[发明专利]暗状态光再循环薄膜和显示器

说明书

技术领域

本发明总的涉及一种使用偏光器的彩色LCD显示器，并更特别地涉及一种相结合地使用反射型滤色器阵列和反射型偏光器来再循环暗状态光的LCD显示器，否则暗状态光将由LCD的滤色器阵列或前偏光器吸收。

背景技术

传统液晶设备(LCD)显示器通过调制入射到显示器表面的照明的偏振状态来形成图像。在一般的背光LCD显示器中，偏光器的布置用于支持LCD调制，包括作为分析器的在LCD和光源之间的后偏光器，用于提供偏振光给LCD空间光调制器和前偏光器。(通过定义，前偏光器被指定为最靠近观看者的偏光器)。在操作中，显示器上的每个像素可具有亮状态，其中从显示发射与前偏光器的透射轴对准的调制光，或暗状态，其中光不与前偏光器的透射轴对准，并且有效地阻止光的发射。

参考图11，这里以概括的形式示出了用于处理入射到每个像素的偏振光的液晶显示器的关键部件的行为，示出了在随后描述中使用的符号和图形约定。正交的P和S偏振状态由直线或圆圈分别表示，并添加了箭头以指示入射光的方向。透射轴类似用地双侧箭头或圆圈表示。吸收偏光器50a、50b发射与其偏振轴对准的偏振光并吸收正交方向的偏振光。通过比较，反射偏光器52a、52b发射与其偏振轴对准的偏振光并反射正交方向的偏振光。单独的LC部件54a/54b通过以逐像素方式调制充分偏振的照明束来调制入射束。按照本说明书中使用的约定，关状态LC部件54旋转入射光的偏振。开状态LC部件54b不旋转入射光的偏振。在本公开中使用的总的术语“LC部件”应用于LCD空间光调制器本身上的光调制元件。LCD空间光调制器可被当作为LC部件54a/54b的阵列。

对于由LCD空间光调制器调制的任何像素来说存在两个可能的状态：暗状态和亮状态。在本申请中，术语“暗状态”和“亮状态”可用于描述像素状态；如上所述的术语“开状态”和“关状态”是指LC部件本身的偏振活动，而不是指所表示的像素状态。

明显地观察到，每种类型的LCD空间光调制器的特征确定了每个LC部件的开状态是向其对应的像素提供暗状态还是亮状态。如上所述，在本申请所说明的例子使用随后的约定：

(i)开状态LC部件54b提供暗状态像素；

(ii)关状态LC部件54a提供亮状态像素。

但是，亮和暗状态像素与开和关状态的相反对也是可能的。对于本申请的随后描述，除了专门另外指出的情况，应用这里所声明和图11中说明的约束。

除了支持用于偏振和偏振光再循环的部件，LC部件在通常的应用中还具有滤色器阵列(CFA)。图1示出了LCD显示器10的传统布置，该LCD显示器10具有前偏光器50a、后偏光器50b、背光单元56、反射薄膜57，以及关状态LC部件54a，其将S偏振(圆圈)转换成P偏振(直线)，并相反地，将P偏振转换成S偏振。开状态LC部件54b不执行偏振转换。关状态LC部件54a和开状态LC部件54b都示出为被分段成三个独分离的段，用于每个元素的三种颜色分量。滤色器阵列60，在由LC部件54a和开状态LC部件54b的阵列形成的调制光束的路径中，提供了滤色器的对应布置，红色标记为60r、绿色标记为60g、蓝色标记为60b。(为了简化，各个滤色器60r、60g和60b只有当在随后附图中需要时才被标记。)在传统LC部件设计中，滤色器阵列60的分量滤色器60r、60g和60b是吸收型的。

如已知的，通常利用调制光束中多个相组合(例如红色+绿色+蓝色)的颜色来形成显示图像。为了允许更直接的描述，图1-10D被简化以示出一次只处理单色的光(通常为红色、绿色或蓝色之一)。实际上，多个颜色可按照图1-10D的实施例的描述来处理。

从背光56发射非偏振光。在该亮状态下，只有具有S偏振的光可透射过后偏光器50b。对于每个红(R)、绿(G)或蓝(B)颜色分量，预期的光透射过其对应的滤色器阵列60的分量滤色器60r、60g和60b；其它颜色由分量滤色器60r、60g和60b中的其它两个吸收。只有透射过关状态LC部件54a的P偏振光透射过前偏光器50a；S偏振的光由前偏光器50a吸收。

由于后偏光器50b的吸收和滤色器阵列60的吸收，在输出端只可为单个亮像素提供大概1/6的可用光。可以容易理解，对于为每个亮像素增加可用光量的部件布置是有益的。

参考图2，示出了传统LC显示器10的布置，该布置通过偏振再循环增加了可用光。这里，反射偏光器52b布置在背光单元56和后偏光器50b之间。相对于图1的传统布置，该布置提供了增加大约2X的可用亮度。