改善液晶显示器灰度性能的光学补偿器制造技术

相对于垂直于显示器的法向轴以不同角度进行观察的液晶显示器包括有吸收轴的起偏振器层，有实质上垂直于起偏振器层的吸收轴的吸收轴的检偏振器层，置于起偏振器层和检偏振器层之间，并有表示相对于法向轴通过该层的方位扭转的指向矢的液晶层，贴紧于液晶层的第一主要表面的第一电极，贴紧于液晶层的第二主要表面的第二电极，当上述电极与电压源连接时，该第一和第二电极是适于跨越液晶层加电压的，和一补偿器，包括置于起偏振器层和检偏振器层之间的正双折射Ｏ－板补偿器层，其主对称轴以相对于法向轴实质上斜角取向。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与液晶显示器的设计有关，特别地涉及在宽的观察角范围上，采用保持高对比度和在相对灰度等级中的最小方差，使这样的显示器的观察范围最大的技术。液晶可用于电子显示器，因为穿过液晶层的偏振光受到该层的双折射的影响，而该层的双折射能够由利用跨于该层的电压来变化。由于应用此效应，来自外部源的光，包括环境光的传递或反射能够以比用于其它型式显示器中的发光材料所要求的小得多的功率进行控制。因此，液晶显示器现在通常应用于各种各样的应用中，例如，象数字手表，计算器，便携式计算机，和许多其它型式的电子设备，在这些应用中呈现出很长寿命，很轻的重量和低运行的优点。在许多液晶显示器中的信息内容是以多行数字或文字的形式出现的，这些数字或文字是由按图样设置在显示器上的分段的电极产生的。该电极段用专用的导线与电子驱动电路连接，采用将电压加于适当的段的组合，借此控制穿过各段的光的传播的方法，使所希望的信息得到显示。使用在显示器中的象素矩阵，并用在两组垂直导线之间的X—Y顺序寻址图连接象素的方法，可实现图形和电视显示。主要适用于扭转向列相液晶显示器的较为先进的寻址图使用薄膜晶体管阵列，以控制在各个象素上的驱动电压。相对灰度强度的对比度和稳定度，在确定液晶显示的质量中，是重要的特性。限制在液晶显示器中能达到的对比度的主要因素在于在黑色状态中漏过显示器的光的多少。此外，液晶器件的对比度还取决于观察角度。在典型的液晶显示器中的对比度只在以法向入射为中心的窄的观察角之内为最大值，并且当观察角增加时减小。此对比度的损失是由于在大观察角时漏过黑色状态象素元件的光所引起的。在彩色液晶显示器中，这样的漏泄还导致鲜纯色和灰度彩色的严重的彩色变换。在典型的已有技术的扭转向列相液晶显示器中，容许的灰度稳定度的观察区严重地受到限制，除了由于黑色状态漏泄引起的彩色改变之外，这是因为液晶分子的光学各向异性导致在灰度等级传递中大的变化，也就是，作为观察角函数的亮度—电压特性曲线的位移。该变化是相当严重的，足以在极限垂直角处，某些灰度等级反转了它们的传输等级。这些限制对于要求很高质量的显示的应用，例如航空电子技术是特别重要的，这里，从驾驶员和副驾驶员座位上观察驾驶显示器是主要的事。象这样高信息内容的显示器要求相对灰度等级的传输，相对于观察角，尽可能不变。提供一种能在宽的观察范围上，呈现高质量、高对比图象的液晶显示器，是在该
中重大的改进。本专利技术的补偿器设计，包括有特定取向的正双折射O—板层，使得在宽的观察角范围上，在液晶显示器的灰度特性和对比度方面的重大改进成为可能。用于在相对于垂直显示器的法向轴线的不同角度进行观察的液晶显示器包括有一吸收轴的起偏振器层，有一实质上垂直于起偏振器层的吸收轴的吸收轴的检偏振器层，置于起偏振器层和检偏振器层之间并有表示通过层相对于法向轴的方位扭转的指向矢的液晶层，贴紧于液晶层的第一主表面的第一电极，贴紧于液晶层的第二主表面的第二电极，该第一和第二电极当与电压源相连时是适于跨越液晶层加电压的，和一补偿器，包括一置于起偏振器层和检偏振器层之间、其主对称轴以相对于法向轴实质上斜角取向的正双折射O—板补偿器层。在一较为特定的实施例中，O—板层的主对称轴进一步取向，近似垂直于在液晶层的BV特性曲线的灰度过渡区域的电压下、在液晶层的中心区域中、平均液晶指向矢的取向。在另一个可供选择的实施例中，O—板层的主对称轴进一步以相对于法向轴的一角度取向，该角度近似等于相对于在液晶层的BV特性曲线的灰度过渡区域的电压下、在液晶层的中心区域中、平均液晶指向矢的法向轴的取向角，并且在那里O—板层的主对称轴对法向轴的方位取向是相对于平均液晶指向矢的方位取向近似旋转180°。该补偿器也可包括一个或多个正双折射A—板补偿层，每一A—板层以其光轴相对于O—板层的光轴取向，使得在法向入射通过补偿器的光的阻滞是最小。此外，一个或多个负双折射的C—板补偿层可加到该补偿器上。O—板层可以用带有以相对于法向轴的实质上斜角取向的光轴的第二正双折射O—板补偿层来接合，以致第一和第二O—板层的方位角是相交的，两个O—板从而构成交叉的O—板。下面是附图的说明。附图说明图1画出了坐标系，用于在本专利技术的说明书中规定组件的取向。图2是按照本专利技术构造的90°扭转向列型，透过式正常白色液晶器(LCD)的横截面示意侧向视图。图3是在90°扭转向列型液晶晶粒中，作为位置的函数(沿水平轴深度的分数Z)的指向矢的倾斜角(沿垂直轴按度)的曲线图。图4是说明作为在晶粒中位置函数的液晶分子的扭转角的相同晶粒的相关曲线图。图5是用于没有利用本专利技术所提供的灰度改善的典型扭转向列型显示器，在种种水平观察方向上，所计算的亮度对电压(BV)电光特性曲线的曲线图。图6是用于没有利用本专利技术所提供的灰度改善的典型扭转向列型显示器，在种种垂直观察方向上，所计算的亮度对电压(BV)电光特性曲线的曲线图。图7是相对于液晶的平均指向矢取向的观察者的透视的插图。图8是带有按本专利技术构造的AOC—LC—CO配置的灰度补偿器的示意性的、扩大了的视图。图9是作为电压函数的发射光的曲线图，说明在图8中表示的补偿器配置的在种种水平观察角下的BV特性。图10是作为电压函数的发射光的曲线图，说明在图8中表示的补偿器配置的，在种种垂直观察角下的BV特性。图11是作为水平和垂直观察角的函数，表示在图8中所示的补偿器配置的新计算的等对比度线的曲线图。图12是带有按照本专利技术构造的A—Oxo—A—LC配置的灰度补偿器的示意、扩大了的视图。图13是作为电压函数的发射光的曲线图，说明在图12中所示的补偿器配置的，在种种水平观察角下的BV特性。图14是作为电压函数的发射光的曲线图，说明图12所示补偿器配置的，在种种垂直观察角下的BV特性。图15是作为垂直和水平观察角函数的，表示图12所示补偿器配置的所计算的等对比度线的曲线图。图16是带有按照本专利技术构造的O—A—LC配置的灰度补偿器的示意性的、扩大了的视图。图17是作为电压的函数的发射光的曲线图，说明图16所示补偿器配置的，在种种水平观察角下的BV特性。图18是作为电压的函数的发射光的曲线图，说明图16所示补偿器配置的，在种种垂直观察角下的BV特性。图19是作为垂直和水平观察角的函数的，表示图16所示补偿器配置的所计算的等对比度线。当直接所观察的扭转向列型液晶显示器提供高质量输出时，但是在大观察角下，图象往往会降级，并且呈现差的对比度和灰度下均匀性。这个出现是因为液晶材料对通过它的光的相位阻滞效应固有地随光线的倾角变化，导致在大观察角下较低质量的图象。然而，由于和液晶晶粒一起引入一个或多个光学补偿元件，这就可能实质上校正不希望的角效应，并用由此在大观察角下，保持比其它可能有较高的对比度和稳定的相对灰度强度。在＂正常的色＂显示器的配置中，90°扭转向列型晶粒被置于交叉的偏振器之间，以致每个偏振器的传递轴或者平行或者垂直于在毗邻那个偏振器的晶粒的区域中的液晶分子的指向矢取向。在正常白色显示器中，＂非选择＂(未加电压)区域出现明亮，而＂选择＂区域(由外加电压激发的表面)出现黑暗。在选择区域中，液晶分子会倾斜和旋向与所加电场成直线。如果此成直线完全是垂直的(homeotropie)，在晶粒中的所有液晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
相对于垂直于显示器的法向轴以不同角度进行观察的液晶显示器，包括：有吸收轴的起偏振器层；有实质上垂直于起偏振器层的吸收轴的吸收轴检偏振器层；置于起偏振器层和检偏振器层之间，并有表示相对于法向轴，通过该层的方位扭转的指向矢的液晶层； 贴紧液晶层的第一主要表面的第一电极；贴紧液晶层的第二主要表面的第二电极，当所述电极与电压源连接时，第一和第二电极是适合在跨越液晶层上施加电压的；和包含置于起偏振器层和检偏振器层之间的正双折射Ｏ－板补偿器层的补偿器，其主对称轴以相 对于法向轴实质上斜角取向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯K温克，威廉J冈宁Ⅲ，唐纳德B泰伯，伦纳德G黑尔，
申请(专利权)人：洛克威尔国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]