CN1643439A - 光调制显示器件、其制作方法以及装有此光调制显示器件的显示装置 - Google Patents

光调制显示器件、其制作方法以及装有此光调制显示器件的显示装置 Download PDF

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CN1643439A
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住吉研
斋藤悟郎
松岛仁
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Abstract

本发明涉及一种光调制显示器件(200)，如液晶显示器件，其具有前部光源类型平面照明器件。上述前部光源类型平面照明器件允许照明光在衬底(1)中传播，并且具有比衬底(1)的折射率低且与衬底(1)的内表面紧密接触的低折射率层(3)，以及在衬底(1)的外表面上的反射结构(11)。此具有上述前部光源类型平面照明器件的光调制显示器件(200)能确保在衬底(1)中传播的足够量的定向光并减少显示照明中的非均匀性。并且其上安装有上述光调制显示器件(200)的显示装置能减小厚度和重量并提供高质量显示。

Description

光调制显示器件、其制作方法以及 装有此光调制显示器件的显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有照亮显示器件的平面照明系统的光调制显示器件、其制作方法以及装有此光调制显示器件的显示装置。
背景技术
反射液晶显示器件广泛地用于如主电源为电池的个人数据助理和便携式电话等电子装置的显示。然而，反射液晶显示器件利用周围的外部光，因此当周围的光弱时，如夜间，不容易看见或看不见显示。因此，近年来，反射液晶显示器件具有自观察者方向的照明的前部光源，由此前部光源照亮从而即使在如周围光弱的黑暗环境中也能容易看清显示。用周围光进行正常显示并在周围光弱的情况下从半透明液晶显示器件的后部发光从而能够容易地看清显示是一种公知技术。
而且，电子纸取代了纸发展成为显示介质。已经开发了使用胆甾型液晶或利用电泳迁移优点的电子纸。
但是，如果液晶显示器件具有在其外面的前部光源，与前部光源的厚度相对应的深度感觉会出现在显示器上，由此夹在第一和第二衬底之间致显示质量水平变坏。作为解决这一问题的方案，前部光源的光定向功能被赋予液晶显示器件的观察者一侧的透明衬底是一种公知结构。例如，此结构的典型实例在日本专利申请公开号2001-215509(第一现有技术)中被公开。图1是用于说明在第一现有技术中的液晶显示器件的构造的剖面图。
常规液晶器件包括层叠结构，其包含观察者一侧的偏振器35a、观察者一侧的透明衬底31、透明电极32、液晶层36、透明电极33、后部透明衬底34、后部偏振器35b以及反射层37和沿观察者一侧透明衬底31的侧面部分延伸的光源38。在第一现有技术中，在观察者一侧透明衬底31的观察者一侧表面上形成有微凹凸面，由此前部光源的光定向功能被赋予观察者一侧的透明衬底31。此结构消除了前部光源的厚度，由此使上述显示质量水平变坏的问题得到克服。
但是，在第一现有技术中，透明电极32直接与观察者一侧透明衬底31的下部接触。用于液晶显示器件的透明电极通常由ITO(铟锡氧化物)构成。由ITO构成的透明电极的折射率依赖于其薄膜形成方法，但是此折射率通常约为1.7到2.0。具体地，在通过气相淀积技术形成薄膜的情况中，折射率大约为1.7。在通过离子注入技术形成薄膜的情况中，折射率大约为1.8-1.9。在通过溅射技术形成薄膜的情况中，折射率大约为1.9-2.0。也就是，在通过任何薄膜形成技术形成透明电极薄膜的情况中，透明电极的折射率(大约1.7-2.0)高于透明衬底的折射率(大约n＝1.5)。因此，从透明衬底的侧面进入的光，不能在透明衬底和透明电极之间的交界面引起全反射，几乎所有的入射光进入到光入射一侧的侧面附近的液晶层36中。这样，光定向不能够完全到达与光入射一侧相对的侧面，即与光入射的透明衬底的侧面相反的侧面。几乎所有的入射光也集中在光入射一侧的附近。因此，在光入射一侧附近的位置显示是明亮的，但随着离开光入射一侧，也就是说，接近另一光入射一侧，显示变得更暗。因此，在显示表面引起了显示照明中的非均匀性。
在日本专利申请公开号2001-21883(第二现有技术)中公开了第二现有技术。在第二现有技术中，偏振器、延迟器、散光器、彩色滤光器和透明电极安排在具有凸凹面作为前部光源的光定向片的第一衬底(玻璃衬底)的下侧面上。但是与第一实施例相似，通常用作偏振器的主要成分的PVA(聚乙烯醇)的折射率是1.49-1.53，其与玻璃衬底的折射率在相同的量级或更大，因此进入到衬底的光不能实现完全光定向到与光入射一侧相反的侧面。
电子纸已经以各种方法得到开发，但是，如具有外部光源的上述反射液晶显示器件的类型还没有广为所知，在如夜间的弱周围光的情况下，在电子纸上的显示不能容易地被看清或不能被看见。电子纸具有在第一现有技术中或第二现有技术中的前部光源，可以克服弱周围光线的情况夹在第一和第二衬底之间致的问题，但是由于前部光源夹在第一和第二衬底之间致的另一个问题不能被解决。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能使与现有技术相关的问题和缺陷得以解决的光调制显示器件。
本发明的另一个目的是提供一种光调制显示器件，其确保定向光量以使足够的入射光定向到与光入射一侧相反的侧面并实现减小光调制显示器件中显示照明的非均匀性，此光调制显示器件中将光定向功能赋予了夹着光调制层的衬底。
本发明的另一个目的是提供一种光调制显示器件的制作方法，使与上述现有技术相关的问题和缺陷得以解决。
本发明的另一个目的是提供一种光调制显示器件的制作方法，其保证定向光量使足够的入射光定向到与光入射一侧相反的侧面并实现减小光调制显示器件中显示照明的非均匀性，此光调制显示器件中将光定向功能赋予了夹着光调制层的衬底。
本发明的另一个目的是提供一种能使与上述现有技术相关的问题和缺陷得以解决的液晶显示器件。
本发明的另一个目的是提供一种液晶显示器件的制作方法，其保证定向光量使足够的入射光定向到与光入射一侧相反的侧面并实现减小光调制显示器件中显示照明的非均匀性，此光调制显示器件中将光定向功能赋予了夹着光调制层的衬底。
本发明的第一实施例提供一种光调制显示器件，其包括包含光调制层的多层结构和夹着此多层结构的一对第一和第二衬底，其中
至少第一衬底构造为光在其中传播，
多层结构通过包括比第一衬底折射率低且与第一衬底直接接触的低折射率层而构造为在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起以倾斜方向入射到交界面的光的全反射。
优选地，低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
光调制显示层可以由液晶层构成。
光调制显示器件还包括反射结构，其将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面。
反射结构包含分层结构，此分层结构具有与第一衬底的相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个优选地存在于与光调制显示器件的显示区几乎相同的区域。
低折射率层可以由透明材料构成。
低折射率层可以由SiO2或MgF构成。
光调制层包含液晶层并且多层结构可以构造为还包括在低折射率层和液晶层之间仅透射特定的偏振光的偏振层。
光调制层包含液晶层，多层结构可以构造为还包括多个彩色偏振层，其仅透射不同特定波长波段的特定的偏振光并且在低折射率层和液晶层之间的每个像素区中空间地布置。
光调制层包含液晶层并且多层结构可以构成为还包括仅透射特定的偏振光的偏振层和在低折射率层和液晶层之间的至少一个或多个相差层。
光调制层包含液晶层，多层结构可以构造为包括仅透射不同特定波长波段的特定偏振光且在每个像素区中空间地布置的多个彩色偏振层和在低折射率层和液晶层之间地至少一个或多个相差层。
光调制层包含液晶层并且多层结构可以构造为包括层叠体，此层叠体在低折射率层和液晶层之间以此顺序层叠了仅透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、仅透射特定偏振光的偏振层、以及至少一个或多个相差层。
优选地，光源布置在第一衬底的第一侧端的附近并且第一侧端与第二衬底的侧端相比凸出到外面。
光调制层包含液晶层并且多层结构可以构造为还包括用于贴合包括在多层结构中的液晶层的周边区域中的密封部件和被调整以使其从垂直于交界面的方向看重叠密封部件的光阻挡层以贴合一对第一和第二衬底。
光调制层包含液晶层并且多层结构可以构造为还包括用于贴合在低折射率层和液晶层之间以此顺序层叠了透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、透射仅特定偏振光的偏振层以及至少一个或多个相差层的层叠体的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件。
光调制层包含液晶层并且光源位于第一衬底的第一侧端的附近，并且当在一对第一和第二衬底之间注入液晶材料时使用的液晶入口位于与第一侧端不同的液晶层的侧面。
本发明的第二实施例提供一种包括多层结构的光调制显示器件，此多层结构包含光调制层和构造为折射率均匀且光在其中透射的光学传播区域，其中
多层结构通过包括比光学传播区域折射率低并且与光学传播区域直接接触的低折射率层构造为光学传播区域和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
低折射率层的折射率(nL)和光学传播区域的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
反射结构优选地还包括，其中将从光学传播区域相对于光学传播区域的低折射率层相反的侧面的沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面。
反射结构可以由分层结构构成，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
低折射率层可以由透明材料构成。
光学传播区域可以包含构造为光在其中传播的衬底。光学传播区域可以构造为包括构造为光在其中传播的衬底，和插入在衬底和低折射率层之间且与衬底有相同折射率的薄膜。例如，此衬底与本发明的其它实施例中的第一衬底相对应。
本发明的第三实施例提供一种液晶显示器件包括至少：成对的第一和第二衬底，其中至少第一衬底构造为光在其中传播；位于第一衬底的第一侧端附近的光源；夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包括比第一衬底折射率低并且还与第一衬底直接接触的低折射率层、透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、仅透射特定偏振光的偏振层以及至少一个或多个相差层；将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构：其中，在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
反射结构可以由分层结构构成，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个存在于与光调制显示器件的显示区几乎完全相同的区域。
低折射率层可以由透明材料构成。
低折射率层可以由SiO2或MgF构成。
优选地，第一衬底的第一侧端与第二衬底的侧端相比凸出到外面。
多层结构可以构成为还包括用于贴合包括在多层结构中的液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件和被调整以使其从垂直于交界面的方向看重叠密封部件的光阻挡层。
多层结构可以构造为还包括用于贴合在彩色滤光层、偏振层、相差层和液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件。
当在一对第一和第二衬底之间注入液晶材料时使用的液晶入口优选地位于与第一侧端不同的液晶层的侧面部分。
本发明的第四实施例提供一种液晶显示器件包括至少：成对的第一和第二衬底，其中至少第一衬底构造为光在其中传播；位于第一衬底的第一侧端附近的光源；夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包括比第一衬底折射率低并且还与第一衬底直接接触的至少一个低折射率层、仅透射不同特定波长波段的特定偏振光并空间地布置在每个像素区域中的多个彩色偏振层、和至少一个或多个相差层；将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构：其中在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
反射结构可以由分层结构构成，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个优选地存在于与光调制显示器件的显示区几乎完全相同的区域。
低折射率层可以由透明材料构成。
低折射率层可以由SiO2或MgF构成。
优选地，第一衬底的第一侧端与第二衬底的侧端相比凸出到外面。
多层结构可以构造为还包括用于贴合包括在多层结构中的液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件和被调整以使其从垂直于交界面的方向看重叠密封部件的光阻挡层。
多层结构可以构造为还包括用于贴合在彩色偏振层、相差层和液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件。
当在一对第一和第二衬底之间注入液晶材料时使用的液晶入口优选地位于与第一侧端不同的液晶层的侧面部分。
本发明的第五实施例提供一种光调制显示器件包括至少：成对的第一和第二衬底，其中至少第一衬底构造为光在其中传播；位于第一衬底的第一侧端附近的光源；夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包括比第一衬底折射率低并且还与第一衬底直接接触的低折射率层、第一透明电极层、第一绝缘层、带电荷细小颗粒填充层、第二绝缘层和第二透明电极层；将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构；其中，在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)优选地满足nL-nl＜-0.01的条件。
反射结构可以由分层结构构成，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
优选地，多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个存在于与光调制显示器件的显示区几乎完全相同的区域。
低折射率层可以由透明材料构成。
低折射率层可以由SiO2或MgF构成。
本发明的第六实施例提供一种光调制显示器件的制作方法，其中方法包括步骤：
制造光调制器件，其包括构造为光在其中传播的第一衬底；形成与第一衬底配对的第二衬底，和夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包含光调制层和与第一衬底接触并包含比第一衬底折射率低的材料的低折射率层；以及
然后，形成将从第一衬底相对于光调制器件中的第一衬底的低折射率层相反的侧面的以倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构。
形成反射结构的步骤还包含步骤：
将UV固化透明树脂应用到第一衬底相反的侧面上；以及
将具有多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个的金属铸模压在UV固化透明树脂上，在加压时，从第一衬底的第一侧面引入紫外光线到第一衬底，并且随后使UV固化透明树脂硬化，由此将金属铸模的形状印到UV固化透明树脂上。
形成反射结构的步骤还包含步骤：
在第一衬底的相反的侧面形成透明树脂片；
将具有多个凸起或多个沟槽中的至少一个的金属铸模压在透明树脂上，并且在其上施加压力；并且当加压时，加热透明树脂片达到玻璃的转变点的温度或透明树脂片温度更高，随后金属铸模的形状印到透明树脂片上；
当继续在其上加压时，将透明树脂片冷却到室温；以及
从透明树脂片上剥离金属铸模。
形成反射结构的步骤之后还接着进行将光调制显示器件分为多个单个的光调制显示器件的步骤。
制造光调制显示器件的步骤还包含组合一对第一和第二衬底的步骤并还包含在组合步骤之前在第一和第二衬底的至少一个中的光调制层的侧面事先产生刻度。
本发明的第七具体实施例提供一种液晶显示器件的制作方法，其中方法包含包含步骤：
制造液晶显示器件，其包括构造为光在衬底中传播的第一衬底、形成与第一衬底配对的第二衬底、夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包括液晶层和与第一衬底接触并包含比第一衬底折射率低的材料的低折射率层；以及
此后，形成将从第一衬底相对于液晶器件中的第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构。
形成反射结构的步骤还包含步骤：
将UV固化透明树脂应用到第一衬底相反的侧面上；以及
将具有多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个的金属铸模压在UV固化透明树脂上，在加压时，从第一衬底的第一侧面引入紫外光线到第一衬底；随之使UV固化透明树脂硬化，由此将金属铸模的形状印到UV固化透明树脂上。
形成反射结构的步骤还包含步骤：
在第一衬底的相反的侧面形成透明树脂片；
将具有多个凸起或多个沟槽中的至少一个的金属铸模压在透明树脂上，并且在其上施加压力，并且当加压时，加热透明树脂片达到玻璃的转变点的温度或透明树脂片温度更高，随后金属铸模的形状印到透明树脂片上；
当继续在其上加压时，将透明树脂片冷却到室温；以及
从透明树脂片上剥离金属铸模。
形成反射结构的步骤之后接着进行将液晶显示器件分成多个单个的液晶显示器件的步骤。
制造液晶器件的步骤还包含组合一对第一和第二衬底的步骤并在第一和第二衬底的至少一个中的液晶层的侧面事先产生刻度。
如上所述，本发明提供一种光调制显示器件。光调制显示器件包括光调制层和夹着光调制层的一对第一和第二衬底，其中第一衬底构造为光在衬底中传播并且第一衬底包括低折射率层，其在光调制层附近侧面的折射率比第一衬底折射率低。
在常规光调制显示器件中，如上述的透明电极、偏振器、绝缘膜、或彩色滤光器的带图形结构与夹着光调制层的一对第一和第二衬底的内面接触，也就是和光调制层附近的表面接触。透明电极的折射率是1.7到2.0。由聚碳酸酯构成的绝缘层的折射率是1.58。彩色滤光器的折射率是1.49-1.55。这些折射率比上述衬底的大约1.5的折射率高或几乎一致。因此，从透明电极一侧入射的光不能在衬底交界面之间引起全反射。当如彩色滤光器的带图形结构与上述衬底接触，在图形之上或之间射发生光的散射，其引起显示照明的非均匀性和昏暗显示。这些是常规光调制显示器件的问题。
但是，作为本发明，比衬底折射率低的低折射率材料布置在构造为光在衬底中传播的第一衬底的内侧，也就是在光调制层的附近侧面，由此从衬底侧面入射的光引起在第一衬底和低折射率层之间的交界面的全反射。因此，入射光可以传播到与光入射的衬底的侧面相反的侧面，也就是光入射侧面相反的侧面，由此确保定向光的足够的量。
而且，比衬底折射率低的低折射率层是由透明材料构成并且构造为与衬底在光滑表面接触，由此消除了由于光散射而在显示照明中的非均匀性。
即使还布置透明电极、定向膜、绝缘膜和彩色滤光器中的至少任意一个，入射光仍会引起上述衬底和由透明材料构成的低折射率层之间的交界面上的全反射。因此，透明电极、定向膜、绝缘膜和彩色滤光器的材料的选择的自由度程度扩大了，导致了光调制显示器件的构造的自由度程度得以改善的效果。
此外，当由透明材料构成的低折射率层的厚度比波长薄，那么由于在低折射率层和衬底之间的交界面上的渐逝波而导致发生入射光的衰减。为避免入射光的衰减的发生，由透明材料构成的低折射率层的厚度理想地为800nm或更多。当低折射率层的厚度为800nm或更多时，在整个可见光波长范围内确保了可见光波长或更长的低折射率层的厚度，由此可以可靠地避免入射光的衰减。
在折射率比第一衬底低的低折射率层的低折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)之间的关系优选地满足条件nL-nl＜-0.01。也就是，优选地满足条件|nL-nl|＞0.01和nL＜-nl。
下面将说明本发明的发明人采用具有图2所示的构造的光调制(液晶)显示器件300进行模拟的特定方法和结果。
也就是，如图2所示，在夹着液晶层的一对衬底中的观察者一侧2的透明衬底1的观察者一侧Z的表面102上有以给定间隔形成为凸出形状的凸凹面的凸起部分11，形成在透明衬底1的内侧的表面101上，即与观察者一侧Z相反的一侧上的具有平坦表面的透明材料层3。此外，在透明材料层3中与透明衬底1相反的一侧的表面上还合适地有液晶层8，并且包含镜等的光反射器405布置在液晶层8中的透明材料层3的相反的一侧的表面上。
然后，在透明衬底1的第一侧端布置有光源12，在光源12的后侧面布置有光反射器13。第一光接收单元120布置在透明衬底1的第一侧端的相反的侧面的第二侧端上并且第二光接收单元130布置在液晶层8的第二侧端上。第一光接收单元120测量定向光的量，即是通过衬底1传播的光的量，而第二光接收单元130测量通过液晶层8透射的杂散光的量。
杂散光用图2中的虚线表示。杂散光意味着进入液晶层8的光由于大的入射角，即自液晶层8的法线的方向的大角，而没有到达光反射器405，也就是，光到达光入射一侧的相反侧面而没有在光反射器405上反射或者被光反射器405反射，并且在液晶层8和陷入在液晶层8中的透明材料层3之间的交界面发生全反射。
在模拟中，改变在透明衬底1的折射率nl和构成透明材料层3的部件的折射率nL之间的折射率差Δn，即Δn＝(透明材料层3的折射率nL)-(透明衬底1的折射率nl)，分别测量和分析定向光的量和杂散光的量。结果如图3所示。定向光的量用◆和实线表示，杂散光的量用□和虚线表示。
也就是，如图3所示，发现当折射率差Δn是0或更多时，定向光的量急剧下降。还发现当折射率差Δn是0或更多时，杂散光的量快速增加。
在上述模拟中，液晶层选作彩色照相层，但是，在其它彩色照相层如用在电泳技术中的调色层用作光调制层的情况下，也发现当折射率差Δn是0或更多时，定向光的量急剧下降并且当折射率差Δn是0或更多时，杂散光的量快速增加。
因此，发现有必要满足折射率差Δn小于0，即Δn＜0的条件以便达到本发明的上述目的。
另一方面，即使在衬底的内侧实际形成低折射层，由于构成低折射率层的透明材料层的表面粗糙度和在密度上的非均匀性，可能引起低折射率层的折射率的大约±0.01的误差。当引起折射率的大约±0.01的误差时，在衬底的折射率(nl)和低折射率层(nL)之间的差Δn限定为满足条件Δn＝nL-nl＜-0.01，其使折射率比衬底的折射率低。
在考虑上述模拟结果和形成层的问题时，通过限定衬底的折射率和低折射率层的折射率之间的关系为nL-nl＜-0.01，即使在低折射率层的折射率中引起大约±0.01的误差，入射光也在衬底和低折射率层之间的交界面可靠地执行全反射，由此，在衬底中确保了足够的定向光的量。
而且，通过限定衬底的折射率和低折射率层的折射率之间的关系为nL-nl＜0，即使在低折射率层的折射率中引起大约±0.01的误差，入射光也在衬底和低折射率层之间的交界面可靠地执行全反射，由此，在衬底中确保了足够的定向光的量。
此外，根据本发明，提供具有上述构造的液晶显示器件，其中光调制层包含液晶层，在夹着液晶层的一对透明衬底中的第一透明衬底构造为光在衬底中传播，并且第一透明衬底中的面向液晶层的表面具有包含比透明衬底中之一的折射率低的透明材料的透明材料层。
在常规液晶显示器件中，夹着液晶层的一对透明衬底的内侧，即液晶层的附近一侧的表面，与诸如透明电极，偏振器和彩色滤光器的带图形结构接触。透明电极、偏振器(折射率：1.49至1.53)和彩色滤光器的折射率比透明衬底的折射率高或几乎相同。因此，从透明衬底的一侧入射的光不能引起在有透明衬底的交界面上的全反射。此外，如果例如彩色滤光器的带图形结构与透明衬底接触，在图形之间或之上发生光的散射，这导致显示照明中的非均匀性和昏暗显示。
但是，如果比透明衬底折射率低的透明材料层布置在本发明的透明衬底的内侧，从透明衬底的第一侧面入射的光执行在透明衬底和具有低折射率的透明材料层之间的交界面的全反射。因此，入射光可以传播到与光入射一侧相反的侧面，也就是第二侧面，其是与光入射的第一侧面相反的侧面，由此确保定向光的足够的量。
比透明衬底的折射率低的透明材料层通过光滑表面与透明衬底接触。因此，可以消除由于光的散射导致的显示照明中的非均匀性。
此外，即使在比透明衬底的折射率低的透明材料层中布置透明电极、偏振器、定向膜、和彩色滤光器中的任意一个，仍会引起衬底和透明材料层之间的交界面上的全反射，因此，透明电极、偏振器、定向膜、和彩色滤光器的材料的选择的自由度程度扩大了，导致了液晶显示器件的构造的自由度程度得以增强的效果。
本发明还构造为光在衬底内传播并且与存在光调制层的衬底表面相反的衬底表面上具有凸起和/或沟槽。也就是，凸起和/或沟槽位于观察者一侧的衬底的上部，即观察者一侧的衬底的表面，由此允许凸出到光调制层的角被控制。因此，凸出到光调制层的角不会产生如现有技术的不发生全反射，由此减小了显示照明中的非均匀性。而且，消除了在常规前部光源中的光定向片的厚度，由此使显示的深度感觉消除并能使液晶显示器件的厚度和重量减小。
比衬底的折射率低的低折射率层可以由比衬底的折射率低的材料构成，并且其中优选具有高稳定性和可靠性的材料，如优选SiO2或MgF。
根据本发明，可以形成在比衬底折射率低的低折射率层和液晶成之间仅透射特定偏振光的偏振层。如果偏振层布置在衬底的外侧，也就是表面一侧，来自光源的非偏振光进入到液晶层中，由此不能显示黑色。而且，如果偏振层直接布置在衬底的下部上，那么偏振层的折射率与衬底的折射率几乎一致，因此在显示中不能发生全反射而引起显示照明的非均匀性。这样，偏振器应布置在折射率比衬底低的低折射率层和液晶层之间。这种构造使从衬底射出的非偏振光源起偏成为线性偏振光或圆偏振光，由此实现确保显示和同时减小显示照明中的非均匀性。
根据本发明，在折射率比衬底低的低折射率层和液晶层之间仅透射不同特定波长波段的特定偏振光的多个彩色偏振层可以被空间地安排在一个像素中。这样，一个层同时具有起偏功能和彩色滤光功能，由此布置在观察者一侧的衬底的下部上的层叠体的层的数目可以减少并且导致制作工艺的简化的效果。
根据本发明，还可以在偏振层或彩色偏振层与液晶层之间安排至少一个相差层。如果在偏振层或彩色偏振层与液晶层之间安排至少一个相差层，液晶的光学补偿可以执行，并由此消除显示反转和显示中的彩色不均性。
而且，根据本发明，光调制层由液晶层构成，其中液晶层夹在一对第一和第二衬底之间，第一衬底折射率低的低折射率层布置在第一衬底和液晶层之间，并且包含仅透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、偏振层、至少一个或多个相差层的分层结构可以被布置在低折射率层和液晶层之间。也就是，彩色滤光层、偏振层和至少一个或多个相差层可以从第一衬底一侧以此顺序布置。在具有许多曝光工艺的形成彩色滤光层的工艺之后，如此布置和形成的偏振层和相差层改善了器件的可靠性并实现了液晶的光校正。
本发明的特点在于具有构造为光在衬底内传播的衬底的光源的一侧的端面凸出到一对衬底中的另一衬底的外面。如本发明，具有光源的衬底端面凸出到另一个衬底的外面，由此容易连接光源和光在其中传播的衬底，并改善光可用性。
如图4所示，在本发明中，位于第一衬底上的凸起和/或沟槽可以存在于从光调制显示器件的显示区500相反的平面看几乎一致的区域。这能够减小无用的射出到光调制层的光和改善光可用性，以及由无用射出光引起的光的散射被进一步控制，因此显示器件的视觉质量可得以改善。而且，优选地，从改善光可用性看，具有在衬底中的凸起和/或沟槽的区域的宽度与射入到光在衬底中传播的衬底中的光的宽度相同。
根据本发明，如图5所示，光调制层包含液晶层，并且光阻挡层可以位于贴合构成光调制显示器件的一对衬底的密封材料上。这样，射出到光调制层中的光由于密封材料而散射并且避免了视觉质量降低。密封材料通常也可以由环氧树脂或丙烯酸树脂构成。因此，与偏振层和彩色滤光层相同，包含环氧树脂或丙稀酸树脂的密封材料具有大约1.5的折射率并且位于第一衬底和液晶层之间，而且优选地，从确保定向光的量看，比第一衬底折射率低的低折射率层位于用于贴合一对衬底的密封材料上。
根据本发明，如图6所示，光调制层包含液晶层并且偏振层、彩色偏振层和相差层不在用于贴合一对衬底的密封材料上。这样，限制了构成多层结构的每层的剥落，并由此改善了可靠性。
根据本发明，光调制器件包含液晶层，并且用于在一对衬底之间注入液晶材料的液晶入口，可以布置在除了具有构造为光在衬底中传播的第一衬底中的光源的侧面上。这样，在光源和光在衬底中传播的衬底之间的连接变得容易。
本发明还提供一种光调制显示器件的制作方法，其中在制作包含光调制层、夹着光调制层的一对第一和第二衬底、和位于第一衬底和光调制层之间且包含比第一衬底折射率低的材料的低折射率层的光调制器件之后，在与第一衬底中的低折射率层相对的侧面上形成凸起和/沟槽。当组合光调制显示器件之前在第一衬底的观察者一侧的表面上布置凸起和/沟槽，在光调制显示器件的制作工艺中，可能不能固定衬底或可能损坏观察者一侧的表面。但是，根据本发明中的光调制显示器件的制作方法，可以应用光调制器件的常规制作工艺，因此不存在此问题。这样，在工艺中改善了可靠性，并提高了产出比。
本发明还提供一种液晶显示器件的制作方法，其中包含比第一透明衬底的折射率低的材料的透明材料层存在于第一透明衬底和液晶层之间，第一透明衬底构造为光在一对第一和第二透明衬底中的衬底中传播，并且制作具有在第二透明衬底和透明材料层之间夹着液晶层的液晶器件之后，在第一透明衬底的透明材料层相反的侧面的表面上形成凸起和/或沟槽。如果在组合液晶显示器件之前，在第一衬底的观察者一侧的表面上布置凸起和/或沟槽，那么可能不能固定衬底或可能损坏观察者一侧的表面。但是，根据本发明中的液晶显示器件的制作方法，可以应用液晶器件的常规制作工艺，因此不发生此问题。这样，在工艺中改善了可靠性，并提高了产出比。
本发明还提供一种光调制显示器件的制作方法，其中包含比第一衬底折射率低的材料并位于包含一对第一和第二衬底中的透明材料的第一衬底的表面上的低折射率层存在于第一衬底和光调制层之间，并且制作具有在第二透明衬底和低折射率层之间夹着光调制层的结构的光调制器件之后，在第一衬底中的低折射率层相反的侧面的表面上应用UV固化透明树脂，将具有凸起和/或沟槽的金属铸模压在UV固化透明树脂上，并且在压的时候，从第一衬底的侧端面引入紫外光到第一衬底上，随后硬化UV固化透明树脂。根据本发明中的光调制显示器件的制作方法，可以仅在执行UV固化工艺中形成凸起和/或沟槽，导致可以缩短工艺时间周期并改善光调制显示器件的生产率。
本发明还提供一种光调制显示器件的制作方法，其中包含比第一衬底折射率低的材料并位于一对第一和第二衬底中的第一衬底表面上的低折射率层存在于第一衬底和光调制层之间，并且制作具有在一对衬底之间夹着光调制层的结构的光调制器件之后，在第一衬底中的低折射率层相反的侧表面上形成凸起和/或沟槽，然后将光调制器件分成多个光调制显示器件。在本制作方法中，也改善了工艺可靠性和增加了产出比。此外，同时形成多个光调制显示器件，能够降低生产成本。而且优选地，在组合一对衬底之前，与一个衬底或两个衬底上的光调制器件相反的侧面上事先形成刻度，这使容易分割成多个光调制器件。
附图说明
图1是常规反射液晶显示器件的剖面图。
图2是说明在本发明的模拟中使用的光定向片的结构的实例的剖面图。
图3是说明本发明的模拟中获得的结果的曲线图。
图4是说明根据本发明的第六具体实施例，显示区域和凸起存在的区域之间的关系的显示器件的俯视图。
图5是说明根据本发明的第九具体实施例的液晶显示器件的剖面图。
图6是根据本发明的第一具体实施例的光调制显示器件的剖面图。
图7是图6中的光调制显示器件的部分的放大的剖面图。
图8是根据本发明的第二具体实施例的液晶显示器件的剖面图。
图9是图8中的液晶显示器件的部分的放大的剖面图。
图10A至10F是说明根据本发明的第三具体实施例的液晶显示部分的制作方法的视图。
图11A至11D是说明根据本发明的第三具体实施例的液晶显示部分的凸起部分的制作方法的视图。
图12是说明根据本发明的第四具体实施例的液晶显示器件的剖面图。
图13A至13D是说明根据本发明的第四具体实施例的液晶显示部分的制作方法的视图。
图14是说明根据本发明的第五具体实施例的液晶显示器件的剖面图。
图15是说明根据本发明的第八具体实施例的液晶显示器件的偏振层、相差层和密封介质的位置关系的剖面图。
图16A至16D是说明根据本发明的第九具体实施例的液晶显示器件的制作方法的视图。
图17A至17B是说明根据本发明的第十具体实施例的液晶显示器件的制作方法的视图。
图18是根据本发明的第十三具体实施例的显示装置的正视图。
具体实施方式
第一实施例
为明确本发明的目的、特征和优点，下面将参考附图说明本发明的实施例。
图6是根据本发明的第一实施例的光调制显示器件的剖面图。在本实施例中，光调制层由充满带电荷的细小颗粒的层构成。本实施例中的光调制器件包括一对第一衬底400和第二衬底401，夹在第一和第二衬底400和401中间的多层结构。此多层结构是由以下各层层叠而成的结构：至少从观察者一侧看，即从附图的上面看，具有比第一衬底400折射率低的低折射率层402、施加电压的第一透明电极层3-1、第一绝缘层403-1、填充有带电荷的细小颗粒的带电荷细小颗粒填充层404、第二绝缘层403-2以及施加电压的第二透明电极层3-2。第一衬底400由透明衬底构成，从而光可以在此衬底内传播。带电荷的细小颗粒包括具有正极性的黑色带电荷细小颗粒和具有负极性的白色带电荷细小颗粒。
而且，至少光源12和第一侧面上用于收集光的反射器13被布置在第一衬底400的第一侧面上。第一衬底400的第一侧面还采用镜面精加工，以便消除散射光的缺陷。在第一衬底400的前表面上，即观察者一侧的表面上，还有凸起部分11，其用于沿带电荷细小颗粒填充层404存在的方向反射从第一衬底400的第一侧面入射的光。此凸起部分11包括凸起平坦部分103a和凸起斜面部分103b。
适当地设置比第一衬底400折射率低的低折射率层402的折射率(nL)和第一衬底400的折射率(nl)间的折射率差Δn，由此在第一衬底400和低折射率层402之间的边界即交界面上可以发生从第一衬底400的侧面进入的入射光的全反射。
在常规光调制显示器件中，带图形的结构，如透明电极、定向薄膜或彩色滤光片与透明衬底的内侧接触，但是透明电极、定向薄膜和彩色滤光片的折射率比透明衬底的折射率高或大致相同，因此，在透明衬底和这些带图形结构之间的交界面上不发生从透明衬底侧面入射的光的全反射，此外当带图形结构如彩色滤光片与透明衬底接触时，在图形之间或其上发生散射，这会引起显示照明非均匀性。
但是，在本发明中的上述结构能使足够的入射光定向到光入射一侧的相反的侧面，其是与构成第一衬底400的透明衬底的第一侧面相反的第二侧面，并能消除在显示照明中的非均匀性。
而且，即使在第一透明电极3-1和第一绝缘层403-1内置时，也就是，其在低折射率层402之中，在第一衬底400和低折射率层402之间的交界面也能发生入射光的全反射。因此，对透明电极，绝缘层等材料的限制被消除了，并由此增强了光调制显示器件的构造的自由度的程度。低折射率层402的厚度理想地为800nm或更厚。
通过如上所述设置低折射率层402的厚度，此厚度变成与全范围可见光波长相同或更大，并且在第一衬底400和低折射率层402之间的交界面上可以消除由于渐逝波引起的入射光的衰减。
在本发明的光调制显示器件中，也采用了上述结构，因此消除了前部光光源的光定向片的厚度这一现有技术中存在的问题，结果，显示的深度感觉可以被消除并且产生了减小光调制显示器件的厚度和重量的效果。
下面将根据本发明说明在如夜间的弱外部光环境下的显示原理。
图7是将图6所示的光调制器件的A部分放大的剖面图。从发光的光源12发出的光从第一衬底400的第一侧面进入第一衬底400，并且在凸起平坦部分103a和空气之间的边界面上发生全反射。发生全反射的入射光接着被在第一衬底400和凸起部分11之间的交界面被折射，到达第一衬底400的下表面(与观察者一侧相反的侧表面)和低折射率层402之间的交界面，在这一交界面再次发生入射光的全反射。入射光重复全反射和折射并传播到显示表面的整个表面。
在传播入射光过程中，到达凸起倾斜部分103b的光以与前反射角不同的角反射，穿过第一衬底400、第一和第二透明电极层3-1和3-2以及第一和第二绝缘层403-1和403-2，并且最终到达带电荷细小颗粒填充层404。然后，如果在第一和第二透明电极3-1和3-2之间施加电压，使位于观察者一侧附近的第一透明电极3-1接负电，使远离观察者一侧的第二透明电极接正电，那么在带电荷细小颗粒填充层404中的具有正极性的黑色带电荷细小颗粒移向观察者一侧。到达带电荷细小颗粒填充层404的光被吸收并且可能出现黑色印。相反，如果在第一和第二透明电极3-1和3-2之间施加电压，使位于观察者一侧附近的第一透明电极3-1接负电，使远离观察者一侧的第二透明电极接正电，那么在带电荷细小颗粒填充层404中的具有正极性的白色带电荷细小颗粒移向观察者一侧。到达带电荷细小颗粒填充层404的光被吸收并且可能出现白色印。显示的对比度和灰度序列显示依赖于施加在第一和第二透明电极3-1和3-2之间的电压的极性和大小。
第一衬底400、凸起部分11和低折射率层402的作用与前部光源的光定向功能相同并能够在黑暗的地方显示。
本特定实例是执行黑白展示的显示器件，但是，彩色显示可以通过提供彩色滤光层来执行。
接着，下面具体说明本实施例的制备方法。
首先，比玻璃衬底有更低折射率的UV固化材料，如KyouritsuKagaku公司生产的折射率为1.38的WR7709，均匀地应用到包含玻璃衬底的第一衬底400上，通过暴露在紫外光线中而硬化从而形成具有2μm或更薄的均匀厚度并且比玻璃衬底更低的折射率的低折射率层402。然后，包含ITO(铟锡氧化物)等的第一透明电极层3-1通过例如溅射技术形成在低折射率层402上。聚碳酸脂树脂接着被应用到第一透明电极层3-1上以形成第一绝缘层403-1。然后，以与上述方法相同的方式，在包含另一玻璃衬底的第二衬底401上形成第二透明电极层3-2和第二绝缘层403-2。
包含白或黑颜料的直径20μm到25μm的微粒树脂被用作带电荷的细小颗粒。二氧化钛粉末被添加在球形表面上以控制电荷特性使白色带电荷的细小颗粒有正极性，二氧化硅粉末被添加在球形表面以控制电荷特性使黑色带电荷的细小颗粒有负极性。这些白色和黑色细小颗粒被混合和搅拌使两种细小颗粒都带电。
接着，下面说明组合显示部分的工艺。
首先，在前面的工艺中，白色带电荷的细小颗粒和黑色带电荷的细小颗粒以白色∶黑色＝1∶1的比例喷射在分别形成的分层结构中的两个衬底中的一个衬底上。然后，调整喷射量使这些带电荷的细小颗粒的填充比，具体是所有细小颗粒的体积的和与衬底间的体积的比例为20％。然后，贴合两个衬底制备显示部分。两个衬底间的距离为250μm。包含观察者一侧附近的玻璃衬底的第一衬底凸出到包含相对的玻璃衬底的第二衬底的外面，使得容易安排光源。
然后，下面说明制备凸起部分11的工艺。透明树脂片布置在金属铸模和在本工艺之前制备的显示部分之间，其中金属铸模分布有点状形式的凸起，其截面形状几乎为锯齿形，或者金属铸模形成有直线形式的凸起。然后从上面对金属铸模施加压力，透明树脂片被压在显示部分上。透明树脂片还要被加热到玻璃转变点的温度或更高从而将透明树脂片转变为以金属铸模为模板的凸起形状。此后，在继续对其施加压力的过程中，透明树脂片被冷却到室温，并且之后金属铸模被从显示部分上剥离。结果，金属铸模的凸起的形状被印在透明树脂片上，并且包含观察者一侧附近的玻璃衬底的第一衬底400和透明树脂片是互相光学紧密接触的。这样，在第一衬底400上形成了凸起部分11。
此外，在上述工艺中，假定是在大气中的加压处理，但是可以执行在真空中的加压处理。当执行在真空中的加压处理时，在透明树脂片上不会印下空气泡，因此此处理能改善产出比。
如上所述，包含观察者一侧附近的玻璃衬底的第一衬底的第一侧面凸出到包含相反一侧的玻璃衬底的第二衬底的外面。因此，在上述过程的最后一步之后，作为发射白光光源的光发射二极管12、包含将光源光形成为线性光源的透明材料的夹在第一和第二衬底之间杆、以及反射器13被安排在第一衬底的第一侧面。而且，凸起的玻璃衬底的侧面被精细抛光或者在此侧面上形成透明树脂层从而形成镜面加工表面。本实施例中的上述结构通过这些步骤完成。
在本实施例中，玻璃衬底用作一对第一和第二衬底，但是，并不是必须限制为玻璃衬底。例如，塑料衬底等都可以使用。
如上所述，根据与此实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底处的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底内传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第二实施例
图8是根据本发明第二实施例的光调制显示器件的剖面图。在本实施例中的液晶显示器件包括含液晶层的多层结构和包含夹有此多层结构的透明衬底的一对第一衬底1和第二衬底2。此多层结构是由以下各层层叠而成的：至少从观察者一侧看，即从附图的上面看，具有比透明衬底折射率低并包含透明材料层的低折射率层3、用于彩色显示的彩色滤光层4、用于仅透射特定偏振光成分的偏振层5、包含至少一层的执行液晶光学补偿的相差层6、用于在其上施加电压的透明电极层7、液晶层8，以及用于沿观察者方向反射入射光的反射电极层9，还包括用于驱动液晶的驱动层(有源矩阵器件层)10。
在第一侧面的光源12和用于收集从光源12发出的光的反射器13被安排在包括透明衬底的第一衬底1的第一侧面上。在布置有光源12的第一侧面上也采用镜面精加工，以便消除散射光的缺陷。在包含透明衬底的第一衬底1的前表面上，即观察者一侧的表面上，还有凸起部分11，其用于沿反射电极层9的方向反射从第一衬底1的第一侧面入射的光。
适当地设置比包含透明衬底的第一衬底1折射率低的低折射率层3的折射率(nL)和第一衬底1的折射率(nl)间的折射率差Δn，由此在第一衬底1和低折射率层3的边界即二者之间的交界面处可以发生从第一衬底1的第一侧面进入的入射光的全反射。
在常规光调制显示器件中，带图形的结构，如透明电极、定向薄膜或彩色滤光片与透明衬底的内侧接触，但是透明电极、定向薄膜和彩色滤光片的折射率比透明衬底的折射率高或大致相同，因此，在透明衬底和这些带图形结构的交界面上不发生从透明衬底侧面入射的光的全反射，此外当带图形结构如彩色滤光片与透明衬底接触时，在图形之间或其上发生散射，这会引起显示照明非均匀性。
同时，在本发明中的上述结构能使入射光的足够的光定向到光入射侧面的相反的侧面，其是与构成第一衬底1的透明衬底的第一侧面相反的第二侧面，并能消除在显示照明中的非均匀性。
但是，在透明电极层7和彩色滤光层4内置时，也就是其在透明材料层3之中，在包含透明衬底的第一衬底1和包含透明材料层的低折射率层3之间的交界面也能发生入射光的全反射。因此，对透明电极，定向薄膜和彩色滤光器的材料的限制被消除了，并由此增强了液晶显示器件的构造的自由度的程度。包含透明材料层的低折射率层3的厚度理想地为800nm或更厚。
通过如上所述设置低折射率层3的厚度，此厚度变成与全范围可见光波长相同或更大，并且在第一衬底1和低折射率层3之间的交界面上可以消除由于渐逝波引起的入射光的衰减。
在本发明的光调制显示器件中，也采用了上述结构，因此消除了前部光光源的光定向片的厚度这一现有技术中存在的问题，结果，显示的深度感觉可以被消除并且产生了减小液晶显示器件的厚度和重量的效果。
如上所述，在本例中，同样也布置有用于在低折射率层3和液晶层8之间仅透射至少特定偏振光的偏振层5，使其不能与包含透明材料层的低折射率层3的下部直接接触。
换句话说，从光源12发出的光是非偏振光。在第一衬底1和液晶层8之间不布置偏振层5的情况下，非偏振光进入液晶层8。因此，很难正常显示。黑色显示尤其地困难。
即使布置偏振层5，在偏振层5与包含作为光定向层的透明衬底的第一衬底1的下部直接接触的情况下，偏振层5的折射率几乎与构成第一衬底1的透明衬底的折射率相同，因此在第一衬底1和偏振层5之间的交界面不能发生入射光的全反射，这将夹在第一和第二衬底之间致显示照明的非均匀性。
因此，偏振层5优选地布置在低折射率层3和液晶层8之间，以使其不与低反射率层3的下部直接接触。此结构使从透明衬底入射的非偏振源光起偏成为线性偏振光或圆偏振光，由此能确保显示并同时能减小显示照明中的非均匀性。
在偏振层5的下部还布置相差层6，因此可执行液晶的光学补偿，消除了显示反转和颜色不均匀。
下面将根据本实施例说明在如夜间的弱外部光环境下的显示原理。
图9是将图8中的液晶显示器件的A部分放大的剖面图。从发光的光源12发出的光从第一衬底1的第一侧面进入第一衬底1之中，并且在凸起平坦部分103a和空气之间的边界面上发生全反射。
发生全反射的入射光接着被在包含透明衬底的第一衬底1和凸起部分11之间的交界面被折射，到达包含透明衬底的第一衬底1的下表面(与观察者一侧表面相反一侧的表面)和低折射率层3之间的交界面，之后在此交界面上再次发生入射光的全反射。入射光重复全反射和折射并传播到显示表面的整个表面。
在传播入射光过程中，到达凸起倾斜部分103b的光以与前反射角不同的角反射，透射包含透明衬底的第一衬底1。透射的光传播到彩色滤光层4、偏振层5、相差层6和液晶层8，并在反射电极层9上反射，再次透射入液晶层8、相差层6、偏振层5、彩色滤光层4、包含透明材料层的低折射率层3以及包含透明衬底的第一衬底1，以及凸起部分11，从而被观察者看到。显示对比度、灰度序列显示和彩色显示由施加到液晶上的电压控制。
在如此的本实施例中，包含透明衬底的第一衬底1、凸起部分11和包含透明材料层的低折射率层的低折射率层3的作用与前部光源的光定向功能完全相同并能够在黑暗的地方显示。
作为上述实例的修改实例，在本特定实例中，也有包含透明材料层的低折射率层3，使其与包含透明衬底的第一透明衬底1的下表面接触。但是，此低折射率层3可以由偏振层5、相差层6或透明电极层7中的任何一个构成。也就是，在偏振层5、相差层6或透明电极层7中的任何一个比包含透明衬底的第一透明衬底1的折射率低、且没有透明材料层3的条件下，此层作为低折射率层，由此能够构造使在由偏振层5、相差层6或透明电极层7中的任何一个构成的低折射率层3和包含透明衬底的第一衬底1之间的交界面发生入射光的全反射。也就是，此构造能构造成为使偏振层5、相差层6或透明电极层7中的任何一个结合透明材料层3的低折射率具有的功能和作用而不使用透明材料层3。
作为本实施例的进一步修改，偏振层5和彩色滤光层4可以用至少一个彩色偏振层来代替，其仅透射不同的特定波段的特定偏振光。优选地，在一个像素中空间地布置多个彩色偏振层。也就是，布置彩色偏振层，用单一层进行起偏和彩色滤光功能。因此，位于包含观察者一侧的透明衬底的第一衬底1和液晶层8之间的层叠体的层的数目得以减少使制作工艺有效地简化。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件中，特别在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底处的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第三实施例
接下来，下面具体说明本实施例的制备方法。图10A至10G是用以根据本发明的一个实施例中的光调制(液晶)显示器件的制作方法的剖面图，其中图10A至10C表示结合了前部光源的光定向功能的液晶显示器件中的第一玻璃衬底的制作工艺，图10D至10F表示第二玻璃衬底的制作工艺和液晶显示部分的组合工艺。同时，图10G也示出在本发明中的液晶显示器件中的凸起部分的制作工艺。作为制作的示例性工艺的流程，首先制备液晶显示部分14，然后在液晶显示部分14上形成凸起部分11。
如图10A所示，在将比玻璃衬底1折射率更低的UV固化透明材料均匀地应用到第一透明衬底1上之后，通过执行紫外线曝光使材料硬化，此后形成包含具有2μm或更薄的均匀厚度的透明材料层的低折射率层3。然后，R(红色)彩色保护层应用到包含透明材料层的低折射率层3上，之后执行图形曝光、显影、坚膜以形成彩色滤光器的红色(R)层4a。通过执行相同的操作，形成G(绿色)层4b和蓝色(B)层4c，并且形成厚度大约为1μm的被空间分开的彩色滤光层4。在形成的彩色滤光层4的表面不光滑的情况下，在彩色滤光层4的表面上形成包含透明树脂的覆盖层以使其表面光滑。
如图10B所示，在彩色滤光层4上形成各向异性吸收材料之后，如用以定向双色颜料的定向层5b，包含双色颜料的UV固化树脂被均匀地应用以执行紫外曝光。由此形成UV固化树脂层5a，其中双色颜料为单轴取向。使用的双色颜料是吸收青色、品红色、黄色等的双色颜料的混合物，并且此混合物吸收几乎整个范围的可见光。此外，双色颜料为单轴取向，由此发生光的各向异性吸收而形成在单轴取向中的UV固化树脂层5a的层叠体和用以定向双色颜料的定向层5b。包含定向层5a和5b的层叠体作为偏振层5。也就是，在本实施例中的偏振层5包含用以定向双色颜料的定向层5b和包含双色颜料的UV固化树脂层5a的双层结构。
如图10C所示的工艺，在具有单轴取向的UV固化树脂层5a上应用并形成用以定向液晶单体的定向层6b之后，用紫外线固化液晶单体，随后形成单轴各向异性层6a，其在波长550nm处大约有275nm的双折射率量。单轴各向异性层6a的光轴依赖于定向层6b的取向，并且单轴各向异性层6a的光轴与以偏振层5的吸收轴为参考顺时针方向旋转大约15度的轴相一致。
通过重复与上述操作相同的操作，在定向层6d上应用并形成用以定向液晶单体的定向层6c之后，液晶单体被紫外线硬化而形成单轴各向异性层6c，其其在波长550nm处大约有137nm的双折射率量。单轴各向异性层6c的光轴与以偏振层5的吸收轴为参考顺时针方向旋转大约75度的轴相一致。
包含四个层的相差层6，具体地是定向层6b、单轴各向异性层6a、定向层6d和单轴各向异性层6c，用作宽范围四分之一波片，用以在几乎整个可见光范围内将从偏振片5入射的线性偏振光转换成为圆偏振光。
在本实施例中，包括两个单轴各向异性层6a和6c的相差层6在不包括定向层6b和6d时使用，但是并不限于此，并且相差层6可以包括一个单轴各向异性层。在这种情况下，要合适地调整光轴的方向和相差层6的双折射率量。
如图10D所示，包含ITO(铟锡氧化物)等的透明电极层7通过溅射技术形成于相差层6上。
如图10E所示，第二玻璃衬底2上形成驱动层10，其位于具有源矩阵器件的阵列上用以驱动每个像素，并且接着在驱动层10的上表面上形成包含凹凸状金属反射盘的反射电极层9。
下面参考图10F说明液晶显示部分14的组合工艺。在前面的工艺中，设计了分别具有第一和第二多层结构的第一和第二衬底1和2。在形成于图10D所示的第一衬底1上的第一多层结构中的透明电极层7的表面上，形成用以定向液晶的第一定向层18a。在形成于图10E所示的第二衬底2上的第二多层结构中的反射电极层9的表面上，形成用以定向液晶的第二定向层18。第一定向层18a的取向是以偏振层5的吸收轴为参考顺时针方向大约35度的方向，第二定向层18b的取向是逆时针方向大约37度的方向。
然后，在两个衬底1和2之间夹上间隔物(未画出)和密封介质20，使两衬底1和2之间有大约4μm的间隙。最后，从入口向间隙注入液晶19，并且用液晶19填满间隙，之后，密封入口完成液晶显示部分14，其中，液晶显示层8包括液晶19、间隔物和密封介质20、以及夹着它们的第一和第二定向层18a和18b。
此外，要注意一件事，尽管在附图中没有画出，但液晶显示部分14的第一玻璃衬底1a凸出到从第二玻璃衬底2a的外面，这有利于安排光源12。
下面参考图11A至11D说明液晶显示器件的凸起部分11的制备工艺。
如图11A所示，在本工艺之前制备的液晶显示部分14被布置为将第一玻璃衬底1a定位于第二玻璃衬底1b上。制备金属铸模15，其分布有剖面形状近似为锯齿形状的点状形式或形成为直线形状的凸起。透明树脂片16布置在液晶显示部分14和金属铸模15之间，其中透明树脂片16位于第一玻璃衬底1a上。
如图11B所示，从金属铸模15的上部向透明树脂片16施加压力17，并且透明树脂片16被压在液晶显示部分14的表面上，也就是在第一玻璃衬底1a的表面上。此后，透明树脂片16被加热到玻璃转变点的温度或更高的温度，被转变成金属铸模15的凸起的形状。
如图11C所示，在施加压力17的状态下，透明树脂片16被冷却到室温，然后将金属铸模15从液晶显示部分14上剥离，也就是从透明树脂片16上剥离。结果，在透明树脂片16的表面上，印上了金属铸模15的凸起的形状，并且第一玻璃衬底1a和透明树脂片16在光学上相互接触。因此，在第一玻璃衬底1a上形成了凸起部分11。
在透明树脂片16和第一玻璃衬底1a没有贴好的情况下，使用其折射率与第一玻璃衬底1a几乎一致的粘合剂或者其折射率与透明树脂片16的折射率几乎一致的粘合剂将透明树脂片16和第一玻璃衬底1a粘合。
在本实施例中，将液晶19注入到液晶显示部分14中之后，形成凸起部分11。但是，在液晶被注入到液晶显示部分14之前也可以形成凸起部分11。
此外，在上述工艺中，在大气中执行加压处理，但是也可以在真空中执行加压处理。如果在真空中执行加压处理，那么在透明树脂片16上不会印下空气泡，由此此处理能有效地改善产出比。
如图11D所示，发射白光的光发射二极管12、包含将从光发射二极管12发出的源光形成为线性光源的透明材料的夹在第一和第二衬底之间杆(未画出)、以及反射器13被布置在第一玻璃衬底1a的第一侧面1b上，也就是，第二玻璃衬底2a的凸出部分的外面。或者除此之外，第一玻璃衬底1a的第一侧面1b被精细抛光，或者在第一侧面1b上形成透明树脂层(未画出)从而形成镜面加工表面。通过图10A至10F和11A至11D所示的上述一系列工艺，完成了根据本实施例的液晶显示器件的结构。
根据本实施例，第一和第二玻璃衬底1a和2a被用作第一和第二透明衬底1和2，但是，并不是必须限制为玻璃衬底，例如，透明塑料衬底也可以用作第一和第二透明衬底1和2。
而且，根据本实施例，至少从观察者一侧(从附图的上部)，包括透明材料层的低折射率层3、彩色滤光层4、偏振层5、相差层6、透明电极层7、液晶层8以及反射电极层9，还有驱动层10按照此顺序层叠。但是，如果偏振层5存在于相差层6之上的位置，也就是接近第一透明衬底1的位置，可以获得与本实施例相同的效果。因此，作为本实施例的修改实例，例如，从观察者一侧(从附图的上部)看，透明材料层3、偏振层5、彩色滤光层4、相差层6、透明电极层7、液晶层8和反射电极层9，还有驱动层10按照此顺序层叠。或者作为本实施例的进一步修改实例，例如，从观察者一侧看，透明材料层3、偏振层5、相差层6、彩色滤光层4、透明电极层7、液晶层8和反射电极层9，还有驱动层10按照此顺序层叠。
此外，作为本实施例的进一步修改实例，按可见波长或更低的间距形成的金属格子可以用来代替偏振层5。互补(comlementary)彩色基的彩色滤光器，典型的为Y(黄色)、M(品红色)和C(青色)可以用来代替彩色滤光器层4。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第四实施例
图12是说明根据本发明的第四实施例的液晶显示器件的剖面图。根据图12中所示的第四实施例的液晶显示器件的结构与根据图8所示的第二实施例的液晶显示器件的上述结构有一点不同。此外，在图12所示的液晶显示器件的构造中，与图8中使用的符号相同的符号，代表与根据图8中所示的第二实施例的构造的相同的部分。
如图12所示的结构与图8所示的结构的对比中可以看出，根据图12所示的第四实施例的液晶显示器件的结构中，具有起偏功能和彩色显示功能为一体的偏振层22代替了具有根据图8所示的第二实施例的液晶显示器件的上述结构的偏振层5和彩色滤光层4。因此，除了在第二实施例中说明的效果，还可以获得减少层叠的数目和包含在本实施例中的制作工艺的简化效果。
下面参考图13A至13D说明根据本实施例的液晶显示器件的制作工艺的一部分。
如图13A所示，在将比玻璃衬底1a折射率更低的UV固化透明材料均匀地应用到第一透明衬底1a上之后，通过执行紫外线曝光使材料硬化而形成包含具有2μm或更薄的均匀厚度的透明材料层的低折射率层3。
然后，在包含透明材料层的低折射率层3上形成各向异性吸收材料如用以定向双色颜料的定向层22d之后，包含双色颜料的UV固化树脂被均匀地应用以执行紫外曝光。由此形成UV固化树脂层22d，其中双色颜料为单轴取向。使用的双色颜料是吸收青色、品红色、黄色等的双色颜料的混合物，并且此混合物吸收几乎整个范围的可见光。
此外，包含透射红光(R)的双色颜料的具有UV固化特性的液晶单体混合物22a被均匀应用到其上。
如图13B所示，布置衬底上的条状的图形掩膜23之后，使用图形掩膜23对包含双色颜料的具有UV固化特性的液晶单体混合物22a进行选择性地紫外线曝光。
然后，如图13C所示，取出所使用的图形掩膜23，在液晶单体22a中未被曝光的部分通过显影被去除而形成带图形的红(R)色偏振层22a。
如图13D中所示，将包含透射绿光(G)的双色颜料的液晶单体混合物22b应用到红(R)色偏振层22d上之后，条状的图形掩膜(未画出)被布置在衬底上，使用图形掩膜对包含透射绿光(G)的双向颜料的液晶单体混合物进行选择性紫外线曝光。然后，所使用的图形掩膜被去除，并且液晶单体22b中未被曝光的部分通过显影被进一步去除，从而形成带图形的绿(G)色偏振层22b，其中带图形的绿(G)色偏振层22b与带图形的红(R)色偏振层22a空间上是分离的。
然后，将包含透射蓝光(B)的双色颜料的液晶单体混合物22c应用到蓝(B)色偏振层22d上之后，条状的图形掩膜(未画出)被布置在衬底上，使用图形掩膜对包含透射蓝光(B)的双向颜料的液晶单体混合物进行选择性紫外线曝光。然后，所使用的图形掩膜被去除，并且液晶单体22c中未被曝光的部分通过显影被进一步去除，从而形成带图形的蓝(B)色偏振层22c，其中带图形的蓝(B)色偏振层22c与带图形的绿(G)色偏振层22b空间上是分离的。
通过上述工艺，形成了空间上相互分离的包含红(R)色偏振层22a、绿(G)色偏振层22b和蓝(B)色偏振层22c的彩色偏振层22。
然后，通过与第二实施例相同的工艺，完成根据本实施例的液晶显示器件的结构。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第五实施例
作为从观察者一侧的第一衬底方向照亮显示器件的构造的替换，本发明可以采用从与观察者一侧的第一衬底相反的第二衬底一侧照亮显示器件的构造，也就是后光源类型构造。
图14是根据本发明的第五实施例的光调制显示器件的剖面图。将采用液晶显示器件作为实例说明在本实施例中的光调制显示器件。液晶显示器件包含包括液晶层8的多层结构和夹着多层结构的一对第一透明衬底2和第二透明衬底1。此多层结构由层叠体构成，此层叠体从观察者一侧看按此顺序包括第一偏振层5-1、彩色滤光层4、第一透明电极层7-1、液晶层8、第二透明电极层7-2和第二偏振层5-2还有包含比第一透明衬底2的折射率低的低折射率层402。
而且，至少在第一透明衬底2的第一侧面上的光源12和用于收集从光源12发出的光的反射器13被安排在第一透明衬底2的第一侧面上。在第一透明衬底2的第一侧面上也采用镜面精加工，以便消除散射光的缺陷。
在第一透明衬底2的表面上还有凸起部分11，其用于沿液晶层8的方向反射从第一透明衬底2的第一侧面入射的光。
在第一透明衬底2的凸出的外侧还设有反射层405，由此沿液晶层8的方向反射从凸起部分11泄漏的光。
根据本实施例的液晶显示器件的结构通过与第三实施例中说明的形成工艺以相同的方式形成每一层并以相同的方式组合来制备的。但是，第一和第二偏振层5-1和5-2的每个吸收轴相互成直角，并且液晶层8的取向还与偏振层的任一吸收轴一致。当组合液晶层显示部分时，与光源接触表面相反的方向一侧也有液晶入口，由此易于连接光源12和第一透明衬底2。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第六实施例
本实施例与上述实施例有相同的构造，但是，如图4所示，凸起部分11形成在显示区500，即与显示区域的几乎相同的部分501中。
这样，射入到光调制层中的无效的光被减少，由此能改善光学有效性。由无效的入射光夹在第一和第二衬底之间致的散射光进一步被限制，因此可以改善视觉质量。在本实施例中的显示器件可以以上述第三实施例相同的方式制备。但是，其在金属铸模15上形成的剖面形状几乎为锯齿形的凸起存在的区域，与显示区几乎相同，并且将金属铸模15压在显示部分14上时凸起存在的区域与显示区域一致，也就是对其重叠对齐，由此制备显示器件。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第七实施例
在图5中说明根据本发明实施例的液晶显示器件的结构。在图5中所示的液晶显示器件的结构与根据参考图10A至10F和图11A至11D所说明的第三实施例的制作方法获得的结构几乎完全相同，但是，有一点不同，即用以隐藏密封介质20的光阻挡层502被选择性地形成在低折射率层3和彩色滤光层4之间，其中光阻挡层502可根据密封介质20调整，也就是从平面图看重叠相同部分。这样，通过提供光阻挡层502，密封介质避免了输出到光调制层即液晶层8的光发生散射，由此避免视觉质量变坏。此外，在图5中，在彩色滤光层4中用黑色表示的区域表明构成彩色滤光层4的三原色的彩色偏振层是空间上相互分离的。
在上面实施例说明的制作方法中，根据本实施例的结构通过形成比衬底的折射率低的透明材料层、之后应用黑色保护层、进行图形曝光、显影并坚膜以形成光阻挡层、然后层叠如上面实施例所示的每一层。
此外，在将如黑色颜料的光吸收介质混合到密封介质中，而不是光阻挡层502中的情况下，也可以获得与本实施例相同的效果。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第八实施例
在图15中说明根据本实施例的液晶显示器件的结构。图15所示的液晶显示器件的结构与在上述第七实施例中参考图5说明的结构有下面说明的一点不同。根据图5所示的结构，密封介质20位于液晶层8的液晶19的外周边部分，并且夹在液晶层8的第一和第二定向层18a和18b相邻的空隙中。而且，光阻挡层502布置为根据密封介质20调整，即重叠密封介质层20。相应地，根据在本实施例中图15所示的结构，密封介质20不仅存在于液晶层18的液晶19的外周边部分，而且存在于第一定向层18a、透明电极层7、相差层6、偏振层5和彩色滤光层4的外周边部分，而不具有光阻挡层502。换句话说，第一定向层18a、透明电极层7、相差层6、偏振层5和彩色滤光层4并不存在于密封介质20之上。因此，限制了形成多层结构的每一层的剥离，并改善了可靠性。
根据本实施例的上述结构可这样制备，即通过印刷方法选择性地应用每层的材料而当形成第一定向层18a、透明电极层7、相差层6、偏振层5和彩色滤光层4时避免一个区域被应用密封介质20。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第九实施例
图16A至16D是表示根据本发明的第九实施例的液晶显示器件的制作工艺的视图。与第三实施例相同的组成部分用相同的符号表示。在第三实施例和此第九实施例之间有一点不同，即二者不同在于凸起部分11的制作方法不同。
如图16A所示，在第三实施例中制备的液晶显示部分14被布置为使第一玻璃衬底1a位于图中的上面的位置。UV固化透明树脂被应用到液晶显示部件14上以形成透明树脂层49。
如图16B所示，剖面的形状几乎是V形的凸起的形状以点的形式分布在显示表面中，或者以直线形式形成的金属铸模15被布置在透明树脂层49的上面位置，并且压力17从上面施加以使金属铸模15的凸起的形状印到透明树脂层49上。
如图16C所示，当从上面施加压力时，紫外光50从液晶显示部分14的第一衬底1a的第一侧端入射到第一衬底1a以聚合并硬化紫外固化树脂。
如图16D所示，金属铸模15被从形成在液晶显示部分14上的透明树脂层49上剥离。由此，金属铸模15的凸起的形状被印在透明树脂层49上并且第一玻璃衬底1a和透明树脂层49光学上相互紧密接触。由此，在第一玻璃衬底1a上形成了凸起部分11并且完成本实施例中的显示器件。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第十实施例
图17A和17B是说明根据本发明的第十实施例的液晶显示器件的制作工艺的视图。与第三实施例相同的组成部分用相同的符号表示。在第三实施例和此第十实施例之间有一点不同，即凸起部分11的制作方法不同。
如图17A所示，在第三实施例中制备的液晶显示部分14被布置为使第一玻璃衬底1a位于图中的上面的位置。与第一透明衬底折射率几乎相同的UV固化透明树脂，或与透明树脂片的折射率几乎相同的UV固化透明树脂被应用到第一透明衬底上以形成透明树脂层49。
剖面的形状几乎是V形的凸起的形状以点的形式分布在透明树脂层49的显示表面中，或者以直线形式形成的透明树脂片16贴于其上。
如图17B所示，紫外线50从液晶显示部分14的上面照射，形成透明树脂层49的UV固化树脂被聚合并硬化，由此使第一透明衬底1a和透明树脂片16光学上相互紧密接触。因此，在第一玻璃衬底1a上形成了凸起部分11从而完成了本实施例中的显示器件。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第十一实施例
在本发明的第十一实施例中，在上面实施例中制备的液晶显示器件被分成两个或多个显示器件以同时制备至少两个或多个液晶显示器件。也就是，组合显示部分14之后，形成凸起部分11，此后液晶显示器件被分成多个单个的显示器件以同时制备至少两个或多个液晶显示器件。由此，工艺的可靠性得到改善并且产出比增加。此外，两个或多个液晶显示器件能同时形成降低了生产成本。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第十二实施例
根据本发明的第十二实施例，在组合一对第一和第二衬底之前，在第一和第二衬底的一个或两个内表面上或者当组合第一和第二衬底时面向光调制层或液晶层存在的方向的表面上预先设置一个刻度。在凸起部分11的观察者一侧的表面上形成凸起和沟槽之后，显示器件被分成多个独立的显示器件。具体地，在每个衬底上通过上述实施例中说明的方法形成多层结构之后，预先设置适合切割部分的刻度，其最终将显示器件分成多个单独的显示器件。此后，进行显示部分的组合并继而形成凸起部分11，从而通过沿刻度切割显示器件同时制备至少两个或多个显示器件。因此，在分割过程中的产出比可以得到改善。
如上所述，根据与上述实施例相同的本实施例，在光调制显示器件，具体地在液晶显示器件中，具有低折射率层，此低折射率层与传播照明光的衬底的内表面接触并且比衬底有更低的折射率，由此确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。
第十三实施例
图18是表示作为根据本发明的显示装置的便携式电话的正视图。在本实施例中，根据上述实施例的光调制显示器件的显示区是可看到的情况下，便携式电话具有此显示装置。例如，如图18所示，便携式电话包括主体601、天线602、操作区603和显示部分500。根据本发明，显示器件可降低厚度和重量并增强显示质量。
在本实施例中，便携式电话作为显示装置表示出来，但是，显示装置并不限于便携式电话。
此外，本发明并不限于每个实施例，并且很明显，每个实施例可以在本发明技术构思的范围内进行适当的修改。
工业实用性
如上所述，在光调制显示器件，具体在液晶显示器件中，具有低折射率层，该层与光在其中传播的衬底的内表面相接触并且比衬底的折射率低，由此获得具有改善的均匀类型照明器件的光调制显示器件。这确保了在衬底中传播的定向光的足够的量，减少了显示照明中的非均匀性，并且减少了安装有此器件的显示装置的厚度和重量，从而能够高质量显示。

Claims (64)

1.一种光调制显示器件，其包括包含光调制层的多层结构和夹着此多层结构的一对第一和第二衬底：其中
至少第一衬底构造为光在其中传播；以及
多层结构通过包括比第一衬底折射率低且与第一衬底直接接触的低折射率层而构造为在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起以倾斜方向入射到交界面的光的全反射。
2.根据权利要求1的光调制显示器件，其中低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
3.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包括液晶层。
4.根据权利要求1的光调制显示器件，还包括反射结构，其将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面。
5.根据权利要求1的光调制显示器件，其中反射结构包含分层结构，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面上的多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个。
6.根据权利要求5的光调制显示器件，其中多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个存在于与光调制显示器件的显示区的几乎相同的区域。
7.根据权利要求1的光调制显示器件，其中低折射率层包含透明材料。
8.根据权利要求1的光调制显示器件，其中低折射率层包含SiO2。
9.根据权利要求1的光调制显示器件，其中低折射率层包含MgF。
10.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构还包括在低折射率层和液晶层之间仅透射特定的偏振光的偏振层。
11.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构还包括多个彩色偏振层，其仅透射不同特定波长波段的特定的偏振光并且在低折射率层和液晶层之间的每个像素区中空间地布置。
12.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构还包括仅透射特定的偏振光的偏振层和在低折射率层和液晶层之间的至少一个或多个相差层。
13.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构包括仅透射不同特定波长波段的特定偏振光且在每个像素区中空间地布置的多个彩色偏振层和至少一个或多个相差层。
14.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构包括层叠体，此层叠体在低折射率层和液晶层之间以此顺序层叠了仅透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、仅透射特定偏振光的偏振层、以及至少一个或多个相差层。
15.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光源布置在第一衬底的第一侧端的附近并且第一侧端与第二衬底的侧端相比凸出到外面。
16.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构还包括用于贴合包括在多层结构中的液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件和被调整以使其从垂直于交界面的方向看重叠密封部件的光阻挡层。
17.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层并且多层结构还包括用于贴合在低折射率层和液晶层之间以此顺序层叠了透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、透射仅特定偏振光的偏振层以及至少一个或多个相差层的层叠体的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件。
18.根据权利要求1的光调制显示器件，其中光调制层包含液晶层，光源位于第一衬底的第一侧端的附近，并且当在一对第一和第二衬底之间注入液晶材料时使用的液晶入口位于与第一侧端不同的液晶层的侧面部分。
19.一种包括多层结构的光调制显示器件，此多层结构包含光调制层和构造为光在其中透射的光学传播区域，其中：
多层结构通过包括比光学传播区域折射率低并且与光学传播区域直接接触的低折射率层构造为光学传播区域和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
20.根据权利要求19的光调制显示器件，其中低折射率层的折射率(nL)和光学传播区域的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
21.根据权利要求19的光调制显示器件，还包括反射结构，其将从光学传播区域倾相对于光学传播区域的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面。
22.根据权利要求19的光调制显示器件，其中反射结构包括分层结构，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
23.根据权利要求19的光调制显示器件，其中低折射率层包含透明材料。
24.根据权利要求19的光调制显示器件，其中光学传播区域包含构造为光在其中传播的衬底。
25.根据权利要求19的光调制显示器件，其中光学传播区域包括构造为光在其中传播的衬底和插入在衬底和低折射率层之间且与衬底有相同折射率的薄膜。
26.一种液晶显示器件包括至少：
成对的第一和第二衬底，其中至少第一衬底构造为光在其中传播；
位于第一衬底的第一侧端附近的光源；
夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其至少包括比第一衬底折射率低并且还与第一衬底直接接触的低折射率层、透射不同特定波长波段的光的彩色滤光层、仅透射特定偏振光的偏振层以及至少一个或多个相差层；以及
将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构：
其中，在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
27.根据权利要求26的液晶显示器件，其中低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
28.根据权利要求26的液晶显示器件，其中反射结构包括分层结构，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或多个沟槽中的至少任意一个。
29.根据权利要求28的液晶显示器件，其中多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个存在于与光调制显示器件的显示区几乎完全相同的区域。
30.根据权利要求26的液晶显示器件，其中低折射率层包含透明材料。
31.根据权利要求26的液晶显示器件，其中低折射率层包含SiO2。
32.根据权利要求26的液晶显示器件，其中低折射率层包含MgF。
33.根据权利要求26的液晶显示器件，其中第一衬底的第一侧端与第二衬底的侧端相比凸出到外面。
34.根据权利要求26的液晶显示器件，其中多层结构还包括用于贴合包括在多层结构中的液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件和被调整以使其从垂直于交界面的方向看重叠密封部件的光阻挡层。
35.根据权利要求26的液晶显示器件，其中多层结构还包括用于贴合在彩色滤光层、偏振层、相差层和液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件。
36.根据权利要求26的液晶显示器件，其中当在一对第一和第二衬底之间注入液晶材料时使用的液晶入口位于与第一侧端不同的液晶层的侧面。
37.一种液晶显示器件包括至少：
成对的第一和第二衬底，其中至少第一衬底构造为光在其中传播；
位于第一衬底的第一侧端附近的光源；
夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包括比第一衬底折射率低并且还与第一衬底直接接触的至少一个低折射率层、仅透射不同特定波长波段的特定偏振光并空间地布置在每个像素区域中的多个彩色偏振层、和至少一个或多个相差层；以及
将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构：
其中，在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
38.根据权利要求37的液晶显示器件，其中低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(n1)满足nL-nl＜-0.01的条件。
39.根据权利要求37的液晶显示器件，其中反射结构包含分层结构，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个。
40.根据权利要求39的液晶显示器件，其中多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个存在于与光调制显示器件的显示区几乎完全相同的区域。
41.根据权利要求37的液晶显示器件，其中低折射率层包含透明材料。
42.根据权利要求37的液晶显示器件，其中低折射率层包含SiO2。
43.根据权利要求37的液晶显示器件，其中低折射率层包含MgF。
44.根据权利要求37的液晶显示器件，其中第一衬底的第一侧端与第二衬底的侧端相比凸出到外面。
45.根据权利要求37的液晶显示器件，多层结构还包括用于贴合包括在多层结构的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件和被调整以使其从垂直于交界面的方向看重叠密封部件的光阻挡层。
46.根据权利要求37的液晶显示器件，其中多层结构还包括用于贴合在彩色偏振层、相差层和液晶层的周边区域中的一对第一和第二衬底的密封部件。
47.根据权利要求37的液晶显示器件，其中当在一对第一和第二衬底之间注入液晶材料时使用的液晶入口位于与第一侧端不同的液晶层的侧面。
48.一种光调制显示器件包括至少：
成对的第一和第二衬底，其中至少第一衬底构造为光在其中传播；
位于第一衬底的第一侧端附近的光源；
夹在第一和第二衬底之间的多层结构，其包括比第一衬底折射率低并且还与第一衬底直接接触的低折射率层、第一透明电极层、第一绝缘层、带电荷细小颗粒填充层、第二绝缘层和第二透明电极层；以及
将从第一衬底相对于第一衬底的低折射率层相反的侧面的沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构：
其中，在第一衬底和低折射率层之间的交界面引起倾斜入射到交界面的光的全反射。
49.根据权利要求48的光调制显示器件，其中低折射率层的折射率(nL)和第一衬底的折射率(nl)满足nL-nl＜-0.01的条件。
50.根据权利要求48的光调制显示器件，其中反射结构包括分层结构，此分层结构具有在与第一衬底相反的侧面的多个凸起或和多个沟槽中的至少任意一个。
51.根据权利要求50的光调制显示器件，其中多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个存在于与光调制显示器件的显示区几乎完全相同的区域。
52.根据权利要求48的光调制显示器件，其中低折射率层包含透明材料。
53.根据权利要求48的光调制显示器件，其中低折射率层包含SiO2。
54.根据权利要求48的光调制显示器件，其中低折射率层包含MgF。
55.一种光调制显示器件的制作方法，包括步骤：
制造光调制器件，其包括构造为光在其中传播的第一衬底、形成与第一衬底配对的第二衬底、夹在第一和第二衬底之间的多层结构，此多层结构包括光调制层和与第一衬底接触并包含比第一衬底折射率低的材料的低折射率层；以及
接着，形成将从第一衬底相对于光调制器件中的第一衬底的低折射率层相反的侧面的沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构。
56.根据权利要求55的光调制显示器件的制作方法，其中形成反射结构的步骤包含步骤：
将UV固化透明树脂应用到与第一衬底相反的侧面上；
将具有多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个的金属铸模压在UV固化透明树脂上，在加压时，从第一衬底的第一侧端引入紫外光线第一衬底，并且使UV固化透明树脂硬化，由此将金属铸模的形状印到UV固化透明树脂上。
57.根据权利要求55的光调制显示器件的制作方法，其中形成反射结构的步骤还包含步骤：
在第一衬底的相反的侧面形成透明树脂片；
将具有多个凸起或多个沟槽中的至少一个的金属铸模压在透明树脂上，并且在其上施加压力，并且当在其上加压时，加热透明树脂片达到玻璃的转变点的温度或透明树脂片温度更高，随后金属铸模的形状印到透明树脂片上；
当继续在其上加压时，将透明树脂片冷却到室温；以及
从透明树脂片上剥离金属铸模。
58.根据权利要求55的光调制显示器件的制作方法，其中还包含步骤：
形成反射结构；以及
此后，还将光调制显示器件分为多个单个的光调制显示器件。
59.根据权利要求58的光调制显示器件的制作方法，其中制造光调制显示器件的步骤还包含组合一对第一和第二衬底的步骤并在组合步骤之前事先在第一和第二衬底的至少一个中存在的光调制层的侧面提供刻度。
60.一种液晶显示器件的制作方法，包含步骤：
制造液晶器件，其包括构造为光在其中传播的第一衬底、形成为与第一衬底配对的第二衬底、和夹在第一和第二衬底之间的多层结构，此多层结构包括液晶层和与第一衬底接触并包含比第一衬底折射率低的材料的低折射率层；以及
此后，形成将从第一衬底相对于液晶器件中的第一衬底的低折射率层相反的侧面的沿倾斜方向入射的光的至少一部分以直角或接近直角反射到交界面的反射结构。
61.根据权利要求60的液晶显示器件的制作方法，其中形成反射结构的步骤还包含步骤：
将UV固化透明树脂应用到第一衬底相反的侧面上；以及
将具有多个凸起和多个沟槽中的至少任意一个的金属铸模压在UV固化透明树脂上，并且在加压时，从第一衬底的第一侧端引入紫外光线到第一衬底，随之使UV固化透明树脂硬化，由此将金属铸模的形状印到UV固化透明树脂上。
62.根据权利要求60的液晶显示器件的制作方法，其中形成反射结构的步骤还包含步骤：
在与第一衬底的相反的侧面形成透明树脂片；
将具有多个凸起或多个沟槽中的至少一个的金属铸模压在透明树脂上，并且在其上施加压力，并且当在其上加压时，加热透明树脂片达到玻璃的转变点的温度或透明树脂片温度更高，随后金属铸模的形状印到透明树脂片上；
当继续在其上加压时，将透明树脂片冷却到室温；以及
从透明树脂片上剥离金属铸模。
63.根据权利要求60的液晶显示器件的制作方法，还包括在形成反射结构的步骤之后，将液晶显示器件分成多个单个的液晶显示器件的步骤。
64.根据权利要求63的液晶显示器件的制作方法，其中制造液晶器件的步骤还包括组合一对第一和第二衬底并事先在第一和第二衬底的至少一个中存在的液晶层的侧面提供刻度。
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