[发明专利]带有内部后偏振片的彩色液晶显示器

说明书

相关申请

本申请要求于2002年10月16日提交的美国临时专利申请No.60/419,321的优先权，其全部内容在此通过引用的方式纳入本说明书中。

技术领域

本发明涉及液晶显示器和指示器领域，具体地说，涉及采用偏振片的液晶显示器。

背景技术

液晶显示器(LCD)已成为便携式设备的一个重要标志，原因在于它与当前其它设备相比具有能耗低、尺寸小的特点。液晶显示技术的发展已经使LCD能够在产生高质量的彩色图像的同时保持尺寸小、重量轻、能耗低、价格相对较低的特点。这些特点结合起来显著拓宽了LCD的应用，例如作为便携式电脑、计算系统和设备的显示器和指示器，作为测量装置和传感器的显示器和指示器，作为便携式家用设备例如移动电话、机载(onboard)电脑、笔记本、钟表等的显示器和指示器，作为影剧院、展览、公共场所和事件中大尺寸图像的放映机和屏幕，作为光学馈通(optical feedthrough)和辐射源的快门。

液晶显示器的设计、工作原理和主要组件已经在文献中描述，例如参考Wu等人的著述，“Reflective Liquid Crystal Displays”2001，John Willey和Sons Ltd.，以及Lueder的著述“Liquid CrystalDisplays：Addressing Schemes and Electro-Optical Effects”，2001，John Willey and Sons Ltd。

在镜式或反射式显示器中，光进入显示器并经镜面反射后穿过显示器的一侧出射。这种类型的显示器的主要优点是形成图像所需的人工照明最少。通常，镜式显示器利用来自环境光源的光，而不需要照明系统。这显著降低了工作时的能耗。为了让显示器在弱光照明或者完全黑暗的环境中运行，显示器系统经常包括一个内在照明光源和光学组件，以正面照明显示器表面。但是即使在这种情况下，照明系统的能耗也明显低于透射显示器的能耗。

反射和透射式显示器的结合也很常见。这种结合的系统经常被称为半透反射式(transflective type)显示器。半透反射式显示器与反射式显示器的主要区别是半透反射式显示器中的反射镜是半透明的并允许以透射方式使用显示器，如果该方式是显示器中功能层的设计所允许的话。

液晶显示器可以用后侧和前侧方便地描述。前侧是面对观看者的一侧，而后侧是背对观看者的一侧。显示器中位于液晶之前的层组称为“前板”(front panel)，而显示器中位于液晶之后的层组称为“后板”(rear panel)。位于不同板中的功能层区分为“后”或“前”层，例如，后基片和前基片、后电极和前电极等。显示器中单个层的不同侧面也可以这样区分。

图1示意性地示出了一个反射式显示器，该显示器包括一组行使各种功能的平板功能层。具体来说，该显示器包括一个前偏振片101、一个延迟器102、一个前透明基片103、一个滤色片矩阵104、一个前透明电极105、液晶106、一个漫反射器或镜面反射器或全息反射器107和一个后透明基片108。数字109代表液晶元件。为了在显示器上形成图像，来自环境光源或照明的光在显示器的层结构中被调制。除反射镜和光源外，特别地，液晶层的所述功能层和至少一层偏振片形成图像。

在反射式显示器中，如图1所示，液晶总是位于前偏振片的后面，而反射镜在液晶的后面。反射式液晶显示器的工作原理基于控制光的偏振状态，所述光由前偏振片偏振，并通过在电极间施加电压，由具有非线性光学性能的液晶改变。光从液晶中出射时偏振作用改变的具体类型依赖于显示器中液晶的工作方式：扭曲向列、超扭曲向列或混合模式。在扭曲向列显示器的情况下，偏振面的旋转主要源于液晶的扭曲效应。在超扭曲向列显示器或采用混合模式工作方式的显示器的情况下，初始偏振状态的改变源于旋转扭曲效应和液晶层双折射引起的偏振相延迟的某种结合。

事实上，大多数现代液晶显示器依靠混合工作模式，因为扭曲向列或超扭曲向列方式要求液晶层具有相对较大的厚度，这可能降低图像的亮度。在透射显示器中，这种亮度的降低可以通过增加照明光源的亮度来补偿。然而，在反射显示器中这个方法不起作用。