CN1708723A - 具有光各向同性相的光补偿的电光式光调制元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿的电光式光调制元件，该光调制元件包括一个工作在液晶原介质的光各向同性相的液晶原介质，以及包括至少一个补偿元件，也涉及包含这种光调制元件的显示器。

Description

具有光各向同性相的 光补偿的电光式光调制元件

技术领域

本发明涉及一种补偿的电光式光调制元件，该光调制元件包括一个工作在液晶原介质的光各向同性相的液晶原(mesogenic)介质，以及包括至少一个补偿元件，也涉及包含这种光调制元件的显示器。

现有技术

在现有技术下典型使用的液晶显示(LCD)设备是例如TN型(扭转向列型)LCD，例如根据Schadt，M.and Helfrich，W.Appl.Phys.Lett.18，pp.127 ff(1974)，以及特别是根据DE30 22 818在150nm到600nm范围内具有低光延迟d·Δn的特殊形式的TN型LCD；STN型(超扭转向列型)LCD，例如根据GB 2.123.163，Waters，C.M.，Brimmel，V，and Raynes，E.Proc.3^rd Int.Display ResearchConference，Kobe 1983，pp.396ff和Proc.SID 25/4，pp.261 ff，1984，Scheffer，T.J.and Nehring，J.Appl.Phys.Lett.45，pp.1021 ff，1984and J.Appl.Phys.58，pp.3022 ff，1985，DE 34 31 871，DE 36 08 911and EP 0 260 450；IPS型(板内偏转)LCD，例如在DE 40 00 451和EP 0 588 568中所描述的；以及VA型或VAN型(垂直排列向列型)LCD，例如在Tanaka，Y.et al.Taniguchi，Y.，Sassa ki，T.，Takeda，A.，Koibe，Y.，and Okamoto，K.SID 99 Digest pp.206ff(1999)，Koma，N.，Noritake，K.，Kawabe，M.，and Yoneda，K.，International DisplayWorkshop(IDW)’97pp.789ff(1997)and Kim，K.H.，Lee，K.，Park，S.B.，Song，J.K.，Kim，and Suk，J.H.，Asia Display 98，pp.383 ff，(1998)中所描述的。

在迄今所知的和大部分已经商用的LCD设备中，至少是对所要求的应用来说，光学表现是不够的。特别是对比度，尤其是在彩色显示器中，亮度、色饱和度和这些参数的视角依赖性是明显需要改进的，并且如果这些显示设备要和广泛使用的CRT(阴极射线显象管)显示器比较性能特征的话，它就必须改进。现有技术下的LCD设备的另一个劣势通常是它的低空间分辨率和不够的响应时间，特别是对于STN型LCD，以及TN或IPS和VA型LCD。如果这些设备用于视频重放，例如在计算机显示屏上的多媒体应用或者电视机中，不够的响应时间这一劣势尤其突出。特别为此，但也同时更为快速显示光标移动，短的响应时间是必要的。

最近使用现有技术的一种新型的LCD和LC设备已经有报道。这些设备在例如WO 02/93244 A1，DE 10217273 A1，DE 102 41 301或者DE 103 139 79中被公开，并且这里同时被引用作为ISP(各向同性偏转面板)模式或设备。它们包括一种含有一种电可偏转的液晶原或液晶(LC)介质的电光式光调制元件，该液晶介质工作在光的各向同性相，例如在各向同性相(也就是在高于LC介质清澈点的温度)，或更好的，在一个蓝相中。当加载一个电场时，在光各向同性相中的液晶原或LC介质变为双折射。在光调制元件一侧的互相交叉的电极产生了一个和元件的平面平行的板内电场，该板内电场将液晶原或LC分子沿电场线方向排列在平面织构内。这种类型的一个典型的光调制元件示意性地描述在图1中，其中11是一层LC介质，12和13是线偏振器，14是电极以及15描述的电场线。图1A显示的是当LC材料处于液晶相时，在驱动状态下，亮态时的元件。图1B显示的是当LC材料处于光各向同性相时，在未驱动状态下，暗态时的元件，最好在蓝相中。LC层的场致双折射延迟了入射的线偏振光，使它能通过第二个偏振器。亮态的光学器件近似于在交叉的偏振器之间的平面排列的LC。虽然电极正上面的区域是垂直的，但是大部分LC是平面排列的。在暗态的光学器件是那种在交叉的偏振器之间的光各向同性介质。

ISP型LCD，在WO 02/93244 A1，DE10217273 A1，DE 102 41301和DE 103 139 79中，详细描述了其中使用的组件、合适的元件和LC介质，其全部的公开资料并入这里的应用作为参考。

ISP型LCD用于以下是合适的，电视机的显示屏，笔记本电脑或台式电脑的显示器，中央控制单元和例如赌博机这样的其他设备的显示屏，电光式显示器，例如钟表的显示面板，袖珍计算器，电子(小型的)游戏机，像PDA(个人数字助理)或移动电话这样的便携式数据库等。

然而，ISP模式的LCD一般视角表现力有限。例如，像在图1中显示的ISP模式的显示器，在特定的角度下暗态经常表现为漏光，于是导致对比度减小。另外，亮态亮度经常减弱并且染色效应会发生。同时，对比度一般是有限的，这在特别是像电视机这种大面积应用中是一个缺点。

本发明的发明者已经发现ISP型LCD的特性，特别是视角特征，可以通过使用一个含有一种或者多种特定类型的延迟膜的补偿器并以下面本发明所描述的特殊的排列方式，进行进一步的改进。特别的，本发明涉及到光学薄膜，该光学薄膜可应用于ISP型LCD来改进在暗态亮度的视角(在此为对比度)以及得到令人惊讶的亮态亮度和色彩。

本发明的一个目的是为光调制元件或者ISP模式的显示器提供一个补偿器，以改善其光学表现力。该补偿器应该更容易生产并且允许在更大规模下经济地制造。

本发明的另一个目的是提供一种根据本发明的补偿器的有益的用途。

本发明的另一个目的是提供一种包括一种发明的补偿器的光调制元件或者ISP模式的显示器，该发明的补偿器可以显示优异的性能，如好的对比度，减低的色差和宽视角。

对于本专业的技术人员，本发明的其他目的从下面的详细说明中是显而易见的。

以上的目的可以通过提供在上文和下文中描述的根据本发明的补偿器，光调制元件和显示器来达到。

术语定义

有关本发明中描述的偏振、补偿和延迟层、膜或板，以下给出的术语解释适用于整个申请。

术语‘膜’包括自承式，即独立式的材料膜或层，以及在一种支撑的基层上或两个基层之间的镀层或层，自承式材料膜或层表现出程度不同的显著的机械稳定性和适应性。

术语‘液晶或液晶原材料’或者‘液晶或液晶原混合物’指材料或者混合物，这些材料或混合物含有一种或多种棒型的，板形的或盘形的液晶原基团，即具有诱发液晶相形态能力的基团。带有棒形或板形基团的液晶(LC)混合物在技术上同时被称为“杆状”液晶。带有盘形基团的液晶混合物在技术上同时被称为“盘状”液晶。含有液晶原基团的混合物或材料不必自己展现一个液晶相。只有和其他混合物混合，或当液晶原混合物或材料，或它的混合物聚合时，它们显示为液晶相形态也是可能的。

为了简化，术语“液晶材料”用于液晶材料和液晶原的材料两者，并且术语“液晶原”用于材料的液晶原基团。

术语“定向(director)”指在液晶材料中液晶原的较好的取向，如果是杆状混合物，则是长分子轴的方向，如果是盘状混合物，则是短分子轴的方向。

术语“平面结构”或“平面取向”指一层光各向异性材料，其中光轴是充分平行于层的平面。

术语“均质垂直(homeotropic)结构”或者“均质垂直取向”指一层光各向异性材料，其中光轴充分垂直于层的平面。

术语“倾斜的结构”或“倾斜的取向”指一层光各向异性材料，其中光轴相对于层的平面倾斜一个0到90度之间的角θ。

术语“斜结构”或“斜取向”意思是一种如上面说明的倾斜的取向，其中层内的倾斜角在垂直于层的平面的方向上的0到90度的范围内单调地变化，较好的是从最小到最大值。

除非另外指明，斜层的倾斜角作为平均倾斜角θ_ave，θ_ave被定义为：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ave}}=\frac{\underset{d^{\′}=O}{\overset{d}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}^{\′}\left(d^{\′}\right)}{d}$

其中θ’(d’)是在层内，厚度为d’时的局部倾斜角，d是全部层厚。

在包含具有相同取向的单轴正双折射液晶材料的平面，均质垂直和倾斜的光膜或层中，光轴的方向由液晶材料的方向给出。

术语“单轴的”指一种材料，膜或层，它们具有三个彼此在方向上垂直的主折射率，其中两个主折射率是相同的并且第三个折射率和其他两个折射率不同，这就产生一个单一的，唯一的光轴。

术语“双轴的”指一种材料，膜或层，它们具有三个彼此在方向上垂直的主折射率，其中三个主折射率是不同的，这就产生两个光轴。

术语“A板”指一种光延迟器，该光延迟器利用一层光轴取向平行于层的平面的双折射材料。

术语‘扭转A板’指一种包括多个分子亚层的A板，每个亚层具有一个由相对于在层平面上的参考轴测量的一个方位角的或扭转角限定的光轴，其中所述的方位角或扭转角在垂直于层的方向上单调地变化。

术语‘C板’指一种光延迟器，该光延迟器利用一层光轴垂直于层的平面的双折射材料。

术语‘O板’指一种光延迟器，该光延迟器利用一层双折射材料，该双折射材料的光轴相对于层的平面取向为倾斜角。

术语‘倾斜O板’和‘斜型O板’指一种分别具有倾斜的或者斜型的结构的O板，如上面的定义。

在包含具有相同取向的光学的单轴双折射液晶材料的A-，C-和O-板内，光轴的方向通常与e轴的方向一致。

包含具有正双折射的光学的单轴双折射材料的A-，C-或O-板还指‘+A/C/O板’或‘正A/C/O板’。包含具有负双折射的光学的单轴双折射材料的A-，C-或O-板还指‘-A/C/O板’或‘负A/C/O板’。

一种具有正或负双折射的延迟膜还分别指‘正’或‘负’延迟膜。

发明内容

本发明涉及一种电光式光调制元件，该电光式光调制元件包括一种电极排列方式，至少一种元件用于光的偏振，以及一种液晶原调制介质，所述工作在液晶原调制介质处于无地址状态(unaddressed state)下的温度的光调制元件是处于光各向同性相，其特征在于它包括至少一种补偿元件，该补偿元件包括至少一种双折射聚合物膜。

本发明还涉及一种电光式光调制元件，该电光式调制元件包括一种电极排列方式，至少一种元件用于光的偏振，以及一种液晶原调制介质，所述工作在液晶原调制介质处于无地址状态下的温度的光调制元件是处于光各向同性相，其特征在于它包括至少一种补偿元件，该补偿元件包括：

a)至少一个光延迟层，该光延迟层具有一个光轴，该光轴充分平行于层平面和液晶原调制介质的表面，并且/或

b)至少一个光延迟层，该光延迟层具有一个光轴，该光轴充分垂直于层平面和液晶原调制介质的表面，并且/或

c)至少一个光延迟层，该光延迟层具有一个光轴，该光轴相对于层平面和液晶原调制介质的表面呈一个倾斜在0°到90°之间的角θ，并且/或

d)至少一个光双轴延迟层。

本发明还涉及一种电光式显示器，该显示器包括上文和下文中描述的一种或多种光调制元件。

本发明还涉及一种光补偿元件，用于上文和下文中描述的一种光调制元件或显示器中，该光调制元件或显示器包括至少一个双折射聚合物膜或包括上文和下文中描述的至少一层a)和/或至少一层b)和/或至少一层c)和/或至少一层d)。

发明还涉及上文和下文中描述的一种光调制元件或显示器的使用，用于显示信息或视频信号，例如电视屏幕或电脑显示器，或者用于投影系统。

具体实施方式

根据本发明的光调制元件或显示器工作在液晶原调制介质处于光各向同性相的温度下，像例如蓝相或各向同性相。

在本发明的一个较好的实施例中，光调制元件或显示器工作在液晶原调制介质的各向同性相，例如在介质的清澈点温度之上的温度。

在本发明的一个较好的实施例中，光调制元件或显示器工作在液晶原调制介质的蓝相，或者多个蓝相中的一个。

根据本发明的光调制元件或显示器中的较好的电极排列方式是能够产生具有一个显著的平行于液晶原调制介质的表面的分量的电场。

在光调制元件工作期间的更好的电极排列方式能够产生具有一个显著的平行于液晶原调制介质的平面的分量的电场。

更好的电极排列方式是位于液晶原调制介质层的一边。

更好的光调制元件或显示器还包括两个用于光偏振的元件，最好是线偏振器，它们将液晶原调制介质夹在中间，这样在所有情况下穿过光调制元件的光在通过液晶原调制介质前和通过液晶原调制介质后至少穿过一个偏振器。

在本发明的另一个较好的实施例中，光调制元件或显示器是一个多域显示器，非常好的包括至少两个域，其中液晶原调制介质中的分子的方向取向是平行于介质的平面并且彼此正交。所述较好的方向取向形成一个相对于偏振器取向的45°角。这种补偿的或未补偿的双域或多域元件或显示器具有特别改进的亮态亮度和颜色。

更好的光调制元件或显示器包括一种液晶介质。该液晶原或液晶介质更好的具有一种向列结构或碟状结构，最好是一个向列相。

根据本发明的光调制元件或显示器的光表现能力的改善是通过使用一个上文和下文描述的光补偿元件，在下文中称为补偿器。

在光调制元件或显示器中使用补偿器特别能得到更好的视角特征，好的对比度以及在宽视角时的高稳定性以及减小的色差。而且，它能改善在暗态亮度(在此为对比度)下和亮态亮度下的视角和颜色。

该补偿器包括有一个或多个延迟层，它们可以是例如补偿或延迟膜，这些膜含有一个固态的双折射材料，如双折射聚合物膜。它也能用来作为补偿元件，例如一个含有低分子量化合物的双折射液晶原或液晶介质的层，这些低分子量化合物较好地介于两个透明层之间并且被调整到相同方向。

特别的，较好的是一个含有延迟或补偿层或膜的补偿器，该层或膜含有双折射聚合材料。

进一步，较好的是一个含有延迟或补偿层或膜的补偿器，该层或膜含有偏振的或交联的液晶原或液晶(LC)材料。由于将一个双折射层的光延迟定义为层厚度d和双折射Δn的乘积d·Δn，使用高双反射的LC材料可以减少层厚度，或者在一个固定的层厚度下，来增加光延迟。而且，通过适当选择延迟层的LC材料，延迟层的光学性能可以适应那些在光调制元件或显示器中的LC材料的光学性能，这能得到改善的补偿效果。

在本发明的一个较好的实施例中，补偿器包括至少一层含有一个或多个含有延迟膜的层a)，延迟膜的光轴和膜平面充分平行，a)在下文中被称为A板。

该A板可以是一个正A板，其中平行于光轴方向的折射率大于垂直于光轴方向的折射率，或者是一个负A板，其中平行于光轴方向的折射率小于垂直于光轴方向的折射率。

特别的较好的补偿器包括至少一个正A板。

A板的光轴较好地平行于相邻偏振器的透射轴。

现有技术下已知的用作A板的合适的光膜，例如单轴伸展聚合物膜，如聚乙二醇对酞酸酯(PET)，聚乙烯醇(PVA)或者聚碳酸酯(PC)膜。

该A板较好地包括采用平面结构的聚合化的LC材料，如在WO98/04651所描述的，其全部的公开资料并入这里作为参考。

在另一个较好的实施例中，补偿器包括至少一层含有一个或多个含有延迟膜的层b)，延迟膜的光轴和膜平面充分垂直，b)在下文中被称为C板。

该C板可以是一个正C板，其中平行于光轴方向的折射率大于垂直于光轴方向的折射率，或者是一个负C板，其中平行于光轴方向的折射率小于垂直于光轴方向的折射率。

特别的较好的补偿器包括至少一个正C板。

由于正C板较好的使用含有采用垂直结构的聚合的LC材料的膜，如在WO 98/00475示例中所描述的，其全部的公开资料并入这里的应用作为参考。

现有技术下已知的用作负C板的合适的光膜，例如伸展的或单轴压缩塑料膜，如在US 4,701,028示例中描述的DAC或TAC，在US 5,196,953示例中描述的通过物理汽相淀积获得的无机薄膜，或者在US 5,480,964和US 5,395,918示例中所描述的负双折射聚酰亚胺膜。

作为负C板的更好的一个膜包括聚合旋光的LC，特别是具有胆固醇螺旋轴充分垂直于膜平面的并且具有一个短节距的以及在UV范围内有反射的胆固醇型液晶(CLC)，比如在GB 2,315,072和WO01/20394的示例中描述的UVCLC薄膜或高扭转的A板，其全部的公开资料并入这里的应用作为参考。在这些文件中描述的一个UVCLC膜和传统的具有一个e轴且轴向垂直于膜平面的负C板不具有相同的结构，但是作为负C板具有相同的光学特性。

在另一个较好的实施例中，补偿器包括至少一层含有一个或多个含有延迟膜且其光轴线与膜平面倾斜成一个在0°到90°之间的角θ的层c)，c)在下文中被称为O板。较好的是正O板。该O板可以有一个贯穿膜的充分固定的倾斜角，或者具有一个在垂直于膜平面的方向上单调地变化的倾斜角，后者也被称作斜型O板。

较好的是斜型O板。

在另一个较好的实施例中，补偿器包括两个倾斜O板层，其两个层的平均倾角都在相同的平面上并且方向相反。该实施例在图2A和2B中进行了描述并涉及两个倾斜层21和22，其中在两个层的不同部分中的光轴23和24在同一个平面上，以及当从一侧观察该层且θ从低值向高值变化时，倾角θ具有相反的变化方向，即各自在两个层内分别为顺时针方向和逆时针方向。

较好的是在图2A和2B中所示的特定排列方式。

在图2A和2B中的箭头显示了光从背光到观察者的较好的方向。

如果在图2A和2B中所描述的该实施例中的两个倾斜层具有相同的平均倾角和相同的最小和最大倾角，那么在两个层中的方向25和26就会显示镜面对称。

较好的，O板的光轴线在膜平面上的投影平行于偏振器透射方向中的任意一个方向。

较好的，两个倾斜的O板具有相同的平均倾角，更好的是具有相同的平均倾角和相同的最小和最大倾角。

在另一个较好的实施例中，补偿器包括两个负O板，它们可以是倾斜的或者成斜型的。

在现有技术下已知的用作O板延迟器的适当的膜，该膜可以通过例如一种薄膜的倾斜汽相淀积取得，举例来说，在例如US 5,196,953和WO 96/10773中描述的如Ta₂O₅这样的一种无机材料的一种薄膜。O板也可以使用在WO 96/10770中描述的一种LC膜，它是由带有层列型A或C相和在高温时为向列型相的一种可聚合LC材料制成的，通过将在向列型相时的LC材料覆在铺有一种倾斜淀积的SiO的调整层的底层上，并通过降低温度到材料的层列型C相，使得LC材料采用它自然的倾斜层列型C结构，并通过LC材料的聚合化固定该倾斜结构。

倾斜的或成斜面的O板较好地包括一种为倾斜或成斜面结构的聚合化LC材料，如US 5,619,352，WO 97/44409，WO 97/44702，WO 97/44703或WO 98/12584中的示例所作的描述，其全部的公开资料并入这里作为参考。

在另一个较好的实施例中，补偿器包括至少一层d)，该d)含有一个或多个在方向上彼此垂直的有3种不同折射率的延迟膜，在下文中也称为双轴膜。

较好的，双轴膜具有n_x≠n_y≠n_z且n_y＞n_z＞n_x，其中n_x和n_y是在膜平面内在垂直方向上的主折射率，n_z是垂直于膜平面的主折射率。

较好的，n_x或n_y的方向平行于偏振器传播方向的一个方向。

更适合的双轴膜是例如双轴延长的或者侧延长的聚合物膜。

在补偿器中的单延迟膜，根据本发明的光调制元件或显示器可以互相压在一起或者压在其它光学零件上，或者用透明的中间膜隔开，例如TAC，DAC或PVA膜或者通过粘接层隔开，该粘接层可以是例如市场上可以得到的压敏粘接剂(PSA)。

偏振元件采用线偏振器较好，最好采用标准的二向色偏振器。现有技术的这些膜已知并且可在市场上得到。使用含有面取向的聚合液晶材料的线偏振器也是可行的。

特别是，较好的补偿器、光调制单元或显示器含有：

-至少一个，较好是一个正A板，

-至少一个，较好是一个负A板，

-至少一个，较好是一个正C板，

-至少一个，较好是一个正A板以及至少一个，较好是一个正C板，其可处于调制介质的均湿面(sam side)或对立面。

-至少一个，较好是一个O板，

-至少两个，较好是两个O板，非常好的是两个成斜面的O板，最好的是两个彼此为不平行取向的成斜面的O板，处于调制介质的对立面。

-至少一个，较好是一个双轴膜，

-一个元件或显示器，含有两个或多个，较好的是两个双轴膜，较好的处于调制介质的对立面。

-一个含有聚合化或者交联的LC材料的A板和/或C板和/或O板和/或双轴膜。

表1显示的是根据本发明的在光调制元件或显示器中的特别好的补偿器堆迭。在表中，P表示偏振器件，LC表示含有电极和液晶原或液晶介质的ISP模式的可偏转LC单元，A表示A板，C表示C板，Bi表示双轴膜，TAC表示TAC膜。“+”和“-”表示正和负延迟器。括号表示可以省略的器件。除非特别指明，入射光的方向是从左到右的。

表1

1)	P	(TAC)	+A	LC	(TAC)	P
								2)	P	(TAC)	LC	+A	(TAC)	P
3)	P	(TAC)	+C	LC	(TAC)	P
								4)	P	(TAC)	LC	+C	(TAC)	P
5)	P	(TAC)	-A	LC	(TAC)	P
								6)	P	(TAC)	LC	-A	(TAC)	P
7)	P	(TAC)	+C	LC	+A	(TAC)	P
								8)	P	(TAC)	+A	LC	+C	(TAC)	P
9)	P	(TAC)	+A	+C	LC	(TAC)	P
								10)	P	(TAC)	LC	+C	+A	(TAC)	P
11)	P	(TAC)	Bi	LC	(TAC)	P
								12)	P	(TAC)	LC	Bi	(TAC)	P
13)	P	(TAC)	Bi	LC	Bi	(TAC)	P
								14)	P	(TAC)	O→	LC	←O	(TAC)	P

根据本发明的补偿器，光调制元件或显示器还可以包括一个或多个其它的光学零件，比如偏振器或者补偿或延迟膜，例如一个或多个四分之一波长延迟膜(QWF，λ/4膜)或半波长延迟膜(HWF，λ/2膜)，正或负A，O或C板或呈扭转的，垂直的，平面的，倾斜的或呈斜面结构的延迟膜。特别好的是包括聚合的或交联的LC材料的光学膜。

根据本发明的光调制元件或显示器可以是一种反射或透射设备，并且还可以包括一个光源，如一个传统的背光，或者一个位于第一线偏振器对面的调制介质的一侧的反射层。如果反射显示器带有在调制介质的一侧的反射层，那么第二线偏振器可以省略。

在根据本发明的补偿器，光调制元件或显示器中的如A板，C板，O板和双轴延迟器这样的延迟膜，较好地包括聚合或交联的LC材料。聚合LC材料可以包括杆状或盘状的液晶混合物。合适的杆状材料描述于例如WO 98/04651，WO 98/00475，WO 01/20394，WO 98/12584。合适的盘状材料描述于例如US 5,730,900和US5,635,105。

聚合LC材料可包括LC组分或者LC混合物作为部分聚合物主链或者作为部分聚合物侧链。

延迟膜是较好的通过在原处聚合一种可聚合LC材料来制成。在一种较好的制作方法中，可聚合LC材料在所需的方向上确定方向并且通过连续聚合被镀在基层上，例如在WO 01/20394，GB 2,315,072或WO 98/04651中描述的通过暴露在热或光化辐射下。

另外，通过用一种易于合成的LC聚合物覆在基层上来制成延迟膜是可能的，例如在高于玻璃化转变温度或它的熔点的温度，或者由例如一种有机溶剂中的溶液，调整到所需要的方向，并且通过蒸发该溶剂或者将温度降到玻璃化温度或者LC聚合物熔点温度以下来将其固化。如果例如一种玻璃化温度高于周围环境温度的LC聚合物被使用，溶剂的蒸发或者冷却就留下了固态的LC聚合物膜。如果例如一种高熔点LC聚合物被使用，该LC聚合物能作为一种熔化物覆在基层上，当冷却时固化。可以使用LC侧链聚合物或者LC主链聚合物，最好使用LC侧链聚合物。应该好好地选择LC聚合物，使得它的玻璃化转变温度或者熔点温度显著地高于延迟器的工作温度。例如，包括带有附于侧面的液晶原的侧链的一种聚丙烯酸脂，聚甲基丙烯酸酯，聚硅氧烷，聚苯乙烯或环氧化物主要成分的LC侧链聚合物可被使用。LC聚合物还可包括在溶剂蒸发到永久固定方向之后或期间能够交联的活性基团的侧链。LC聚合物还可以在覆在基层上之后进行机械或者加热处理来改善定位。一般的技术人员对于该方法的合适的LC聚合物是知道的。

制取延迟膜的进一步合适的方法和材料对于熟练的技术人员是已知的。

下面的示例用于描述本发明并非限制本发明，在此，使用下列缩略语。

n_x，n_y在膜平面内的正交的主折射率

n_z垂直于膜平面的主折射率

Δn双折射

d层厚度[um]

dxΔn光学延迟[nm]

除非另外指出，给出是在20℃和550nm处的n值。

除非另外明确指出，在下面的示例中描述的未补偿和补偿的显示器包括下列器件：

LC单元

带有下列单元参数的ISP模式LC单元

单元间隔d ＝6400nm

An(550nm) ＝0.036(亮态)，0.000(暗态)

亮态      ＝在45°平面方向的LC

暗态      ＝光学各向同性

偏振器    ＝在0°和90°方向

TAC(n_x-n_y)·d ＝2.3nm

TAC(n_y-n_z)·d ＝53nm

Phi   ＝从法线到单元平面的角度

Theta ＝在单元平面内的方位角

偏振器

标准形式的延长的二向色偏振器，延长轴通过双头箭头示于图中。

以下所有示例在偏振器上包括TAC层，作为双轴-C延迟器。这些可从堆迭去除并且通过把TAC延迟和补偿器适当地组合，保持好的视角。

以下示例的显示器设置还包括光源，例如一种位于显示器左侧的背光(未在图中显示)。

以下示例中的等对比度的值和曲线以及灰度级是通过建模或测量来实现，分别使用用于光学模拟的Berreman矩阵方法和用于视角测量的Eldim EZContrast设备。

例1(比较性示例)：来补偿的显示器

图1所示的一种ISP模式的未补偿的显示器包括上面定义的一个LC单元和两个偏振器。

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移被分别显示在图3A，3B，3C和3D中。图3A中的箭头描述了在LC介质中的LC引向器的方向。

暗态在45°方向上产生漏光，这就导致对比度减小。另外，亮态亮度减弱并且在垂直于LC引向器的方向上发生染色效应。10∶1对比度区域在45°方向上只扩展到60°，使得未补偿的模式不适合例如电视这样的大面积应用。

例2：+A板补偿

根据表格1中堆迭(1)的一种补偿的显示器，其中存在两种TAC膜。

+A-板：d·Δn＝340nm

+A-板方向：theta＝90°，phi＝90°

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图4A，4B，4C和4D中。

例3：+C板补偿

根据表格1中堆迭(4)的一种补偿的显示器，其中存在两种TAC膜。

+C-板：d·Δn＝124nm

+C-板方向：theta＝0°

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图5A，5B，5C和5D中。

例4：-A板补偿

根据表格1中堆迭(6)的一种补偿的显示器，其中存在两种TAC膜。

-A-板：d·|Δn|＝194nm

-A-板方向：theta＝90°，phi＝90°

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图6A，6B，6C和6D中。

例5：+A板和+C板补偿

根据表格1中堆迭(7)的一种补偿的显示器，其中存在两种TAC膜。

+A-板：d·Δn＝85nm

+A-板方向：theta＝90°，phi＝90°

+C-板：d·Δn＝179nm

+C-板方向：theta＝0°

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图7A，7B，7C和7D中。

例6：双轴补偿

根据表格1中堆迭(12)的一种补偿的显示器，其中存在两种TAC膜。

双轴膜：d·(n_y-n_x)＝269nm

        d·(n_z-n_y)＝-121nm

方向：  theta＝0°，phi＝0°

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图8A，8B，8C和8D中。

例7：二重双轴补偿

根据表格1中堆迭(13)的一种补偿显示器，其中存在两种TAC膜。双轴膜1在LC单元的左侧，双轴膜2在LC单元的右侧。

双轴膜1：theta＝0°，phi＝0°

         d·(n_y-n_x)＝116nm

         d·(n_z-n_y)＝-146nm

双轴膜2：theta＝90°，phi＝0°

         d·(n_y-n_x)＝-59nm

         d·(n_z-n_y)＝-40nm

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图9A，9B，9C和9D中。

例8：双斜面+O板补偿

根据表格1中堆迭(14)的一种补偿显示器，其中存在两种TAC膜。两个O-板的斜面设置示于图2A中。

斜面+O-板1：下面  theta＝86°，phi＝0°

            上面  theta＝15°，phi＝0°

            轴上  d·Δn＝119nm

斜面+O-板2：下面  theta＝15°，phi＝0°

            上面  theta＝86°，phi＝0°

            轴上  d·Δn＝119nm

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图10A，10B，10C和10D中。

例9(比较性示例)未补偿的双垂直域

一种有两个域的未补偿的ISP模式显示器，其中，当加载一个电场时，在单元平面内的LC分子的较好的方向分别是0°和90°。

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图11A，11B，11C和11D中。

例10：带有+A板和+C-板补偿的双垂直域

一种有两个域的补偿的ISP模式显示器，其中，当加载一个电场时，在单元平面内的LC分子的较好的方向分别是0°和90°，根据表格1中堆迭(7)的一种补偿显示器，其中存在两种TAC膜。

+A-板：    d·Δn＝85nm

+A-板方向：theta＝90°，phi＝90°

+C-板：    d·Δn＝179nm

+C-板方向：theta＝0°

亮态亮度，暗态亮度，等对比度曲线和亮态色移分别显示在图12A，12B，12C和12D中。

例2-8显示通过使用适当的补偿膜可以实现在所有视角上的优异暗态。在理论上可以在所有观察方向上产生大于100∶1的对比度。补偿膜的应用还能产生亮态时离轴亮度提高和离轴色度提高这样惊人的效果。

例8和9显示一种两域亮态的效果。这两个域具有互相垂直的LC引向器，对于偏振器成45°和135°角。这种较好的单元设置，特别是在被补偿时，可以实现超级亮态颜色和改善的宽视角亮度。

Claims (19)

1.一种电光式光调制元件，包括：一个电极排列，至少一个用于光的偏振的元件，以及一个液晶原调制介质，工作在处于无地址状态下的液晶原调制介质的温度下的所述光调制元件处于光各向同性相，其特征在于它包括至少一个光补偿元件，该光补偿元件至少包含一个双折射聚合物膜。

2.一种电光式光调制元件，包括：一个电极排列，至少一个用于光的偏振的元件，以及一个液晶原调制介质，工作在处于无地址状态下的液晶原调制介质的温度下的所述光调制元件处于光各向同性相，其特征在于它包括至少一个光补偿元件，该光补偿元件包含：

a)至少一个光延迟层，该光延迟层具有一个光轴，该光轴充分平行于层平面和液晶原调制介质的表面，并且/或

b)至少一个延迟层，该延迟层具有一个光轴，该光轴充分平行于层平面和液晶原调制介质的表面，并且/或

c)至少一个延迟层，该延迟层具有一个光轴，该光轴相对于层平面和液晶原调制介质的表面呈一个倾斜在0°到90°之间的角0，并且/或

d)至少一个光双轴延迟层。

3.根据权利要求1和2中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，电极排列位于液晶原调制介质的层的一侧并且在光调制元件工作期间产生一个具有显著地平行于液晶原调制介质的表面的分量的电场。

4.根据权利要求1到3中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，光在所有情况下通过光调制元件过程中在穿过液晶源调制介质之前和穿过液晶原调制介质之后至少穿过一个偏振器。

5.根据权利要求1到4中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，至少包括两个域，其中，在液晶原调制介质中的分子的较好的方向平行于介质的平面并且彼此正交。

6.根据权利要求1到5中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，液晶原调制介质具有一个向列型液晶相。

7.根据权利要求2到6中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，在所述的补偿元件中，光延迟层a)和/或b)和/或c)和/或d)中的至少一层是一个双折射聚合物膜。

8.根据权利要求1到7中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，在所述的补偿元件中，双折射聚合物膜或者光延迟层a)和/或b)和/或c)和/或d)中的至少一层包括聚合的或者交联的LC材料。

9.根据权利要求2到8中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少一层a)，该层a)包括至少一个正A板延迟膜。

10.根据权利要求2到9中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少一层a)，该层a)包括至少一个负A板延迟膜。

11.根据权利要求2到10中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少一层b)，该层b)包括至少一个正C板延迟膜。

12.根据权利要求2到11中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少一层c)，该层c)包括至少一个正O板延迟膜。

13.根据权利要求2到12中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少一层d)，该层d)包括至少一个双轴延迟膜。

14.根据权利要求2到13中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少一层a)，该层a)包括至少一个正A板延迟膜以及至少一个层b)，该层b)包括至少一个正C板延迟膜。

15.根据权利要求2到14中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少两层c)，该两层c)包括至少一个斜型正O板延迟膜且方向相反，该延迟膜具有同一平面内的两层的平均的倾斜角度。

16.根据权利要求2到15中的至少之一的电光式光调制元件，其特征在于，所述的补偿元件包括至少两层d)，该两层d)包括至少一个双轴延迟膜。

17.根据权利要求1到16中的至少之一的电光式显示器包括一个或者多个光调制元件。

18.根据权利要求1到17中的至少之一的光调制元件或显示器的使用，用于显示信息或视频信号，如监视器，电视或者电脑显示屏，或者用于投影系统。

19.用于根据权利要求1到17中的至少之一的光调制元件或显示器中的补偿元件，在权利要求1，2和7到16中的至少之一中给出定义。

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