[发明专利]可在反射和透射状态之间转换的光板

说明书

发明领域

本发明涉及一种光学装置，这种装置能在反射及透射状态之间进行转换。本发明还涉及一种可换向的窗口(switchable window)和一种透射反射(transflective)的光学显示器，它们都包含这种可转换的光学装置。

发明背景

能够在打开(透射)和关闭(不透射)状态之间进行转换的窗口通常用于保密窗口和保密帘中。当前用于这种窗口的技术通常基于光学吸收或光学散射机理。当一个光学吸收窗口处于关闭状态时，入射到窗口上的大部分光被吸收而且窗口呈暗的不透明状。这种类型的窗口是不受欢迎的，因为当窗口暴露于阳光时产生过量的热。这种窗口的例子是电致变色显示装置和液晶显示(LCD)光闸(具有吸收偏振器)。

当在关闭状态时，使用光学散射机理的窗口使光线在向前的方向漫散射，从而窗口呈现白色。结果，窗口大致上不阻挡入射光，在建筑中(比如家和办公室)对能量控制是没用的。在美国第4,435,047专利中描述了这种窗口。

光学显示器，如LCDs之类，被广泛地用于膝上型计算机，手持计算器，数字手表等等。在传统的LCD装配中，液晶板和电极矩阵位于前吸收偏振器和后显示偏振器之间。在LCD中，液晶部分由施加电场来改变它们的光学状态。这种处理产生需要显示偏振光中信息图像元素，或者象素的对比度。

典型地，吸收偏振器使用两向色性染料，这种染料吸收一偏振方向的光线比吸收其正交偏振方向的光线强。通常，前偏振器的传送轴和后偏振器的传送轴“交叉”。交叉角可以在零和九十度之间变化。

可以基于明亮源对光学显示器分类。反射显示器由从前面进入显示器的环境光明亮。典型地，镀铝反射镜放在LCD装置的后面。当保留入射到反射表面的光线的偏振方向时，这种反射表面使光线回到LCD装置。

当环境光的强度对观看不够的时候，在应用中通常以一个背景光装置替代反射表面。典型的背景光装置包含一个光学空腔和一盏灯或其它产生光线的装置。在携带式显示装置如膝上型计算机的情况下，背景光由电池供电。显示器要在环境光明亮和背光明亮条件下都可观看的被称为“透射反射”。透射反射显示器的一个问题是光线背景光不如传统的镀铝表面那样是有效的反射器。背景光还使光线的偏振随机化，还减少了明亮LCD有用的光线的数量。结果，将背景光加到LCD装置使得在周围光线下观看时显示不太亮。

一个无源的透射反射器(transflector)可置于透射反射显示器的LCD和背景光之间，以在环境光明亮和背光明亮情况下改进显示器亮度。无源透射反射器是一个光学装置，它在单一状态下既可作透射器又可作反射器。不幸的是，在两种情况下无源的透射反射器s都是无效的，典型地，透射仅为来自背景光的光线的30％，反射周围光的60％，而吸收剩下的10％。

光学显示器的第三种类型合并了一个专用的背景光，当显示器工作时，不论环境光的级别如何，它都打开。这种背景光在一个携带式的显示装置中对电池是重大的耗费。

发明概要

本发明提供一种装置，该装置包含可转换光板，该光板包含具有第一和第二主表面的透明旋光薄层，安装在第一主表面上的第一反射偏振器，和安装在第二主表面上的第二反射偏振器。该装置还包含用于使光板在反射状态和透射状态之间转换的装置。

在一个实施例中，旋光薄层包含具有一对并行配准的，在期间形成空腔的的透明衬底的液晶装置。每个衬底有面对空腔的内部表面和外部表面。液晶装置还包含导电层材料(在每个衬底的内部表面上)和限定在空腔中的液晶材料。在这个实施例中，转换装置是一个连接到导电材料上为液晶装置提供电压的驱动电子的系统。导电材料可包含在每个衬底的内部表面上的薄膜可寻址的电极模型，以形成象素液晶装置，或在每个衬底的内部表面上形成连续的透明导电层。液晶装置宜是扭曲向列液晶装置。

第一和第二反射偏振器宜每个都包含相邻材料薄层对的多层叠堆，每个薄层对在偏振器的平面中第一方向上相邻薄层之间呈现折射率差异，并大体上在偏振器的平面中和第一方向正交的第二方向上相邻薄层之间大体上不呈现折射率差异。