CN1791828A - 用于液晶层的光调制方法和使用该方法的液晶装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于在不改变液晶材料的条件下用低驱动电压令人满意地呈现亮态和暗态。液晶装置100具有以下结构，其中，从该装置的前侧依次设有偏振片11、液晶层14和光学反射层15。对于从偏振片11射入、穿过液晶层、在光学反射层15上反射、再次穿过该液晶层14并引导到所述偏振片11的光，在向液晶层14施加预定的高压时所述液晶层能提供一个延迟，在向液晶层14施加预定的低压时所述液晶层能提供另一延迟，从而基于这些延迟之间的差别可呈现亮态和暗态。使液晶层的厚度和/或液晶层的液晶分子的预倾角大于提供所述一个延迟和另一延迟时的厚度和/或预倾角，从而使例如通过向液晶层施加低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，基本上为半个光波长。

Description

用于液晶层的光调制方法和使用该方法的液晶装置
技术领域
本发明总的涉及一种用于液晶层的光调制方法。本发明涉及一种使用该光调制方法的液晶装置或液晶显示装置。本发明还涉及一种用于液晶层的驱动方法，对于顶部和底部而言，构成液晶层顶面和底面的液晶分子的取向方向彼此平行，并涉及基于该驱动方法的液晶装置或液晶显示装置。
背景技术
常规上，已经提出了多种降低液晶显示装置能耗的方法。液晶显示装置包括多个构成元件，并且对于每个构成元件，考虑多种方法来降低能耗。例如，存在使用能用低电压驱动的液晶材料来降低能耗的方法，并且已经对多种液晶材料尝试使用该方法。
不过，该方法首先需要大量时间和努力来寻找能以所希望的低压来驱动的新型液晶材料。另外，即使找到这类新型材料，在其他技术方面也会存在其可靠性值得怀疑的情形，例如关于耐用性、操作稳定性等是否适当。
同样，在诸如最新的便携式装置或所谓的可佩带装置之类的信息显示终端中，对于节能的要求不断增长。要求更加用户友好的产品，能够在有限的电源容量条件下工作许多小时，不会迫使用户进行频繁的电池充电。另外，从另一个观点看，社会上对于导致能源节省，从而对我们的地球环境具有有利影响的节能产品的意识增长了。
发明内容
本发明者关注除材料特性之外的液晶层参数，以便能以低电压驱动液晶层。如果通过设计参数设定方法能实现低压驱动，则可以在与液晶材料的种类无关的很宽范围的应用中形成能耗降低技术。此外，可知这种技术应当能不加任何限制地用于目前已经实际使用的任何种类的液晶显示装置。
鉴于以上所述作出本发明，其目的在于提供一种用于液晶层的光调制方法和使用该方法的液晶装置，可使用低驱动电压令人满意地呈现亮态和暗态，而不改变液晶材料。
本发明的另一目的在于提供一种用于液晶层的光调制方法和使用该方法的液晶装置，能可靠地呈现亮态和暗态，而不改变液晶材料，同时有助于降低能耗。
本发明的再一目的在于提供反射型、透射型和透射反射型液晶装置，其有助于降低能耗，而不改变液晶材料。
为了实现上述目的，根据本发明一个方面的用于液晶层的光调制方法是一种用于液晶层的光调制方法，使用通过施加预定的高压能提供一个延迟，且通过施加预定的低压能提供另一延迟的液晶层，从而所述一个延迟与另一延迟之间的预定差别可提供预定的暗态和亮态，其中：通过使液晶层的厚度和/或液晶层液晶分子的预倾角大于提供所述一个和另一延迟的情况下液晶层的厚度和/或预倾角，由通过向液晶层施加低于预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差别，或者由通过向液晶层施加等于或低于预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加高于预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差别，得出预定的差值。
由此，可降低液晶层的最大驱动电压，并缩小驱动电压范围，从而有助于节能。此外，由于该方法不依赖于液晶材料本身的性质，因此可提供具有很宽应用范围的节能技术。更具体而言，所述预定高压与预定低压之间的差值基本上为5V，在不改变亮态和暗态显示能力的条件下，可用低于5V的电压驱动常规下在5V范围内驱动的液晶层。
此外，为了实现上述目的，根据本发明另一方面的液晶装置是一种具有以下结构的液晶装置，其中，从装置的前侧开始至少依次设置前偏振片、液晶层和光学反射层，对于从前偏振片射入、穿过液晶层、在光学反射层上反射、再次穿过液晶层并引导到前偏振片的光而言，当向液晶层施加预定高压时液晶层能提供一个延迟，当向液晶层施加预定低压时该液晶层能提供另一延迟，从而基于这些延迟之间的差别可呈现亮态和暗态，其中使液晶层的厚度和/或液晶层液晶分子的预倾角大于提供所述一个和另一延迟时的厚度和/或预倾角，从而使通过向液晶层施加低于预定高压的修正高压时获得的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于预定低压的修正低压时获得的第二延迟之间的差值，或者使通过向液晶层施加等于或低于预定高压的修正高压时获得的第一延迟与通过向液晶层施加高于预定低压的修正低压时获得的第二延迟之间的差值，基本上为半个光波长的数值。
从而，可抑制液晶层的驱动能量，有助于降低整个装置中的能耗。
此外，为了实现上述目的，根据本发明另一方面的液晶装置是一种具有以下结构的液晶装置，其中，从装置的前侧开始至少依次设置前偏振片、液晶层和后偏振片，对于从后偏振片射入、穿过液晶层并引导到前偏振片的光而言，当向液晶层施加预定高压时液晶层能提供一个延迟，当向液晶层施加预定低压时液晶层能提供另一延迟，从而基于这些延迟之间的差别可呈现亮态和暗态，其中使液晶层的厚度和/或液晶层液晶分子的预倾角大于提供所述一个和另一延迟时的厚度和/或预倾角，从而使通过向液晶层施加低于预定高压的修正高压时获得的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于预定低压的修正低压时获得的第二延迟之间的差值，或者使通过向液晶层施加等于或低于预定高压的修正高压时获得的第一延迟与通过向液晶层施加高于预定低压的修正低压时获得的第二延迟之间的差值，基本上为半个光波长的数值。
由此，可为透射型液晶装带来相同的优点。在这一方面，液晶装置还可以包括设置在液晶层与后偏振片之间、部分地形成在沿液晶层面对后偏振片的主表面的某一区域中的光学反射层，其中在光学反射层所占据的区域中，对于从前偏振片射入、穿过液晶层、在光学反射层上反射、再次穿过液晶层并引导到前偏振片的反射路径光而言，当向液晶层施加修正高压时液晶层提供第一延迟，当向液晶层施加修正低压时液晶层提供第二延迟。这就产生透射反射型液晶装置。
在上述的每一方面中，该装置可具有设置在前偏振片与液晶层之间，和/或液晶层与后偏振片之间的相位补偿装置。从而在实际使用时可获得极优异的性能。
在透射反射型液晶装置中，可使用与光学反射层相应的区域作为像素内的光学反射区，使用除光学反射区之外的其他区域作为像素内的光学透射区，从而可在反射模式和透射模式下实现基于像素的显示。
另外，液晶层可由液晶材料组成，该液晶材料包括形成液晶层一个表面的液晶分子和形成液晶层另一表面的液晶分子，其中分子的各取向方向大致彼此平行。在此情形中，可以具有其中一种液晶分子不具有扭转取向的液晶层的优点。
通过使用由平行取向型液晶材料组成的液晶层，且具有在不施加电场时为光提供300到500nm延迟的厚度，或者通过使用由平行取向型液晶材料组成的液晶层，其中液晶层液晶分子的预倾角为6到30度，可获得良好的结果。另外，该装置可以被具体化为使预定高压与预定低压之间的差值大约为5V。此外，在修正高压与修正低压之间的差值基本上为2.5V时可获得极好的结果。
存在多种设定修正高压和低压的方法。作为本发明一个方面的显著特征，使修正高压和修正低压其中至少之一处于电压-延迟特性曲线上或者其等效特性曲线上的第一延迟值附近与第二延迟值附近之间的过渡区中，所述等效特性曲线是由已经使其厚度和/或预倾角增大从而呈现第一和第二延迟的液晶层表现出来的。
附图说明
图1所示剖面图表示了根据本发明一个实施例液晶显示装置的总体结构。
图2所示示意透视图表示了采用本发明的平行取向型液晶层的结构。
图3为当改变图1液晶显示装置中所用液晶层的厚度时，表示所施加电压-延迟特性的曲线图。
图4所示的示意图表示了改变图1液晶显示装置中所用液晶层的液晶分子的预倾角。
图5为当改变图1液晶显示装置中所用液晶层的液晶分子的预倾角时，表示所施加电压-延迟特性的曲线图。
图6所示的剖面图表示了根据本发明另一实施例液晶显示装置的总体结构。
图7所示的剖面图表示了根据本发明另一实施例液晶显示装置的总体结构。
具体实施方式
下面将参照附图通过实施例更详细地描述本发明的上述方面和其他形式。
(第一实施例)
图1示意地表示根据本发明一个实施例的液晶显示装置的剖面结构。
液晶显示装置100为反射型液晶显示装置，具有从作为显示屏一侧的前侧依次设置的线偏振片11，第一延迟膜12(半波片)，第二延迟膜13(四分之一波片)，由施加与要显示的像素信息相对应的电压的一对电极(未示出)夹在中间的液晶层14以及光学反射层15。线偏振片11和第一及第二延迟膜12、13构成具有右旋或左旋圆偏振功能的装置。注意，此处为了清楚仅描述了主要构成元件，但是实际上显示装置100中可包括其他构成元件。
第一延迟膜12具有入射光波长λ的大约一半的固定延迟，即数值为λ/2。假设该入射光是波长处于大约380nm到780nm范围内的光。
液晶层14具有平行取向型液晶材料。更具体而言，液晶层14具有如图2中所示的分子序态，其中所有液晶分子14m基本上沿决定液晶分子14m的初始取向的上取向层16和下取向层17的摩擦方向18进行取向。换言之，使液晶分子14m的折射率椭球(指示线(indicatrix))的主轴平行于摩擦方向18，即，使液晶分子14m的指向矢平行于摩擦方向18。注意，在本例中将取向层16和17的摩擦方向18设定为液晶层14取向的方向((初始)取向方向)，不过除了这种摩擦方法之外，可使用其他方法决定取向方向。
在这种平行取向型或均匀取向型(下面通称为平行取向型)液晶层中，对于将液晶层夹在中间的上基板表面和下基板表面而言，在预定基准电场(例如，没有电场)的条件下，所有液晶分子基本上都平行并沿相同方向取向。换言之，液晶分子指向矢的方向基本上平行于基板表面。从而，在平行取向型中，与其他类型相比，可更精确和容易地分辨出液晶分子的平均倾角。另外，平行取向型液晶层不需要附加的取向控制条件，例如对于弯曲取向型液晶层而言所需的偏压，从而具有能用相对容易地方式进行取向控制的优点。
再次参照图1，假设在装置100的黑显示操作(暗态)中第二延迟膜13和液晶层14总体上具有大约四分之一入射光波长(λ/4)的延迟。
如图1中实线LB所示，入射到液晶显示装置100上的外部光首先穿过线偏振片11，变成线偏振光，然后穿过第一延迟膜12，使其具有λ/2延迟，变成改变预定方向的线偏振光。之后，该线偏振光进入第二延迟膜13，成为右旋(或左旋)椭圆偏振光，并引导到液晶层14。在黑显示操作(暗态)下，液晶层14的延迟几乎为零(在本例中，处于大约30nm到80nm范围内，以得到圆偏振光)作为基准值，右旋(或左旋)圆偏振光到达光学反射层15(前半程如前所述)。在后半程，来自液晶层14的光被光学反射层15反射，在进入液晶层14之前成为相反方向的左旋(或右旋)圆偏振光。在光再次穿过液晶层14之后，成为通过反转在前半程入射到液晶层14上的椭圆偏振光得到的某一方向的椭圆偏振光，并进入第二延迟膜13。第二延迟膜13将反射椭圆偏振光转换成偏振方向垂直于在前半程入射到第二延迟膜13上的线偏振光的偏振方向的线偏振光。当线偏振光穿过第一延迟膜12时，使其具有λ/2的延迟并被转换成偏振方向垂直于在前半程入射到第一延迟膜12上的线偏振光的偏振方向的线偏振光，且被引导到偏振片11。由于偏振片11的吸收轴恰好平行于线偏振光的偏振方向，从第一延迟膜12入射的光被拦截(吸收)，没有射出装置100的屏幕，从而呈现黑显示。
同样，如图1中虚线LW所示，在白显示操作(亮态)中，类似地，右旋(或左旋)椭圆偏振光入射到液晶层14上。此时，液晶层14具有λ/4的延迟(大约150nm到250nm)，与上述基准值不同，并将预定偏振方向的线偏振光引导到光学反射层15(前半程如前所述)。在后半程，光学反射层15反射线偏振光，并使偏振方向保持相同的反射光返回液晶层14，这是因为其是一种线偏振光。液晶层14基于其自身的延迟，将反射的线偏振光转换成与在前半程入射到层14上的椭圆偏振光具有相同方向的右旋(或左旋)椭圆偏振光，并将椭圆偏振光引导到第二延迟膜13。第二延迟膜13朝向第一延迟膜12将反射光转换成与在前半程入射到膜13上的线偏振光具有相同偏振方向的线偏振光。第一延迟膜12也将该光转换成与在前半程入射到膜12上的线偏振光具有相同偏振方向的线偏振光，使其返回线偏振片11。由于偏振片11的吸收轴垂直于线偏振光的偏振方向，因此从第一延迟膜12入射的光穿过偏振片，从装置100的屏幕射出，从而呈现白显示。
在半色调显示的情形中，液晶层14和第二延迟膜13产生与要显示的半色调颜色或亮度相对应的延迟，并将具有与该延迟相对应的摆动分量的椭圆偏振光返回第一延迟膜12。由此，偏振片11接收射出屏幕的垂直于与颜色或亮度相对应的吸收轴的线偏振光分量，并实现半色调显示。
如上所述，基本上，液晶层14在黑显示下提供与零相对应的延迟，而在白显示下提供λ/4的延迟。换言之，层14从黑显示到白显示过程中在0到λ/4范围内的延迟中提供摆动。根据该摆动，在前偏振片11中可提供相对状态，从而光以平行或垂直于偏振片11的吸收轴的偏振方向入射，因而实现黑显示和白显示。在半色调显示中，提供了液晶层的中间延迟，且在偏振片中提供处于黑显示与白显示之间的入射光的中间状态。
在本实施例中，为了使液晶层14的层厚度(所谓的单元厚度或单元间隙)大于实现这一状态的标准厚度，向液晶层14施加比在黑显示中提供0延迟的常规电压低的修正高压，并向液晶层14施加比在白显示中提供λ/4延迟的常规电压高的修正低压。
图3的曲线图用于具体解释修正高压和修正低压，表示了所施加的电压与液晶层14中的延迟改变的关系。
在图3中，虚线表示常规液晶层的特性，而实线表示根据本实施例液晶层14的特性。可知，本实施例的液晶层14的延迟提供了比常规层中的延迟更大的最大值，并且相对而言改变更加陡峭。这是由于增大了液晶层14的厚度。更具体而言，这归结于对于黑显示时单向光路中的透射光而言，层14具有提供150nm至200nm延迟所需的厚度。与之相反，常规层具有对于该光提供大约125nm延迟所需的厚度。
如图1中所示的结构中，对于在前半个光程和后半个光程两次穿过液晶层的光而言，液晶层需要提供与大致λ/2(＝(λ/4)×2)的值相应的延迟改变，并且当假设该数值为大约300nm时，常规中可由5V高压与0V低压的延迟之间的差值实现所述改变。换言之，当施加给液晶层的电压从0V逐渐增大时，液晶分子经历了分子暂时不会从初始取向发生位移的饱和区(Sat1)，并且当电压达到预定阈值时开始改变取向，经过分子改变取向的位移量与所施加电压相对应的过渡区(Trn)，逐渐减小位移量，并最终达到即使进一步增大所施加的电压取向也不再改变的饱和区(Sat2)。在这种现象中，常规的驱动电压值为该现象中初始阶段和最后阶段中各饱和区中的电压值。
与之不同，在本实施例中，增厚液晶层14，并且使延迟的变化在电压-延迟曲线的过渡区(Trn)中更加陡峭，因此由低于常规电压的高压(修正高压)和高于常规电压的低压(修正低压)实现所需的延迟差(λ/2)。在本实施例中，将高压设定为4V，将低压设定为1.5V。
通过这种方式，可降低液晶层的最大驱动电压，同时保持从黑显示到白显示时所需的延迟改变。因而，不仅可降低作为负载的液晶层中消耗的功率，而且还降低用于输送最大电压的放大器等器件中的功耗。此外，本实施例意在将低压从0V增大到1.5V，从而与常规方式相比可缩小驱动电压范围，从而提供电压输送能量的最佳抑制效果。
因而，根据本实施例，仅通过改变液晶层的厚度来减小驱动电压能量和实现功耗的降低。这意味着不考虑液晶层的材料，而使如图3中所示电压-延迟特性曲线变陡峭。从而，本实施例提供一种对于现有的稳定液晶材料或者未来发现的液晶材料具有高可靠性和有效性的节能技术，而不依赖新液晶材料。
在上述实施例中，改变液晶层的厚度使电压-延迟特性曲线变得陡峭。另外，如下面所述，通过改变液晶层的液晶分子的预倾角，同样可实现驱动电压能量的降低。
图4示意地表示了在本实施例中，液晶层14的液晶分子的预倾角从常规角度6°改变到15°的情形。图5用类似于图3的各虚线和实线表示了具有6°预倾角的液晶层和具有15°预倾角的液晶层产生的延迟特性。
如图5中所示，特别是通过与图3比较可以看出，15°预倾角的电压-延迟特性曲线表现出一种向低压侧偏移的形式(换言之，降低阈值电压的形式)。因而，在本实施例中，通过将高压和低压分别设定为3.8V和0V，可提供大约300nm的预定所需延迟差。
因此，在本实施例中还可以通过增大预倾角来降低驱动电压，同时保持所需的延迟。此外，在本方法中，与常规技术相比可缩小驱动电压范围(3.8V)，并且还可以抑制电压输送能量。另外，希望这种效果与液晶层的材料特性无关。
尽管本实施例中预倾角为15°，不过可以采用其他数值，并且用上限高达30°的预倾角也能实现令人满意的结果。
(第二实施例)
图6示意表示了根据本发明另一实施例的液晶显示装置的剖面结构。
液晶显示装置200是一种透射型液晶显示装置，具有：线偏振片11；第一延迟膜12(半波片)；第二延迟膜13(四分之一波片)；由一对电极(未示出)夹在中间的液晶层14，电极向液晶层14施加与要显示的像素信息相对应的电压；第三延迟膜21(四分之一波片)；第四延迟膜22(半波片)；以及后线偏振片23。线偏振片11、第一和第二延迟膜12、13构成具有右旋和左旋圆偏振功能其中之一的装置，第三和第四延迟膜21、22以及后线偏振片23构成具有右旋和左旋圆偏振功能其中另一个的装置。注意，与第一实施例相同的部分被赋予相同的附图标记，并省略对其细节的描述。此外，依然为了清楚起见，此处仅给出主要构成元件。
按照与上述相同的方式，第一延迟膜12具有λ/2的数值，液晶层14也具有如前面所述的平行取向型液晶材料。
将本实施例设置成提供第三和第四延迟膜21、22以及另一线偏振片23，取代第一实施例中的光学反射层15。第二延迟膜13、液晶层14和第三延迟膜21意在整体上具有大约半个入射光波长(λ/2)的延迟或者在装置200的黑显示操作(暗态)中具有等于零的延迟。第四延迟膜22具有大约一半入射光波长(λ/2)的固定延迟。
从后偏振片23的另一背侧施加来自背光(未示出)的光。
如图6中实线LB所示，入射到液晶显示装置200上的背光首先通过线偏振片23，成为线偏振光，然后穿过第四延迟膜22，使其具有λ/2的延迟，并且变成处于改变的预定方向的线偏振光。接下来，该线偏振光进入第三延迟膜21，成为右旋(或左旋)椭圆偏振光，并被引导到液晶层14。在黑显示操作(暗态)中，液晶层14的延迟近似为零(不过，在本例中，大约处于60nm到160nm的范围内，以得到与入射光具有相同形状的椭圆偏振光)，并将入射到液晶层14上的椭圆偏振光在其椭圆偏振方向保持不变的情况下引导到第二延迟膜13。第二延迟膜13将透射的椭圆偏振光转换成预定方向的线偏振光。然后，第一延迟膜12为该线偏振光提供λ/2的延迟，从而偏振方向改变，并引导到前偏振片11。由于偏振片11的吸收轴恰好平行于该线偏振光的偏振方向，因此从第一延迟膜12进入的光被拦截(吸收)，没有从装置200的屏幕射出，从而呈现黑显示。
同样，在图6中虚线LW所示的白显示操作(亮态)中，右旋(或左旋)椭圆偏振光同样入射到液晶层14上。此时，液晶层14施加λ/2的延迟(大约300nm至500nm)，并将方向与入射到层14上的椭圆偏振光的方向相反的椭圆偏振光引导到第二延迟膜13。第二延迟膜13将透射的光转变成偏振方向垂直于黑显示中的偏振方向的线偏振光，并将其引导到第一延迟膜12。使引导到第一延迟膜12的光具有λ/2的延迟，从而成为偏振方向改变的线偏振光，其被引导到前偏振片11。由于偏振片11的吸收轴垂直于线偏振光的偏振方向，从第一延迟膜12进入的光穿过偏振片11，从装置200的屏幕射出，从而呈现白显示。
在半色调显示的情形中，液晶层14和第二与第三延迟膜13、21带来与要显示的半色调颜色或亮度相对应的延迟，并将具有与该延迟相对应的摆动分量的椭圆偏振光输入第一延迟膜12。通过这种方式，偏振片11接收射出屏幕、与颜色或亮度相对应的吸收轴垂直的线偏振光分量，实现半色调显示。
即便在本实施例中，通过改变液晶层14的厚度也可以提供具有陡峭特性的电压-延迟特性曲线，和/或通过改变液晶层14的液晶分子的预倾角，可降低延迟特性曲线的阈值电压。在第一实施例中与两次通过液晶层14的光有关的延迟等于本实施例中与仅通过液晶层14一次的光有关的延迟，从而，可在与前述相同的意义上设定液晶层的厚度和液晶分子的预倾角。
从而，在本实施例中也可以降低驱动电压能量，并有助于降低功耗。
(第三实施例)
图7示意地表示了根据本发明另一实施例的液晶显示装置的剖面结构。
液晶显示装置300是一种透射反射型液晶显示装置，除了如上所述透射型液晶显示装置200的结构之外，主要具有设置在液晶层14与第三延迟膜21之间的光学反射层31的结构。光学反射层31基本上形成每个像素内的反射区，其他区域形成透射区。光学反射层31也可以作为像素电极。
可按照与第一和第二实施例中分别描述的反射型液晶显示装置100和透射型液晶显示装置200相同的方式描述其他结构特征和入射光的特点。换言之，被光学反射层31反射的光的特点与反射型液晶显示装置100中的相同，穿过除光学反射层31之外的部分即透射区的、来自背光的光的特点与透射型液晶显示装置200中的相同。
根据本实施例，预计可得到与上述第一和第二实施例相同的效果和优点。
上面分别描述了两种机制，一种取决于液晶层的厚度，另一种取决于预倾角，不过还可以通过将这些机制组合来降低驱动电压能量。
此外，将高压(修正高压)和低压(修正低压)设定在图3中的过渡区(Trn)中，同时设定在图5中饱和区的端部，但是可确定在延迟特性曲线中将其设定在哪个位置时是适当的。应当注意，本发明本质上在于在通过向液晶层施加比改变液晶层的厚度或预倾角之前规定的预定高压(例如，高饱和电压)更低的修正高压而得到的第一延迟，与通过向液晶层施加与改变液晶层的厚度或预倾角之前规定的预定低压(例如低饱和电压)相等或更高的修正低压而得到的第二延迟之间的差值，或者通过向液晶层施加等于或低于预定高压的修正高压而得到的第一延迟，与通过向液晶层施加高于预定低压的修正低压而得到的第二延迟之间的差值，等于在改变之前为显示亮态到暗态而设定的延迟的预定差值。
此外，尽管上述实施例采用如图2中所示的平行取向型液晶层，不过本发明不限于这种液晶层。例如，本发明可采用多种液晶层，如ECB(电控双折射)型，HAN(混合取向向列)型，OCB(光学补偿双折射)型和VAN(垂直取向向列)型。简言之，本发明的目的在于通过基于电场控制双折射状态，根据要显示的图像执行光调制的液晶层。
上面描述了本发明的实施方式，不过当然可通过多种方法进行变型。另外，在实现本发明时可为本发明增加附加的结构元件。此外，注意，使用了诸如慢轴(slow axis)、取向方向、垂直和平行之类的术语解释本发明特有的技术特征，不过它们可使用其他术语来表示，从而本发明涉及由这些术语翻译出的技术特征的真实意思。另外，参照液晶显示装置描述了各个实施例，不过本发明并非必须受限于用于显示图像等的装置，可适用于设有液晶层的多种装置。
本发明并非必须受限于上述实施例，在不偏离权利要求范围的条件下，本领域技术人员显然可得出其多种变型。

Claims (14)

1.一种用于液晶层的光调制方法，使用能通过施加预定的高压提供一个延迟、通过施加预定的低压提供另一延迟的液晶层，从而所述一个延迟与另一延迟之间的预定差值可提供预定的暗态和亮态，其中：
通过使液晶层的厚度和/或液晶层的液晶分子的预倾角大于提供所述一个延迟和另一延迟时液晶层的厚度和/或预倾角，由通过向液晶层施加低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，或者由通过向液晶层施加等于或低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，得到所述预定差值。
2.如权利要求1所述的光调制方法，其中所述预定高压与预定低压之间的差值大约为5V。
3.一种具有以下结构的液晶装置，其中，从该装置的前侧依次至少设有前偏振片、液晶层和光学反射层，对于从前偏振片射入、穿过液晶层、在光学反射层上反射、再次穿过该液晶层并引导到所述前偏振片的光，在向液晶层施加预定的高压时所述液晶层能提供一个延迟，在向液晶层施加预定的低压时所述液晶层能提供另一延迟，从而基于这些延迟之间的差别可呈现亮态和暗态，其中使液晶层的厚度和/或液晶层的液晶分子的预倾角大于提供所述一个延迟和另一延迟时的厚度和/或预倾角，从而使通过向液晶层施加低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，或者使通过向液晶层施加等于或低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，基本上为半个光波长。
4.一种具有以下结构的液晶装置，其中，从该装置的前侧依次至少设有前偏振片、液晶层和后偏振片，对于从后偏振片射入、穿过液晶层并引导到所述前偏振片的光，在向液晶层施加预定的高压时所述液晶层能提供一个延迟，在向液晶层施加预定的低压时所述液晶层能提供另一延迟，从而基于这些延迟之间的差别可呈现亮态和暗态，其中使液晶层的厚度和/或液晶层的液晶分子的预倾角大于提供所述一个延迟和另一延迟时的厚度和/或预倾角，从而使通过向液晶层施加低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加等于或高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，或者使通过向液晶层施加等于或低于所述预定高压的修正高压得到的第一延迟与通过向液晶层施加高于所述预定低压的修正低压得到的第二延迟之间的差值，基本上为半个光波长。
5.如权利要求4所述的液晶装置，还包括设置在所述液晶层与后偏振片之间并且在沿液晶层面对后偏振片的主表面的一个区域中部分地形成的光学反射层，其中在所述光学反射层占据的区域中，对于从前偏振片射入、穿过液晶层、在光学反射层上反射、再次穿过液晶层并引导到所述前偏振片的反射路径光，当向液晶层施加修正高压时所述液晶层提供第一延迟，当向液晶层施加修正低压时所述液晶层提供第二延迟。
6.如权利要求3、4或5所述的液晶装置，包括处于前偏振片与液晶层之间的相位补偿装置。
7.如权利要求4或5所述的液晶装置，包括处于液晶层与后偏振片之间的相位补偿装置。
8.如权利要求5所述的液晶装置，其中使用与所述光学反射层相对应的区域作为像素内的光学反射区，并使用除光学反射区之外的其他区域作为像素内的光学透射区。
9.如权利要求3-8中任一项所述的液晶装置，其中所述液晶层由包括构成液晶层的一个表面的液晶分子和构成液晶层的另一表面的液晶分子的液晶材料组成，分子的各取向方向彼此基本平行。
10.如权利要求3-9中任一项所述的液晶装置，其中所述液晶层由平行取向型的液晶材料组成，并且具有在不施加电场时对光提供300至500nm延迟的厚度。
11.如权利要求3-10中任一项所述的液晶装置，其中所述液晶层由平行取向型的液晶材料组成，并且液晶层的液晶分子的预倾角为6到30度。
12.如权利要求3-11中任一项所述的液晶装置，其中所述预定高压与预定低压之间的差值基本上为5V。
13.如权利要求3-12中任一项所述的液晶装置，其中所述修正高压与修正低压之间的差值基本上为2.5V。
14.如权利要求3-12中任一项所述的液晶装置，其中使所述修正高压与修正低压中至少之一处于电压-延迟特性曲线上或者其等效特性曲线上的第一延迟值附近与第二延迟值附近之间的过渡区中，所述等效特性曲线是由已经使其厚度和/或预倾角增大从而呈现第一延迟和第二延迟的液晶层表现出来的。
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