提出了一种液晶显示器，包括：组合体，包括位于入射偏振器和出射偏振器之间的液晶层；背光装置，配置为在液晶层的包括入射偏振器的一侧照射组合体，以便由在液晶层的包括出射偏振器的一侧的观察者观看；以及附加光学元件，所述附加光学元件位于入射偏振器和出射偏振器之间，并且配置为在显示器中提供附加的功能和／或改进的显示性能，其中所述显示器还包括仅在液晶层的单独一侧上的补偿膜，所述单独一侧与所述附加光学元件所处的液晶层的一侧相反。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提出了一种液晶显示器，包括：组合体，包括位于入射偏振器和出射偏振器之间的液晶层；背光装置，配置为在液晶层的包括入射偏振器的一侧照射组合体，以便由在液晶层的包括出射偏振器的一侧的观察者观看；以及附加光学元件，所述附加光学元件位于入射偏振器和出射偏振器之间，并且配置为在显示器中提供附加的功能和／或改进的显示性能，其中所述显示器还包括仅在液晶层的单独一侧上的补偿膜，所述单独一侧与所述附加光学元件所处的液晶层的一侧相反。【专利说明】液晶显示器
本专利技术涉及一种透射液晶显示器，所述透射液晶显示器使用偏振光学器件产生图像，并且还具有例如位于入射偏振器和出射偏振器之间的附加光学元件，例如微透镜阵列，以增加显示功能或性能。具体地，本专利技术公开了一种设置偏振器、补偿膜、液晶层和附加光学元件的方法，使附加光学元件对于显示器的对比度和/或视角的影响最小化。
技术介绍
诸如在平板电视和便携式信息装置中使用的液晶显示器(LCD)能够具有超过3000: I的超高对比度。在大多数情况下，通过使用液晶的双折射性质来形成图像。图1(a)示出了基于偏振光学器件工作的透射LCD的基本原理。液晶层(I)位于入射偏振器(2a)和出射偏振器(2b)之间。在液晶层(I)的包括入射偏振器(2a)的一侧(“入口”)，通过背光装置(3)照射液晶层和偏振器的组合，并且观察者(4)从液晶层(I)的包括出射偏振器(2b)的另一侧(“出口”)进行观看。通过向液晶(LC)层(I)施加位置感测电压来获得图像的亮部分和暗部分之间的光学对比度。通常，可以针对位于显示器法向(4a)的观察者，使用这种简单结构来实现非常高的对比度，如图1所示。然而，由于液晶层(I)的各向异性特性，当倾斜(4b)观察时的对比度通常较低。为此原因，LCD的一般结构通常如图1(b)所示。图1(b)与图1(a)的不同之处在于在LC层⑴和偏振器(2)之间存在额外的补偿膜(5)(分别是入射补偿膜5a和出射补偿膜5b)。补偿膜的目的是补偿LC层I (通常处于暗状态)的视角特性，因此改进了在倾斜入射时显示器的对比度。将液晶层的“暗”状态限定为在以法向观看时使通过整个液晶显示器(即包括偏振器和补偿膜)的光透射最小化的分子排列(在施加电压或不施加电压时的排列)。在一些液晶模式(例如VAN和IPS模式中)，当不施加电压时发生这种情况，因此将这些模式称作“常黑”或“常暗”模式。在其他液晶模式(例如TN)中，在施加电压时发生这种情况(“常白”或“常亮”模式)。通常，这种补偿方案较为直接，因为只需所述补偿膜(5)对液晶层(I)和/或偏振器(2)在倾斜观看时的非理想特性进行校正。对比度的限制是由液晶和补偿材料的相对色散、制造公差和来自显示器内部的其他元件的散射确定的，所述其他元件例如间隔球、滤色器以及诸如像素电极和薄膜晶体管(TFT)等驱动电子装置。迄今为止，已经描述了典型的IXD，例如可以在平板电视或者移动电话上使用的LCD。通常，如果显示器可以由许多用户在所有的角度以良好亮度和对比度观看、并且如果图像的质量与视角无关，则认为所述显示器是高质量的。然而存在一些示例情况，其中人们希望不能从所有角度观察图像、或者希望从不同的视角看到的图像不同。例如，对于膝上型电脑屏幕可能希望只在法向显示图像，使得可以在繁忙的火车上进行私密工作，而不会害怕倾斜角度的观察者看到重要的信息(隐私视图)。另一个示例是汽车的中控台中的双视图显示器:驾驶员观看GPS信息、而前座乘客可以观看电影。另一个示例是低功率电视，所述低功率电视通过将光只导引至观看者来节省能量。另一个示例是3D显示器。在这些情况中，显示器内通常需要额外的光学元件以便重新导引或者阻挡从显示器显现的光。更常见的情况是需要这些额外的光学元件在IXD的像素附近以便产生所要求的视差或者光束引导效果。由于需要这种邻近性，通常需要将光学元件放置于IXD的偏振器之间。例如，图2示出了可以用于产生前面段落所述的隐私和双视图效果的系统的典型示例。这里，各种层的排列与图1(b)所示的相同，不同之处在于在LC层(I)和出射补偿膜(5b)之间存在附加光学元件(6)。通常，附加光学元件(6)可以包括任意的折射、反射、衍射或吸收元件。如上所述，通过提供附加的功能或者通过改进亮度或者节约能量，将这种额外的光学元件引入到显示器中可以使得显示器更加多样化。然而，引入这种额外的光学元件(如果它们在LCD的偏振器之间)可能影响显示器的对比度(因此影响图像质量和视角特性)。所述额外的光学元件对于显示器的对比度的影响存在多种原因，使用将微透镜阵列作为所述额外的光学元件的示例，在图3中示出这些原因。图3(a)详细地示出了当光线传播通过由折射率比周围更高的介质构成的单一微透镜时发生的折射。通常，平行偏振(P)和垂直偏振(S)的光对于两个不同折射率的介质之间的界面的透射系数是不同的，因此光的偏振将在入射到微透镜和从微透镜出射时都改变。因此，通常，从微透镜出射的光的传播角度和偏振与入射到微透镜的光都不同，因此照射到出射补偿膜(5b)或者出射偏振器(2b)的光的偏振将与不存在微透镜的情况下不同。补偿通常将不会如所设计的那样(不存在微透镜阵列的情况)进行，结果对比度通常将下降。在图3(b)中说明了微透镜阵列影响IXD的对比度的另外机制。引起透射通过两个不同折射率的介质之间的任意界面的光线的偏振变化的相同机制也导致了反射光线，导致了器件内的多次反射。图3(b)示出了可能在微透镜阵列的微透镜周围的材料层内发生的多次反射光线路径的示例，该微透镜阵列中的微透镜必然具有不同的折射率(以便它们具有光束引导效果)。通常，在每一次反射时存在偏振改变，因此最终从显示器出射的多次反射的光线通常将相对于没有经过任何反射而直接透射的光线具有不同的偏振，导致了对比度下降。图3(c)示出了通过微透镜阵列(表示附加光学元件(6))影响对比度的另一种机制。这里，示出了到达观察者(4)的光是按照多个不同入射角度传播通过入射偏振器(2a)、入射补偿膜(5a)和液晶层(I)的多条光线的组合，并且微透镜已经将所述光线的组合转向至由观察者确定的视角。当然，所述光线根据微透镜阵列出)的特性而在功率方面具有不同的权重。然而，清楚的是，到达出射补偿膜(5b)的光可以包括不同偏振的混合，并且在这种情况下补偿膜(5b)当然不能对所有的那些偏振进行正确的补偿。作为其结果，显示器的对比度通常将下降。这里已经针对附加光学元件是微透镜阵列的情况描述了诸如微透镜之类的附加光学元件可以影响显示器的对比度的可能机制。然而，所述机制同样适用于其他光学元件，例如其他折射光学器件、百叶窗、视差屏障或者衍射光学器件。这里，已经描述了为什么微透镜或者其他光学元件可用于IXD中以产生附加的功能。也已经说明了将这种光学元件引入显示器的偏振器之间可能减小IXD的对比度的多种方式。本专利技术的目的是描述如下方法，根据所述方法可以设计微透镜LCD (或者具有其他光学元件的LCD)，使得光学元件对于显示器的对比度具有很小的影响或者没有影响。与IXD相结合地使用微透镜或其他光学元件并不罕见。例如，(Van Berkel等人的于1997年8月27日公开的)EP0791847A1和(Woodg本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：莱斯利·安妮·帕里琼斯，戴安娜·乌尔里克·基恩，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。