示意所示。作为例子，图9示出典型商业VAN型LCoS面板中的电光(EO)响应，其中R是标准化LCoS交叉偏振反射系数[109]R＝Is/Ip·(Ip/Is)max，(3)[110]其中Ip和Is分别是入射P偏振光束和偏转S偏振光束的强度，以及(Ip/Is)max是所有LC电压中比值(Ip/Is)的最大值。
曲线220、221和222分别表示兰、绿和红色段的R(U)特性曲线。使用f/2.4照明锥，同时改变施加在LCoS面板的LC层两端的电压U，没有利用延迟补偿器而进行测量。三基色波段红光、绿光、蓝光分别对应于近似610至700nm，510至570nm和415至500nm的入射光的波长范围。示意性显示在图10中的回射装置45使用WGPPBS14第一次通过P偏振入射光束36，使其朝向LCoS面板20，然后偏转部分LCoS反射光束，此偏振被LCoS器件20旋转了90°；偏转的S偏振光束37然后由透镜31准直或聚焦在光电探测器32上，该光电探测器32将所得的电信号传导给处理器33，该处理器33还产生经由LCoS面板20的控制器控制LC电压U的信号，该控制器示意地由电压发生器34显示。使用装置45获得的EO LcoS特性曲线220-222对应于LCoS面板21的连续对比度[112]CR＝R(Ub)/R(Ud)(4)[113]用于至多几百到一个的任一三基色波段，甚至在完全没有电压模式(即Ud＝0)中对应于百分之几十的标准化反射。
在公式(4)中，Ud是LC电压U的暗状态或关闭状态值，而Ub是其亮状态或打开状态值。理想地，它们应当分别提供标准化交叉偏振反射系数R(U)的最小值和最大值，以最大化对比度CR，这用例子示出在图9中，将对应于Ud＝0和Ub≈5V，例如采用绿光波段。实际上，LCoS单元的完全未驱动的关闭即暗状态是以下两种原因的不可能情形i)对加速灰度等级响应的需要导致一种优选具有在非零亚阈值电压处被驱动的LCoS单元的关闭状态，即在或直接在EO曲线220-222的陡峭部分开始之前，以及ii)Si底板可以提供的电压波动幅度受到限制，例如典型0.35μm CMOS工艺传递大约3.3-3.8V逻辑信号。
图11显示平均IPR对LC电压，即如使用公式(1)从LCoS单元的EO特性曲线220-222分别推导出的蓝光、绿光和红光波段的未补偿的LCoS面板的ΓLC(U)特性曲线230、231、232。在这个例子中，VAN型LCoS单元的残余面内延迟低于10nm，用于亚阈值电压LC驱动，U＜2V。图11中导出的ΓLC(U)特性曲线在这里被仅仅用于示例性目的；本领域技术人员将会理解，使用1D、2D或3D数值程序和对LC材料和节点参数的知识，基于求解LC弹性和施加的电力相互作用的能量最小化条件，可以计算可能更精确的IPR(U)LCoS特性曲线。
此后在说明书中，本发明将被示出，涉及作为例子的绿波段EO面板特性曲线221、231，以及延迟特性曲线231被假定为对应于图13中所示的残余IPR的分布101中最大值102的标称LCoS面板延迟，还有图5中所示TR/LCoS组件晶片80的模片85的LC层的IPR特性曲线。同样作为例子，LCoS模片86和84分别表示正和负面板。相比较“标称”面板85的IPR特性曲线ΓLC(U)231，图12显示正和负面板86、84的LC层的IPR特性曲线231p和231m。用于实际考虑，给定设计的所有LCoS面板的ΓLC(U)电压曲线被限定在特性曲线231p和231m之间[117]参考图15-20现在将进一步描述通过调整暗状态LC电压对TR/LCoS面板组件调整的步骤，以示出补偿的TR/LCD面板组件84-86的EO特性曲线，用于区分TR和LCoS晶片91、81的相对方位角方位。
作为例子，TR晶片91的IPR在此后被假定为10nm，并且在晶片上基本上为常数。标称亮状态电压Ubnom＝5V，标称暗状态电压被选择为Udnom＝(Ubnom-Vmax)＝1.2V，其中Vmax＝3.8V被标示为Si底板电路所提供的最大波动电压。
图15示出依据第一实施例的对应于晶片80的模片84-86的补偿TR/LCD面板组件的EO特性曲线，其中相对于LCoS晶片81的TR晶片91的方位被选择，以最佳地在标称暗状态电压Udnom＝1.2V处补偿标称LCD面板85的残余LC IPR。在1.2V LC电压处，标称LCoS面板85显示在λ＝550nm处近似5.7nm的面内延迟，以使在这种情况中用于最佳补偿的目标残余LPR是Γtarget＝5.7nm。依据公式(2)，标称面板的最佳补偿所要求的调整延迟器慢轴排列与主轴S和P成近似17°。
未补偿标称面板85的EO剖面231对一个对比度最多传递100秒。标称面板85的EO剖面112在施加电压的大约1.2V处显示尖锐凹口。这对应于用于对比度最佳化的机械同步的最佳点。特别注意，凹口中的非常低的交叉偏振泄漏是假定近似的结果，此时仍然没有考虑显示光学系统中的交叉偏振器、面板、调整延迟器和其他光学部件的非理想行为。
尽管在1.2V的标称暗状态电压处正和负面板86、84比标称面板85具有相当高的反射系数R，但它们的对比度可以通过适当调整暗状态电压被提高。实际上，负面板的理想暗状态电压是大约1.55V，并且对应于R(U)关系曲线113中的最小值。这意味着，在U＝0处具有比标称面板85低20％残余面内延迟的负面板84不得不被硬驱动，以偏移其关闭状态延迟值近似5.7nm，这在图12中由水平线57示出。因此，负面板84的暗状态电压被选择为1.55V。然而正面板是欠补偿的，如根据其EO特性曲线111是清楚的，并且其对比度可以仅仅通过选择低于标称1.2V值的暗状态电压被提高，因为底板电压的限制，这不利地要求打开状态电压中的同步降低。
图16示出净TR/LCoS组件延迟243和用于TR/LCoS面板84-86的净SA的方位角244-246的电压关系曲线。该曲线231m、231和231p显示LCoS面板84-86中未补偿的LC IPR。一旦具有10nm延迟的普通调整延迟器被排列在离开S轴68或各自的P轴的大约17°处(图14)，则三个TR/LCoS组件所导致的双通道延迟Γnet位于用于在0和24V之间的所有驱动电压的8和10nm之间。曲线244-246显示在每个组件的净SA和P(或者S)轴之间的方位角如何随施加的LC电压U改变。在图15中，用于每个面板或凹口位置的最佳暗状态电压对应于曲线244-246与零角度轴的交叉点。该图示出，为了最小化面板暗状态中的交叉偏振光泄漏，该系统的任一净面内延迟必须接近0nm或者净延迟轴相对于光学系统中的主偏振轴必须接近0°或±90°。
如上所述，在残余低电压值之上增加LCoS IPR比在所述残余IPR值之下减少它，典型地是更容易的。因此，在优选实施例中，相对于LCoS晶片81的TR晶片91方位被选择以过度补偿来自阵列89中的至少多数的或优选全部的LCoS面板的残余IPR。此外，进一步优选的是，使用相同标称设计和方位的TR晶片，以从相同批次晶片和从不同批次粘结致不同Si底板晶片。因此，可优选的是，选择TR晶片91的标称方位，以匹配正面板的残余IPR，即面板具有最大期望残余延迟。
图17示出依据第二实施例的对应于晶片80中模片84-86的补偿TR/LCD面板组件的EO特性曲线，其中相对于LCoS晶片81的TR晶片91方位被选择以最佳地在标称暗状态电压Udnom＝1.2V处补偿正面板85的残余LC IPR。在1.2V LC电压处，正LCoS面板86显示在λ＝550nm处具有近似6.9nm的面内延迟，以使在这种情况中用于最佳补偿的目标残余面板IPR Γtarget是6.9nm且超过Γnom＝+5.7nm。依据公式(2)，用于标称面板最佳补偿所要求的调整延迟器慢轴排列成与S或P轴成近似21°。在这种起点下，所有其他面板必须被驱动至高于1.2V的暗状态电压，并且在每个情况中，没有TR的LCoS IPR被偏移到大约6.9nm，这在1.2V处是正面板延迟。理想暗状态电压分别对应于补偿的正面板、标称面板和负面板的R(U)特性曲线中极小值的114、115和116，还对应于图12中具有6.9nm延迟值69的各自未补偿LCoS面板中的EO特性曲线231m、231和231p的交叉点；它们分别被给定为Ud min＝1.75V(负面板)，Ud nom＝1.55V(标称面板)and Ud plus＝1.2V(正面板)。来自相当多个LCoS面板的实际全部其他LCoS面板的暗状态延迟，至±3σ概率值之多，将具有正和负面板的延迟之间的残余面内延迟，以及相应集成的TR/LCoS面板组件将因此具有理想的暗状态电压，该电压在1.2V和大约1.75V之间，该电压可以被调整以增强对比度CR。这个例子显示，为了确保大多数TR/LCD面板组件可被调整用于高对比度，TR应当被定位以过度补偿标称LCD面板延迟至少0.2nm，或者优选至少0.5nm；在一些情况中，如2-5nm一样多的过度补偿对增加产出可以是有利的。本领域技术人员将会理解，过度补偿的数量将会从组件到组件而改变，并且依赖于LCoS IPR分布201的宽度和ΓLC(U)特性曲线231的斜率。
实际上，成像器的对比度进一步受到光发散和非理想交叉偏振器的限制。转回图2，插入在PBS14和LCoS面板20之间的调整延迟器元件21由于其非零反射率而同样使光泄漏通过交叉偏振器。这些非理想元件被一起使用来限制真实光成像系统中可得到的对比度。作为近似值，系统对比度CR(system)可被计算为[126]1CR(system)≈1CR(baseline)+1CR(TR+panel),---(5)]]>[127]其中CR(system)是期望的真实系统对比度，CR(baseline)是通过位于给定光锥照明处的非理想光学元件设置在该系统上的对比度限制，以及CR(TR+panel)是如由公式(4)所确定的与通过被补偿的TR/LCD面板组件的双通道相关联的对比度。
图19中所示曲线示出整个系统对比度，该对比度与此前参考图17、18所述的第二实施例的补偿正LCoS面板86、补偿标称LCoS面板85和补偿负LCoS面板84相关联，其依赖于LC电压U。在最低1.2V理想暗状态电压处具有最高残余面内延迟的正面板给出最大对比度带宽121，相对应于标称面板和负面板的对比度调整曲线。这是在最低理想电压点处正面板的相对平坦的EO曲线231p的结果。在图19中，“可接受的”对比度的电压范围，例如对应于相比于峰值对比度缩减至多20％，由水平箭头121、122和123表示正面板、标称面板和负面板的电压，而电压在大约0.4V至大约0.1V的范围内变化。对于所有三个组件，以及基于具有在负面板和正面板的延迟之间的延迟值的所有其他LCD面板的对TR/LCD组件的推论，电压调整所要求的粒度是～0.1V，采用3.3V CMOS底板电源线的8位数字至模拟转换(DAC)可以容易地满足要求。然而，在依据本发明选择标称TR晶片方位和目标残余IPR大小时，由于增加暗状态电压而引起的对比度对LC电压曲线的变窄可能影响优选的过度补偿程度。
图20类似于图19在于它示出针对TR/LCoS面板参数的系统对比度，仅仅呈现了二维对比度图，水平尺度为LC电压，和垂直尺度为相对于x轴的TR晶片91的局部SA方位定位，从而解释了晶片级TR/LCoS组件80中的TRSA方位的可能的空间非均匀度。图(a)、(b)和(c)对应于正、标称和负面板，在1.2V暗状态LC电压处具有定向用于正面板的光学补偿的10nm IPR调整延迟器。图上相对较亮的区域对应于相对较高系统对比度。这些图说明，如果具体TR/LCoS面板组件晶片的局部TRSR偏离其标称方位，可以确定用于每个LCoS面板，甚至用于一个LCoS面板中成组LC单元的理想暗状态电压Ud，所述标称方位在这个具体例子中是21度。例如，如果具有正面板的EO特性的具体LCoS面板被粘结至具有局部SA的TR晶片部分，该局部SA被定向至与x轴成26方位角，而不是标称21度，这种局部区域对比度可以通过调整各个LC单元的LC电压被优化至理想对比度点132。因此，两级调整延迟器/LCoS系统的局部区域的对比度可以通过本发明的电压调整步骤被优化，即使在该区域中的调整延迟器和LCoS二者的慢轴和延迟数量不同于目标值。依据本发明，这个局部区域的暗状态LC电压和可选的亮状态LC电压可以与其他局部区域分开优化，这些其他局部区域可以是来自于TR/LCoS芯片阵列89的晶片80的一个芯片的小像素组、整个TR/LCoS组件芯片、LCoS芯片部件组、TR/LCoS器件的整个晶片。
上文中，依据本发明已经描述了针对TR/LCoS组件中晶片级制造，通过暗状态电压调整来调节电对比度的原理，其中采用生产LCoS面板的同样技术步骤将多个LCoS面板与多个调整延迟器集成。然而，本发明的方法不限于LCoS面板组件的晶片级制造，而还适用于在其中TR级LCD面板被分别制造且然后被以固定预定的相对方位组装在一起的非集成组件，此方位对于相同标称设计中的大量TR LCD面板对是相同的。在本发明的这个方面，提供一种方法，用于补偿即减轻来自多个LCD面板中的每个LCD面板中的残余IPR的不合需要的对比度减小影响，优选同样的标称设计但不是唯一的。在一个实施例中，这个方法的一般步骤被示出在图21中，现在将来描述。
该方法从步骤305开始，其中例如根据多个LCD面板的残余面板IPR的期望分布，确定将被补偿的残余IPR量级的目标范围；例如，这可以对应于图13中分布101的±3σIPR量级103、104之间的范围；在一些实施例中，可以仅仅确定被补偿的残余IPR数量的目标范围的上限ΓLCmax就足够了。
在下一个步骤310，选择TR补偿器，该补偿器具有IPR ΓTR大于将被补偿的任意LCD面板中的残余IPR，即ΓTR＞ΓLCres max；[133]在下一个步骤315中，TR补偿器相对于被补偿的LCD面板的的方位定向，即它们各自SA之间的角度φrel，此角度被选择，以过度补偿所述LCD面板对预定偏振即线性P偏振的入射光束的残余IPR，优选至少0.2nm，如此前所述参考图14；这个步骤可以包括通过TR选择理想补偿的目标LCD IPR数量Γtarget，该数量大于LCD面板的残余IPR；在一个实施例中，Γtarget被选择基本上等于ΓLCmax。
在下一个步骤320中，TR和LCD面板以在步骤315中选择的固定相对方位被光耦合，以构成预补偿的TR/LCD面板组件22，用于调整入射P偏振光束的偏振；[135]接下来，预补偿的TR/LCD面板组件22被设置在图22示意所示的测量机构55中，如上文参考图10所述，该测量机构22包含许多同样的元件，其中相同元件具有相同参考标记。
在下一个步骤325中，具有预定例如线性P偏振的光束36被双通道穿过LCD面板20的调整延迟器21和LC层，以获得反射的暗状态光束，该光束然后通过起偏振检偏器作用的WGP14，偏转滤波光束37，其中实质上仅仅保留暗状态光束的S偏振分量，经由朝向光探测器32的准直或聚焦光学器件31，该光探测器32测量产生反馈信号S的滤波的光束强度，该滤波的光束强度与滤波的暗状态光束37的强度成比例，并且显示通过面板组件22对入射光束36的交叉偏振转换的程度。这个信号S被传递给处理器33，处理器33对电压发生器/LCD控制器34发送控制信号38，用于改变LCD面板20的LC电压U，以及用于提供与线束37强度相关的信息给LCD控制器34，用于更新图像灰度校正表。
在下一个步骤330中，反馈信号S被处理器33用于调整LC电压U，以充分最小化或至少减弱滤波的暗状态束37的强度，从而最小化或至少减小残余面板IPR的偏振变化效应，用于增强连续的面板对比度CR。最小化来自光探测器32的反馈信号的LC电压U的调整值然后在步骤335中被设置为LCD面板组件22的暗状态电压Ud；该值取决于LCD控制器34的具体实施方案，这个值可被硬编码或被存储在LCD控制器34的存储器中，如下文所描述。在一个实施例中，这个步骤还包括改变调整的暗状态电压Ud和亮状态电压Ub之间的LC电压U，以及同时用处理器33记录反馈信号S，以及表征调整的EO特性曲线R(U)的结果信息，此信息被存储在LCD控制器34中，例如以查找表的形式。
最后，在可选步骤340中，LCD面板组件22的亮状态电压可以被调整以根据LC电压U来最大化来自于PD32的反馈信号，进而其调整值被存储在或硬编码在LCD面板控制器34中，用于LCD面板组件22的工作中。
对于模拟驱动和数字驱动的LCD面板，通过对暗状态和可选的亮状态的LC电压大小的微调可实现LCD面板对比度增强的前述一般方法。LC像素的模拟驱动可以在每个像素处使用单个晶体管，而数字驱动依赖全开(U＝Ub)和全关(U＝Ud)像素的脉宽调制(PWM)，并且可要求每个像素或者LCD单元多个晶体管。每个驱动机构在光学成像质量和电路设计及布局权衡上具有其优点和缺点。
图23针对施加到LC单元的电压波形，示出模拟驱动LCD面板如何可实现本发明的电子暗状态偏振调整。再次参考图6，显示LC单元200的示意图，LC电压U由ITO204电压W和Si底板电压即作用在反射电极201上的电压V之间的差值限定[141]U＝V-W；(5)[142]因此，LC电压可以被调整，或者其正负标识可被颠倒，通过调整任一ITO电压W、底板电压V或两者。在下面，获得暗状态LC电压Ud所必需的底板电压V被标示为Vd，以及获得亮状态LC电压Ub所必需的底板电压V被标示为Vb。如本领域已知的，LC层203中的电场必须是DC平衡的，以使不存在长期的LC分子的电化学降解。因此，LCD面板典型地被驱动以使其中U＞0的正极性架构后面有在其中U＜0的负极性架构，以及暗状态电压Vd和亮状态电压Vb对于正极性和负极性架构一般将是不同的；此后正极性架构暗状态和亮状态电压被分别标示为Vdp和Vbp，而负极性架构暗状态和亮状态电压被分别标示为Vdn和Vbn。
为了构成正极性和负极性架构，通常是将ITO204电压W固定于波动在底板镜(backplane mirror)处极值电压之间中间轨(mid-rail)处。这平分了有效的穿越LC单元外加电场。存在可利用的受限制的底板电压，因此，增加电源导轨电压并非总是可行的。可以利用可选择的LCD面板驱动方案，在那里前面的ITO电压W在低电压值例如负电压值和高电压值之间被触发。
图23显示依据本发明的一个实施例的标称电压波形W(T)501、V(T)502和U(T)503，它采用触发ITO模拟驱动方案。底板电压V在0和Vmax＝3.8V之间改变，如由底板CMOS驱动电路所限定的。标称亮状态或打开状态LC电压Ubnom＝5V被选择，以通过组件22的补偿的LCoS单元200(图22)使入射光36的交叉偏振P-S转换最大化。标称暗状态LC电压Udnom然后由最大可利用的底板电压Vmax＝3.8V限定为Udmom＝(Ubnom-Vmax)＝1.2V。这些波形501、502和503可被用于驱动未补偿的LCoS面板，以及TR/LCoS面板组件，其在所要求的1.2V暗状态电压处的同步角是理想的，例如图17中的补偿的正面板。
因为给定CMOS几何结构的底板电源导轨不能够被大幅度增加，例如由于高饱和电场处热电子降解和漏极贯通效应，前ITO电极电压W必须波动比最大底板波动电压Vmax大的数量。在这个模拟寻址方案例子中，通过对像素电容器充电到在0和3.8V之间的电压而产生灰度。因此，ITO电极触发在负架构510期间Wn＝5V和正架构520期间Wp＝-1.2V之间，为了1.2V至5V动态范围的电压被施加到每个LC单元。底板波形502示出三个像素#1、#2和#3的寻址，这些像素由底板电压V1n，p、V2n，p和V3n，p驱动，以使在负极性架构510和正极性架构520两者期间，它们分别处于相同的标称暗状态(U＝±1.2V)、灰度状态(U＝±4V)和标称亮度状态(U＝±5V)。分别由波形501、502和503显示的像素ITO、底板和LC单元电压还被列在表2中。标称像素寻址方案在这种情况中由下列公式(6a)-(6f)定义[146]Wn＝Ubnom(6a)[147]Wp＝-Udnom(6b)[148]Vdn＝Vmax(6c)[149]Vdp＝0 (6d) Vbn＝0 (6e)[151]Vbp＝Vmax (6f)

表2标称暗状态和亮状态电压的像素寻址电压。
当预补偿LCoS面板组件22或其中像素组在标称暗状态电压Udnom处没有最理想地被同步时，电压调整步骤330被采用，用于增强所涉及的LCoS组件或像素组的序列像素对比CR。作为例子，针对于标称1.2V，在步骤330中确定的新的调整暗状态LC电压Ud是1.5V。
首先，我们将考虑其中通过适当调整ITO触发电压W来调整暗状态LC电压Ud的实施例。这个实施例被示出在表3中，该表列出了底板和ITO电极处的电压V、ITO电极电压W以及LC电压U，它们被要求来驱动三个像素至所调整的暗状态、灰状态和亮状态，与表2中类似。在这个例子中，ITO触发电压W的正极性架构值Wp被调整，以在数值上匹配增加的暗状态LC单元电压Ud＝1.5V，即Wn＝-1.5V。正极性架构V1p中的暗状态底板电压没有变化，但是它的负架构电压V1n被调整与ITO电压调整相同的数量。同样作为例子，灰度值像素必须在之前被驱动到新的LC电压U＝4.2V对4.0V，但是全亮电压Ub保持在5V。在这个例子中，调整的像素寻址方案被下面公式(7a)-(7f)定义[154]Wn＝Ubnom(7a)[155]Wp＝-Ud(7b)[156]Vdn＝(Ubnom-Ud)(7c) Vdp＝0 (7d)[158]Vbn＝0 (7e)[159]Vbp＝(Ubnom-Ud)(7f)

表3用于调整的暗状态和标称亮状态电压的像素寻址电压。负极性架构ITO电压Wn通过暗状态LC电压调整的数量被改变。
接下来，在另一实施例中，使用可选择的像素寻址方案，执行本发明的电压调节步骤330、340，该像素寻址方案可以包括固定触发ITO电压Wn、Wp，同时改变正极性和负极性架构二者中的暗状态底板镜电Vd。表4列出在这个实施例中如此上参考图23和表2、3所述的相同三像素结构的相应的像素电压。调整的像素寻址方案在这种情况中通过下面公式(8a)-(8f)来定义，具有固定ITO电压Wn、Wp[161]Wn＝Ubnom(8a)[162]Wp＝-Udnom(8b)[163]Vdn＝(Ubnom-Ud)(8c)[164]Vdp＝(Ud-Udnom)(8d)[165]Vbn＝0 (8e)[166]Vbp＝(Ubnom-Udnom) (8f)


表4用于调整的暗状态和标称亮状态电压的像素寻址电压。ITO电压W是没有改变的。
表3和4示范了本发明的方法要求LCD面板的控制和驱动电路为调整在正极性和负极性架构期间位于底板电极处的暗状态电压Vd、或ITO电压W、或二者提供装置。对于采用灰度等级抖动的PWM的数字寻址方案，仅仅全开即暗和全关即亮的像素状态是相关的。表3和4中像素#1和#3的双极LC单元电压显示要求的电压波形。底板像素驱动电路的底板电压Vd提供调节暗状态能力在本领域是已知的，参见例如受让给eLCOS Microdisplay Technology，Inc(eLCOS微显示技术有限公司)的美国专利申请2004/0070562，其在此通过参考被结合入本发明中。
图24提供了依据本发明的LCD面板组件22的电控制结构的例子，具有可调整的暗状态LC电压Ud。像素寻址和控制电路在LCD面板445和控制器板400(此后称为控制器400)之间被分开。LCD面板445包括补偿TR/LCD组件22的LCoS面板20，并且包括ITO电压终端450、底板电压终端460和用于接收像素选择信号412的终端455。控制器400包括连接到ITO电压终端450的ITO电压发生器420和连接到底板电压终端460的底板电压发生及图像灰度校正块435。ITO电压发生器420包括两个DAC405和410，用于为负极性和正极性架构产生ITO电压Wn和Wp，该电压被供给多路器415。多路器415向ITO终端450提供电压信号411，依据当前架构此电压信号在Wp和Wn之间切换。
底板电压发生器435接收包括像素亮度信息的视频信号425和定义LCD面板455中的像素地址或多个地址的附带地址信号430，视频信号与该LCD面板455相关。响应于这些信号，底板电压发生器435产生模拟底板电压Vi，j，其中上标“i，j”定义如由地址信号430所表示的像素排和列地址，使用正极性和负极性架构的预定义暗状态和亮状态底板电压Vd，Vb，以及用于按比例说明灰度值电压Vi，j，以解释LCD面板的EO特性曲线的非线性和所需要的人的视觉响应。
控制器400包括处理器/存储模块(PMM)440，其可以使用例如FPGA来实现，以及其包括用于存储暗状态和亮状态底板电压值及图像灰度校正表的存储器，其然后被提供给底板电压发生器435。可选地，PMM440还可处理和存储ITO电压值Wn和Wp，以及将它们提供给ITO电压发生器420。
在一个实施例中，PPM440存储选择的色段的默认标称暗状态和亮状态LC电压Ubnom和Udnom及图像灰度校正表，并且计算ITO电压Wn，、Wp和底板电压Vdn，、Vdp、Vbn、Vbp，例如使用公式(6a)-(6f)。转回图21和22，暗状态LC电压在本发明方法的步骤330中使用外部信号38来调整，，直到反馈信号S被最小化或被减小到适当的低值；因此获得的新的调整暗状态电压Ud被存储在PMM440中，并且在其中被用于计算各自的底板电压和可选的ITO电压，例如基于公式(7a)-(7f)或(8a)-(8f)等等。此外，默认灰度图像校正表被更新，用于如在校正步骤330中确定的电压设定。更新的底板电压、图像校正系数和可选的若更新的ITO电压，被提供给电压发生器435，以及可选地提供给ITO电压发生器420。
从这至前的说明书主要关注于其中如整个LCD面板所要求的暗状态和亮状态被定义和更新的实施例，这样具有坐标(i，j)的像素通过相同的一组电压驱动来响应相同视频信号，而与显示器中像素位置无关，即与像素的坐标i，j无关。然而，这可能导致穿过LCD面板组件22的对比度不均匀，由于LCD面板20中TR21和LC层的延迟特性曲线的空间不均匀性。转回图5，LCoS面板81的空间不均匀性IPR，以及TR晶片91的较小范围一般地将导致来自TR/LCoS晶片80的阵列89中每个LCD面板芯片上残余IPR补偿的不均匀程度。
因此，本发明的另一方面提供对TR/LCD面板组件的对比度均匀性进行电调整的方法，通过分别调节用于LCD面板的不同空间LC像素组的暗状态LC电压Ud，以及适用于实施所述方法的分段LCD面板组件。
图25示出集成的TR/LCD面板组件，其中透明的且在图中不可见的TR元件被定位用于至少部分补偿下面的LCD面板的残余面内延迟对P偏振光束的偏振变化作用，如此上例如参考图5和14所述的。组件150可被制造，例如使用图5中示出的TR/LCD组件的前述晶片级制造。在图25示出的示范实施例中，组件150的LCD面板被分段为4部分，或象限151、152、153和154，每个包括由不同阴影正方形表示的空间像素组。在操作中，所述像素组中的每个由例如与独特暗状态电压Ud(k)，k＝1，...4相关联的电压波形驱动，例如图23和表2-4中所示，该独特的暗状态电压不同于其余像素组的各自暗状态电压，例如Ud(k1)≠Ud(k2)if k1≠k2，从而与各个所述像素组使用同样暗状态电压得到的图像对比度相比，改善了得到的图像对比度的空间均匀性。在其他实施例中，部分数N可以小于或大于4。此独特的暗状态电压可以使用如此上参考图21和22所述的本发明方法来确定，在其中执行步骤325是用空间分辨测量。例如，部分151的暗状态电压Vd(1)可以被确定，使用非反射屏幕屏蔽部分152-154的光束36，同时允许光束36进入部分151，同时调节施加到部分151中像素上的LC电压，直到反馈信号S被最小化。可替换地，可以由现有技术装置中的其它已知的方法来配置光束36，以使在LCD面板触处的其光斑大小不超过其中一个部分，此后机械地移动LCD面板组件22以照亮其中不同部分。
N个暗状态电压Vd(k)的集合然后被提供给LCD电压控制器38，用于在那里存储，以及用于产生与所述暗状态电压相关联的电压波形，包括灰度级电压波形。
本领域技术人员将会明白，可以采用不同LCD电压控制和像素寻址方案来驱动分段的LCD面板组件150。作为例子，在一个实施例中，组件150的LCD面板是模拟驱动的，以及包括均匀非像素化的和非分段的ITO层。在这个实施例中，图24所示的控制器板400的一般结构可以被使用用于驱动分段LCD组件150，同时对PMM440和底板电压发生器435做适当的改变。PMM440存储N个暗状态电压Vd(k)和可选的亮状态电压Vb(k)、还有在特征化步骤330期间获得的用于灰度级图像校正的N个查找表的集合。这个数据被传递给底板电压发生器435，其根据像素地址信号430来选择所述N个灰度校正表中的一个来执行视频信号453的灰度校正，以使例如在部分153中的标记像素地址的视频信号使用相关联的图像灰度校正表和相关联的暗状态电压Vd(3)来校正。在这个实施例中，像素寻址方案可以被使用来设定部分151-154的各自的暗状态电压，其中此前参考表4和公式(8a)-(8f)被描述的ITO电压值Wn和Wp被固定。
参考图26，在另一实施例中，LCD面板组件150的ITO电极160被分成四个与LCD面板部分151-154重叠的单独驱动的部分161-164。在这种情况中，可以采用此前参考表3和公式(7a)-(7f)被描述的像素寻址方案。在这个实施例中，控制器400包括类似于420的三个附加ITO电压发生器，用于分别调节施加到ITO部分161-164的ITO电压。
在又一个实施例中，使用现有技术方法，独特的LC暗状态电压可在LCoS芯片445上被硬编码。
图27示出在成组LCoS芯片的TR/LCoS晶片140级的整体对比度和对比度均匀性的优化。完全组装的补偿LCoS晶片140被分段为三个区域141、142和143，相对应于LCoS暗状态驱动要求。这些部分可以被识别，例如通过采集关于LCoS单元间隙限定、LC预倾斜角和/或调整延迟器晶片非均匀性中的差异的信息。通过扫描所要求的暗状态LCoS驱动电压，LCoS器件的整个阵列可以被电调整，以提高来自每个补偿的微显示器的系统对比度和/或对比度均匀性。
尽管电压调节已经被描述为第二步骤对比度优化，但预补偿TR/LCD面板组件可使用其它非机械装置被进一步调整，其中TR被相对于LCD面板定位以部分补偿残余LCD面板延迟，以使进一步减少LCD面板和TR对入射光束中的预定偏振态的组合的或净偏振变化的影响。
例如，本领域公知的是，LCD面板中以及TR中所使用的LC混合体的折射率及双折射是与温度相关的。因此，任一LCD面板和/或调整延迟器的温度可以被改变，以使系统的对比度被优化。图28显示以具有偏光计为特征的几个未补偿LCD面板的低压IPR的测量结果。该组红色171、绿色172和蓝色173波段延迟曲线分别表示以近似1.5、0.9和0.7V亚阈值电压驱动的面板延迟。因此，通过控制LCoS面板温度，例如使用如本领域已知的用于其它有源光器件的TEC控制器和温度检测器，同时以预定标称暗状态电压驱动LCD面板，则可以调整LCoS面板IPR，以减少LCD面板和调整延迟器对入射光束的预定偏振态的的净组合的偏振变化作用。在本发明的这个实施例中，类似于此上参考图21和22所述的LCD面板组件22的特征程序可以被使用，来确定提供适当对比度增强的温度工作点。
此外，对LCD面板组件22的前述电子微调整还可在操作中被实施，例如在LCD面板组件22被使用在用于将图像显示到屏幕上的器件中，诸如图1中所示的投影仪。在该实施例中，本发明提供一种图像的电对比度调整的方法，该方法包括步骤i)估定器件在屏幕上显示的图像的对比度；和ii)调节电压以增强该对比度。估定图像对比度的步骤可以包括估定屏幕上两个不同位置处的对比度，以及调节步骤可以包括分别调节施加到LCD面板中的至少两个不同单元的电压，来改善对比度的空间均匀度，例如如此上参考图25所述。
尽管本发明在此上参考VAN LCoS面板已经被描述，但是它还可应用到工作的其他液晶操作模式，例如扭转向列等；在所有这些系统中，具有宽范围A板延迟的TR补偿器可被用于实施本发明。另外，它还可应用到直观式LCD面板，在其中制造大面积补偿器薄膜典型地被动地排列至屏幕薄膜晶体管(TFT)阵列。本发明还可被应用到透射型LC微显示器。另外，前述电压和/或温度调节方案可同样地应用到线栅、3MVikuiti，、MacNeille和其他基于PBS的反射型光学系统。
尽管，补偿TR中的C板延迟器在此没有被详细描述，可以明白的是，高性能TR要求适当数量的负C板延迟，以与正C板LCoS器件一起得到高对比度。在所述电调整步骤被实施之前，TR中的C板延迟被认为相对于TR方位中的机械面内同步是充分不变的，以允许第一对比优化步骤中TR和LCoS慢轴的任意合适的机械排列。
当然，不脱离本发明的宗旨和范围，可以想象到众多其他实施例。
权利要求
1.一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。
2.依据权利要求1所述的方法，其中步骤b)包括将所述调整延迟器相对于所述LCD面板定位，以过度补偿所述LCD面板对于所述入射光的残余面内延迟；以及步骤c)包括d)将所述电压施加给所述LCD面板，以改变所述LCD面板面内延迟的大小以使其远离所述残余面内延迟；e)调节所述LCD面板的所述电压，以充分地最小化所述LCD面板和所述调整延迟器对所述入射光束的预定偏振状态的组合偏振变化作用；和f)将所述经调节的电压用作所述LCD面板的暗状态电压。
3.依据权利要求2所述的方法，其中所述入射光束是线性偏振的，以及其中所述经调节的电压被选定，以使所述LCD面板和所述调整延迟器的净光偏振轴沿所述入射光束的偏振方向排列，以使通过所述调整延迟器弥补所述LCD面板的所述残余面内延迟的过度补偿。
4.依据权利要求2所述的方法，其中所述LCD面板包括夹在透明电极和像素电极之间的LC层，和其中步骤e)包括调节所述透明电极处电压和调节所述像素电极处电压中的至少一个。
5.依据权利要求4所述的方法，进一步包括步骤使具有所述预定偏振的所述入射光束通过所述调整延迟器和所述LCD面板的所述LC层，以得到暗状态光束；传递所述暗状态光束至检波器，以得到过滤的暗状态光束；测量所述经滤波的暗状态光束，以得到反馈信号；以及使用所述反馈信号来调节施加到所述LCD面板的所述电压，以最小化所述经滤波的暗状态光束的强度。
6.依据权利要求5所述的方法，其中所述测量所述经滤波的暗状态光束的步骤包括执行空间分辨测量，以获得相关于所述LCD面板中至少两个不同LC像素组的至少两个反馈信号，进一步包括步骤分别调节施加到所述LC像素组的电压，以改善所述暗状态光束的空间均匀性。
7.依据权利要求6所述的方法，其中所述分别调节施加到所述LC像素组电压的步骤包含分别调节所述LC像素组的暗状态电压的步骤，以提高对比度均匀性。
8.依据权利要求6所述的方法，其中所述分别调节施加到所述LC像素组电压的步骤包含分别调节所述LC像素组的灰度级电压或电压波形的步骤。
9.依据权利要求8所述的方法，进一步包括步骤获得和存储每个所述LC像素组的独特的图像灰度校正表。
10.依据权利要求2所述的方法，其中将所述LCD面板使用在用来将图像显示在屏幕上的器件中，进一步包括步骤估定由所述器件在所述屏幕上显示的所述图像的对比度；以及调节所述电压以提高所述对比度。
11.依据权利要求7所述的方法，其中所述估定所述图像的所述对比度的步骤包括在所述屏幕上两个不同位置处估定所述对比度，以及其中所述调节步骤包括分别调节施加到所述LCD面板的至少两个不同单元的电压，以改善所述对比度的空问均匀性。
12.依据权利要求2所述的方法，其中所述LCD面板包括由硅底板晶片的单芯片形成的硅上液晶LCoS微显示器，所述硅底板晶片包括用于形成多个LCD面板的多个芯片，以及其中通过将包含多个芯片的单个调整延迟器晶片相对于所述硅底板晶片按预定的方位排列，以及将所述被排列的调整延迟器粘结至所述硅底板晶片上以形成多个LCD面板，来执行步骤a)和b)。
13.一种用于调制以预定线性偏振态入射在其上的光束的LCD组件，包括LCD面板，其具有处于暗状态的残余面内延迟；和延迟补偿元件，其被设置在所述入射光束的光路中，用于过度补偿所述LCD面板对于所述光束的所述残余面内延迟，以在所述LCD组件的输出处引发所述光束的交叉偏振转换，所述交叉偏振转换可以由施加至所述LCD面板的电压所减少。
14.依据权利要求13所述的LCD组件，其中所述延迟补偿元件包括设置在所述LCD面板的防护覆盖玻璃上方的双折射元件。
15.依据权利要求13所述的LCD组件，其中所述LCD面板是透射式的。
16.依据权利要求13所述的LCD组件，其中所述LCD面板包括反射式硅底板。
17.依据权利要求16所述的LCD组件，其中所述LCD面板包括VAN型液晶层。
18.依据权利要求16所述的LCD组件，其中所述LCD面板包括TN型液晶层。
19.一种用于调制以预定线性偏振态入射在其上的光束的LCD面板组件，包括LCD面板，其具有处于暗状态的残余面内延迟且包括LC像素阵列；和延迟补偿元件，其被设置在所述光束的光路中，用于至少部分补偿所述LCD面板的所述残余面内延迟对于所述光束的偏振变化作用；其中所述LCD面板被分段为多个部分，每个部分包括空间像素组，以及其中工作中每个所述像素组由与独特的暗状态电压相关的电压波形所驱动，所述独特的暗状态电压不同于其余像素组的各自暗状态电压，从而与各个所述像素组使用同样暗状态电压得到的图像对比度相比，改善了得到的图像对比度的空间均匀性。
20.一种制造LCD面板的方法，包括步骤提供包括多个底板晶片部分的底板晶片，所述底板晶片部分被配置用于形成多个LCD面板，各个LCD面板具有残余面内延迟；提供调整延迟器晶片，其具有大于所述多个LCD面板中每个的所述残余面内延迟的面内延迟；在所述底板晶片上方设置调整延迟器晶片，在其间具有用于容纳LC层的间隙；将所述调整延迟器晶片以固定的相对方位粘结至底板晶片，以形成LCD面板组件阵列；以及将LCD面板组件阵列切割为多个单独的LCD面板组件，每个包括集成有调整延迟器的LCD面板；其中所述调整延迟器晶片和所述底板晶片的所述固定的相对方位被选定，以过度补偿至少所述LCD面板中的多数面板对于具有预定偏振态的入射光束的所述残余面内延迟，以通过调节至少所述单个LCD面板组件中的多数面板的暗状态电压来增强电对比度。
全文摘要
本发明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。
文档编号G02F1/1333GK1952736SQ20061015051
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者谭金龙, 安德鲁·托马斯·泰勒, 阿普巴·普拉德汉 申请人:Jds尤尼弗思公司