具有均匀的内嵌式延迟器的阳光下可读的LCD的制作方法

本发明应用于消费电子显示器领域，特别是透射式和半透式移动显示器，其旨在用于某些户外使用以及潜在的高环境亮度情况下的其他用途。

背景技术：

近年来，透射式或发光式显示器(诸如lcd和oled)的性能，在分辨率、色域性能和亮度等指标有显著增加并且成本降低，使得它们现在构成了大多数应用的电子显示器市场的绝大部分，包括静态和移动，室内和室外应用。这导致了反射式和半透式显示器类型在具有非常高的环境亮度要求的小型应用和具有长的电池寿命要求的应用的萎缩。甚至直到最近，反射式显示技术才是优选的应用，例如户外标牌、电子阅读器和智能手表，由于其图像质量能力的提高，现在主要由透射式或发光式装置提供服务。在这些领域以及其他显示装置(例如智能手机、平板电脑、汽车显示器和笔记本个人电脑)可能主要用于温和的环境或者仅偶尔的高环境亮度的情况下，透射式或发光式显示器可以被改进为在较高的环境亮度条件下具有改善的性能，并对成本和暗室性能的影响最小。这样的改进包括使用防反射或防眩光膜来减少来自显示器前表面的反射，以及用于吸收来自显示器内的环境光的反射的圆形前偏光片。圆偏光片在消除内部反射方面特别有效，因此被用在显示器中，例如使用标准的线性偏光片(有时也称为平面偏光片)可以获得更高的暗室对比度的lcd和不使用偏振光并因此发生发光亮度损失的oled。

在诸如智能手机和平板电脑之类的高分辨率、窄边框、宽视角应用中占主导地位的lcd显示技术的边缘场切换(ffs)模式，在所有电压条件下(包括零)与圆偏光片不兼容，它们具有lc指向矢，因此光轴在同轴光的偏振平面中具有较大分量，因此不能实现暗态。对于其他常用的lc模式，例如平面内切换(in-planeswitching，ips)模式，扭曲向列(twistednematic，tn)模式和电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ecb)模式也是如此。这些lc模式依赖于在显示电压状态中的至少一个显示电压状态下使用透射轴平行于或正交于lc的光学轴在盒平面中的投影的线性偏光片，以产生特定的传输条件。

许多方法已经被开发，通过在具有电压控制的反射率的每个像素中包括反射部分，来增加环境光到ffs型显示器的受控反射程度，以改善日光可读性。这可以采取增加像素内的显示电子部分的反射率的形式(2007年国际信息显示年会(sid’07)摘要,p706,京东方现代(boehydis))，或者采用增加与另一个像素结构改进结合使用的镜像像素部分的反射率的形式。其中，另一个像素结构改进例如图案化或附加的对置衬底电极(2007年国际信息显示年会(sid’07)摘要,p1258,日立(hitachi))，(us20140204325a1，半导体能源有限公司(semiconductorenergyltd))，内嵌反射型偏光片(应用物理快报(app.physlett),2,0501109,2008，ge等人)，可变的盒厚厚度(2007年国际信息显示年会(sid’07)摘要,p1651,日立(hitachi)),(光学快讯(opticsexpress),19,p8085,2011,limatel)，图案化lc对准(us20100110351a1，chimei)，(2010年国际信息显示年会(sid’10)摘要p1333,瀚宇彩晶(hannstar))，(2010年国际信息显示年会(sid’10)摘要p1783,乐金(lg))，但是这些方法都没有减少来自显示器堆叠内部的不被控制的反射，无论是单独地还是作为可控反射方法的一部分，由于需要附加的空间图案层被沉积均增加了成本和制造的复杂性。

出版物(应用物理快报(appliedphysicsletters)87,011108,2005，song等人)描述了一种不具有附加的空间图案层的半透式ffs型显示器，仅在下基板上使用两个内部四分之一波片(quarterwaveplate，qwp)，并且在上(观看侧)基板设置主动矩阵电子器件。该结构仅允许从下基板的反射部分的可控反射，但是由于在像素的透射部分中相邻的两个附加qwp层，不会减少来自该区域中的任何内部界面的不被控制的反射。第二内部qwp仅用于允许第一qwp均匀地沉积在整个显示区域上，而不影响透射像素部分的光学器件。所提出的结构还会在观看侧增加来自主动矩阵电子器件的显著的不被控制的反射，这在更标准的布置中将至少被反射光必须穿过彩色滤光层两次所衰减。

引用文献

专利文件

专利文献1:us2014/0204325a1,半导体能源有限公司(semiconductorenergyltd)。

专利文献2:us2010/0110351a1,奇美(chimei)。

非专利文件

非专利文献1:2007年国际信息显示年会(sid’07)摘要,p706,京东方现代(boehydis)。

非专利文献2:2007年国际信息显示年会(sid’07)摘要,p1258,日立(hitachi)。

非专利文献3:应用物理快报(app.physlett),92,0501109,2008,ge等人。

非专利文献4:2007年国际信息显示年会(sid’07)摘要,p1651,日立(hitachi)。

非专利文献5:光学快讯(opticsexpress),19,p8085,2011,lim等人。

非专利文献6:2010年国际信息显示年会(sid’10)摘要p1333,瀚宇彩晶(hannstar)。

非专利文献7:2010年国际信息显示年会(sid’10)摘要p1783,乐金(lg)。

非专利文献8:应用物理快报(appliedphysicsletters)87,011108,2005,song等人。

技术实现要素：

本发明的一个方面是ffs或ips型lcd。在示例性实施例中，所述ffs或ips型lcd可以包括用于一个或多个像素的tft基板；设置在lcd的观看侧的第二基板；至少一第一圆偏光片，其不设置在所述tft基板和所述第二基板之间；以及至少一第一非图案化的延迟器，设置在所述tft基板和所述第二基板之间。

本发明的另一方面是具有多个部件的液晶显示器。在示例性实施例中，该液晶显示器可以包括液晶光调节器，射向或者来自所述液晶光调节器的光的路线中的线性偏光片以及在所述光路中的一对光学延迟器，该对光学延迟器用于配合衰减来自液晶显示器的一个或多个部件的反射所引起的光，同时允许液晶光调节器的正常工作。

本发明所要解决的技术问题

期望提供一种lc显示器，其中通常与用于最佳的低环境亮度图像质量的线性偏光片结合使用的lc模式配置与圆形前偏光片一起使用，以通过吸收来自内部显示器部件的不被控制的环境光的反射，来改善其高环境亮度外观，同时保持与该模式相关的高质量透射显示性能。尽管由显示器传输的自背光源到观看者的光被lc层调节以达到预期的传输，但从内层界面反射的不需要的环境光在所有lc状态下都不被控制地再发出，导致显示对比度降低和图像质量下降。本公开涉及减少液晶装置(显示器和光调节器)中的环境光的反射，并且尤其涉及减少来自ips或ffs型显示器中的环境光的反射，以提供增强的对比度和质量。更一般地，本公开涉及减少通常使用至少一第一线性偏光片并且通常搭配一第二线性偏光片(诸如ffs，ips，tn等)的液晶装置(显示器和光调节器)中的环境光的反射。换句话说，本公开涉及减少通常不使用圆偏光片的液晶装置(显示器和光调节器)中的环境光的反射。

解决问题的手段

在本发明中，通过在液晶盒的内表面上添加至少一个均匀的，未图案化的延迟层实现对比度和整体性能的增强，所述延迟层通过外部延迟层或圆偏光片膜使具有圆形偏振状态的光在进入液晶材料之前回到线性偏振态。在本公开的一个实施例中，使用圆偏光片(例如与外部四分之一波片组合的线性偏光片)以使光在穿过偏光片和lc层之间的多个反射层时被圆偏振，然后使用内部四分之一波片在光线进入lc之前将光线转化为线性偏振，这样显示器就能正常工作。更一般地，减少通常使用至少一第一线性偏光片并且通常搭配一第二线性偏光片(诸如ffs，ips，tn等)的液晶装置(显示器和光调节器)中的环境光的反射，通过将所述液晶装置的至少一第一线性偏光片替换为圆偏光片并且在所述lc装置的内表面上使用至少一第一均匀的未图案化的延迟层，使得所述液晶盒的内表面上的所述延迟层(内部延迟层)和属于圆偏光片的延迟层(外部延迟层)各自抵消另一延迟层的光学偏振操作(即，内部延迟层和外部延迟层的光学偏振功能配合以使它们相互抵消)。

本发明的有益效果

本发明使得lc显示器通过吸收来自内部显示器部件的不受控制的环境光的反射，用于最佳的低环境亮度图像质量和提高的高环境亮度外观，同时保持与lc模式相关联的高质量透射式显示器性能。在液晶显示器中的环境光的反射由此被减少，并且尤其自ips或ffs型显示器中的环境光的反射由此被减少，从而提供增强的对比度和质量。

为了实现前述和相关目的，本发明包括下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。结合附图考虑，本发明的以下详细描述将使本发明的其它目的，优点和新颖特征变得显而易见。

附图说明

在附图中，相同的附图标记表示相同的部件或特征：

[图1a]图1(a)：是在最小透射(关闭)状态下，现有技术中标准的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图1a]图1(b)：是在最大透射(开启)状态下，现有技术中标准的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图2a]图2(a)：是在最小透射(关闭)状态下的本发明实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图2b]图2(b)：是在最大透射(开启)状态下的本发明实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图3]图3：(a)至(c)示出了图2的实施例的一些元件的可能的相对光学轴方位配向和类型的一组图。

[图4a]图4(a)：是在最小透射(关闭)状态下的本发明实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图4b]图4(b)：是在最大透射(开启)状态下的本发明实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图5a]图5(a)：是在最小透射(关闭)状态下的本发明实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图5b]图5(b):是在最大透射(开启)状态下的本发明实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图6]图6：是列出了四分之一波片(qwp)层的光学参数配置的表格。

[图7]图7：是同时具有透射和反射部分或区域的本发明的另一个实施例的lcd的光学堆叠结构的示意图。

[图8]图8：是示意性地示出图7中所示的透射像素区域和反射像素区域的示例性电极指角的平面图。

[图9]图9：是分别示出了在最小反射和最大反射状态下图7中所示的lcd的光学堆叠结构的像素区域的反射像素区域的操作的示意图。

[图10]图10：是分别示出了在最小反射和最大反射状态下图7中所示的lcd的光学堆叠结构的像素区域的反射像素区域的操作的示意图。

[图11]图11：是本发明一实施例的包括触摸面板的驱动电极和感测电极的lcd光学堆叠结构的示意图。

[图12]图12：是本发明一实施例的包括附加液晶盒的lcd光学堆叠结构的示意图。

[图13]图13：是本发明一实施例的反射式lcd光学堆叠结构的示意图。

[图14]图14：是本发明一实施例的反射式lcd光学堆叠结构的示意图。

具体实施方式

参考图1，可能被认为是本领域标准的已知配置的透射式ffs型lcd，通常包括一光学堆叠结构，其中液晶(liquidcrystal，lc)材料(1)被夹在具有通常为3-5μm的均匀盒厚的两个玻璃基板之间，配向层(2)被设置在每个基板靠近lc材料的内表面上以促进lc的均匀的反平行平面配向，彩色滤光层(3)被设置在上(观看侧)基板(4)的内表面上，主动矩阵像素阵列和驱动电子器件(5)被设置在下或底部(例如，背光源侧)基板(6)的内表面上，基板(6)有时也被称为tft基板，以及线性偏光片(7)，可选地包括多个单轴或双轴延迟层，被层压到两个基板的外表面上，导致来自背光源(图未示)和观看侧的环境亮度中的线偏振光透射到显示堆叠中。

观看者侧有时被称为lcd的观看侧或者外侧，并且是人通常将在lcd上观看或者浏览图像的一侧，从该侧可以提供用于投影的图像等等。相对于附图中的图示，lcd或者lcd的元件、部件或层的顶部、上部或外侧，是在相应的图示的顶部，例如，是比lcd的另一侧更靠近观看侧，其中lcd的另一侧可以被称为底部、下部、内部、后部等，或者在一些情况下称为lcd的背光源侧。在某些情况下，术语“内表面”可以表示位于lcd部件或层的堆叠内部的表面，例如在lcd的各个基板之间，这从参照各个附图中的图示的描述将会清楚易懂。

图1(a)和(b)中示出了上述布置，并同时分别示出了lc完全关闭(a)和完全开启(b)状态下，关于从每个层界面的两侧进入堆叠的光线的偏振状态的指示。从图1可以看出，尽管由显示器传输的自背光源到观看者的光被lc层调节以达到预期的传输，但从内层界面反射的不需要的环境光在所有lc状态下都不被控制地再发出，导致显示对比度降低和图像质量下降。

本公开涉及减少液晶显示器中的环境光的反射，并且尤其是来自ips或ffs型显示器。ips和ffs型显示器具有平面(平行于盒表面)配向，并且依赖于该配向平行于其中一个偏光片以产生暗态。在本公开的一个实施例中，圆偏光片(例如与外部四分之一波片组合的线性偏光片)被使用以使光在穿过偏光片和lc层之间的多个反射层时被圆偏振，然后使用内部四分之一波片在光线进入lc之前将光线转化为线性偏振，这样显示器就能正常工作。

参考图2以及包括彩色滤光层的其他图，外部或上基板4(有时称为第二基板)与彩色滤光层3的组合可以被称为彩色滤光基板或cf基板。而且，在图2和其他图中，描述了像素阵列5上的主动矩阵电子器件和底部(背光源侧)基板6。为了方便起见，底部基板6可以是lcd的tft基板的基板部分或者像素阵列5上的主动矩阵电子器件与底部(背光源侧)基板6的组合，并且可以被认为是或者被称为lcd的tft基板。

参考图2，在第一示例性实施例中，上述的标准配置通过添加位于线性偏光片(7)和上基板(4)之间的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)，以及位于上基板上的彩色滤光层(3)和配向层(2)之间的内部四分之一波片延迟器(9)进行改进。这些层的组合的作用是在环境光进入上基板时对其施加圆偏振，使得由上基板或彩色滤光层反射的任何这种光的偏振的旋向性被反转(即，π相位改变施加在反射上)，并且其在由显示器堆叠朝向观看者出来的返回路径上被上圆偏光片(即，qwp(8)和线性偏光片(7)的组合)吸收。不被控制的且因此不需要的显示器环境光的反射被减少了，提高了图像质量。

然而，从背光源向观看者传播的光线由于下偏光片(7)使其偏振化处于线性偏振状态，电场矢量平行于或垂直于lc配向方向，因此被lc层(1)以标准方式调节。lc层(1)可以被称为液晶光调节器。在退出处于暗态的lc层时，内部qwp(9)延迟器对光线施加π/2相变，导致具有旋向的圆偏振光依赖于lc层的电控状态。然后通过外部qwp(8)层，依赖于lc层的电控状态，然后所述光线返回到与上偏光片(7)透射轴平行或垂直的线性偏振态。内部qwp(9)和外部qwp(8)组合的作用是保持传输的光线的偏振状态(即，保持传输的光线的控制不受影响)，并使上偏光片(7)吸收从显示器堆叠内部的层的反射的光。由显示器传输的自背光源到观看者的光由此以与标准显示器相同的方式被lc层可控地调节，因此产生类似的高质量显示性能。

参考图2a和2b，所述外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置以消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。靠近上基板(4)观看侧的偏光片(7)的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)被设置以从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。

图2(a)和(b)中示出了该第一示例性实施例的光学堆叠结构的示意图，并同时分别示出了在lc完全关闭和lc完全开启状态下，关于从每个层界面的两侧进入堆叠的光线的偏振状态。尽管两个极端透射状态(完全开启和完全关闭)被示出在该图中，但是应该注意的是对于中间透射状态(中间灰度级)，本实施例的显示器也对自背光源传输到观看者的光线进行标准操作。在这些情况下，光的偏振状态可能具有一定的椭圆率，该椭圆率和椭圆长轴取决于lc层(1)的电控状态。然后两个附加的qwp层(8)和(9)的作用是将分别用于旋转椭圆的长轴和改变椭圆率，但是在每种情况下相反，因此如前所述，当组合考虑时它们不改变光线从lc层离开状态时的偏振状态。

再次参考图3。为了使所述附加的qwp层(8)和(9)如所描述的那样工作并且消除彼此的偏振变化，它们可以是正双折射(+veδn)延迟器，其具有与偏光片透射和液晶配向方位角成45°的二光学轴且所述二光学轴彼此成90°，或者它们也可以是负双折射(-veδn)延迟器，其具有与偏光片透射和液晶配向方位角成45°的二光学轴且所述二光学轴彼此成90°，或者一个可以是正双折射延迟器而另一个可以是负双折射延迟器，二者具有相互平行排列的光学轴，与偏光片透射和液晶配向方位角再次成45°。图3(a)至(c)中分别示出了这些角度排列。应该注意的是，对于所示出的每个选项，液晶平面配向轴可以是0°。还应该注意的是，对于所示出的每个选项，在不改变操作原理的情况下，组合中的所有层的双折射极性和/或所有光学轴方位角可以被颠倒。

具有本领域技术的读者清楚，为了如上所述工作，对暗室透射显示质量的影响最小，尤其是对比度，例如附加的qwp延迟器(8)和(9)应该尽可能完全地相互有效地抵消掉自lcd传输的所有波长。对于这种情况，对于内部和外部qwp层使用相同的材料和加工条件可能是有利的。然而，这可能是不切实际的，因为施加外部延迟器层的标准方法是通过层压预先制备的薄膜，通常与偏振片一体化，这对于内部延迟器层是不实际的，因为薄膜厚度变化影响必须小心控制的液晶盒间距。因此，诸如活性介晶(reactivemesogen，rm)等可固化液体层的旋涂或者薄膜涂覆是沉积内部延迟器层的最常用手段，并且虽然这可以被用于施加内部和外部qwp层，但是这可能不具备成本效益。因此，可优选地是使用层叠的外部qwp膜结合热固化或光固化的内部rm层，其中各层的双折射性能和光学色散性能尽可能接近地匹配。如果诸如活性介晶(rm)等可固化液体层的旋涂或薄膜涂覆被用作为沉积任一qwp层的方法，则一设置在基板与qwp层(图未示)之间的附加配向层可能被需要以确定qwp层(在上述实施例中被设置为与液晶配向方向成45°)的光学轴取向。此外，随后沉积在内部qwp层(9)上的液晶配向层(2)可以通过不能降解现有qwp层的溶液被沉积。

这些结构中的哪一个被使用可能取决于它们的相对成本或制造容易度，或者可以基于所述选项的相对宽视角性能来决定，或者沉积正或负双折射类型的内部或外部层的实用性或成本。此外，当单独采用时，具有平行的光学轴的正和负双折射型薄膜的组合可以对光传输的所有角度的光学效应提供最彻底的相互抵消，这些层可能需要与其它延迟器(例如用于显示器的整体宽视角改进的双轴膜)配合工作，在这种情况下，整个系统在一定视角范围内的光学性能应当被考虑。

从图2中可以看出，尽管这个优选的示例性实施例消除了来自上基板(4)以及还有来自彩色滤光层(3)的反射，但是被主动矩阵电子器件和透明像素电极层(5)反射的环境光又被重新传输射出显示器的堆叠结构至观看者。这可能不是一个重要的问题，因为这种光必须通过彩色滤光层(3)传播两次，因此被强烈衰减，但取决于来自上基板界面和下基板界面的反射的相对强弱，可优选地，定位附加qwp层(8)和(9)在下(或底)基板(6)上，以消除来自显示器该部分的反射。这种布置形成了第二示例性实施例的基础且这种布置针对lc完全关闭和完全开启状态分别示出在图4(a)和(b)中。参考图4a和4b，外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置用于消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置用于从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。应该注意的是，对于图4a和4b，来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的外部光源的反射是像素灰度级的函数，而来自图2a和2b所示的实施例的不需要的环境光的反射不是像素灰度级的函数。因此，图4a和4b中所示的内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置用于当像素处于暗态时(像素处于完全关闭状态，最低灰度状态)最小化来自外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)与内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层的反射。因此，观看侧基板(4)上的偏光片(7)的透射轴与内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的角度可以是大约45°。

参考图5。在第三示例性实施例中，来自上基板(4)和下基板(6)的不被控制的内部反射被消除通过在两个基板上使用双重内部qwp层(9)和外部qwp层(8)。除了更彻底地抑制内部反射之外，这种布置，如图5(a)和(b)所示的，分别为lc完全关闭状态和完全开启状态，具有另外的优点，即两个内部qwp层(9)具有二光学轴与lc配向方向成+45°和-45°，并且因此二光学轴彼此成90°，并且类似地，两个外部qwp层(8)可以使它们的光学轴与lc配向方向成+45°和-45°，并且因此也相互成90°。在这种布置中，内部和外部延迟器(qwp)层中使用的材料之间的光学特性(双折射、色散等)的任何差异不会影响系统的整体光学性能，因为每种材料类型有两层彼此成90°取向并因此精确地彼此补偿，至少在lc层(1)处于光学中性条件下的情况下是这样。参考图5a和5b，外部四分之一波片延迟器(qwp)(8a)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9a)被设置用于消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。参考图5a和5b，外部四分之一波片延迟器(qwp)(8b)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)被设置用于消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。靠近观看侧上基板(4)上的偏光片(7)的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8a)被设置用于从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8a)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9a)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)被设置用于从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8b)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。应该注意的是，对于图5a和5b，来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8b)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)之间的层和/或表面的外部光源的反射是像素灰度级的函数。因此，图5a和5b中所示的内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)被设置用于当像素处于暗态时(像素处于完全关闭状态，最低灰度级状态)最小化来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8b)与内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)之间的层和/或表面的反射。因此，观看侧基板4上的偏光片(7a)与内部四分之一波片延迟器(qwp)(9b)之间的角度可以是大约45°。

再次参考图6。给定基板上的内部(9)和外部(8)qwp层可以被设置为它们的光学轴相互成90°，如果两个层都具有正双折射率(+δn)或者两个层都具有负双折射率(-δn)。给定基板上的内部(9)和外部(8)qwp层可以被设置为它们的光学轴相互平行，如果内部qwp或外部qwp材料类型之一具有正双折射并且另一个具有负双折射。可选地，如果两个内部qwp层具有相反的双折射极性，则它们的光学轴可以彼此平行，并且与同一基板上的外部qwp层的光学轴成90°(如果该外层具有相同的双折射极性)或与同一基板上的外部qwp层的光学轴平行(如果该外层具有相反的双折射极性)。图6示出了这四种可选配置，并且这些配置中的哪一种被使用取决于一定视角范围下可以在相同或相反的双折射极性的内部和外部qwp材料类型之间实现的光学补偿的完整性的相对程度。还应该注意的是，对于所示出的每个选项，在不改变操作原理的情况下，组合中的所有层的双折射极性和/或所有光学轴方位角可以被颠倒。同样，每个内部qwp和外部qwp对组合的作用是保持传输的光线的偏振状态(即，保持传输的光线的控制不受影响)，并使上偏光片吸收自显示器堆叠内部的层反射的光。

参考图7和8。在第四示例性实施例中，图5的装置结构被改进为包括反射元件(10)，例如金属镜面层，设置在下基板(6)上的每一像素区域的至少一部分上方。可以将该镜面层结合到该像素区域的像素或vcom电极中(即，用金属材料例如铝代替透明电极材料，通常为ito，或者可以将其设置在现有透明电极层下方。在任一种情况下，反射元件(10)的作用是使其占据的像素区域(12)的部分仅以反射模式进行操作，从而提供与该像素区域的未改进的透射部分(11)组合的半透式显示模式。图7示出了这个实施例的结构。

在这种模式中，均匀的内部延迟器层的使用允许显示器的半透式操作，而不需要在空间上图案化除了反射元件(10)以外的显示器的任何光学元件，也不需要改进均匀厚度的lc层(1)为在透射和反射像素部分中具有不同的盒厚厚度，这在其他半透式显示装置中是常见的。就简单性和制造成本而言这可能是有利的。

为了使本实施例中的每个像素的透射(11)和反射(12)部分配合操作，使得通过透射区域的最小透射与来自反射区域的最小反射在相同的驱动条件下发生，并且同样地最大反射与分别来自两个区域的最大透射一致，两个区域中的lc指向矢必须平行于处于最小亮度状态(例如，两个区域中的零电压配向条件未受干扰)的线性偏光片(7)中的一个，但是在最大亮度状态下，lc指向矢应该被重新取向，以使透射区域的光线的线性偏振态产生90°旋转，如在ffs型显示器中一样标准，但重新取向使得反射区域的光线的线性偏振态产生45°旋转。

这可以通过对分别位于透射(11)和反射(12)区域中的像素电极部分进行单独的电压控制来实现(即，利用附加的主动矩阵阵列元件和tft，或者可以使用在反射区域上的介电层以减小液晶层(1)内的有效电场强度和/或减小液晶层(1)的有效厚度来实现，或者可能最简单地，可以通过改变反射区域中的像素电极的几何形状参考透射区域使用的标准图案。在具有正δε的lc的常规ffs型显示器中，像素与公共电极均匀地设置在像素区域上，并且像素电极由通常与lc配向方向成5°角度的薄指状区域组成，因此当施加电压在这两个电极之间时，电场进入lc材料，使得lc指向矢大体上在液晶盒的平面上向电极指方向的法线方向旋转。一个小的电极指角被选择以最大化lc指向矢上的有效电磁转矩，同时提供旋转方向的明确偏好。仿真结果表明，如果像素电极指角在反射像素区域中被改变为大约46°，则像素电极和公共电极之间的相同电压导致透射像素区域中的输入偏振态的90°旋转，并因此最大的透射的，将导致反射像素区域中的偏振状态大约45°的旋转，并因此导致最大的反射。图8中示出了所提出的像素电极指的几何形状的改进，示出的是透射(11)和反射(12)像素区域的平面图，而不是图7的剖面图。反射区域相对于lc配向方向的最佳电极指角是所使用的特定lc材料的函数，因此该最佳角度可以在35°至55°的范围内。

可选地，在具有负δε的lc的常规ffs型显示器中，像素与公共电极均匀地设置在像素区域上，并且像素电极由通常与lc配向方向成85°角度的薄指状区域组成，因此当施加电压在这两个电极之间，电场进入lc材料，使得lc指向矢大部分在液晶盒的平面上向远离电极指方向的法线方向旋转。一个电极指角被选择以最大化lc指向矢上的有效电磁转矩，同时提供旋转方向的明确偏好。反射区域相对于lc配向方向的最佳电极指角是所使用的特定lc材料的函数，因此该最佳角度可以在35°至55°的范围内。相对于lc配向方向的最佳电极角度使像素电极和公共电极之间具有使透射像素区域中的lc指向矢产生45°的旋转并且因此导致最大的透射的相同的电压，将使得反射像素区域中的lc指向矢产生大约22.5°的旋转并且导致最大的反射。

该实施例的显示器(例如，如图7和图8所示)在透射区域中的操作与图5和图6的装置的操作相同。图9和图10中示出了显示器在反射区域中的操作。在图9和图10的右侧都示出了上基板上和下基板上的内部延迟器和外部延迟器的方位角的示例。从图9中可以看出，在零电压状态下，由于lc指向矢保持平行或垂直于上偏光片(7)的透射轴，偏振状态不受上基板上的内部和外部延迟器组合的影响并且偏振状态也不受lc层的影响，因此光线入射到下基板上的内部延迟器与被上偏光片(7)传输的偏振态相同。下基板上的内部延迟器的光学轴与偏光片透射轴成+或-45°，并且从而转换光线为圆偏振态在其入射到镜面层(10)之前。镜面层(10)的反射反转该圆偏振态的旋向，从而在从下内部偏光片返回时，其被转换为正交的线性偏振态。由于上基板上的内部和外部延迟器的组合光的偏振态保持不变，并且被上偏光片吸收，导致最小的透射。

参考图10。在图10所示的高反射状态下，对lc施加的电压使得入射到lc层上的线性偏振光旋转大约45°。本质上，该施加的电压使lc层形成具有约22.5°取向的光学轴的半波片(半波延迟片)。光线现在被线偏振平行或垂直于下基板上的内部延迟器的光学轴，因此偏振状态将不受该层的影响。然后镜面层(10)将具有相同的45°线性偏振态的光返回到下基板上的内部延迟器层，然后再次不受该延迟器的影响。重新传输穿过具有22.5°指向矢取向的lc层，然后将光线的偏振态返回到其最初入射到该lc层时的线性状态，并且由于上基板上的内部和外部延迟器的组合再次不被改变，从而将被上偏光片重新传输以产生最大的亮度给观看者。

将会注意到，所述的装置的操作取决于光线被lc层(1)转换的线性状态是平行或垂直于用于亮态的下内部延迟器的光学轴，还是与用于暗态的下内部延迟器的光学轴成45°。在透射区域(11)中用于中间透射的中间电压下，lc层(1)可以对光线的偏振状态施加0°和45°之间的旋转，并且可以引起一定程度的椭圆率。在这种情况下，由像素的反射区域反射的光线的比例可能与透射区域透射的光线的比例不匹配，因此两个区域组合的有效电压-亮度曲线可能随着来自背光源和环境光的相对亮度而改变。通常，用于在透射区域(11)中用于中间透射的中间电压将会引起处于最小和最大反射率状态中间的反射区域(12)的反射。

任何上述实施例的变形是存在的，这可以提供另外的优点的。例如，由于本发明的装置强烈地抑制了来自内部延迟器和外部延迟器之间的任何层的反射(当光线是圆偏振的)，如果与可以针对低反射率是最佳的这些层的标准版相比，它们的并入可以更便宜或更经济，那么较高反射率的材料可以被用到这些层中。例如，彩色滤光片层可以由较高反射率的材料制成，并且黑色掩模层(通常被结合在彩色滤光层中)可以由金属或者其它强烈吸收自背光源传输的光线的反射材料制成，如此可以使得这些层变得更薄。另外，如果金属可以被用作上基板上的黑色掩模层的部分或全部，那么这可以允许该金属黑色掩模层承担作为内嵌式触摸面板结构中的至少部分电极结构的双重功能。或者，附加的金属、金属网或ito或其它透明但在一定程度上具有反射电极可与标准黑色掩模层一起结合到上基板上，以形成至少部分的内嵌式或混合内嵌式或外挂式触摸面板，并且这些层通常会产生的附加的反射率可能被抑制因为它们现在位于内部和外部延迟器之间。

图11中示出了图2的实施例的一种变形，其中一种典型的混合内嵌式触摸面板实施例的驱动(13)和感应(14)电极被示出了。在该类型的标准实施例中，驱动电极是金属的并且位于黑色掩模层下面以防止它们反射环境光，这增加了额外的复杂性并且限制了这些电极可能占据的显示区域的范围以及它们的几何形状，这可能会影响触摸面板的性能。然而，当与本发明的光学配置相结合时，黑色掩模层和驱动电极层可以组合成单一的金属层，这样产生的额外的反射将在上偏光片处被抑制。此外，通常位于上基板的外表面上并且由ito构成以使透射最大化且反射最小化的感应电极(14)，现在其可以占据更大的面积，或者由金属网或其他具有较高反射率的透射材料构成，这可以提供更强的导电性并因此提供更强的触摸面板灵敏度，同时又使通常产生的额外的反射被上偏光片抑制。参考图11，外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置以消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。靠近观看侧上基板(4)上的偏光片(7)的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)被设置以从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。

另外，一个或多个附加的ito或透明导电层可以被添加在显示器的堆叠结构中而不产生传统ffs模式所遭受的不被控制的、不需要的反射。例如，位于彩色滤光层和外部偏光片之间的低电阻率ito层可以被用来降低影响设于显示面板的观看侧的触摸面板的操作自显示器的电磁干扰。此外，该ito层可以具有高电阻率，从而充当一屏障以防止显示器的层之间的离子材料污染，和/或充当施加到tft基板与触摸面板的信号之间的电磁干扰的屏蔽层，而不会负面影响到内嵌式触摸面板的操作。

参考图12。同样，具有上和下的中间基板(15)的附加的(另外的)液晶盒，该中间基板(15)具有例如可具有一定程度不需要的反射的透明电极(16)的被动矩阵，可被结合在外部延迟器和内部延迟器之间，以便提供一些附加功能(例如可切换的3d模式、隐私模式或镜像模式)，同时允许来自附加层和附加电极的附加反射被抑制。在这种情况下，内部延迟器可以位于附加液晶盒的观看侧基板的内表面上，以使向下基板传播的环境光在进入附加lc层之前返回到线性偏振状态，并且允许基本显示lc层和附加液晶盒与输入线性偏振光一样正常操作。图12中示出了这种布置，其中来自背光源的光线由主液晶盒传输，然后被附加液晶盒阻挡。然而，在两个lc层的所有状态中，被上基板和上附加电极层反射的环境光将通过前述实施例的方法被抑制。可选地，图12所示的附加液晶盒可以具有透明电极的主动矩阵。上述示出在图12的附加液晶盒可以具有直接驱动透明电极。参考图12，外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置以消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。靠近观看侧上基板(4)上的偏光片(7)的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)被设置以从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。

同理，附加的反射元件或者由比标准更高反射率的材料构成的现有元件也可以被包括在下基板上以提供触摸面板的实施例或者允许其他附加功能的并入，以作为对图4或图5的实施例的改进。

图2、4、5、11和12示出了透射式lc装置的实施例，其中lc装置调节来自背光的光。图7、9和10示出了半透式lc装置的实施例，其中来自背光源的光被调节，并且诸如太阳光或室内照明光(即环境照明)等外部源的光也被调节。只能调节来自外部光源的光的lcd，称为反射式lcd。通常在显示器的观看侧使用至少一个线性偏光片的反射式lcd会遭受与如图1中所示的透射式显示器同样的不需要的环境光的反射而降低对比度。然而，如图2所示，通过使用类似外部延迟器(8)(在观看侧形成圆偏光片)和内部延迟器(9)的构造，来自反射式显示器的不需要的环境光的反射可以被最小化。

图13中示出了通常在观看侧配合使用单个线性偏光片(7)的反射式lcd如何被外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)改进以防止来自外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射，同时允许液晶光调节器的正常工作。外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置以消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。靠近观看侧上基板(4)上的偏光片(7)的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)被设置以从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。如前所述，来自外部源的圆偏振光被位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的反射后旋向被反转(即施加π相变)，并且因此光线在显示器堆叠返回观看者的路径上被上圆偏光片(即，qwp(8)和线性偏光片(7)的组合)吸收。图13中所示的反射式lcd还包括彩色滤光层(3)，但是该层不存在于单色反射式显示器中。图13所示的反射式lcd还可以包括用于lc(1)的配向层(2)以及设置在下基板(6)上的主动矩阵像素阵列和驱动电子器件(5)。图13中所示的反射式lcd还包括反射层(10)。图13所示的反射式液晶显示器没有使用背光源。

图14中示出了通常配合使用两个线性偏光片(7)的反射式lcd如何被外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)改进以防止来自外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射，同时允许液晶光调节器的正常工作。外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)被设置以消除彼此的偏振功能，从而允许液晶光调节器的正常工作。与观看侧上基板(4)上的偏光片(7)相邻的外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)被设置以从外部源产生圆偏振光，从而防止来自位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的不需要的环境光的反射。如前所述，来自外部源的圆偏振光被位于外部四分之一波片延迟器(qwp)(8)和内部四分之一波片延迟器(qwp)(9)之间的层和/或表面的反射后旋向被反转(即施加π相变)，并且因此光线在显示器堆叠返回观看者的路径上被上圆偏光片(即，qwp(8)和线性偏光片(7)的组合)吸收。图14中所示的反射式lcd还包括彩色滤光层(3)，但是该层不存在于单色反射式显示器中。图14中所示的反射式lcd还可以包括用于lc(1)的配向层(2)并且如果可行的话还包括设置在下基板(6)上的相关联的驱动电子器件(17)。像素阵列可以是主动矩阵或无源矩阵或直接驱动阵列。图14中所示的反射式lcd还包括反射层(10)。下基板(6)上的偏光片(7)和反射层(10)的顺序可以颠倒。背光源没有被用在图13中所示的反射式液晶显示器中。

提供一种ffs或ips型lcd，其包括用于一个或多个像素的tft基板；设置在lcd的观看侧的第二基板；至少一第一圆偏光片，其不设置在所述tft基板和所述第二基板之间；以及至少一第一非图案化延迟器，设置在所述tft基板和所述第二基板之间。

根据一方面，所述第二基板包括cf基板，所述圆偏光片设置在所述cf基板的外表面上，所述非图案化延迟器设置在所述cf基板的内表面上

根据另一方面所述圆偏光片设置在所述tft基板的外表面上，所述非图案化延迟器设置在所述tft基板的内表面上

根据另一方面，所述第二基板包括cf基板，所述圆偏光片设置在所述tft基板和所述cf基板二者的外表面上，以及内部延迟器设置在所述tft基板和所述cf基板二者的内表面上。

根据另一方面，所述圆偏光片包括用作圆偏光片的一部分的延迟器，并且所述内部延迟器或所述非图案化延迟器具有相同的双折射极性，它们的光学轴彼此成90°取向，或者具有相反的双折射极性，并且它们的光学轴取向平行。

根据另一方面，所述显示器为半透式lcd，并且所述像素区域的所述反射部分包括设置在所述tft基板的所述内表面上的所述非图案化延迟器和所述tft基板的所述外表面上的所述圆偏光片之间的反射元件。

根据另一方面，包括由电极指形成的像素电极，以将电场施加到液晶层，并且所述像素电极的电极指角在所述像素的透射部分和反射部分中不同。

根据另一方面，附加的至少部分反射层被包括在所述圆偏光片和任一基板或两个基板上的所述非图案化延迟器之间，以提供附加功能或替换较低反射率的现有层。

根据另一方面，触摸面板的电极被包括在所述圆偏光片和任一基板或两个基板上的非图案化延迟器之间。

根据另一方面，所述lcd结构用于减少来自该lcd的至少一部分显示区域的不想要的反射。

根据另一方面，一种具有多个部件的液晶显示器被提供，其包括液晶光调节器，位于往返所述液晶光调节器的光路中的线性偏光片，以及位于所述液晶光调节器的光路中一对光学延迟器，用于彼此相互配合并配合所述线性偏光片以衰减来自液晶显示器的一个或多个部件的反射所引起的光，同时允许液晶光调节器的正常工作。

根据另一方面，所述液晶光调节器为ffs或ips型液晶装置。

根据另一方面，所述一对光学延迟器中的一个与所述线性偏光片配合作为圆偏光片用于对透过其的光施加一个旋向的圆偏振，并且其中所述圆偏振光反射回到所述圆偏光片后反转其圆偏振的旋向，使得所述圆偏光片倾向于阻挡这种反方向的圆偏振光的透射。

根据另一方面，另一个光学延迟器位于所述圆偏光片和所述液晶光调节器之间的光路中，并用于将入射其的圆偏振光转换为平面偏振光，以供所述液晶光调节器进行调节。

根据另一方面，所述延迟器为四分之一波片。

根据另一方面，所述液晶显示器为半透式显示器。

根据另一方面，所述半透式显示器具有两个部分的像素区域，一个部分包括在光路中的反射器，以将透过所述液晶光调节器的光反射回所述液晶光调节器，另一部分包括从所述液晶显示器的一端的光输入到所述液晶显示器的另一端的光输出的光路。

根据另一方面，液晶显示器包括与所述液晶光调节器光学相连的另一无源电极类型的液晶光调节器。

根据另一方面，所述一对光学延迟器位于所述另一液晶光调节器之上或之中。

工业上的利用可能性

本发明的实施例适用于许多显示设备，并且用户可以受益于显示器的性能，以在较高的环境亮度下提供改进的显示可见性，而不需要增加背光源的功率，特别是在显示器是电池供电的情况下。这种设备的例子包括移动电话、个人数字助理(personaldigitalassistants，pda)、平板电脑和膝上型电脑、台式监视器和数码相机。

符号说明

1液晶层

2配向层

3彩色滤光层

4上(观看者侧)基板

5像素阵列上的主动矩阵电子元件

6下(背光源侧)基板

7、7a、7b偏光片

8、8a、8b外部四分之一波片

9、9a、9b内部四分之一波片

10反射层元件

11透射像素部分

12反射像素部分

13触摸面板驱动电极

14触摸面板感应电极

15中间基板

16附加的液晶盒电极

17像素阵列以及(如果适用的话)相关联的驱动电子器件