液晶显示补偿器制造技术

液晶显示器包括起偏层，检偏器，它们之间的液晶层，靠近液晶层第一主表面的第一电极及靠近液晶层第二主表面的第二电极。将第一和第二电极接在电压源上后可施加穿过液晶层的电压。在起偏器和检偏器之间设置多层薄膜补偿器，它包括具有第一折射率和第一厚度的第一组膜层，它与具有第二折射率和第二厚度的第二组膜层相互交插。第一和第二折射率及厚度数值使得在一定视角范围内由多层薄膜产生的相位延迟与同向排列的液晶层所产生的大小相等符号相反。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液晶显示装置的设计，特别是一种使显示视场为最大的技术。由于穿过液晶薄层的光线受到液晶层双折射的影响，而这可由穿过该层的电压控制，所以液晶常用于电子显示装置中。液晶显示装置比较适用是由于控制从外光源(包括自然光)反射或透射的光线所需的电源功率要比在其它显示装置中发光材料所需的功率小得多。目前，广泛应用于数字式手表、计算器、袖珍计算机以及其它多种电子设备中的液晶显示装置具有寿命长、工作电压低及功率小等优点。许多液晶显示的信息被表示成一行数字或字符，它们由若干排列成一图案的分段电极所产生。各段由单独的接头连接到驱动电路上，它将电压加到电极段的适当组合上，通过控制透过电极段的光线来显示所需的信息。图象信息或电视画面可通过象素阵列来得到，象素由两个相互垂直的导体间的X-Y顺序寻址方式而相互连接。更为先进的寻址方案采用薄膜晶体管阵列来控制各象素处的驱动电压。这种方案主要用于扭曲向列相液晶显示装置中，但也应用于高性能的超扭曲型液晶显示装置。对比度是确定液晶显示装置质量的最重要的因素之一。限制液晶显示装置对比度的主要因素是在暗态下通过显示器泄漏的光线量。在明亮的环境中，例如在阳光下，有大量反射及散射背景光时，这个问题更加突出。此外，液晶装置所产生图象的清晰度与视角有关，在具有大量扫描电极的阵列寻址式装置中尤其如此。典型的液晶显示装置的图象对比度在相对于垂直入射线很小的视角内为最大值，而在视角增加时对比度下降。这种对比度损失是由于在大视角下透过暗态象素泄漏的光线造成的。在彩色液晶显示器中，光线泄漏也会造成饱和颜色和灰度颜色的严重色偏离。这些限制对于航空电子学应用来说是至关重要的，因为副驾驶员对驾驶员显示器的观察是很重要的。这样，提供一种可在宽视场中产生高质量高对比度图象的液晶显示器就将是对已有技术的重要改进。通过在液晶显示器中装入的特殊设计的多层薄膜;并补偿在这种显示器中固有的相位延迟，本专利技术可对该显示装置在倾斜视角上的观察对比度及彩色效果作出惊人的改进。按照本专利技术的液晶显示器包括一个起偏层，一个检偏层，一个置于该起偏层及检偏层之间的液晶层，一个邻近液晶层第一主表面的第一电极，以及一个邻近于液晶层第二主表面的第二电极。当电极被连到电压源时，它们可施加一个穿过液晶层的电压。在起偏层和检偏层之间设置一个多层薄膜补偿器，该补偿器包括第一组膜层，每层具有第一折射率和第一厚度，它们与第二组膜层相互交插，而第二组膜层的每层具有第二折射率和第二厚度。第一和第二折射率及厚度的数值使得在一定视角范围内多层薄膜的相位延迟与同向排列状态下的液晶层的相位延迟大小相等而符号相反。在更特定的实施例中，液晶层具有厚度dL及双折射△nL，而多层补偿器厚度及双折射为dC及△nC，且｜△nL｜dL＝｜△nC｜dC。为了在宽视角范围内提供最佳补偿而设计的实施例中，液晶层的o光折射率及e光折射率为noL及neL，而多层薄膜的o光折射及e光折射率分别为noC及neC，neC＝neL，noC＝neL，且dL＝dC。此外，多层薄膜的等效折射率满足下式 其中nO是多层薄膜的等效O光折射率，ne是多层薄膜的等效e光折射率，n1为第一折射率，n2为第二折射率，d1为第一厚度，d2为第二厚度，而∧＝d1+d2为多层薄膜的周期。附图说明图1是在各种状态下液晶器件各位置上液晶分子倾斜角度的曲线图;图2是表示在施加强电场时在液晶器件间隙中液晶定向元取向的示意图;图3是表示典型的白色扭曲向列型器件在大角度下随所加电压的光透射曲线图;图4是扭曲向列型透射式液晶显示装置的侧面截面图;图5是图4中多层薄膜部分的放大图。在平板显示器中广泛采用几种典型的液晶器件。主动式阵列寻址使得这种显示装置可以在可观的更换速度下产生高分辨率的全色图象。当正对着液晶显示器观看时可看到高质量图象，但在大视角时图象变差且对比度下降。这是由于液晶器件是通过液晶介质的双折射效应工作的，液晶介质含有大量各向异性的液晶分子。这种材料为正单轴双折射(ne＞no，即e光折射率ne大于O光折射率no)，而e光折射率与长分子轴的排列相关。材料对透光的相位延迟效果随着光线的倾角而改变，使得在大视角时图象质量较差(参见Penz所著"ViewingCharacteristicsoftheTwistedNematicDisplay"，ProceedingoftheS.I.D，19卷，第43页(1978);Grinberg等人所著"TransmissionCharacteristicsofaTwistedNematicLiquid-CrystalLayer"，JournaloftheOpticalSocietyofAmerica，66卷，第1003页(1976))。但是，对液晶器件采用一种光学补偿元件就可以校正不需要的角度效果，从而尽可能在大视角上保持高对比度。所需的光学补偿类型是根据所用的显示器类型(常黑或常白)而确定的。在常黑显示器中，扭曲向列器件置于光轴相互平行的两个偏振器之间，且偏振器光轴在器件背面(即远离观察者的一侧)与液晶定向元取向相同。在未加电压状态下，从背光源垂直入射的光线被第一偏振器起偏振，并在通过器件时偏振方向由器件的扭曲角度而转动。这由绝热跟随(也称为波导效应)而引起。扭曲角度定为90°以使光线被输出偏振器阻挡。当对器件加电压时，液晶分子被迫按电场而趋于排列，消除了扭曲向列型对称性。在这种取向下，器件的光轴(C轴)垂直于器件壁。液晶层对垂直入射光线显示各向同性，消除了波导效应，从而光线穿过液晶层时偏振态不变，这样光线可穿过输出偏振器。可通过在待照亮区域选择性地施加电压就可以在显示器上绘以图案。但在大角度观察时，常黑显示器的暗区(未加电压区)将出现光线，这是由于在这种角度下穿过液晶层的光线所产生的角相关延迟效应而造成的，即非正入射光线产生偏振态的角相关变化。可采用光学对称性与扭曲单元相似但可反转其效应的补偿元件来恢复对比度。一种方法是在工作的液晶层后面设置一个螺旋相反的扭曲器件。另一方法是采用一个或多个A-板补偿器。这些补偿方法起作用是由于补偿元件与扭曲向列型器件的光学对称性一致，两者都是单轴双折射材料，其e光光轴垂直于法向入射光传播方向。由于易于得到具有所需光学对称性的材料，这些补偿方法被广泛应用。采用液晶和A-板延迟器的反相扭曲器件可由拉伸聚合物(例如聚乙烯醇(PVA))来制成。尽管这些补偿技术有效果，但对于常黑工作状态该方法还有缺陷。常黑显示器的图象与器件间隙很有关系。这样，为了保持均匀的黑图象就应使液晶器件很厚，这导致了液晶反映时间太长，或在Gooch-Tarry极小值状态下工作(参见Gooch等所著“TheOpticalPropertiesofTwistedNematicLiquidCrystalStructureswithTwistAngles≤90°"，JournalofPhysicsD，8卷，第1575页(1975))然而这种方法使得液晶器件间隙的制造公差难于达到。另外，反相扭曲补偿技术需要在光路中插入第二个液晶器件，大大增加了成本、重量及体积。由于这些原因，很需要补偿常白显示器以避免这些缺点。在常白显示器结构中，90°扭曲向列型器件被置于正交的偏振器之间，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示器，包括：一个起偏层；一个检偏层；一个置于起偏层和检偏层之间的液晶层；一个靠近液晶层第一主表面的第一电极；一个靠近液晶层第二主表面的第二电极；在将第一和第二电极接到电压源上时它们可施加一个穿过液晶层的电压； 一个置于起偏层和检偏层之间的多层薄膜补偿器，包括具有第一折射率及第一厚度的第一组膜层，它与具有第二折射率及第二厚度的第二组膜层相互交插，第一和第二折射率和厚度的数值使得在一定的视角范围内由多层膜产生的相位延迟与同向排列状态的液晶层产生的相位延迟大小相等而符号相反。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：波齐A耶赫，威廉J巩宁，小约翰P艾波伦，毛森克霍什那姗，
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]