一种产生从前面观察方位可见的视觉图象的显示装置制造方法及图纸

一种双模式ＬＣＤ装置（１０）有布置在第一偏振器（１６）与第二反射偏振器（１５）之间的ＬＣ（１１）材料。光源（２１）布置在第二偏振器后面而吸收装置（１９）布置在第二偏振器与光源之间。反射偏振器可以是线栅偏振器而把一个偏振光往回向显示器的前面反射。其它的偏振光被反射偏振器通过而被吸收装置吸收。吸收装置可以是第三偏振器（２３）与波片（２５），后者用于在吸收被第二偏振器通过的偏振光之前旋转它，使第二与第三偏振器通过相同的偏振，以便由光源产生的光也可通至显示器的前面。吸收装置也可以是一片可移动的吸收材料。控制器（４０）选择地触发ＬＣ以便当光通过时选择地改变它的偏振取向。开关（４２）可颠倒控制器触发ＬＣ的方式，以便当显示器在环境照明模式与内部照明模式之间转换时保持相同样式的亮、暗图象。（*该技术在2019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在环境光与背光模式下，或反射与透射模式下工作的双模式显示装置。更详细地，本专利技术涉及一种使用包括一个线栅偏振器的多个偏振器以选择地使用光的双模式液晶显示装置。一个典型的液晶显示装置包括一层夹在前、后透明板之间的液晶材料。透明电极坐落在透明板的内表面上并常常施加改变液晶层光透射特性的电信号。透明电极典型地经构图以确定显示装置的象素结构。透明电极的表面也经处理以保证邻近每个表面的液晶分子的优选的排列方向。液晶显示器的优选与常用的形式使用众所周知的“扭曲向列”液晶效应。优选选用扭曲向列效应是因为它提供出色的对比率、同当前驱动电路技术相容的低驱动电压与灵敏的响应门限、宽的视角及好的灰度再现。在一个具有背光的典型的扭曲向列液晶显示器中，显示器夹层还包括附加在前、后透明板的外表面上的线偏振器。液晶层在表面定位使得在无施加电场时透射通过液晶层的光的偏振矢量旋转90°，而在有施加电场时不旋转。显示器夹层还包括附加在前、后透明板的外表面上的线偏振器。第一偏振器的透射轴通常调准为平行于邻近前透明板的液晶分子的取向。第二偏振器的透射中心线平行或垂直于前偏振器的透射轴。在两个偏振器的透射轴互相垂直的情况下，当没有电场时，透射通过偏振器的光重新定向以通过相对的偏振器使面板透明而对观察者显示亮色。为此，使用具有互相垂直的偏振器的扭曲向列液晶装置，通常称为在“常白”模式下工作。当存在电场时，被一个偏振器透射的光不旋转因而被第二偏振器阻断。因此，面板不透明而对观察者显示暗色。以此方式，可使用透明电极对选定的面板区域施加电场从而以亮、暗象素的形式形成一个视觉图象。做成具有互相平行的偏振器的扭曲向列液晶显示器工作在通常称为“常暗”的工作模式下。当没有电场时，透射通过一个偏振器的光重新定向而被相对的偏振器阻断或吸收，使面板不透明而对观察者显示暗色。当存在电场时，被一个偏振器透射的光不旋转而被第二偏振器透射。因此，这时面板透明而对观察者显示亮色。在许多应用中，液晶显示装置由一个位于夹层后侧后面的光源照明而从对面观察。在此情况下，视觉图象由单次通过面板的光形成。然而，在其它应用例如便携式通信设备中，低功率损耗成为关键，因而显示器主要由环境光照明。在此情况下，在液晶夹层后面放置一个反射元件，使环境光通过此夹层而从反射元件反射回来，然后以相反方向朝观察者再次通过此夹层。因此观察者看到的图象由两次通过液晶装置的光形成。目前的环境照明扭曲向列液晶装置的问题与光两次通过装置这一事实有关。最重要的问题，通常称为“视差”，它的出现是由于反射器放置在后透明板的后面且后线偏振器离液晶层相当距离。进入显示器的环境光被液晶层空间调制在光照射后反射器的地方形成一个亮区与暗区的图案。在反射之后，光以相反方向通过液晶装置并再次被空间调制。然而，由于显示器通常以相对于显示器表面倾斜的角度被照明与观察，经两次通过液晶夹层而形成的图象通常不完全重叠，因而在大多数情况下观察者将看到一个双重的图象或带阴影的图象。虽然带阴影的图象目前为低分辨率显示器例如在移动电话与计算器中使用的显示器所接受，但这种现象确实限制环境照明扭曲向列液晶显示器的分辨率或最小象素尺寸，并阻止这类显示器在高信息密度用途例如膝上型计算机中的应用。目前的环境照明扭曲向列液晶显示器的一个附加问题是由于线偏振器内的吸收而出现的附加的亮度损失。应指出，对于透射100％的偏振而吸收100％的垂直偏振的理论上的偏振器，这将不成为一个问题。然而，目前的线偏振器只透射85％或以下的优选偏振。在两次通过液晶夹层期间的附加吸收导致至少30％可能的显示亮度损失。环境照明液晶显示装置的第三个问题是必须折衷它们的性能以容许当环境光不足时由内部光来照明。容许内部照明的典型方法是在液晶面板后使用一个局部透射反射器，或称透反器，以便可由面板后的光源向显示器引导一些光。自然，反射模式下的亮度被透过此局部透射反射器的环境光降低，因而必须增加从后面适当照亮显示器的要求的照明量以补偿被局部透射反射器反射回光源的光。提出了一些替代方法以消除环境照明扭曲向列液晶显示器中的视差问题。一种方法，如美国专利号4492432与5139340中描述，是利用一个替代的液晶电一光效应，它只需要一个装在显示器前面上的偏振器。由于不需要后偏振器，后反射器可定位在紧贴液晶层的后透明板的内表面上。此方法虽然消除了视差问题，但使用此方法的显示器不提供由扭曲向列液晶显示装置提供的高的对比度、宽的视角、快的响应与平滑的灰度再现。此外，当环境光不足时这些显示器不能从后部照明。另一方法是聚合物扩分液晶显示器(PDLC)，其中液晶层本身起一个扩散反射器的作用，消除了对偏振器或一个独立的反射器的需要。此方法虽然提供了关于显示亮度的潜力，但PDLC要求同目前的驱动技术不相容的高的驱动电压与复杂的驱动波形。还没有一个替代方法能提供由扭曲向列液晶显示器提供的高的图象对比度、宽的视角、快的响应与平滑的灰色再现。显然，理应要求开发一种用于解决显示器中的视差问题而保留扭曲向列液晶显示器的优点的方法。本领域内为克服一些前述缺点的一个尝试提供在Grinberg的美国专利号4688897中，它试图通过把一个线栅反射偏振器引入扭曲向列液晶装置以改善环境照明的扭曲向列液晶显示器。此线栅反射沿线的长轴偏振的光，并透射垂直偏振的光。透射光必须被吸收在显示装置的内部或后部以提供一个高对比度的显示。线栅起后偏振器的作用，如同一个镜面反射器，并起同液晶层背面电接触的作用。不管获得何种优点，上述装置主要被称作为以环境光工作。虽然提供一个背光，上述装置不提供关于如何吸收透过线栅反射偏振器的环境光的解决方法，与此同时，不吸收或削弱来自面板后面光源的光。注意到液晶显示器的背光典型地设计成复杂的光系统以捕获来自一个或多个灯泡的光并把光均匀地分配至遍布显示器的表面。这些背光通常包括例如导光器、扩散器与反射器等元件。因此，除非通过线栅偏振器的环境光基本上被吸收，此光的某些部分将从背光元件反射并往回通过显示装置，因此降低了显示对比度。因而，如Grinberg描述的显示装置会要求在环境光工作模式下的对比率与背光模式下的亮度之间的折衷方案。已开发了其它的反射偏振器技术，包括胆甾相偏振器与多层双折射聚合物薄膜。将来，这些类型的反射偏振器可能以一个消除视差问题的方式使用在液晶装置内，但仍然存在对于一种改进的环境照明显示器的需要，此显示器既克服了视差问题又保持了扭曲向列液晶效应的性能优点。此外，仍然存在对于一种双模式环境照明与内部照明的显示器的需要。因此，开发一种具有减弱的视差的液晶显示装置会是有利的。开发一种能在环境照明或内部照明下高亮度工作而不损害在任一工作模式下的显示对比的液晶显示装置同样会是有利的。本专利技术的一个目的是提供一种能由可利用的环境光有效照明而无视差的液晶显示装置。本专利技术的另一个目的是提供一种能由可利用的环境光有效照明，或当环境光不足时能由一个内部光源有效照明的液晶显示装置。本专利技术的这些与其它的目的与优点在一个选择地操纵来自一个环境光源或一个内部光源的光以产生一个从一个规定为前面的观察方位可见的视觉图象的显示装置中实现。来自任一光源的光可以是非偏振的，或可以称为具有互相垂直的分量例如第一与第二偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于选择地使用来自环境光源或相关的内部光源的光以产生从规定为前面的观察方位可见的视觉图象的显示装置，此装置包括： 第一偏振装置，配置用于对光进行偏振以便主要地有一个偏振取向的光通过该第一偏振装置； 偏振改变装置，布置在第一偏振装置后面用于当光通过它时选择地把光的偏振取向从一个偏振取向改变至另一个偏振取向； 第二偏振装置，布置在偏振改变装置后面用于使主要地有一个偏振取向的光通过该第二偏振装置，与反射主要地有另一个偏振取向的光使往回通过偏振改变装置与第一偏振装置； 吸收装置，布置在第二偏振装置后面并用于吸收被第二偏振装置通过的光；与 光发射装置，布置在第二偏振装置后面用于产生光并把光导向第二偏振装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯P汉森，约翰冈瑟，
申请(专利权)人：莫科斯泰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]