三维3d彩色显示系统的制作方法

专利名称：三维3d彩色显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维(3D)彩色显示系统，尤其是涉及3D彩色显示系统中的液晶显示 (LCD)面板的背光源。
背景技术：
三维(3D)彩色显示系统使用各种策略来为观看者的右眼和左眼产生不同的图 像。在大多数普遍的3D彩色显示系统中是基于投影仪的系统，该系统使用分色策略来产生 使用无源滤色眼镜所观看的在光谱上不同的右眼和左眼图像，正如在2004年3月2日发布 的Jorke的美国专利号6，698，890中，以及在2004年2月3日发布的Sorensen的美国专 利号6，687，003中所公开的。然而，基于投影仪的系统在家庭影院类别中的市场份额处于 下降中。因此，进行了各种尝试来将类似的分色策略扩展到基于平板显示器的3D彩色显示 系统以在家庭影院中使用。在2002年9月12日公布的Smith的国际专利公布号WO 2002/071384中公开了 基于平板显示器的这样的3D彩色显示系统的一个例子。平板显示器包括用于产生在光谱 上不同的右眼和左眼图像的液晶显示器(IXD)面板，这些图像包括右眼红、绿、蓝(RGB)像 素和左眼RGB像素。右眼RGB像素透射右眼红光波段、右眼绿光波段和右眼蓝光波段以产 生右眼图像，而左眼RGB像素透射左眼红光波段、左眼绿光波段和左眼蓝光波段以产生左 眼图像。不幸的是，包括右眼RGB像素和左眼RGB像素的这样的IXD面板制造起来很难且 昂贵。此外，当只使用右眼RGB像素产生右眼图像以及只使用左眼RGB像素产生左眼图像 时，图像分辨率降低了两倍。在2008年11月13日公布的Ramstad的美国专利申请公布号2008/0278574中公 开了基于平板显示器的这样的3D彩色显示系统的另一例子。平板显示器包括背光源和用 于产生在光谱上不同的右眼和左眼图像的LCD面板。背光源至少包括发射绿光波段而不是 黄光波段的第一光源和发射黄光波段而不是绿光波段的第二光源。通过在第一光源和第二 光源之间切换，绿光波段和黄光波段交替地被发射。第一光源、第二光源或第三光源发射红 光波段和蓝光波段。IXD面板包括透射红光波段的R子像素、透射绿光波段和黄光波段的 绿/黄(G/Y)子像素、以及透射蓝光波段的B子像素，以产生来自红光波段、绿光波段和蓝 光波段的右眼图像以及来自黄光波段的左眼图像。不幸的是，包括R、G/Y和B子像素的这 样的IXD面板制造起来很难且昂贵。此外，由于左眼图像只从G/Y像素产生，观看者的左眼 只接收单色图像信息。

发明内容
本发明的目的是通过提供使用分色策略的简单和有效的三维(3D)彩色显示系统 以及在这样的3D彩色显示系统中的液晶显示器(LCD)的背光源，以克服现有技术的缺点。相应地，本发明涉及3D彩色显示系统，其包括3D彩色显示器，其包括用于以一 刷新率交替地产生右眼图像和左眼图像的LCD面板；以及背光源，其包括右眼背光源模 块，其用于在启动时将产生右眼图像的右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和右眼第三颜色波段透射到IXD面板；左眼背光源模块，其用于在启动时将产生左眼图像的在光谱上 与右眼颜色波段不同的左眼第一颜色波段、在光谱上与右眼颜色波段不同的左眼第二颜色 波段和在光谱上与右眼颜色波段不同的左眼第三颜色波段透射到IXD面板；以及背光源控 制模块，其用于在右眼启动时间段期间启动右眼背光源模块并在左眼启动时间段期间启动 左眼背光源模块，右眼启动时间段和左眼启动时间段以一切换率交替。本发明的另一方面涉及在3D彩色显示系统中的LCD面板的背光源，其包括右眼 背光源模块，其用于将产生右眼图像的右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和右眼第三 颜色波段透射到IXD面板；左眼背光源模块，其用于将产生左眼图像的在光谱上与右眼颜 色波段不同的左眼第一颜色波段、在光谱上与右眼颜色波段不同的左眼第二颜色波段和在 光谱上与右眼颜色波段不同的左眼第三颜色波段透射到IXD面板；以及背光源控制模块， 其用于在右眼启动时间段期间启动右眼背光源模块并在左眼启动时间段期间启动左眼背 光源模块，右眼启动时间段和左眼启动时间段以一切换率交替。


参考代表了示例性实施例例的附图将更详细地描述本发明，其中图1是三维(3D)彩色显示系统的顶视图的示意图；图2是3D彩色显示器的方框图；图3是液晶显示器(IXD)像素的横截面的示意图；图4是RGB LCD像素的RGB子像素滤波器的红、绿、蓝(RGB)透射光谱的绘图；图5是右眼背光源模块的第一右眼透射光谱和左眼背光源模块的第一左眼透射 光谱的绘图；图6是右眼背光源模块的第二右眼透射光谱和左眼背光源模块的第二左眼透射 光谱的绘图；图7是右眼滤色器的第一右眼通带光谱和左眼滤色器的第一左眼通带光谱的绘 图；图8是右眼滤色器的第二右眼通带光谱和左眼滤色器的第二左眼通带光谱的绘 图；图9是右眼颜色光源的第一右眼发射光谱和左眼颜色光源的第一左眼发射光谱 的绘图；图10是右眼颜色光源的第二右眼发射光谱和左眼颜色光源的第二左眼发射光谱 的绘图；图11是右眼背光源模块和左眼背光源模块的切换序列的绘图；图12是在3D彩色显示器中的背光源的第一优选实施例例的横截面的示意图；图13A是以棋盘格模式布置在图12的背光源中的右眼背光源模块和左眼背光源 模块的后视图的示意图；图13B是以平行模式布置在图12的背光源中的右眼背光源模块和左眼背光源模 块的后视图的示意图；图14是在3D彩色显示器中的背光源的第二优选实施例例的横截面的示意图；图15A是以棋盘格模式布置在图14的背光源中的右眼背光源模块和左眼背光源模块的前视图的示意图；图15B是以平行模式布置在图14的背光源中的右眼背光源模块和左眼背光源模 块的前视图的示意图；图16是在3D彩色显示器中的背光源的第三优选实施例例的横截面的示意图；图17是在3D彩色显示器中的背光源的第四优选实施例例的横截面的示意图；图18是3D彩色显示系统的右眼通量光谱和左眼通量光谱的绘图；以及图19是3D彩色显示系统的右眼串扰光谱和左眼串扰光谱的绘图。
具体实施例参考图1，本发明提供了应用在家庭影院、视频游戏系统等中的使用分色策略的三 维(3D)彩色显示系统100。3D彩色显示系统100包括用于交替地显示在光谱上不同的右 眼和左眼图像的3D彩色显示器，这些图像使用3D彩色眼镜120被观看。有利地，3D彩色显示器110还能够起到二维(2D)彩色显示器的作用，而不用对3D 彩色显示器Iio进行任何物理上的改变。当3D彩色显示器110起到2D彩色显示器的作用 时，3D彩色眼镜120的使用则是不必要的。3D彩色显示器110是平板液晶显示器(IXD)。优选地，3D彩色显示器110是主动 矩阵(active-matrix) IXD，例如薄膜晶体管(TFT) IXD。3D彩色显示器110可为扭曲向列型 (TN)IXD、共面转换(IPS)IXD、垂直取向(VA)IXD或任何其它适当类型的IXD。参考图2，3D彩色显示器110包括用于交替地产生右眼和左眼图像的IXD面板130 以及用于控制IXD面板130的显示控制模块250。特别地，显示控制模块250以IXD面板 130的刷新率向IXD面板130交替地提供右眼和左眼图像信息。使用右眼和左眼图像信息， IXD面板130以该刷新率由交替地产生右眼和左眼图像。优选地，该刷新率为至少120Hz。 显示控制模块250还将背光源控制模块280与提供至IXD面板130的右眼和左眼图像信息 进行同步。参考图3，IXD面板130包括多个IXD像素331。优选地，3D彩色显示器110是例 如具有16 9纵横比和1920 X 1080像素的分辨率的1080p显示器。每个IXD像素331包 括基色的子像素，称为，第一颜色子像素、第二颜色子像素和第三颜色子像素。后向极化滤 波器332、液晶层334和前向极化滤波器336对于颜色子像素是共同的。每个颜色子像素还 包括用于选择性地改变颜色子像素的透射水平的单独的子像素TFT 333a、333b或333c，以 及用于透射宽颜色波段的单独的颜色子像素滤波器335a、335b或335c。特别地，第一颜色 子像素包括用于透射宽第一颜色波段的第一颜色子像素滤波器335a，第二颜色子像素包括 用于透射宽第二颜色波段的第二颜色子像素滤波器335b，以及第三颜色子像素包括用于透 射宽第三颜色波段的第三颜色子像素滤波器335c。一般地，多个IXD像素331是传统的红、绿、蓝(RGB) IXD像素，每个像素包括R子 像素、G子像素和B子像素。参考图4，RGB IXD像素包括具有RGB透射光谱437的RGB子 像素滤波器。R子像素包括用于透射宽红光波段438a的R子像素滤波器，G子像素包括用 于透射宽绿光波段438b的G子像素滤波器，以及B子像素包括用于透射宽蓝光波段438c 的B子像素滤波器。在大多数情况下，IXD面板130还包括布置在多个IXD像素331前面的前表面膜，
7例如减反射(AR)膜、防眩光(AG)膜、防窥膜和硬化膜。再次参考图1，3D彩色显示器110还包括布置在IXD面板130后面的用于将在光 谱上不同的右眼和左眼颜色波段交替地透射到IXD面板130的背光源140。IXD面板130 可由背光源140进行边缘照亮，允许较薄的设计；或由背光源140进行背面照亮，允许局部 变暗。本发明提供了背光源140的几个不同的实施例，所有这些实施例都包括右眼背 光源模块260，其用于将右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和右眼第三颜色波段透射到 IXD面板130 ；以及左眼背光源模块270，其用于将在光谱上与右眼颜色波段不同的左眼第 一颜色波段、在光谱上与右眼颜色波段不同的左眼第二颜色波段和在光谱上与右眼颜色波 段不同的左眼第三颜色波段透射到IXD面板130。右眼颜色波段是基色的波段，而左眼颜色波段是类似的但在光谱上不同的基色的 波段。右眼和左眼第一颜色波段在光谱上不同，但都落在第一颜色子像素滤波器335a所透 射的宽第一颜色波段内。同样，右眼和左眼第二颜色波段在光谱上不同，但都落在第二颜色 子像素滤波器335b所透射的宽第二颜色波段内。也同样，右眼和左眼第三颜色波段在光谱 上不同，但都落在第三颜色子像素滤波器335c所透射的宽第三颜色波段内。因此，右眼和左眼颜色波段具有窄光谱宽度是合乎需要的。一般，右眼和左眼颜色 波段的光谱宽度每个都小于大约lOnm。优选地，右眼和左眼颜色波段的光谱宽度的每个都 小于大约75nm。更优选地，右眼和左眼颜色波段的光谱宽度的每个都小于大约50nm。右眼背光源模块260和左眼背光源模块270可具有不同的透射光谱，假定右眼和 左眼颜色波段在光谱上是不同的。在众多的可能性中，下文描述两个例子。参考图5，在背光源140的一些实施例中，右眼背光源模块260透射第一右眼透 射光谱561，其包括具有在630nm和670nm之间的中心波长的右眼红光波段562a、具有在 540nm和580nm之间的中心波长的右眼绿光波段562b以及具有在450nm和485nm之间的中 心波长的右眼蓝光波段562c。相应地，左眼背光源模块270透射第一左眼透射光谱571，其包括具有在590nm和 625nm之间的中心波长的左眼红光波段572a、具有在490nm和530nm之间的中心波长的左 眼绿光波段572b以及具有在410nm和445nm之间的中心波长的左眼蓝光波段572c。参考图6，在背光源140的其它实施例中，右眼背光源模块260透射第二右眼透 射光谱661，其包括具有在630nm和670nm之间的中心波长的右眼红光波段662a、具有在 490nm和530nm之间的中心波长的右眼绿光波段662b以及具有在450nm和485nm之间的中 心波长的右眼蓝光波段662c。在一些情况下，右眼绿光和蓝光波段可以不被分辨，而可替代 地形成具有在470nm和510nm之间的中心波长的绿 蓝光波段。相应地，左眼背光源模块270透射第二左眼透射光谱671，其包括具有在590nm和 625nm之间的中心波长的左眼红光波段672a、具有在540nm和580nm之间的中心波长的左 眼绿光波段672b以及具有在410nm和445nm之间的中心波长的左眼蓝光波段672c。在一 些情况下，左眼红光和绿光波段可不被分辨，而可替代地形成具有在560nm和eiOnm之间的 中心波长的红 绿光波段。右眼背光源模块260和左眼背光源模块270的所选定的透射光谱可通过多种装置产生。
在背光源140的一些实施例中，所选定的透射光谱通过光源和滤色器产生。在这 样的实施例中，右眼背光源模块260包括用于发射包括右眼颜色波段的光的一个或多个 右眼光源，以及用于将右眼颜色波段透射到LCD面板130而同时阻挡，即，反射和/或吸收 左眼颜色波段的一个或多个右眼滤色器。左眼背光源模块270同样包括用于发射包括左眼 颜色波段的光的一个或多个左眼光源，以及用于将左眼颜色波段透射到LCD面板130而同 时阻挡右眼颜色波段的一个或多个左眼滤色器。一般地，所述一个或多个右眼光源被布置成一个或多个右眼光源的一个或多个右 眼组，而所述一个或多个左眼光源被布置成一个或多个左眼光源的一个或多个左眼组。所 述一个或多个右眼组和所述一个或多个左眼组接着以例如棋盘格模式或平行模式的交替 模式进行布置，例如以水平或垂直条纹进行布置，且所述一个或多个右眼滤色器和所述一 个或多个左眼滤色器以相应的交替模式布置在所述一个或多个右眼组和所述一个或多个 左眼组的前面。所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器可形成为单片膜 或可形成为分离的膜。在一些情况下，准直透镜，例如菲涅耳透镜膜，可本布置在光源和滤色器之间。优选地，所述一个或多个右眼光源和所述一个或多个左眼光源是白光发光二极管 (LED)或RGB LEDs。LED由于其高切换速度而作为光源是特别有利的。此外，使用LED允许 局部变暗以获得高动态对比度，例如大于1 000 000 1。可选地，所述一个或多个右眼光源和所述一个或多个左眼光源可为任何其它合适 的快速切换光源，例如RGB固体激光器。优选地，所述一个或多个右眼滤色器透射大于75%的右眼颜色波段和小于5%的 左眼颜色波段。更优选地，所述一个或多个右眼滤色器透射大于80%的右眼颜色波段和小 于2%的左眼颜色波段。最优选地，所述一个或多个右眼滤色器透射大于90%的右眼颜色 波段和小于的左眼颜色波段。同样，优选地，所述一个或多个左眼滤色器透射大于75%的左眼颜色波段和小于 5%的右眼颜色波段。更优选地，所述一个或多个左眼滤色器透射大于80%的左眼颜色波段 和小于2%的右眼颜色波段。最优选地，所述一个或多个左眼滤色器透射大于90%的左眼 颜色波段和小于的右眼颜色波段。理想地，所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器具有在通带和 阻带之间急剧的转变的通带光谱。一般地，所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器是干扰滤波 器。优选地，所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器是三带通滤波器。例如，参考图7，所述一个或多个右眼滤色器可为具有第一右眼通带光谱761的用 于透射第一右眼透射光谱561的一个或多个三带通滤波器，第一右眼通带光谱761包括在 大约630nm之上的右眼红光通带762a、在大约530nm和580nm之间的右眼绿光通带762b以 及在大约440nm和485nm之间的右眼蓝光通带762c。相应地，所述一个或多个左眼滤色器可为具有第一左眼通带光谱771的用于透射 第一左眼透射光谱571的一个或多个三带通滤波器，第一左眼通带光谱771具有在大约 580nm和630nm之间的左眼红光通带772a、在大约485nm和530nm之间的左眼绿光通带772b 以及在大约440nm之下的左眼蓝光通带772c。
可选地，所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器可为双带通滤 波器。对于另一例子，参考图8，所述一个或多个右眼滤色器可为具有第二右眼通带光谱 861的用于透射第二右眼透射光谱661的一个或多个双带通滤波器，第一右眼通带光谱861 具有在大约630nm之上的右眼红光通带862a以及在大约440nm和530nm之间的右眼绿-蓝 光通带862b。相应地，所述一个或多个左眼滤色器可为具有第二左眼通带光谱871的用于透 射第二左眼透射光谱671的一个或多个双带通滤波器，第二左眼通带光谱871具有在大 约530nm和630nm之间的左眼红-绿光通带872a以及在大约440nm之下的左眼蓝光通带 872b。作为另一可选方案，所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器可 为第一颜色、第二颜色和第三颜色单带通滤波器组。在所述一个或多个右眼光源和所述一 个或多个左眼光源是RGB LED或RGB固体激光器的情况下，所述一个或多个右眼滤色器和 所述一个或多个左眼滤色器可为红光、绿光和蓝光单通带滤波器组，每个单通带滤波器被 布置在相应颜色的LED或固体激光器上。理想地，RGB LED或RGB固体激光器被选择成使得不需要滤色器，正如下文所述 的。在背光源140的其它实施例中，所选定的透射光谱通过颜色光源产生。在这样的 实施例中，右眼背光模块260包括用于只发射右眼第一颜色波段并用于将右眼第一颜色波 段透射到IXD面板130的一个或多个右眼第一颜色光源、用于只发射右眼第二颜色波段并 用于将右眼第二颜色波段透射到LCD面板130的一个或多个右眼第二颜色光源、以及用于 只发射右眼第三颜色波段并用于将右眼第三颜色波段透射到LCD面板130的一个或多个右 眼第三颜色光源。在一些情况下，为了提高白平衡或光通量，所述一个或多个右眼第一颜色光源、所 述一个或多个右眼第二颜色光源和/或所述一个或多个右眼第三颜色光源可分别包括用 于发射第一颜色、第二颜色和/或第三颜色子波段的多于一种类型的第一颜色、第二颜色 和/或第三颜色光源。具有以IOnm和25nm之间的量分开的中心波长的第一颜色、第二颜 色和/或第三颜色子波段一起，分别地形成右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和/或右 眼第三颜色波段。同样，左眼背光模块270包括用于只发射左眼第一颜色波段并用于将左眼第一颜 色波段透射到IXD面板130的一个或多个左眼第一颜色光源、用于只发射左眼第二颜色波 段并用于将左眼第二颜色波段透射到IXD面板130的一个或多个左眼第二颜色光源、以及 用于只发射左眼第三颜色波段并用于将左眼第三颜色波段透射到IXD面板130的一个或多 个左眼第三颜色光源。在一些情况下，为了提高白平衡或光通量，所述一个或多个左眼第一颜色光源、所 述一个或多个左眼第二颜色光源和/或所述一个或多个左眼第三颜色光源可分别包括用 于发射第一颜色、第二颜色和/或第三颜色子波段的多于一种类型的第一颜色、第二颜色 和/或第三颜色光源。具有以IOnm和25nm之间的量分开的中心波长的第一颜色、第二颜 色和/或第三颜色子波段一起，分别地形成左眼第一颜色波段、左眼第二颜色波段和/或左眼第三颜色波段。一般地，右眼颜色光源被布置成一个或多个右眼第一颜色光源、一个或多个右眼 第二颜色光源和一个或多个右眼第三颜色光源的一个或多个右眼组，以及左眼颜色光源被 布置成一个或多个左眼第一颜色光源、一个或多个左眼第二颜色光源和一个或多个左眼第 三颜色光源的一个或多个左眼组。所述一个或多个右眼组和所述一个或多个左眼组接着以 例如棋盘格模式或平行模式的交替模式进行布置，例如以水平或垂直条纹进行布置。优选地，所述一个或多个右眼第一颜色光源和所述一个或多个左眼第一颜色光源 是第一颜色LED，所述一个或多个右眼第二颜色光源和所述一个或多个左眼第二颜色光源 是第二颜色LED，以及所述一个或多个右眼第三颜色光源和所述一个或多个左眼第三颜色 光源是第三颜色LED。例如，参考图9，右眼颜色光源可具有相应于第一右眼透射光谱561的第一右眼发 射光谱961。所述一个或多个右眼第一颜色光源可为用于发射右眼红光波段962a的一个或 多个红光LED，所述一个或多个右眼第二颜色光源可为用于发射右眼绿光波段962b的一个 或多个绿光LED，以及所述右眼第三颜色光源可为用于发射右眼蓝光波段962c的一个或多 个蓝光LED。相应地，左眼颜色光源可具有相应于第一左眼透射光谱571的第一左眼发射光谱 971。所述一个或多个左眼第一颜色光源可为用于发射左眼红光波段972a的一个或多个红 光LED，所述一个或多个左眼第二颜色光源可为用于发射左眼绿光波段972b的一个或多个 绿光LED，以及所述左眼第三颜色光源可为用于发射左眼蓝光波段972c的一个或多个蓝光 LED。如以上所提到的，任何颜色的所述一个或多个右眼或左眼颜色光源可包括用于发 射颜色子波段的一个或多个第一类型的彩色LED以及一个或多个第二类型的彩色LED，这 些子波段在一起形成相应的右眼或左眼颜色波段。在所示实施例中，所述一个或多个右眼第一颜色光源包括用于发射红光子波段的 一个或多个第一类型的红光LED和一个或多个第二类型的红光LED，这些子波段在一起形 成右眼红光波段962a。相应地，所述一个或多个左眼第一颜色光源包括用于发射红光子波 段的一个或多个第一类型的红光LED和一个或多个第二类型的红光LED，这些子波段在一 起形成左眼红光波段972a。另一例子是，参考图10，右眼颜色光源可具有相应于第二右眼透射光谱661的第 二右眼发射光谱1061。所述一个或多个右眼第一颜色光源可为用于发射右眼红光波段 1062a的一个或多个红光LED，所述一个或多个右眼第二颜色光源可为用于发射右眼绿光 波段1062b的一个或多个绿光LED，以及所述右眼第三颜色光源可为用于发射右眼蓝光波 段1062c的一个或多个蓝光LED。相应地，左眼颜色光源可具有相应于第二左眼透射光谱671的第二左眼发射光谱 1071。所述一个或多个左眼第一颜色光源可为用于发射左眼红光波段1072a的一个或多个 红光LED，所述一个或多个左眼第二颜色光源可为用于发射左眼绿光波段1072b的一个或 多个绿光LED，以及所述左眼第三颜色光源可为用于发射左眼蓝光波段1072c的一个或多 个蓝光LED。在所示实施例中，所述一个或多个右眼第一颜色光源包括用于发射红光子波段的
11一个或多个第一类型的红光LED和一个或多个第二类型的红光LED，这些子波段在一起形 成右眼红光波段1062a。相应地，所述一个或多个左眼第一颜色光源包括用于发射红光子波 段的一个或多个第一类型的红光LED和一个或多个第二类型的红光LED，这些子波段在一 起形成左眼红光波段1072a。可选地，右眼颜色光源和左眼颜色光源可为任何其它适当的颜色光源，例如固体 激光器。固体激光器由于其非常窄的发射光谱而作为光源是特别有利的。例如，所述一个或多个右眼第一颜色光源和所述一个或多个左眼第一颜色光源可 为第一颜色固体激光器，所述一个或多个右眼第二颜色光源和所述一个或多个左眼第二颜 色光源可为第二颜色固体激光器，以及所述一个或多个右眼第三颜色光源和所述一个或多 个左眼第三颜色光源可为第三颜色固体激光器。再次参考图2，背光源140的所有实施例还包括用于控制右眼背光源模块260和左 眼背光源模块270的背光源控制模块280。特别地，参考图11，背光源控制模块280在右眼 启动时间段1181期间启动右眼背光源模块260并在左眼启动时间段1182期间启动左眼背 光源模块270。通常为相同的持续时间的右眼启动时间段1181和左眼启动时间段1182以 被同步到LCD面板130的刷新率的切换率进行交替。背光源控制模块280优选地以该刷新率从显示控制模块250交替地接收右眼和左 眼图像信息。当接收到右眼图像信息时，背光源控制模块280可启动右眼背光源模块260 以在右眼启动时间段1181期间透射右眼颜色波段。当接收到左眼图像信息时，背光源控制 模块280可启动左眼背光源模块270以在左眼启动时间段1182期间透射左眼颜色波段。右眼背光源模块260和左眼背光源模块270分别在右眼启动时间段1181或左眼 启动时间段1182期间仅由背光源控制模块280启动。根据相应的图像信息的所需亮度，右 眼背光源模块260和左眼背光源模块270可在不同的相应启动时间段1181或1182期间在 不同的持续时间内被启动。例如，右眼背光源模块260和左眼背光源模块270可在相应的 启动时间段1181或1182期间不被启动，或可在部分的相应的启动时间段1181或1182内 被启动，或可在全部相应的启动时间段1181或1182内被启动。右眼背光源模块260和左 眼背光源模块270也可在相应的启动时间段1181或1182期间被启动多于一次。在图11 中通过示例性右眼切换序列1183和示例性左眼切换序列1184示出了这些可能性。此外，对IXD面板130的不同部分的眼背光源模块260和左眼背光源模块270可 在相同的相应启动时间段1181或1182期间在不同的持续时间内被启动，从而实现局部变 暗。在期望3D彩色显示器110起到2D彩色显示器的作用的情况下，背光源控制模块 280可被设置成同时启动右眼背光源模块260和左眼背光源模块270或只启动右眼背光源 模块260和左眼背光源模块270中的一个。为了进一步说明本发明，以下将描述背光源140的优选实施例。参考图12，3D彩色显示器IlOa中的边缘照亮的IXD面板130的背光源140a的第 一优选实施例包括右眼背光源模块260a和左眼背光源模块270a。右眼背光源模块260a包 括作为右眼光源1263的白光LED、RGB LED或RGB固体激光器，以及作为一个或多个右眼 滤色器1264的一个或多个三带通滤波器、双带通滤波器、或红光、蓝光和绿光单带通滤波 器组。同样，左眼背光源模块270a包括作为左眼光源1273的白光LED，RGB LED或RGB固体激光器、以及作为一个或多个左眼滤色器1274的一个或多个三带通滤波器、双带通滤波 器、或红光、蓝光和绿光单带通滤波器组。背光源140a还包括反射镜1241、锥形光导1242、扩散器1243和棱镜膜1244。锥 形光导1242被布置在IXD面板130后面，且右眼背光源模块260a和左眼背光源模块270a 布置在锥形光导1242旁边。特别是，参考图13A和13B，右眼背光源模块260a和左眼背光 源模块270a以交替模式，例如以棋盘格模式1345或平行模式1346布置，其前表面在锥形 光导1242的侧表面处。也就是说，一个或多个白光LED、RGB LED或RGB固体激光器的右眼 和左眼组以交替模式布置，而右眼和左眼三带通滤波器、双带通滤波器、或红光、蓝光和绿 光单带通滤波器组以相应的交替模式布置在右眼和左眼组的前面。反射镜1241被布置在 锥形光导1242后面，且扩散器1243和棱镜膜1244被布置在锥形光导1242前面。因此，分别由右眼背光源模块260a和左眼背光源模块270a透射的右眼和左眼颜 色波段由锥形光导1242接收。锥形光导1242通过扩散器1243和棱镜膜1244将右眼和左 眼颜色波段弓I导到IXD面板130，确保右眼和左眼颜色波段均勻地分布在IXD面板130的后 表面上。扩散器1243帮助以使得右眼和左眼颜色波段的分布均勻，且棱镜膜1244用于将 右眼和左眼颜色波段排列成垂直于IXD面板130。反射镜1241抑制来自锥形光导1242的 后表面的透射损失。参考图14，3D彩色显示器IlOb中的背面照亮的IXD面板130的背光源140b的第 二优选实施例包括右眼背光源模块260b和左眼背光源模块270b。右眼背光源模块260b包 括作为右眼光源1463的白光LED、RGB LED或RGB固体激光器，以及作为右眼滤色器1464的 三带通滤波器、双带通滤波器、或红光、蓝光和绿光单带通滤波器组。左眼背光源模块270b 包括作为左眼光源1473的白光LED，RGB LED或RGB固体激光器、以及作为左眼滤色器1474 的三带通滤波器、双带通滤波器、或红光、蓝光和绿光单带通滤波器组。背光源140b除了第一优选实施例的扩散器1243和棱镜膜1244以外还包括平面 光导1442。平面光导1442被布置在IXD面板130后面，且右眼背光源模块260b和左眼背 光源模块270b被布置在平面光导1442旁边。特别是，参考图15A和15B，右眼背光源模块 260b和左眼背光源模块270b以交替模式，例如以棋盘格模式1545或平行模式1546布置， 其前表面在平面光导1442的后表面处。也就是说，一个或多个白光LED、RGB LED或RGB固 体激光器的右眼和左眼组以交替模式布置，而右眼和左眼三带通滤波器、双带通滤波器、或 红光、蓝光和绿光单带通滤波器组以相应的交替模式布置在右眼和左眼组的前面。因此，由右眼背光源模块260b和左眼背光源模块270b透射的右眼和左眼颜色波 段被平面光导1442接收。平面光导1442通过扩散器1243和棱镜膜1244将右眼和左眼颜 色波段引导到IXD面板130，以确保右眼和左眼颜色波段均勻地分布在IXD面板130的后表 面上。参考图16，3D彩色显示器IlOc中的边缘照亮的IXD面板130的背光源140c的第 三优选实施例包括右眼背光源模块260c和左眼背光源模块270c。右眼背光源模块260c 包括作为右眼颜色光源1665的红光LED或固体激光器、绿光LED或固体激光器和蓝光LED 或固体激光器。左眼背光源模块270c包括作为左眼颜色光源1675的红光LED或固体激光 器、绿光LED或固体激光器和蓝光LED或固体激光器。背光源140c还包括第一优选实施例的反射镜1241、锥形光导1242、扩散器1243和棱镜膜1244。右眼背光源模块260c和左眼背光源模块270c被布置在锥形光导1242旁 边。特别是，右眼背光源模块260c和左眼背光源模块270c以交替模式，例如以棋盘格模式 或平行模式布置，其前表面在锥形光导1242的侧表面处。也就是说，一个或多个红光LED 或固体激光器、一个或多个绿光LED或固体激光器和一个或多个蓝光LED或固体激光器的 右眼和左眼组以交替模式布置。参考图17，3D彩色显示器IlOd中的背面照亮的IXD面板130的背光源140d的第 四优选实施例包括右眼背光源模块260d和左眼背光源模块270d。右眼背光源模块260d 包括作为窄带右眼颜色光源1765的红光LED或固体激光器、绿光LED或固体激光器和蓝光 LED或固体激光器。左眼背光源模块270d包括红光LED或固体激光器、绿光LED或固体激 光器和蓝光LED或固体激光器。背光源140d除了第一优选实施例的扩散器1243和棱镜膜1244以外还包括平面 光导1442。右眼背光源模块260d和左眼背光源模块270d被布置在平面光导1442旁边。 特别是，右眼背光源模块260d和左眼背光源模块270d以交替模式，例如以棋盘格模式或平 行模式布置，其前表面在平面光导1442的后表面处。也就是说，一个或多个红光LED或固 体激光器、一个或多个绿光LED或固体激光器和一个或多个蓝光LED或固体激光器的右眼 和左眼组以交替模式布置。再次参考图1，3D彩色显示系统100还包括无源3D彩色眼镜120，其用于观看作为 3D彩色图像的由3D彩色显示器110产生的右眼和左眼图像。3D彩色眼镜120包括右眼滤 色眼镜121，其用于透射右眼颜色波段以将右眼图像呈现给观看者的右眼而同时阻挡左眼 颜色波段。3D彩色眼镜120还包括左眼滤色眼镜122，其用于透射左眼颜色波段以将左眼 图像呈现给观看者的左眼而同时阻挡右眼颜色波段。优选地，右眼滤色眼镜透射大于75%的右眼颜色波段和小于5%的左眼颜色波 段。更优选地，右眼滤色眼镜透射大于80%的右眼颜色波段和小于2%的左眼颜色波段。最 优选地，右眼滤色眼镜透射大于90%的右眼颜色波段和小于的左眼颜色波段。同样，优选地，左眼滤色眼镜透射大于75%的左眼颜色波段和小于5%的右眼颜 色波段。更优选地，左眼滤色眼镜透射大于80%的左眼颜色波段和小于2%的右眼颜色波 段。最优选地，左眼滤色眼镜透射大于90%的左眼颜色波段和小于的右眼颜色波段。一般地，右眼滤色眼镜121和左眼滤色眼镜122是干扰滤波器。优选地，右眼滤色 眼镜121和左眼滤色眼镜122是三带通滤波器。例如，参考图7，右眼滤色眼镜121可为具有以上描述的第一右眼通带光谱761的 用于透射第一右眼透射光谱561的三带通滤波器。相应地，左眼滤色眼镜122可为具有以 上描述的第一左眼通带光谱771的用于透射第一左眼透射光谱571的三带通滤波器。可选地，右眼滤色眼镜121和左眼滤色眼镜122可以是双带通滤波器。例如，参考图8，右眼滤色眼镜121可为具有以上描述的第二右眼通带光谱861的 用于透射第二右眼透射光谱661的双带通滤波器。相应地，左眼滤色眼镜122可为具有以 上描述的第二左眼通带光谱871的用于透射第二左眼透射光谱671的双带通滤波器。参考图18，右眼通量光谱1861和左眼通量光谱1871以3D彩色显示系统100的示 例性实施例的性能为特征。在示例性实施例中，右眼和左眼颜色波段分别由具有第一右眼 或左眼发射光谱961或971的右眼或左眼颜色光源发射，并接着通过具有RGB透射光谱437的RGB子像素滤波器传递，接着的是分别具有第一右眼或左眼通带光谱761或771的右眼 或左眼滤色眼镜121或122。右眼通量光谱1861显示由观看者的右眼接收的右眼颜色波段的相对通量强度， 即，相对于所发射的强度而接收到的强度，而左眼通量光谱1871显示由观看者的左眼接收 的左眼颜色波段的相对通量强度。优选地，分别由观看者的右眼和左眼接收的右眼和左眼 颜色波段的相对通量强度大于50%。更优选地，相对通量强度大于75%。理想地，相对通 量强度大于90%。参考图19，右眼串扰光谱1961和左眼串扰光谱1971也以3D彩色显示系统100 的示例性实施例的性能为特征。右眼串扰光谱1961显示由观看者的右眼接收的左眼颜色 波段的相对串扰强度，即，相对于所发射的强度而接收到的强度，而左眼串扰光谱1971显 示由观看者的左眼接收的右眼颜色波段的相对串扰强度。优选地，分别由观看者的右眼和 左眼接收的右眼和左眼颜色波段的相对串扰强度小于20%。更优选地，相对串扰强度小于 10%。理想地，相对串扰强度小于5%。还期望分别由观看者的右眼和左眼接收的右眼和左眼颜色波段的信噪比，S卩，通 量强度相对于串扰强度的比大于50 1。优选地，信噪比大于100 1。更优选地，信噪比 大于300 1。当然，可设想出本发明提供的背光源140和3D彩色显示系统100的很多其它实施 例，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
一种三维3D彩色显示系统，包括3D彩色显示器，其包括液晶显示器LCD面板，其用于以一刷新率交替地产生右眼图像和左眼图像；以及背光源，其包括右眼背光源模块，其用于在启动时将产生所述右眼图像的右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和右眼第三颜色波段透射到所述LCD面板；左眼背光源模块，其用于在启动时将产生所述左眼图像的在光谱上与所述右眼颜色波段不同的左眼第一颜色波段、在光谱上与所述右眼颜色波段不同的左眼第二颜色波段和在光谱上与所述右眼颜色波段不同的左眼第三颜色波段透射到所述LCD面板；以及背光源控制模块，其用于在右眼启动时间段期间启动所述右眼背光源模块，并在左眼启动时间段期间启动所述左眼背光源模块，所述右眼启动时间段和所述左眼启动时间段以一切换率交替。
2.如权利要求1所述的3D彩色显示系统，其中所述右眼颜色波段和所述左眼颜色波段 具有小于lOOnm的光谱宽度。
3.如权利要求1所述的3D彩色显示系统， 其中所述右眼背光源模块包括一个或多个右眼光源，其用于发射包括所述右眼颜色波段的光；以及 一个或多个右眼滤色器，其用于将所述右眼颜色波段透射到所述LCD面板并用于阻挡 所述左眼颜色波段；以及其中所述左眼背光源模块包括一个或多个左眼光源，其用于发射包括所述左眼颜色波段的光；以及 一个或多个左眼滤色器，其用于将所述左眼颜色波段透射到所述IXD面板并用于阻挡 所述右眼颜色波段。
4.如权利要求3所述的3D彩色显示系统，其中所述一个或多个右眼光源被布置成一个 或多个右眼光源的一个或多个右眼组，其中所述一个或多个左眼光源被布置成一个或多个 左眼光源的一个或多个左眼组，其中所述一个或多个右眼组和所述一个或多个左眼组以交 替模式被布置，且其中所述一个或多个右眼滤色器和所述一个或多个左眼滤色器以相应的 交替模式被布置在所述一个或多个右眼组和所述一个或多个左眼组的前面。
5.如权利要求3所述的3D彩色显示系统，其中所述一个或多个右眼光源和所述一个或 多个左眼光源是白光发光二极管LED、红、绿、蓝RGB LED或RGB固体激光器。
6.如权利要求3所述的3D彩色显示系统，其中所述一个或多个右眼滤色器和所述一个 或多个左眼滤色器是三带通滤波器、双带通滤波器、或红光、绿光和蓝光单带通滤波器组。
7.如权利要求1所述的3D彩色显示系统， 其中所述右眼背光模块包括一个或多个右眼第一颜色光源，其用于只发射右眼第一颜色波段并用于将所述右眼第 一颜色波段透射到所述IXD面板；一个或多个右眼第二颜色光源，其用于只发射右眼第二颜色波段并用于将所述右眼第 二颜色波段透射到所述IXD面板；以及一个或多个右眼第三颜色光源，其用于只发射右眼第三颜色波段并用于将所述右眼第三颜色波段透射到所述IXD面板；以及其中所述左眼背光模块包括一个或多个左眼第一颜色光源，其用于只发射左眼第一颜色波段并用于将所述左眼第 一颜色波段透射到所述IXD面板；一个或多个左眼第二颜色光源，其用于只发射左眼第二颜色波段并用于将所述左眼第 二颜色波段透射到所述IXD面板；以及一个或多个左眼第三颜色光源，其用于只发射左眼第三颜色波段并用于将所述左眼第 三颜色波段透射到所述IXD面板。
8.如权利要求7所述的3D彩色显示系统，其中所述右眼颜色光源被布置成一个或多个 右眼第一颜色光源、一个或多个右眼第二颜色光源和一个或多个右眼第三颜色光源的一个 或多个右眼组；其中所述左眼颜色光源被布置成一个或多个左眼第一颜色光源、一个或多 个左眼第二颜色光源和一个或多个左眼第三颜色光源的一个或多个左眼组；以及其中所述 一个或多个右眼组和所述一个或多个左眼组以交替模式布置。
9.如权利要求7所述的3D彩色显示系统，其中所述一个或多个右眼第一颜色光源和所 述一个或多个左眼第一颜色光源是红光LED或红光固体激光器，其中所述一个或多个右眼 第二颜色光源和所述一个或多个左眼第二颜色光源是绿光LED或绿光固体激光器，以及其 中所述一个或多个右眼第三颜色光源和所述一个或多个左眼第三颜色光源是蓝光LED或 蓝光固体激光器。
10.如权利要求1所述的3D彩色显示系统，其中所述切换率与所述刷新率同步。
11.如权利要求1所述的3D彩色显示系统，其中所述LCD面板由所述背光源边缘照亮； 其中所述背光源还包括被布置在所述IXD面板后面的用于将所述右眼颜色波段和所述左 眼颜色波段引导到所述LCD面板的锥形光导；且其中所述右眼背光源模块和所述左眼背光 源模块被布置在所述锥形光导旁边。
12.如权利要求1所述的3D彩色显示系统，其中所述LCD面板由所述背光源背面照亮； 其中所述背光源还包括被布置在所述IXD面板后面的用于将所述右眼颜色波段和所述左 眼颜色波段引导到所述LCD面板的平面光导；且其中所述右眼背光源模块和所述左眼背光 源模块被布置在所述平面光导后面。
13.如权利要求1所述的3D彩色显示系统，还包括3D彩色眼镜，其包括右眼滤色眼镜，其用于透射所述右眼颜色波段以将所述右眼图像呈现给观看者的右 眼，并用于阻挡所述左眼颜色波段；以及左眼滤色眼镜，其用于透射所述左眼颜色波段以将所述左眼图像呈现给观看者的左 眼，并用于阻挡所述右眼颜色波段。
14.如权利要求13所述的3D彩色显示系统，其中所述右眼滤色眼镜和所述左眼滤色眼 镜是双带通滤波器或三带通滤波器。
15.一种在3D彩色显示系统中用于IXD面板的背光源，包括右眼背光源模块，其用于将产生右眼图像的右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和 右眼第三颜色波段透射到IXD面板；左眼背光源模块，其用于将产生左眼图像的在光谱上与所述右眼颜色波段不同的左眼第一颜色波段、在光谱上与所述右眼颜色波段不同的左眼第二颜色波段和在光谱上与所述 右眼颜色波段不同的左眼第三颜色波段透射到所述LCD面板；以及背光源控制模块，其用于在右眼启动时间段期间启动所述右眼背光源模块并在左眼启 动时间段期间启动所述左眼背光源模块，所述右眼启动时间段和所述左眼启动时间段以一 切换率交替。
全文摘要
本发明提供了一种3D彩色显示系统和在这样的3D彩色显示系统中的液晶显示器(LCD)的背光源。背光源包括右眼背光源模块、左眼背光源模块和背光源控制模块。右眼背光源模块将产生右眼图像的右眼第一颜色波段、右眼第二颜色波段和右眼第三颜色波段透射到LCD面板。左眼背光源模块将产生左眼图像的左眼第一颜色波段、左眼第二颜色波段和左眼第三颜色波段透射到LCD面板。背光源控制模块在右眼启动时间段期间启动右眼背光源模块并在左眼启动时间段期间启动左眼背光源模块，右眼启动时间段和左眼启动时间段以一切换率交替。
文档编号G02F1/13357GK101887174SQ20101012697
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者乔治·J.·欧肯法斯 申请人:Jds尤尼弗思公司