CN103676291A - 应力不敏感液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及应力不敏感液晶显示器。提供了一种具有上下偏振器、滤色层、液晶层和薄膜晶体管层的显示器。滤色层和薄膜晶体管层可由诸如玻璃的遭受应力诱导的双折射的材料形成。为了减少会降低显示器性能的漏光，将一个或多个内部层并入显示器以帮助确保通过显示器的线性偏振背光不会被非期望地转换成椭圆偏振光。所述内部层可以包括形成滤色层上的涂层的薄膜偏振器层，形成薄膜晶体管层上的涂层的薄膜偏振器层，形成作为滤色层上的涂层的阻滞层，以及形成作为薄膜晶体管层上的涂层的阻滞层。

Description

应力不敏感液晶显示器

本申请要求于2012年9月19日提交的美国专利申请No.13/622,973以及于2013年5月9日提交的美国专利申请No.13/891,021的权益，上述申请全文通过引用结合在此。

技术领域

本公开一般地涉及电子设备，尤其涉及具有显示器的电子设备。

背景技术

电子设备通常包括显示器。例如，蜂窝电话和便携式计算机通常包括用于向用户呈现信息的显示器。电子设备可以具有壳体，诸如由塑料或金属形成的壳体。诸如显示器部件的电子设备部件可被安装在壳体上。

将显示器并入电子设备的壳体会是具有挑战性的。大小和重量通常是设计电子设备中的重要考虑因素。在某些安装配置中，支架、壳壁、显示器边框和其他结构会压靠显示器，并引起弯曲。如果不加以小心，诸如应力诱发的双折射之类的光学效应会导致显示器呈现出非期望的漏光。

因此期望能为电子设备提供改善的显示器。

发明内容

电子设备可以设有显示器。显示器可以具有上下偏振器。滤色层、液晶层和薄膜晶体管层可被插入在上偏振器和下偏振器之间。背光单元可以提供通过显示器各层的背光。

滤色层和薄膜晶体管层可由诸如玻璃之类的、在显示器被安装在电子设备的壳体内时遭受应力诱发的双折射的材料制成。可以通过将一个或多个内部层并入显示器以帮助确保穿过显示器的线性偏振背光没有被非期望地转换成椭圆偏振光来减少漏光。

显示器的内部层可以包括在滤色层上形成涂层的薄膜偏振器层和/或在薄膜晶体管层上形成涂层的薄膜偏振器层。如果期望，内部层可以包括被形成为滤色层或薄膜晶体管层上的涂层的阻滞层（波片）。阻滞层可被配置为抵消由行进通过液晶层的背光产生的偏振状态改变。

阻滞层和液晶层可被设为不同的厚度，并且阻滞层可被配置为在不同颜色的显示像素中呈现出不同的双折射值以抵消液晶层中的依赖波长的双折射。

本发明的其他特征、其特性和各种优点将从附图和其后对优选实施例的详细描述中更为显见。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的具有显示器的说明性电子设备（诸如膝上型计算机）的透视图。

图2是根据本发明一个实施例的具有显示器的说明性电子设备（诸如手持式电子设备）的透视图。

图3是根据本发明一个实施例的具有显示器的说明性电子设备（诸如平板计算机）的透视图。

图4是根据本发明一个实施例的具有显示器的说明性电子设备的示意图。

图5是根据本发明一个实施例的示例性显示器的横截面侧视图。

图6是示出在向玻璃层施加张应力时，应力诱发的双折射如何被生成的薄膜晶体管层或滤色层内的诸如玻璃层之类的显示层的横截面侧视图。

图7是示出在向玻璃层施加压应力时，应力诱发的双折射如何被生成的滤色层的薄膜晶体管层内的诸如玻璃层之类的显示层的横截面侧视图。

图8是已遭受弯曲并且在显示器中展现出应力诱发的双折射的诸如玻璃层的材料层的横截面侧视图。

图9是根据本发明一个实施例的带有由于因在设备壳体内安装显示器所引起的力而已遭受弯曲的玻璃层的显示器的横截面侧视图。

图10A是常规液晶显示器中的各显示层的横截面视图。

图10B是示出了当背光穿过图9A的各常规显示层且各层遭受应力诱导的双折射的情况下背光的偏振如何改变的鲍英卡勒偏振球（Poincare sphere）。

图11是根据本发明一个实施例的在液晶显示器中具有一个或多个内部偏振层用以帮助减小由应力诱导的双折射而导致的漏光的各显示层的横截面图示。

图11B是示出了在根据本发明一个实施例的部分层中存在应力诱导的双折射的情况下，当背光穿过图11A的各显示层时背光的偏振如何改变的鲍英卡勒偏振球。

图12A是根据本发明一个实施例的具有被形成为滤色层的内（下）表面上的涂层的内阻滞层的液晶显示器中的各显示层的横截面图示。

图12B是示出了在根据本发明一个实施例的部分层中存在应力诱导的双折射的情况下，当背光穿过图12A的各显示层时背光的偏振如何改变的鲍英卡勒偏振球。

图13A是根据本发明一个实施例的具有被形成为薄膜晶体管层的内（上）表面上的涂层的内阻滞层的液晶显示器中的各显示层的横截面图示。

图13B是示出了在根据本发明一个实施例的部分层中存在应力诱导的双折射的情况下，当背光穿过图13A的各显示层时背光的偏振如何改变的鲍英卡勒偏振球。

图14是根据本发明一个实施例的对于各自不同的显示像素颜色的显示像素具有不同的双折射阻滞层厚度的液晶显示器中的各显示层的横截面图示。

图15是根据本发明一个实施例示出当背光穿过图14的各显示层中的薄膜晶体管层和液晶层时，背光偏振可以如何演进的鲍英卡勒偏振球。

图16是根据本发明一个实施例示出当背光穿过图14的各显示层中的阻滞层和滤色层时，背光偏振可以如何继续演进的鲍英卡勒偏振球。

图17是根据本发明一个实施例示出可以与图14的结构相关联的示例性厚度和属性的表格。

图18是根据本发明一个实施例的具有导致针对不同颜色的显示像素的各自不同的液晶厚度的不同阻滞层厚度和不同滤色元件厚度的示例性显示器的横截面图示。

图19是根据本发明一个实施例的具有导致针对不同颜色的显示像素的各自不同的液晶厚度的不同阻滞层厚度的示例性显示器的横截面图示。

图20是根据本发明一个实施例示出可以与一显示器中的结构相关联的示例性厚度和属性的表格，其中该显示器具有用于各自不同显示像素颜色的不同液晶厚度和不同阻滞层厚度。

图21是根据本发明一个实施例示出可以与一显示器中的结构相关联的示例性厚度和属性的表格，其中该显示器具有其中已对阻滞层厚度变化加以限制的用于各自不同显示像素颜色的不同液晶厚度和不同阻滞层厚度。

图22是根据本发明一个实施例的具有针对不同颜色的显示像素的不同阻滞层双折射值的示例性显示器的横截面图示。

图23是根据本发明一个实施例示出如何通过在液晶单体前体（monomer precursor）材料的紫外光固化期间调节物质温度，形成具有不同双折射值的阻滞区域，来制造图22的结构的图示。

图24是根据本发明一个实施例示出可以与图22所示类型的结构相关联的示例性属性的表格。

具体实施方式

电子设备可以包括显示器。显示器可被用于向用户显示图像。在图1、2和3中示出了可以设有显示器的示例性电子设备。

图1示出了电子设备10可以如何具有包含上壳体12A和下壳体12B且带有诸如键盘16和触摸板18之类的部件的膝上型计算机的形状。设备10可以具有允许上壳体12A相对于下壳体12B在方向22上围绕旋转轴24旋转的铰接结构20。显示器14可被安装在上壳体12A内。通过围绕旋转轴24朝向下壳体12B旋转上壳体12A，有时可被称为显示器壳体或盖的所述上壳体12A可被置于闭合位置。

图2示出了电子设备10如何可以是诸如蜂窝电话、音乐播放器、游戏设备、导航单元或其他紧凑型设备的手持式设备。在设备10的此类配置中，壳体12可以具有相对的前表面和后表面。显示器14可被安装在壳体12的前面上。如果期望，显示器14可以具有包括用于诸如按钮26之类的部件的开口的显示器保护层或其他外部层。开口还可以在显示器保护层或其他显示层中形成，以容纳扬声器端口（例如，参见图2的扬声器端口28）。

图3示出了电子设备10如何可以是平板计算机。在图3的电子设备10中，壳体12可以具有相对的平坦的前表面和后表面。显示器14可被安装在壳体12的前表面上。如图3所示，显示器14可以包括具有开口以容纳按钮26（作为一例）的保护层或其他外部层。

图1、2和3中示出的设备10的示例性配置仅仅是示例性的。一般而言，电子设备10可以是膝上型计算机、含有嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持或便携式电子设备、诸如腕表设备、挂件设备、耳机或耳塞设备之类的小型设备、或其他可佩带或微型设备、电视、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、诸如其中在信息站或汽车内安装了带有显示器的电子设施的系统之类的嵌入式系统、实现上述设备的两种或更多种功能的设施、或其他电子设施。

有时被称为外壳的设备10的壳体12可由诸如塑料、玻璃、陶瓷、碳纤维复合材料或其他基于纤维的复合材料、金属（例如，经机械加工的铝、不锈钢或其他金属）、其他材料、或这些材料的组合之类的材料制成。设备10可以使用其中壳体12的大部分或全部由单个结构性元件（例如，一片经机械加工的金属或一片模塑的塑料）形成的单体构造来形成，或者可由多个壳体结构（例如，已被安装在内部框架元件或其他内部壳体结构上的外部壳体结构）形成。

显示器14可以是包括触摸传感器的触摸敏感显示器，或者可以对触摸不敏感。显示器14的触摸传感器可由电容性触摸传感器电极阵列、电阻性触摸阵列、基于声学触摸、光学触摸的触摸传感器结构、基于力的触摸技术、或是其他合适的触摸传感器部件形成。

设备10的显示器一般而言可以包括由发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、等离子单元、电积金属法像素、电泳像素、液晶显示器（LCD）部件或其他合适的图像像素结构形成的图像像素。在某些情况下，会期望使用LCD部件来形成显示器14，由此显示器14是液晶显示器的显示器14的构造在本文中有时被作为示例描述。还可能希望提供诸如具有背光结构的显示器14之类的显示器，由此包括背光单元的显示器14的构造在本文中有时被作为示例描述。如果期望，也可以在设备10中使用其他类型的显示技术。例示的仅是在设备10中对液晶显示器结构和背光结构的使用。

显示器保护层可以覆盖显示器14的表面，或者诸如滤色层的显示层或显示器的其他部分可被用作显示器14中的最外层（或接近最外层）。显示器保护层或其他外部显示层可由透明玻璃片、清澈塑料层、或其他透明件形成。

由透明材料（诸如氧化铟锡）形成的传感器部件（诸如电容性触摸传感器电极）可以在显示器保护层下侧上形成，可以在诸如玻璃或聚合物触摸传感器基底之类的单独的显示层上形成，或者可被集成到其他显示层（例如，诸如薄膜晶体管层之类的基底层）内。

可被用作电子设备10的示例性配置的示意图在图4中示出。如图4所示，电子设备10可以包括控制电路28。控制电路28可以包括用于控制设备10的操作的存储和处理电路。控制电路28例如可以包括诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器（例如，闪存或其他被配置为形成固态驱动器的电可编程只读存储器）、易失性存储器（例如，静态或动态随机存取存储器）等的存储装置。控制电路28可以包括基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电力管理单元、音频编解码器芯片、专用集成电路等的处理电路。

控制电路28可被用于在设备10上运行软件，诸如操作系统软件和应用软件。使用该软件，控制电路28可以在显示器14上将信息呈现给电子设备10的用户。当在显示器14上将信息呈现给用户时，传感器信号和其他信息可由控制电路28用于对显示器14使用的背光照明强度进行调节。

输入输出电路30可被用于允许将数据供应至设备10并且允许数据被从设备10提供给外部设备。输入输出电路30可以包括通信电路32。通信电路32可以包括使用设备10内的数据端口支持通信的有线通信电路。通信电路32还可以包括无线通信电路（例如，使用天线发送和接收无线射频信号的电路）。

输入输出电路30还可以包括输入输出设备34。用户可以通过经由输入输出设备34供应命令来控制设备10的操作，并且可以使用输入输出设备34的输出源接收来自设备10的状态信息和其他输出。

输入输出设备34可以包括传感器和状态指示器36，诸如环境光传感器、接近度传感器、温度传感器、压力传感器、磁性传感器、加速度计、发光二极管和其他用于收集关于设备10正在其内进行操作的环境的信息并将关于设备10状态的信息提供给设备10的用户的部件。

音频部件38可以包括将声音呈现给设备10的用户的扬声器和音调发生器以及用于收集用户音频输入的麦克风。

显示器14可被用于将诸如文本、视频和静止图像的图像呈现给用户。传感器36可以包括被形成为显示器14内的其中一个层的触摸传感器阵列。

用户输入可以使用按钮和其他输入输出部件40收集，其他输入输出部件40诸如触摸板传感器、按钮、游戏杆、点击轮、滚轮、诸如显示器14内的传感器36的触摸传感器、小键盘、键盘、振动器、相机和其他输入输出部件。

可被用于设备10的显示器14（例如，用于图1、图2、图3的设备或其他合适的电子设备的显示器14）的示例性配置的横截面视图在图5中示出。如图5所示，显示器14可以包括背光结构，诸如用于产生背光44的背光单元42。操作中，背光44向外行进（在图5的定向中垂直向上的维度Z）并穿过显示层46中的显示像素结构。背光对正由显示像素产生的任何图像进行照明以供用户观看。例如，背光44可以在方向50上照明正被观看者48观看的显示层46上的图像。

显示层46可被安装在诸如塑料底盘结构和/或金属底盘结构之类的底盘结构中以形成用于在壳体12内安装的显示模块，或者显示层46可被直接安装在壳体12内（例如，通过将显示层46堆入壳体12的凹进部分中）。显示层46可以形成液晶显示器或可被用于形成其他类型的显示器。

在其中显示层46被用于形成液晶显示器的配置中，显示层46可以包括诸如液晶层52的液晶层。液晶层52可被夹在诸如显示层58和56的显示层之间。层56和58则可被插入在下偏振器层60和上偏振器层54之间。

层58和56可由诸如清澈玻璃层或塑料层之类的的透明基底层形成。层56和58可以是诸如薄膜晶体管层和/或滤色层的层。传导迹线、滤色元件、晶体管以及其他电路和结构可以在层58和56的基底上形成（例如形成薄膜晶体管层和/或滤色层）。触摸传感器电极也可被并入诸如层58和56的层内，和/或触摸传感器电极可以在其他基底上形成。

使用一种示例性的配置，层58可以是包括薄膜晶体管阵列以及用于将电场施加至液晶层52的相关电极（显示像素电极）并由此在显示器14上显示图像的薄膜晶体管层。层56则可以是包括用于向显示器14提供显示彩色图像能力的滤色元件阵列的滤色层。如果期望，层58可以是滤色层而层56则可以是薄膜晶体管层。

在设备10中的显示器14的操作期间，控制电路28（例如，诸如图5的印刷电路66上的部件68的一个或多个集成电路）可被用于生成要在显示器14上显示的信息（例如，显示数据）。要被显示的信息可以使用诸如由柔性印刷电路64中的传导金属迹线形成的信号路径（作为一例）之类的信号路径，从电路68传送至显示器驱动器集成电路62。

显示器驱动器集成电路62可被安装在薄膜晶体管层驱动器突架82上或是设备10内的其他位置。诸如柔性印刷电路64的柔性印刷电路线缆可被用于在印刷电路66和薄膜晶体管层60之间路由信号。如果期望，显示器驱动器集成电路62可被安装在印刷电路66或柔性印刷电路64上。印刷电路66可由刚性印刷电路板（例如，填充纤维玻璃的环氧树脂层）或柔性印刷电路（例如，聚酰亚胺柔性片或其他柔性聚合物层）形成。

背光结构42可以包括诸如光导板78之类的光导板。光导板78可由诸如清澈玻璃或塑料之类的透明材料形成。在背光结构42的操作期间，诸如光源72之类的光源可以生成光74。光源72例如可以是发光二极管阵列。

来自光源72的光74可被耦合到光导板78的边缘表面76内，并且可以根据全内反射原理在维度X和Y内分布通过光导板78。光导板78可以包括诸如凹坑或凸起的光散射特征部（feature）。光散射特征部可以定位在光导板78的上表面和/或相对的下表面上。

从光导板78沿方向Z向上散射的光74可以用作显示器14的背光44。向下散射的光74可由发射器80以向上的方向反射回来。发射器80可由诸如白色塑料或其他反光材料层之类的反射性材料形成。

为了增强背光结构42的背光性能，背光结构42可以包括光膜70。光膜70可以包括用于帮助背光44均质化并由此减少热点的漫射器层、用于增强离轴观看的补偿膜、以及用于校准背光44的亮度增强膜（有时也被称为转向膜（turning film））。光膜70可以与背光单元42中的其他结构（诸如，光导板78和发射器80）重叠。例如，如果光导板78在图5的X-Y平面内具有矩形占地面积，则光膜70和反射器80可以具有匹配的矩形占地面积。

当显示器14被安装在壳体内时，显示器14的诸如薄膜晶体管层58和滤色层56（例如，显示器的玻璃层）之类的各层会经受应力。应力会因在显示器14被安装在壳体12内的情况下(例如，使用支架、壳壁、内部框架结构、显示器边框、粘合剂以及其他安装和支撑结构)弯曲显示器14的各层而被施加。显示器14各层在被弯曲时的光学性态依赖于被用来形成这些显示层的材料类型。

如图6所示，当诸如玻璃层92的玻璃层由于以相对向外的方向94拉拽玻璃层92的两端90而经受张应力时，玻璃层会呈现出双折射，使得该玻璃的光轴（异常轴）与应力的方向平行（即，在图6的定向中在页面内水平）。玻璃层的常规轴会与玻璃层92平面内的该光轴垂直。

如图7所示，当诸如玻璃层92的玻璃层由于以相对向内的方向96推挤玻璃层92的两端90而经受压应力时，玻璃层会呈现出双折射，使得该玻璃的光轴（异常轴）与应力的方向平行（即，在图6的定向中向页面内）。玻璃层的常规轴会与玻璃层92平面内的该异常轴垂直。

诸如图8的玻璃层92之类的弯曲玻璃层可能会呈现出沿着顶表面98（例如，接近玻璃层92的边缘）的压应力，并且可能会呈现出沿着下表面100的张应力。结果，玻璃层92可由诸如沿着上表面98向图8的页面内延伸的光轴102之类的光轴，以及沿着下表面100平行于图8的页面延伸的光轴104之类的光轴所表征。

如图9所示，当显示器14的诸如滤色层56和薄膜晶体管层58之类的各层被安装在设备壳体12内时，这些层可能会变得弯曲（例如，由将显示器14安装在壳体12时引入的力）。层56和58的弯曲可能会产生应力诱导的双折射。如果不加以小心，这一双折射会由于在显示器被用户观看时引起漏光而对显示器的性能产生不良影响。

层56和58可以是玻璃层或是具有结合图6、7和8描述类型的光学特征的其他材料层。诸如密封剂106（例如，一滴粘合剂）的密封剂层可被插入滤色层56和薄膜晶体管层58之间。密封剂106可以以矩形环的方式围绕显示器14的外周布置，并且可以环绕和包封液晶材料52。密封剂106的存在可以使得层56下表面上的张应力与层58上表面上的压应力相抵。这一应力补偿可以使得接近层56边缘（例如，在边缘区域ER内）的层56的光轴108指向图9的页面内并且可以使得接近层58边缘（例如，在边缘区域ER内）的层58的光轴110位于层58的平面内（在图9的示例中位于该页面内并且指向右侧）。层58和56的垂直光轴（尤其是出现在边缘区域ER内）可以导致穿过这些层的引起常规显示器漏光的背光偏振状态改变。

图10A是具有会遭受应力诱导的双折射的玻璃层的常规显示器的截面侧视图。如图10所示，图10A的显示器是液晶层116被夹在薄膜晶体管层114和滤色层118之间的液晶层116。显示器具有分别位于图10各层之上和之下的上偏振器和下偏振器。背光可以生成在方向Z向上垂直行进通过显示器的背光112。一旦通过下偏振器（即，图10的点A处），背光112就会被线性偏振（即，下偏振器会向背光112施加线性偏振）。光112的偏振随后会由从点A通过薄膜晶体管层114（正呈现出应力诱导的双折射）至点B、由从点B通过液晶116（是双折射的）至点C、以及由从点C通过滤色层118（正呈现出应力诱导的双折射）至点D所影响。该显示器内的上偏振器和下偏振器典型地不呈现出应力诱导的双折射并且未在图10A中示出。

背光112行进通过图10A的常规显示器的各层时的背光112的偏振状态在图10B的鲍英卡勒偏振球中例示。在鲍英卡勒偏振球中，线性偏振状态由赤道线130上的点表示。点132表示右手圆形偏振的光。点134表示左手圆形偏振的光。该鲍英卡勒偏振球上的中间点表示各种类型的椭圆偏振光。

图10A和10B的各个层都具有在不同方向上对齐的光轴。在图10B的鲍英卡勒偏振球表示中，薄膜晶体管层114由光轴122表征，滤色层118由光轴124表征，而液晶层116则由光轴120表征。在该鲍英卡勒偏振球中，赤道线130上的每个点P向量的方位角α等于2θ，其中θ等于实际物理角（例如，与显示层的光轴定向相关联的实际空间内的方位角或是与诸如通过显示器的光112之类的光偏振相关联的角）。结果，在图10B的鲍英卡勒偏振球表示中，看上去彼此垂直的诸如薄膜晶体管轴122和液晶层轴120的一对轴在显示器的现实坐标系中相对于彼此成45°角定向。类似地，在图10B的鲍英卡勒偏振球表示中看上去分开180°的诸如薄膜晶体管轴122和滤色层轴124的一对轴在显示器的现实坐标系中相对于彼此成90°角定向（即，轴124与轴122垂直）。

光112的偏振行为由图10A显示器中各层各自的光轴定向和厚度所影响。如图10B所示，光112初始被线性偏振（点A）。随后通过层114，光112的偏振由图10B的鲍英卡勒偏振球上的点B表示（即，光112由于层114的应力诱导的双折射而从线性偏振的光转换为椭圆偏振光）。视觉上，在该鲍英卡勒偏振球的表面上，沿线140从点A到点B的转换与点A在该球表面上围绕薄膜晶体管层光轴122的旋转相关联。在光112通过层114之后，光112通过液晶层116。层116使得光112的偏振在图10B的鲍英卡勒偏振球上沿着线142从点B移至点C（围绕液晶层光轴120旋转）。

在行进通过液晶层116之后，光112通过层118。层118的双折射使得光112的偏振从由点C表示的偏振状态沿着图10B的鲍英卡勒偏振球的线144改变至由点D表示的偏振状态（围绕滤色层光轴124旋转）。

如果液晶层116已不存在，则与线144和140相关联的偏振状态改变将彼此抵消，由此使得光112的线性偏振变化最小（即，光112将保持具有由点A表示的偏振状态的线性偏振并且显示器将能够令人满意地进行操作）。然而由于液晶层116的存在以及光112的偏振状态从点B到点C的关联转换，点D处的光112（即，离开图10A的滤色层118的上表面的光112）大致呈椭圆偏振，而非期望的线性偏振。当这一椭圆偏振光通过上偏振器时，光不像期望的那样被线性偏振的事实会使得部分光穿过上偏振器从显示器的上表面漏出，即便是当施加至液晶层116的电场正尝试显示黑色显示像素时亦是如此。常规显示器的显示性能因此会受常规显示器在显示器各层中存在应力诱导的双折射的情况下不具备令人满意地显示黑色图像的能力的限制。

具有在处理应力诱导的双折射时解决常规显示器的缺陷的设计的示例性显示器配置在图11、12和13中示出。

如图11A的例子所示，显示器14可以设有诸如层146或层146'的一个或多个内部偏振器层。图11A中所示的显示器14的各层可被夹在诸如上偏振器层54和下偏振器层60的上下偏振器（未在图11A中示出）之间。诸如层146和/或层146'的层可被实现为玻璃基底上的薄膜涂层。例如，内部偏振器146可被形成为薄膜晶体管层58的上表面上的薄膜涂层，而内部偏振器146’则可被形成为滤色层56的下表面上的薄膜涂层。可被用于诸如图11A的偏振器146和146’的偏振器的薄膜偏振器涂层的例子包括含有光学各向异性染料（由显示器14的平面内在不同的侧向维度内由不同的吸收系数所表征）的聚合物。用于形成显示器14的内部偏振器的薄膜涂层的厚度例如可以是小于10微米、小于3微米、小于2微米或小于1微米。

诸如光44的显示器背光的偏振性状由显示器14中各层各自的光轴取向和厚度所影响。图11B的光轴150可以与会呈现出应力诱导的双折射的薄膜晶体管层58相关联。图11B的光轴152可以与液晶层52相关联。图11B的光轴154可以与偏振器层146相关联，并且可以与会呈现出应力诱导的双折射的滤色层56相关联。

如图11B所示，光112初始被线性偏振（点A）。随后通过薄膜晶体管层58，光44的偏振由图11B的鲍英卡勒偏振球上的点B表示（即，光44由于层58的应力诱导的双折射而会从线性偏振光转换为椭圆偏振光）。在图11B的鲍英卡勒偏振球的表面上沿线156的从点A到点B的转换与围绕薄膜晶体管层光轴150的旋转相关联。在光44穿过层58之后，光44会穿过偏振器层146至点B’。在从点B行进通过图11A的偏振器层146至点B’时，光44的偏振状态的转换由图11B中沿着线158的从椭圆偏振的偏振状态B到线性偏振的偏振状态B’的转换所表示。

由于线性偏振器层146的存在，偏振状态B’下的光44被表征为线性偏振。结果，相比于常规显示器布置，穿过层52和56的光44将具有更少的椭圆偏振（更多的线性偏振）。如图11B所示，在从点B’行进通过图11A的液晶层52至点C时，光44的偏振状态的转换可由线160表示，而在从点C行进通过滤色层56至点D时，光44的偏振状态的转换则可由线162表示。虽然光44在点D处呈椭圆偏振，但点D处的光44相比于图10A和10B的常规光D更为线性偏振，藉此能够减少漏光并改善显示器14的性能。

如果期望，可以通过添加诸如图11A的偏振器146’之类的上内部偏振器来对下内部偏振器146加以补充。上偏振器146’也可被单独使用（例如，代替下内部偏振器146）。无论是单独使用偏振器层146，单独使用偏振器146’，还是一起使用偏振器146和146’，邻接液晶层52的内部偏振器材料的存在都会有助于去除显示器14内的各玻璃层（例如，层58）的双折射效应，藉此降低偏振光离开层56的椭圆性并改善显示性能。

图12是可被用于上偏振器层54和下偏振器层60之间的显示器14的中间层的另一示例性配置的图示。如图12A的例子所示，显示器14可以设有诸如阻滞层178之类的内部阻滞层（有时被称为波板、双折射层、或双折射涂层）。由阻滞层178施加至光44的偏振变化可被配置为与液晶层52（作为一例）的偏振变化相等并相反。诸如阻滞层178的内部阻滞层可被实现为滤色层56下表面上的涂层（例如，液晶聚合物或其他双折射材料的薄膜涂层）。用于形成显示器14的诸如阻滞层178的内部阻滞层的薄膜涂层的厚度例如可以小于10微米、小于3微米、小于2微米或小于1微米。

诸如光44的显示器背光的偏振性状由显示器14中各层各自的光轴取向和厚度所影响。图12B的光轴150可以表示会呈现出应力诱导的双折射的薄膜晶体管层58的光轴。图12B的光轴可以与液晶层52相关联。图12B的光轴154可以表示会呈现出应力诱导的双折射的滤色层56的光轴。图12B的光轴176可以与阻滞层178相关联（即，在以度θ测量时，阻滞层178可以具有与液晶层52的光轴垂直的光轴。

如图12B所示，光112初始被线性偏振（点A）。随后通过薄膜晶体管层58，光44的偏振由图12B的鲍英卡勒偏振球上的点B表示（即，光44由于层58的应力诱导的双折射而会从线性偏振光转换为椭圆偏振光）。在图12B的鲍英卡勒偏振球的表面上沿线156的从点A到点B的转换与围绕薄膜晶体管层光轴150的旋转相关联。在光44穿过层58之后，光44会穿过液晶层52至点B’。在从点B行进通过图12A的液晶层52至点B’时，光44的偏振状态的转换由图12B中沿着线170的从椭圆偏振的偏振状态B到椭圆偏振的偏振状态B’的转换所表示。

由于双折射阻滞层178的存在，光44的偏振状态随着光从图12A的点B’通过阻滞层178到达点C而返回状态B，这样就有效逆向了与通过液晶层52相关联的偏振转换。在从点B’通过阻滞层178行进至点C时，光44的偏振状态的转换由从椭圆偏振的偏振状态B’到椭圆偏振的偏振状态C的转换所表示。如图12B所示，与围绕在θ内（即，在显示器14的各层内）与光轴152垂直的阻滞层光轴176旋转相关联的线172（以相反方向）沿着线170的经路折回，藉此抵消并中和与背光44通过液晶层52相关联的偏振状态改变。

在光44通过阻滞层178之后，光44通过滤色层56。如图12B所示，在从点C通过滤色层56行进至点D时，光44的偏振状态的转换由与围绕滤色层光轴154旋转的线174表示。由于转换172将光44的偏振状态从点B带回点B’，因此转换174使得光44的偏振返回到其原始状态（即，与点D关联的线性偏振光状态与原点A的相同）。结果，显示性能将不会由于光44离开滤色层56的上表面时的椭圆光偏振状态而劣化。

在图13A的示例性配置中，内部阻滞层（阻滞层178’）已在薄膜晶体管层58的上表面上形成，而非是在滤色层56的下表面上。使用这一类型的布置，从B’至C的偏振状态转换将光44返回至与图12A的布置相同的偏振状态（点C），但是在此之后是图13B的转换线172’（与围绕阻滞层178’的光轴176’的旋转相关联）而非图12B的转换线172。在图12A的配置中，阻滞层178的光轴与液晶层52的光轴垂直（即，由α=180°和θ=90°分开）。在图13A的配置中，阻滞层178’的光轴与液晶层52的光轴平行。

液晶层52的双折射可以是波长依赖的（即，液晶层52会呈现出折射率的离散）。结果，在较短的光波长下的Δn值（异常轴折射率ne和常规轴折射率no之间的折射率差）会比在较长的光波长下要大。为了确保显示器14内的阻滞层（和/或显示器14内的其他结构）能够充分抵消由背光通过显示器内所有颜色的显示像素（红、绿和蓝）内的液晶层所产生的变化，显示器14内的双折射阻滞层结构和/或诸如液晶层结构的其他结构可以设有用于各自不同显示像素颜色的显示像素的不同配置。

作为一例，考虑图14的示例性显示器14。如图14所示，显示器14含有诸如红色显示像素DP-R、绿色显示像素DP-G和蓝色显示像素DP-B的不同颜色的显示像素阵列。黑色矩阵BM形成矩形开口的不透明栅格。诸如红色元件R、绿色元件G和蓝色元件B的不同颜色的滤色元件（例如彩色聚酰亚胺）在黑色矩阵的开口内形成。阻滞层178”具有分别用于各自不同显示像素颜色的不同高度（厚度）。由于红色显示像素DP具有相对薄的滤色元件R，因此阻滞层178”对于红色显示像素DP-R具有相对较大的厚度d1。绿色和蓝色的滤色元件分别具有导致绿色显示像素DP-G和蓝色显示像素DP-B内的各自不同厚度d2和d3的阻滞层178”的相应厚度。用于显示器14内不同颜色显示像素的不同阻滞层厚度有助于补偿液晶层52中双折射对波长的依赖。

图15是示出了在背光通过图14的各显示层的薄膜晶体管层58和液晶层52时背光的偏振如何变化的鲍英卡勒偏振球。初始地，红色像素光的偏振在点AR处，绿色像素光的偏振在点AG处，而蓝色像素光的偏振在点AB处。在光通过图14的层58并且在图15的球中围绕薄膜晶体管光轴150相应旋转之后，红色像素光的偏振由点BR表示，绿色像素光的偏振由点BG表示，而蓝色像素光的偏振由点BB表示。在光穿过呈现出依赖波长的双折射的液晶层52之后，红色、绿色和蓝色像素的偏振状态变得不同。如图15所示，在围绕液晶光轴152旋转之后，红色像素光由点BR’表示，绿色像素光由点BG’表示，而蓝色像素光由点BB’表示。这些点由于离散而具有不同的偏振状态。

液晶层的离散可以使用不同颜色像素中针对阻滞层178”的不同厚度来弥补。

图16示出了在光通过不同厚度的阻滞层之后（并且在围绕图16的阻滞层光轴176”旋转之后），点BR’是如何旋转至由点CR指示的位置，点BG’是如何旋转至由点CG指示的位置，而点BB’是如何旋转至由点CB指示的位置。由于每一个不同颜色的显示像素中不同的阻滞层厚度，不同的旋转量与不同颜色的显示像素相关联。最终得到的由点CR、CG和CB表示的偏振状态是相同的（即，离散效应已被补偿）。因此，在光通过滤色元件R、B和G（不影响偏振状态）并通过滤色层56（以及围绕图16的滤色光轴154的关联旋转）之后，红色像素光具有偏振状态DR，绿色像素光具有偏振状态DG，而蓝色像素光具有偏振状态DB。偏振状态DR、DG和DB是相等的，这表明液晶层52的双折射中的波长依赖效应已被从显示器14中移除。

图17的表格示出了可与图14的结构相关联的示例性厚度和属性。列I的各项示出了用于显示器14的不同的显示像素中心波长。列II的各项示出了该例中的液晶厚度如何在不同的显示像素中保持恒定。列III的各项示出了液晶层双折射对波长的依赖。列IV的各项示出了不同像素颜色的液晶层的Δn＊d值。列V的各项示出了阻滞层的厚度如何随像素颜色变化。列VI的各项示出了阻滞材料本身的双折射会是些许波长依赖的。列VII的各项示出了不同像素颜色处阻滞层的Δn＊d值。阻滞等于2Π＊Δn＊d/λ（其中λ表示波长）。列VIII的各项示出了考虑了液晶层和阻滞层两者内的阻滞的Δn＊d值。除以λ来计算对阻滞的数字比例（即，Δn＊d/λ）给出了列IX的各项。列IX的各项全部相等，证明了液晶层双折射的波长依赖性已被阻滞层的波长依赖性以及不同颜色显示像素的各自不同的阻滞层厚度d1、d2和d3所抵消。

如果期望，液晶层可被配置为对于不同颜色的显示像素具有不同厚度，如图18和19所示。不同的液晶层厚度能够有助于抵消液晶层双折射的波长依赖性。在图18的例子中，滤色元件R、G和B具有不同的厚度并且阻滞结构178”针对不同的像素颜色具有不同的厚度（Z1、Z2和Z3），由此得到不同的液晶层厚度h1、h2和h3。在图18的布置中，清澈的非双折射聚合物外涂层OC可以位于层178”和层52之间。在图19的布置中，外涂层OC则被插入在滤色元件和层178”之间。如果期望，也可以使用其他配置来调整不同颜色显示像素中的液晶层厚度和/或阻滞层厚度。

图20是示出了显示器14可被如何配置为向液晶层52提供不同厚度的表格。图20表格的列II的各项示出了可以为不同的显示像素颜色产生的不同的液晶层厚度。列V的各项则示出了阻滞层厚度能够如何变化以确保列IX的各项不呈现出任何波长依赖性。在图21的示例中，已对所允许的阻滞层厚度的最大变动加以限制（例如，为了方便处理）。如图21中列IX的各项所示，少量的（可接受）漏光可能会导致这一情形。

图22是具有针对不同颜色显示像素的不同阻滞层双折射值的示例性显示器的横截面图示。如图22所示，阻滞层178”可以（作为一例）针对每种像素颜色具有相同的厚度Z0，但是可以具有不同的双折射值Δn1、Δn2和Δn3。除了针对不同像素颜色的不同双折射值之外，显示器还可被形成为具有不同的液晶厚度和/或不同的阻滞层厚度。

图23示出了图22所示类型的结构可被如何形成。阻滞层178”可以通过向液晶单体层LC施加紫外光来形成。层LC可由液体前体材料形成，该材料被聚合以在暴露于紫外（UV）光后形成阻滞层178"。所得阻滞材料的双折射率在高温下会比低温度下要低。

如图23所示，光刻掩模可被用于在保持阻滞前体材料处于第一温度TR的同时将红色像素暴露于UV光，可被用于在保持阻滞前体材料处于不同于第一温度的第二温度TG的同时将绿色像素暴露于UV光，并且可在随后被用于在保持阻滞前体材料处于不同于第一和第二温度的第三温度TB的同时将蓝色像素暴露于UV光。作为一例，TR可以高于TG，TG则可高于TB。更高的基底温度倾向于减小层178”中的双折射的量（即，Δn的幅度）。

如图24的列VI所示，在紫外光固化阻滞前体材料以形成阻滞层178”期间对不同温度的使用使得阻滞层对不同颜色的显示像素呈现出不同的Δn值（双折射值）。这些Δn值可被配置为抵消液晶层52的双折射的波长依赖性，如图24的列IX所示。

针对不同像素颜色具有不同厚度的双折射阻滞层可被定位在液晶层之上或之下（例如，在使用均一液晶层厚度时和/或在使用随不同显示像素颜色变化的液晶层厚度时和/或在使用恒定阻滞层厚度时和/或在使用随不同显示像素颜色变化的阻滞层厚度时和/或在针对不同显示颜色像素使用恒定Δn值的阻滞层时和/或在针对不同显示颜色像素使用不同Δn值的阻滞层时）。前述实施例的任何结构和布局（例如，各层的次序、液晶层厚度、阻滞层厚度、阻滞层的双折射值等）可以与任何其他前述实施例的结构和布局结合使用。

根据一个实施例，提供了一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素的显示器，所提供的显示器包括：上偏振器；下偏振器；液晶层；插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一玻璃层；插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二玻璃层；以及位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间用以帮助抵消与背光穿过所述液晶层相关联的光偏振状态改变的双折射阻滞层，其中所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述第一玻璃层包括滤色层。

根据另一个实施例，所述滤色层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度的滤色元件。

根据另一个实施例，所述双折射阻滞层插入在所述滤色层和所述液晶层之间。

根据另一个实施例，所述双折射阻滞层插入在所述液晶层和所述第二玻璃层之间。

根据另一个实施例，所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层。

根据另一个实施例，所述第一玻璃层包括具有针对各自不同显示像素颜色的不同颜色的滤色元件的滤色层，以及所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层。

根据另一个实施例，所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据一个实施例，提供了一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素的显示器，所提供的显示器包括：上偏振器；下偏振器；液晶层，其中所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度；插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一玻璃层；插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二玻璃层；以及位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的双折射阻滞层，其中所述双折射阻滞层和所述液晶层被配置为帮助抵消与背光穿过所述液晶层相关联的光偏振状态改变。

根据另一个实施例，所述第一玻璃层包括具有针对各自不同显示像素颜色的不同颜色的滤色元件的滤色层，以及所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层。

根据另一个实施例，所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述第一玻璃层包括滤色层，并且所述滤色层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度的滤色元件。

根据另一个实施例，所述双折射阻滞层插入在所述滤色层和所述液晶层之间。

根据另一个实施例，所述双折射阻滞层插入在所述液晶层和所述第二玻璃层之间。

根据另一个实施例，所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层，并且所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述第一玻璃层包括滤色层，并且所述滤色层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度的滤色元件。

根据一个实施例，提供了一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素阵列的显示器，包括：上偏振器；下偏振器；液晶层；插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一透明层；插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二透明层；以及位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的波片层，其中所述波片层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述第一透明层包括滤色层，并且所述第二透明层包括薄膜晶体管层。

根据一个实施例，提供了一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素的显示器，所提供的显示器包括：上偏振器；下偏振器；液晶层；插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一玻璃层；插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二玻璃层；以及位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的双折射阻滞层，其中所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同双折射值并且被配置为帮助抵消与背光穿过所述液晶层相关联的光偏振状态改变。

根据另一个实施例，所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

根据另一个实施例，所述第一玻璃层包括具有针对各自不同显示像素颜色的不同颜色的滤色元件的滤色层，所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层，并且所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

前述仅仅是本发明原理的说明，并且本领域技术人员可以做出各种修改而不背离本发明的范围和精神。

Claims (20)

1.一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素的显示器，所述显示器包括：

上偏振器；

下偏振器；

液晶层；

插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一玻璃层；

插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二玻璃层；以及

位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间用以帮助抵消与背光穿过所述液晶层相关联的光偏振状态改变的双折射阻滞层，其中所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

2.如权利要求1所述的显示器，其中所述第一玻璃层包括滤色层。

3.如权利要求2所述的显示器，其中所述滤色层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度的滤色元件。

4.如权利要求2所述的显示器，其中所述双折射阻滞层插入在所述滤色层和所述液晶层之间。

5.如权利要求2所述的显示器，其中所述双折射阻滞层插入在所述液晶层和所述第二玻璃层之间。

6.如权利要求2所述的显示器，其中所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

7.如权利要求6所述的显示器，其中所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层。

8.如权利要求1所述的显示器，其中：

所述第一玻璃层包括具有针对各自不同显示像素颜色的不同颜色的滤色元件的滤色层；以及

所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层。

9.如权利要求1所述的显示器，其中所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

10.一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素的显示器，所述显示器包括：

上偏振器；

下偏振器；

液晶层，其中所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度；

插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一玻璃层；

插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二玻璃层；以及

位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的双折射阻滞层，其中所述双折射阻滞层和所述液晶层被配置为帮助抵消与背光穿过所述液晶层相关联的光偏振状态改变。

11.如权利要求10所述的显示器，其中：

所述第一玻璃层包括具有针对各自不同显示像素颜色的不同颜色的滤色元件的滤色层；以及

所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层。

12.如权利要求10所述的显示器，其中所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

13.如权利要求10所述的显示器，其中所述第一玻璃层包括滤色层，并且其中所述滤色层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度的滤色元件。

14.如权利要求10所述的显示器，其中所述双折射阻滞层插入在所述滤色层和所述液晶层之间。

15.如权利要求10所述的显示器，其中所述双折射阻滞层插入在所述液晶层和所述第二玻璃层之间。

16.如权利要求10所述的显示器，其中所述第二玻璃层包括薄膜晶体管层，并且其中所述双折射阻滞层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

17.如权利要求16所述的显示器，其中所述第一玻璃层包括滤色层，并且其中所述滤色层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度的滤色元件。

18.一种具有各自不同显示像素颜色的显示像素阵列的显示器，包括：

上偏振器；

下偏振器；

液晶层；

插入在所述上偏振器和所述液晶层之间的第一透明层；

插入在所述下偏振器和所述液晶层之间的第二透明层；以及

位于所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的波片层，其中所述波片层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

19.如权利要求18所述的显示器，其中所述液晶层具有针对各自不同显示像素颜色的不同厚度。

20.如权利要求19所述的显示器，其中所述第一透明层包括滤色层，并且其中所述第二透明层包括薄膜晶体管层。

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