专利名称：改善液晶显示器灰度性能的光学补偿器的制作方法
技术领域：
本发明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，是在该技术领域中重大的改进。
本发明的补偿器设计，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。
图1画出了坐标系，用于在本发明的说明书中规定组件的取向。
图2是按照本发明构造的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是用于没有利用本发明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是用于没有利用本发明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是带有按本发明构造的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是带有按照本发明构造的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是带有按照本发明构造的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分子将以垂直于衬底玻璃的它们的长轴而取向。由于用作扭转向列型显示器的液晶呈现正双折射，此分布，叫做垂面配置，将呈现正双折射C—板的光学对称性。C—板是带有它的垂直于该板的表面(平行于法向入射光的方向)的特别的轴(即，它的光轴或C—轴)的单轴双折射板。在选择状态中，在正常白色显示器中的液晶，因此将对由交叉的偏振器阻断了的法向入射光出现各向同性。
在正常白色显示器中发生的，由于观察角的增加对比度损失的一个理由是垂面液晶层对于偏离法的光将不出现各向同性。在偏离法向角处通过该层传递的光，由于该层的双折射，会出现两种模式；相位延迟被引入这些模式之间，并随着光的入射角而增加。对入射角的相位依赖性将椭圆率引入到由第二偏振器未完全消除的偏振状态，导致了光漏泄。要校正此效应，光学补偿元件还必须有C—板对称性，除带有负(ne＜no)双折射之外。这样的补偿器将引入符号与由液晶层引起的相位延迟相反的相位延迟，由此恢复原来的偏振状态，并且允许光通过由输出偏振器较完全地阻断了的层的激发区域。但是，C—板补偿不影响灰度随观察角的变化，这是由本发明所选的。
图1画出了既用于说明液晶、又用于说明双折射补偿镜片座标轴方位的坐标系。Z轴104与X轴106和Y轴108一起构成右旋坐标系，光线沿正Z方向传向观察者102。如用箭头指示的那样，提供了来自负Z方向的背景说明。极角或者倾斜角(θ)的定义是从X—Y平面计量的分子镜片轴C和X—Y平面之间的角度。方位角或者旋转角(φ)是从X轴到镜片轴在X—Y平面上的投影110来计量的。
图2是按照本发明构造的扭转向列相，透过式正常白色液晶显示器(LCD)的横截面示意侧向视图。该显示器包括起偏振器层222和检偏振器层224，由向列相的液晶材料构成的液晶层226位于在它们之间。为了在说明本发明的补偿原理中，方便起见，规定用虚线227表示的法向轴垂直于该显示器。如用符号228(代表在该附图平面中的偏振方向)和230(代表与该附图平面正交的偏振方向)所表示的那样，该起偏振器和检偏振器，如正常白色显示器的情形那样，按它们的偏振方向被定在彼此90°的方位上。第一透明电极212和第二透明电极214被置于毗邻液晶层的相对表面的位置，以便借助电压源236能将电压加于液晶层上。此外，液晶层被夹在一对玻璃板238和240之间。如下面进一步解释的那样，玻璃板238和240贴近液晶层226的内表面，如用磨光的方法，进行物理或者化学处理。
正如在LCD技术中所熟知的那样(例如，参见Kahn作，The Molecular Physics of Liquid—Crystal Devices，PhysicsToday，第68页，1982年5月)，当液晶层226的材料是处于向列相，并且板238和240的内表面(毗邻层226的表面)覆盖着用于使液晶，例如聚酰亚胺，排成一直线的表面处理，磨光，和按它们磨光方向相垂直取向时，在未加任何电压下，液晶材料的指向矢n在贴近每一板238和240的层的区域中，将企图与磨光方向(称为摩擦方向)排成一直线。此外，该指向矢将沿着在层226中从毗邻板238的第一主表面到毗邻板240的第二主表面的路径，相对于法向轴，平滑地扭转过90°的角度。因此，在没有外加电场的情况下，入射偏振光在透过液晶层中将旋转90°。当玻璃板和液晶层被置于正交偏振器，例如起偏振器228的检偏振器230，之间时，由起偏振器228所偏振并通过显示器的光，如用光线246示意的那样，从而将与检偏振器230的偏振方向成一直线，因此，将穿过该检偏振器。当足够的电压加于电极212和214上时，所加电场使得液晶材料的指向矢力图平行于该电场取向。由于在此状态中的液晶材料，被起偏振器228所通过的光，如用光线248所示那样，将被检偏振器230阻断。如此，被供电的电极对将产生显示器的黑色区域，而通过显示器的没有受到所加电场作用的区域的光将产生明亮区域。如在LCD显示技术中所熟知的那样，适当的、在所选择的组合中被激活的电极图样能够用于这种方式中，以显示字母数字或者图形信息。如下面进一步解释的那样，一个或多个补偿层，例如层250和252，可包含在该显示器中，以改善显示器的质量。
图3是液晶指向矢倾斜作为在90°扭转向列型晶粒的液晶层(这里，晶粒间隙已被归一化为一)中位置的函数的计算曲线图。它用图解说明当不加电压时(曲线302)，在典型挑选状态电压下(曲线304)，和在施加几个挑选来产生线性间距灰色电平的中间电压下(曲线306,308,310,312,314和316)，分子倾斜角的典型分布状态。可以看出，该灰色电平曲线以大致45°的倾斜角，整个晶粒的半程为中心。
图4是相同晶粒的相关曲线图，说明液晶分子的计算扭转角和晶粒中位置的函数关系。当不加电压时，扭转均匀地分布在整个晶粒上(直线特性曲线402)。在完全挑选状态电压下，扭转角的分布，如极值S型特性曲线404所示。灰色电平的扭转分布由上述二特性曲线之间的中间特性曲线示之。
如图3和4所说明的那样，当施加完全挑选电压时，电液晶分子所受到的几乎全部扭转，和倾斜的重要部分出现在晶粒的中心区域中，因为这些现象，在晶粒内的分子取向的连续变化可分为三个区域，每个区域由它自身的光学对称性表明特征。因此，在完全选择状态下，中心区域318(图3)和418(图4)能被看做名义上的近似C板特性的垂面(honeotropic)。区域320和322(图3)以及420和422(图4)，靠近晶粒的每一表面，起作A板的作用，每一板有它特别的，与贴近衬底的摩擦方向成直线的轴。由于在区域320,322,420，和422的分子中，基本上没有扭转，这些分子基本上与在液晶层的两侧面上的各自的摩擦方向成直线。此外，由于在区域320和420中的分子的扭转角力图垂直于在区域322和422中的分子的扭转角，这两个区域对通过晶粒的光的作用有被抵消的倾向，剩下中间的C板发挥占优势的影响。
负C—板补偿器用来校正由通过中心，靠近C—板区域的传播所引起的与角度有关的相位移。该补偿器有效的范围在于该区域的光学对称性支配着液晶晶粒所选择的状态，也就是说，达到分子与所加电场成直线的程度。这就意味着，当强电场用于激活状态时，负C—板补偿运行得最好，这使得垂面近似更接近正确。C板的应用已经证明，在扩展的图象范围上，大大地减少了黑色状态的漏泄，从而改善了对比度，并降低了饱和度减小。
尽管C板补偿器的应用对于消除色饱和度减小是重要的，但色度的问题是独立的。在观察的范围上，灰度线性的问题完全与在选择(正常白色显示的黑色)和非选择(正常白色显示的白色)状态之间给定等级的亮度等级变化有关。考虑显示器的亮度与电压(BV)的电光响应曲线，对该显示器规定了八个灰度等级，从0级，选择黑色状态，到7级，非选择白色状态。0和7之间的灰度等级，靠分配给它们一组沿选择和非选择电压之间的BV曲线上亮度线性间隔的电压来选定。
图5是正常白色，90°扭转向列相显示器的计算BV特性曲线的曲线图，水平观察角从零到50°变化，其间增量为10°，垂直观察角保持固定在零。(BV特性曲线随水平角的变化与水平偏移是否到左或右无关)要指出的是，在其上选择了灰度等级的每条特性曲线的范围，对于不同的水平角几乎互相叠加在一起。这就意味着，选定线性间隔为零度的灰度等级，甚至在高水平观察角下，将保持十分接近线性。
当垂直观察角度化时会出现灰度线性的问题。对此图6中有所说明，它是正常白色，90°扭转向列相显示器的BV特性曲线的曲线图，垂直观察角从-30°—+30°变化，而水平观察角保持固定在零。能够看出，对于0°以下(从法线开始计量)的各角度，BV特性曲线移至右边(较高电压)，并且从它们的最大值单调地下落，但是不至零。
对于在法线以上的角度，特性曲线移至左边，并且在最弱的最小值的之后发展成回弹。这些结果能够的解释是认为从法线以上，法线和法线以下看显示器的观察者的透视所造成，如图7中所示。关键的特征是在传向观察者的光和增加电压时，在晶粒的中心处平均液晶指向矢倾斜之间的关系。
当电压增加时，在晶粒的中心处的平均液晶指向矢，从平行取向702向着垂面取向704倾斜。对于法向入射的观察者，在非选择状态电压下延滞的最高，而在选择状态电压下延滞为最低。当各向异性是零时，光的偏振状态是不变化的，它受检偏振器阻断。因此，观察者看到随着增加电压，亮度单调减低到零。现在考虑正垂直观察方向的情形(观察者在法向入射角以上)。在某些中间电压下，平均指向矢706指向观察者，并且阻滞为最小。这里观察者看到随着最初减小，但接着在最小阻滞点达到最小，并且其后增加电压的亮度。
对于负垂直观察方向(观察者在法向入射角以下)，平均指向矢，即使在最高电压下，对光线呈现大的各向异性。所以观察者看到单调的亮度减小。此外，平均液晶指向矢，对于在法线以下的观察者，总是相对于光线以比对于法向入射角的观察者更大的角度取向。因此，在负垂直观察方向比在法向入射角处，各向异性更主要，亮度等级总是更高。
BV特性曲线垂直角度的这种依赖性对灰度线性度有着意义深远的影响。在图6中0度特性曲线上，给出50％灰度等级所选定的电压，在+30度特性曲线上产生黑色状态，并且在-30度处产生完全白色状态。
为了消除灰度等级的反转和改善灰度稳定度，本发明的突出的特点在于提供一种包含双折射O—板补偿层的补偿器。本发明的O—板补偿器采用了带有相对于显示器的平面(因此有术语＂O板＂)以实质上斜角取向的主光轴的正双折射材料。上述＂实质上斜＂意思是明显地大于0°和小于90°的角度。所采用的O—板，例如，是相对于显示器的平面角35°和55°之间的角度的，典型的为45°。但是，能使用带有单轴或者双轴材料的O—板。本发明的O—板能设置在偏振器层和检偏振器层之间的多种位置上。
本发明的灰度补偿器在较特殊的实施例中，还可包括A—板和/或者负C—板。A—板是一双折射层，其特别的轴(即，它的C—轴)以平行于该层的表面取向。因此，它的A—轴以垂直于该表面取向(平行于垂直入射光的方向)，导致其名称为A—板。A—板可使用单轴伸延的聚合物薄膜，例如聚乙烯醇，或者其它适当取向的有机双折射材料制造。C—板是一单轴双折射层，其特别的轴以垂直于该层的表面取向(平行于垂直入射光的方向)。负双折射板，例如，可利用单轴压缩聚合物(例如参见，Clerc的4,701,028号美国专利)，伸延的聚合物薄膜，或者利用物理汽相淀积无机薄膜(例如参见，Yeh的5,196,953号美国专利)来制造。
用物理汽相淀积的薄膜的斜淀积(例如参见Motohiro，AppliedOptics，28卷，第2466—2482页，1989)能被用于制造O—板的组件，象这样的组件是用它们的自然二轴。生长特性产生显微柱状结构。圆柱的角度沿汽流到达的方向倾斜。例如，76°的淀积角(从法向计量)导致45°左右的圆柱角。由于遮蔽的结果，该圆柱发展成椭圆形横截面。此椭圆形横截面是导致薄膜的二轴特性。在大小和对称性方面，双折射是完全可归因于薄膜显微结构，并且被看作是型式双折射。在薄膜中的这些现象已做了彻底地的研究并由下文进行了说明Macleod，Structure—related OpticalProperties of Thin Films，J.Vac.Sci.Technol.A，第4卷第3期，第418—422页，1986。
单轴O—板组件同样地提出许多总体上说，有优良性能的技术方案。它们可利用适当取向的有机双折射材料进行制造。所属技术领域的技术人员将认可用于制造单轴和二轴O—板的其它手段。
在本发明的补偿器中的O—板以其相对于法向实质上斜角的主对称轴取向。在一特定的实施例中，此取向角名义上是等于在BV特性曲线的灰度过渡的电压下的液晶层的中心区域中，平均液晶指向矢的取向。另外，在一稳定的实施例中，主对称轴的方位取向相对于液晶指向矢的取向旋转名义上的180°。在此实施例中的O—板因此以近似垂直于在晶粒的中心中的平均液晶指向矢取向。补偿器进一步可成形，以致对于以法向入射通过晶粒的光它不引入阻滞。这个用组合其光轴名义上成直角的O—板和A—板的方法就可实现。为了消除在结向入射上的它们的阻滞，对它们的阻滞和相对高度进行选择。
用以下方式，将出现利用灰度补偿层消除灰度反转现象。在正垂直观察方向，O—板的阻滞随观察角增加，并且力图抵消液晶层的减少的阻滞。当观察者在平均液晶指向矢的轴的下面看时，O—板的存在防止了在两偏振器之间的各层出现各向同性。如此，在图6所示的BV特性曲线中的回弹减小了，并且被移至在灰度电压范围之外的较高的电压上。
在负垂直观察方向上，带有名义上成直角的光轴的O—板和A—板的组合图呈现双折射特性，与带有以垂直于含有O—板和A—板的轴的平面取向的光轴的负双折射阻滞器的双折射特性类似。此阻滞器轴的方向，当它以选择和非选择状态之间的电压激励时，在名义上平行于在晶粒中心区域中平均液晶的取向。以此方式取向的O—板的存在力图抵消液晶层的双折射，将BV特性曲线向下拉，或者等效地，将它移向较低电压的方向(即，左边)。相同的效应也出现在正和负的水平观察方向上。
以此方式引入本发明的O—板补偿器的总的效应是消除在灰度电压区域中的大的回弹，并且在观察角从负至正垂直角变化时，减小在BV特性曲线上左至右的位移。补偿器光轴的取向要仔细地选定，使得组合阻滞效应在法向入射观察方向上彼此相消，以及在水平观察力向上将回弹减至最小。多于一个的O—板的组合能够被采用，只要它们的取向满足这些要求。此外，对于某些配置，负C—板能在大的观察范围中增加对比度，偶尔伴有在灰度线性度方面的一定的降低。
液晶层，补偿层，和偏振器及检偏振器层，在采用斜阻滞器的本发明的实施例中，可假设许多相对于彼此的取向。一些已研究了的可能配置表示在表I中，其中A代表A—板，以代表C—板，O代表O—板，LC代表液晶，和OxO代表交叉的O—板。交叉的O—板是毗连的O—板，它们的名义上交叉的方位角为φ(如图1中所定义)，一个在0°至90°之间取向，第二个在90°和180°之间取向。表I<----------后面(源边)前面(观察者边)---------->
OA LCAO LCO LCO AAOA LCOA LCAOAC LCOxO A LCAOxO A LCA LCOxO AAOAC LCAO LCO AAOC LCC OAOC LCC O ACAO LCO A C
主轴在显示器的平面上的投影相对于液晶指向矢能随实施方式而变化。例如，在一些有两个O—板的情况中，O—板轴投影相对于平均液晶指向矢为45°，而在另一些情况中，O—板轴是与液晶指向矢平行的。
用A—板进一步被补偿的OxO(交叉O—板)设计提供了附加的设计灵活性。当这样的设计能够用变化A—板的相对取向调整时，A—板数值的挑选不是临界的。因此，产生商业上可得到的A—板阻滞数值的所希望的解决方案是可能的。
图8—19用图解说明按照本发明的几种可能灰度补偿配置，包括对称，不对称，和交叉O—板配置。这些图，作为每一实施例，表示组件配置，垂直和水平观察角的BV特性曲线，和所计算的等对比度曲线。图8—11表示在液晶层的一边有A—板，O—板，和C—板，在相对边有C—板和O—板的不对称配置(A—O—C—LC—C—O)。图12—15表示在液晶层的一边采用交叉的O—板的一个配置(A—OxO—A—LC)。最后，图16—19表示在液晶层的一边只有两个补偿组件，一个O—板和一个A—板的简单配置(O—A—LC)。
本发明的斜补偿方案给予显示器设计者的灵活性允许对特定的显示器产品条件进行性能的修整。例如，用简单配置和参数修改，能够实现对左或者右进行观察最佳的等对比度，对极限垂直角进行观察最佳的等对比度，或者对在法向观察上面的大左和右角度进行观察最佳的等对比度。也有可能调整配置和参数以改善观察范围和灰度线性度，或者以其它的为代价进一步对其最佳化。此外，负双折射A—板可代替正A—板。在此情况中，负双折射A—板将以它的垂直于适合正双反折射A—板的取向的特别轴取向。当采用负A—板时，为了使性能最佳，在补偿器的其它组件中必须要一些附加的变化。
在上面已经对本发明的优选实施例作了图解和说明。但是对所属领域的技术人员来说，修改和更多的实施例无疑是显而易见的。例如，另一可能的实施例利用补偿层作为在显示器结构中的一个或多个衬底。此外，只在通过倾斜的指向矢配置实现灰度，本发明可适用于除90°扭转向列型之外的液晶显示器。本发明也能适用于在显示器中彩色滤波器与电极矩阵相关的彩色显示器中。而且，等效组件可代替在这里图解和说明的组件，各部分或连接关系可被倒过来，或者用别的方法互换，并且本发明的某些特征可与其它特性无关地被利用。另外，液晶显示器的详细说明，例如有源矩阵电路，没有被提供，这是由于这样的详情在液晶显示器的技术中已经熟知了。因此，典型的实施例应被认为是例证性的，而不是包括一切的，附上的权利要求是更好地表示出本发明的完整的范围。
权利要求
1.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。
2.按权利要求1所述液晶显示器，其特征在于该O—板层的主对称轴进一步取向，近似地垂直于，在液晶层的BV特性曲线的灰度过渡区域中的电压下，在液晶层的中心区域中的平均液晶指向矢的取向。
3.按权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于O—板层的主对称轴进一步以相对于法向轴一角度取向，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中的电压下，在液晶层的中心区域中的平均液晶指向矢的法向轴向的取向角，并且O—板层的主对称轴绕法向轴的方位取向，相对于平均液晶指向矢的方位取向，近似旋转180°。
4.按权利要求1所述液晶显示器，其特征在于补偿器进一步包括置于起偏振器层和检偏振器层之间的正双折射A—板补偿器层，该A—板层以其相对于O—板层的光轴的光轴取向，使得在法向入射的通过该补偿器的光的阻滞最小。
5.按权利要求1所述液晶显示器，其特征在于该补偿器进一步包括置于起偏振器层和检偏振器层之间的负双折射C—板补偿器层。
6.按权利要求1所述液晶显示器，其特征在于O—板层进一步包括第一正双折射O—板补偿器层；并且该补偿器进一步包括置于起偏振器层和检偏振器层之间的第二正双折射O—板补偿器层，其光轴以相对于法向轴实质上斜角取向，使得第一和第二O—板层的方位角是交叉的。7.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；贴紧液晶层的第一主要主要的第一电极；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跨越在液晶层上施加电压的；和置于起偏振器层和检偏振器层之间的补偿装置，该补偿装置包括带有以相对于法向轴实质上斜角取向的O—板光轴的正双折射O—板补偿装置，和带有以相对于O—板光轴取向的A—板光轴使得法向入射的通过O—板补偿装置的光的阻滞最小的正双折射A—板补偿装置。
8.如权利要求7中所述的液晶显示器，其特征在于，所述正双折射O—板补偿装置包括置于起偏振器层和液晶层之间的第一正双折射O—板补偿器层。
9.如权利要求8中所述液晶显示器，其特征在于所述正双折射A—板补偿装置包括置于所述第一正双折射O—板补偿器层和液晶层之间的正双折射A—板补偿器层。
10.如权利要求9中所述液晶显示器，其特征在于所述补偿装置进一步包括置于A—板补偿器层和液晶层之间的负双折射C—板补偿装置。
11.如权利要求8中所述液晶显示器，其特征在于所述正双折射A—板补偿装置包括置于起偏振器层和O—板层之间的第一正双折射A—板补偿器层；和置于O—板层和液晶层之间的第二正双折射A—板补偿器层。
12.如权利要求8中所述液晶显示器，其特征在于所述正双折射A—板补偿装置包括置于液晶层和正双折射O—板补偿器层之间的第一正双折射A—板补偿器层；和置于检偏振器层和液晶层之间的第二正双折射A—板补偿器层。
13.如权利要求8中所述液晶显示器，其特征在于所述正双折射O—板补偿装置进一步包括置于第一正双折射O—板补偿器层和液晶层之间的第二正双折射O—板补偿器层，使得第一正双折射O—板补偿器层和第二正双折射O—板补偿器层的方位角是交叉的，和所述正双折射A—板补偿装置包括置于起偏振器层和第一正双折射O—板补偿器层之间的第一正双折射A—板补偿器层，和置于第二正双折射O—板补偿器层和液晶层之间的第二正双折射A—板补偿器层。
14.如权利要求8中所述液晶显示器，其特征在于所述正双折射O—板补偿装置进一步包括置于检偏振器层和液晶层之间的第二正双折射O—板补偿器层，和所述正双折射A—板补偿装置包括置于起偏振器层和第一O—板层之间的正双折射A—板补偿器层，和所述液晶显示器进一步包括置于第一正双折射O—板补偿器层和液晶层之间的第一负双折射C—板补偿器层，和置于液晶层和第二正双折射O—板补偿器层之间的第二负双折射C—板补偿器层。
全文摘要
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。
文档编号G02F1/1333GK1118883SQ9510457
公开日1996年3月20日 申请日期1995年4月3日 优先权日1994年4月4日
发明者布鲁斯·K·温克, 威廉·J·冈宁(Iii), 唐纳德·B·泰伯, 伦纳德·G·黑尔 申请人:洛克威尔国际有限公司