專利名稱：含有反射型全息光元件的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適于用環(huán)境光照明的液晶顯示器，尤其涉及一種含有一個反射型全息光元件的液晶顯示器，該反射型全息光元件以一個優(yōu)先的反射形式通過一個液晶面板來改變漫射光的方向。按照本發(fā)明的一個方面，該反射型全息光元件是一個用于交替地背照明該液晶顯示器的透射—反射器(transflector)。
典型的液晶顯示器包括一個液晶面板，用于形成通過面板前側觀看到的顯示。該液晶面板包括一層夾在前后透明聚合物板或玻璃板之間以及在具有相互垂直的偏振軸的前后偏振器之間的液晶材料。把透明電極附加在透明板的內表面以改變在面板鄰近區(qū)域中液晶材料的光透射特性。以此方式，電極確定了產(chǎn)生顯示的象素。在這里象素指的是一個形成顯示的亮區(qū)或暗區(qū)的液晶面板的區(qū)域。一個通常的顯示是由象素(即以規(guī)則的陣列分布的圓點)形成。另一種通常類型的顯示包括按數(shù)字8形狀分布并且可選擇通斷的象素以形成字母數(shù)字符號。
在不施加電場時，偏振光通過一個偏振器進入并且由液晶層重新取向以通過相對的偏振器，從而使面板透明并且為顯示產(chǎn)生了一個亮象素。然而，施加在電極之間的電位改變了中間的液晶材料以阻止光通過該面板，從而在該面板上產(chǎn)生一個表現(xiàn)為一個暗象素的不透明區(qū)域。因此，通過向電極選擇性地施加電流，可以在一個透明或亮狀態(tài)和一個不透明或暗狀態(tài)之間逐個地轉換象素。
盡管液晶面板通過局部改變象素的光透射特性來產(chǎn)生顯示，但是液晶面板并不會產(chǎn)生觀察該顯示所需要的光。有兩種提供用于顯示的光的基本方法。一種方法采用環(huán)境光并且包括一個面對著液晶面板后面的反射器。在一個透明區(qū)域，環(huán)境光由一個前偏振器濾光，通過該面板，由反射器反射，并且再通過該面板以產(chǎn)生一個亮象素。當然，在一個不透明的區(qū)域光不通過該面板，產(chǎn)生一個暗象素。在第二種方法中，該裝置包括一個用于照明液晶面板后面的光源，光由后偏振器篩選并且通過液晶面板的透明區(qū)域以產(chǎn)生亮象素。人們試圖通過在液晶面板后面和一個光源之間采用一個透射—反射器從而把這兩種方法結合在一個裝置中。該透射—反射器在環(huán)境光狀態(tài)下操作時反射環(huán)境光，并且在背照明狀態(tài)下透射來自光源的光。通常的透射—反射器所遇到的一個問題是透射—反射器的透射特性必然降低反射率(即反射光與入射光的比率)，并且與之類似地透射—反射器的反射特性會降低透射率，這就使得比如一個百分之五十透射的透射—反射器只反射大約百分之五十的光，因此在兩種模式下工作都會降低可觀察到的光的比例。
盡管在背照明時通過提供一個預定強度的光源可獲得所需要的亮度，但環(huán)境光照明卻依賴周圍光的亮度，周圍光可能來自任何方向且強度是變化的。為了在這樣的變化條件下提供足夠大的亮度，已經(jīng)開發(fā)了產(chǎn)生漫反射的反射器。與產(chǎn)生基于光入射角的高度方向依賴性的反射的反光鏡相比，一個漫射反射器在一個大的角度范圍內均勻地反射光，這樣使得反射光的強度相對來說不依賴于環(huán)境光的方向。然而這樣的漫射反射必須會降低由觀察者所感覺到的光的強度。另外，由于在通過面板的兩次透射中的損耗(例如，通過偏振器)進一步會降低顯示的表觀亮度。其結果是環(huán)境光照明就會有由觀察者感覺到的表現(xiàn)亮度下降的缺陷。這個缺陷在環(huán)境光暗的情況下尤其引人注意。因此有必要增加能夠用于觀察顯示的反射光的效率以提高由觀察者感覺到的表觀亮度。
本發(fā)明試圖提供一種可以由漫射環(huán)境光，比如在一個房間內以不同的方向及不同的強度照射該顯示器的光，來照明的液晶顯示器。該液晶顯示器包括一個液晶面板和一個反射型全息光元件。該液晶面板包括一個用于觀察顯示的前面和一個后面，并且還包括至少一個具有透明狀態(tài)的區(qū)域以使得照明前面的漫射環(huán)境光通過該面板并且從后面射出。反射型全息光元件光耦合到該面板后面并且包含有一個或多個反射部分，該反射部分接收從液晶面板發(fā)出的光并且以一定的反射形式向著面板方向改變光的方向。因此，在液晶面板的透明區(qū)域，照明前面的漫射環(huán)境光通過面板到達反射型全息光元件并被改變方向而再次通過該區(qū)域，從而產(chǎn)生一個亮象素。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，反射型全息光元件以一個狹小的反射角度圍繞一個構成優(yōu)選觀察角的軸來改變光的方向。在反射位置以反射角度范圍以外的入射角接收的漫射環(huán)境光在該角度范圍內改變方向以增加顯示的表觀亮度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該反射型全息光元件是一個透射—反射器。該液晶顯示器還包括一個光源，使得該反射型全息光元件插在該光源和該液晶面板的后面之間。用反射型全息光元件來改變通過液晶面板的環(huán)境光的方向以使得環(huán)境光再次通過液晶面板來提供用于顯示的亮度。另外，來自光源的光透過反射型全息光元件照明液晶面板的后面并且通過該液晶面板以補償用于顯示的亮度。
下面參照附圖進一步解釋本發(fā)明，其中

圖1示出一個漫射反射器和一個用于本發(fā)明的反射型全息光元件的反射光強度與反射角的函數(shù)關系的曲線圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的反射角度的示意圖；圖3示出本發(fā)明第一實施例的包含有一個反射型全息光元件的液晶顯示器的剖視圖。
圖4示出曝光一個成像層，用以形成一個用于圖3中的液晶顯示器的反射型全息光元件的配置。
圖5示出曝光成像材料用以形成一個用于圖3中的液晶顯示器的反射型全息光元件的另一種配置。
圖6示出本發(fā)明另一實施例的包含有一個反射型全息光元件的液晶顯示器的剖視圖；圖7示出本發(fā)明又一個實施例的包含有一個反射型全息光元件的液晶顯示器的剖視圖；圖8示出圖7所示的反射型全息光元件的反射光強度與頻率的函數(shù)關系的曲線圖；和圖9示出本發(fā)明的再一個實施例的包含有一個反射型全息元件的液晶顯示器的剖面圖。
對于理解本發(fā)明，了解一個反射器是由多個反射部分形成以使每束光線在一個特定部分與該反射器相交并且由該部分的特性確定的方向來改變方向，是很有幫助的。光線由鏡表面的一部分以一個相對于一個垂直于該鏡表面的軸的特定方向反射使得反射角等于入射角，也是很有幫助的。通常在一個液晶顯示器采用的一種漫反射器在一定角度范圍內散射光，使得亮度通常不依賴入射角或反射角。圖1示出從反射器的預定部分發(fā)出的反射光的強度與相對于一個垂直于該部分的軸而測量的反射角的關系曲線圖。曲線A代表由漫反射器一部分上產(chǎn)生的優(yōu)選的反射模式。相反，本發(fā)明采用了一種適于由漫射環(huán)境光照明并且在一個預定反射角度內改變光方向的反射型全息光元件。曲線B代表優(yōu)選的反射圖案并且表示光被限制在圍繞該軸的一個角度空間內，使得在該角度范圍內光展示出增加的強度，從而導致增強的亮度。
參照圖2，用于本發(fā)明的優(yōu)選的反射型全息光元件10(在這里也稱為全息反射器)由連續(xù)的反射部分構成，其中反射部分12可以作為代表。在一個優(yōu)選實施例中，該反射元件是一個由具有不同折射率區(qū)域的成像膜構成的體積全息光元件，這些區(qū)域以一個類似于衍射光柵的形式協(xié)調配合，以一個干涉圖案(也稱為反射圖案)改變光的方向。在這里使用的反射部分稱為反射器的一個區(qū)域，從該區(qū)域開始出現(xiàn)干涉圖案。元件10最好由基本上具有均勻反射特性的部分構成。在該實例中，該反射圖案通過一個圍繞一個在部分12處垂直于元件10的軸14且以邊界線16為邊界的圓錐空間發(fā)出光，邊界線16與軸14呈一個角度地與反射部分12相交。該角度最好是60°或者更小，并且可有效地集中漫射光以便在該圖案中顯著地增加亮度。
本發(fā)明的一個顯著特點是反射型全息光元件10光耦合到一個液晶面板上以接收由漫射環(huán)境光得到的偏振光，并因而增強沿著一個相對于圖2中軸14的優(yōu)選觀察角的顯示。在此所使用的漫射環(huán)境光照以是指在照明良好的房間中的照明和光線趨于從多個方向以不同的強度照射的照明。當反射型全息元件10暴露于漫射環(huán)境光，照射部分12的光線可包括在反射圖案以外由箭頭18所指示的光線和在反射圖案以內由箭頭20所指示的光線。根據(jù)該優(yōu)選實施例，這些光線在反射圖案內改變光線的方向，例如在由箭頭22指示的方向。與在理想的反射圖案以外沿箭頭24的方向也反射光的漫反射器相比，從部分12發(fā)出的光基本上限定在該反射圖案內。其結果是比如沿著箭頭18的反射圖案以外的光由全息反射器在反射圖案內改變方向，因此在反射圖案內聚積光。由圖1中的曲線B所表示，這就導致了在反射圖案內的可用于觀察的光的強度的增益。這就又增強了由觀察者觀察到的顯示的表觀亮度。
在該實例中，反射型元件10的多個反射部分圍繞垂直于該元件的軸產(chǎn)生反射圖案，這些軸對應于優(yōu)選的觀察顯示的角。另外，在該實例中，反射圖案是圍繞軸的圓。然而，本發(fā)明也可以適當?shù)夭捎每梢援a(chǎn)生這樣一個反射圖案的一個元件，其中光最好沿著并不垂直于該元件的軸改變方向，以便例如當顯示裝置相對于觀察者傾斜時得到最佳的觀看結果。另外，來自不同部分的反射圖案的軸可以是不平行的。還有，可以適當改變干涉圖案的特性以產(chǎn)生不是圓形的反射圖案。例如，該全息反射器可以產(chǎn)生一個圍繞一個優(yōu)選觀察軸的對稱的反射圖案，但該反射圖案具有一個橢圓形的橫截面以增大水平觀察角范圍并且減小垂直觀察角度范圍。
參照圖3，在本發(fā)明的第一實施例中，一個液晶顯示裝置30包括一個液晶面板32和一個反射型全息光元件34。
這種類型的液晶面板32易于從商業(yè)途徑得到并且適于形成一個通過前面36觀察的顯示裝置。面板32的特征在于它是一個平面的、層狀的結構，并且包括一個與前面36相對的后面38。該面板包括一個由比如扭曲向列液晶材料形成的層40，該層40夾在前和后透明聚合物板42和44之間。面板32還包括一個附加在板42外表面上的前偏振器46和一個附加在后板44外表面上的后偏振器48。偏振器46和48具有沿垂直方向取向的偏振軸。
液晶面板32具有一個通常垂直于多個元件的軸50并且包括一個由51表示的圍繞軸50的區(qū)域51，其中元件之間相互配合確定了一個用于顯示的象素，該象素可以在透明狀態(tài)和不透明狀態(tài)之間轉換。借助于一個常規(guī)液晶面板的實例，面板32包括分別附著在鄰近液晶層40的板42和44的內表面上的透明電極52和54。合適的電極由銦錫氧化物構成。在電極52和54上不施加電位的情況下，通過前偏振器46對照明面板前面36的漫射環(huán)境光濾光以使偏振光進入面板。由液晶層40使偏振光重新取向以調整其偏振方向，使其平行于后偏振器48的偏振軸。在此方式中，區(qū)域51對偏振光是透明的。另外，施加到電極52和54上的電位干擾了液晶層40使得偏振光不被為了通過后偏振器48而重新取向。在此方式中，區(qū)域51是不透明的。為了進行說明，本實施例采用設置在相對表面上的簡單的電極。然而，電極可以是任何圖形的圖案以產(chǎn)生所希望得到的設計圖案的顯示。在一個替換實例中，把附加在前板上的電極設置成行，并且把附加在后板上的電極設置成列，在行與列相交的交叉點處確定象素。
反射器34是一個包含有一個夾在前和后透明板62和64之間的成像材料層60的體積全息光元件。反射器34包括一個反射光從此發(fā)出的反射型前表面63，和一個后表面65。前表面63由許多基本上均勻的反射部分組成，其中以部分66為代表。在該實施例中，光照明部分66發(fā)出由線68表示的圓錐形圖案的光。可以通過商業(yè)途徑從Polaroid公司買得商標名為“Mirage Hologram”的合適的全息光元件，該全息光元件包括一個由商標名為“DMP-128”的光聚合物構成的層60，該層60用激光曝光并且顯影以形成不同折射率的區(qū)域，這些區(qū)域可以以一個對應于一個用于裝置30的優(yōu)選反射圖案的干涉圖案有效地改變光的方向。
圖4示出用于激光成像層60以產(chǎn)生一個合適的反射圖案的典型光路圖。在曝光和顯影過程中，層60加在一個板62上，但不覆蓋以便接下來可由顯影液處理。用分束器74對來自一個激光器72的光束70進行分光。光的第一部分76被反射，形成一個合適的圖案78(比如白反射器)并且照明成像層60。第二部分光82由反光鏡84反射并且同時照明層60，因此產(chǎn)生一個記錄在成像材料中的干涉圖案。在此之后，對層60進行強光曝光以使白光均勻，并且顯影以在該層內永久性地鞏固該干涉圖案，并且用第二板64覆蓋。
另外，可以如圖5所示那樣通過曝光成像層90來形成一個反射圖案。層90加在一個板91上并且具有同時由分束的激光束94和95曝光的相對表面92和93。用由一個具有大孔徑和短焦距的透鏡96聚焦的激光光束來掃描一個對應于面對著液晶面板后面的表面92，該光束類似于均勻的漫射的環(huán)境光在一個大的角度范圍內曝光每個反射部分。通過可產(chǎn)生一個對應于想要的反射圖案的發(fā)射圖案的透射型光漫射器97用激光來對相對的表面93曝光。在曝光以在成像層中形成所需要的干涉圖案之后，對層90進行強光曝光，顯影并且向完成的反射型全息光元件覆蓋第二透明板。
然后反射型全息光元件34與液晶面板32組合以形成圖1中的液晶顯示器30。在這種布置中，反射表面63面對著面板32的后表面38，并且部分66與區(qū)域51軸向對齊，這樣使得全息反射器34光學地耦合到液晶面板32上以接收通過面板傳輸?shù)墓獠⑶页姘甯淖児獾姆较颉Ｒ虼?，在電極52和54之間不加電場的情況下，光照表面36的漫射環(huán)境光由前偏振器42濾光，由液晶層40重新改變方向并且通過后偏振器48。從面板后面38發(fā)出的偏振光照明全息元件34的部分66并且由該全息元件在反射圖案內沿著線68改變方向，隨后光通過后偏振器，由液晶層40再次改變方向并且通過前偏振器46以產(chǎn)生一個用于顯示的亮象素。當然，當在電極52和54之間加電位時，面板在區(qū)域51變得不透明，這樣使得環(huán)境光不會通過面板32來照明部分66，并且使得由部分66反射的光(比如通過液晶面板32的鄰近區(qū)域接收的光)不會通過該面板，從而產(chǎn)生了一個用于顯示的暗象素。然而，本發(fā)明有一個顯著的特征，即以反射圖案以外的角度通過面板到達部分66的光(比如由箭頭69所指示)在反射面板內改變方向。這樣的光包括通過經(jīng)過圍繞所希望的象素的面板區(qū)域的光，以及以銳角通過該區(qū)域到達面板的光。考慮到這一點應當指出，為了進行說明夸張了圖3中幾個元件的厚度。在任何情況下，這樣的漫射光總在反射圖案中改變方向，從而使沿接近于相應于優(yōu)選觀察方向的軸50觀察時象素的表觀亮度顯著增加。這種增強的亮度與產(chǎn)生漫反射的漫反射器相比尤其顯著。
雖然在圖3中，液晶面板32和反射型全息光元件34是分開的，但反射元件可以層疊在面板后面38上的形成一個整體結構。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器100。液晶顯示器100包括一個類似于圖3中的液晶面板32的液晶面板102，并且具有一個用于觀察顯示的前面104，和一個后面106。根據(jù)本發(fā)明，液晶顯示器100還包括一個反射型全息光元件108，該光元件108具有一個面對著液晶面板102的后面106的前表面110。該反射型元件108包括多個部分，其中可以反射部分112作為代表。反射部分112適于接收漫射光照明并且在反射圖案內沿114線改變光的方向。該反射型元件包括一個與前表面110相對的后表面106。根據(jù)本實施例，液晶顯示器100還包括一個具有一個面對著表面116的表面120的漫反射器118，以便以漫反射方式接收和反射光。
根據(jù)本實施例，液晶顯示器100采用漫射環(huán)境光照明表面104以形成顯示。通過偏振器和中間的液晶材料對漫射環(huán)境光濾光以傳輸偏振光來照明部分112。在反射部分112，大多數(shù)漫射光以所希望的反射圖案通過面板102改變了方向。任何沒有被反射器108反射的光(比如在反射器的有效光譜范圍以外的光)由漫反射元件118向面板102改變方向以進一步增加顯示的亮度。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的液晶顯示器150。該液晶顯示器150包括一個類似于圖3中的面板32的液晶面板152，并且該面板152包括一個用于觀察顯示的前面154，和一個與前面154相對的后面156。該液晶顯示器還包括一個反射型全息光元件158，在本實施例中該光元件158為一個透射—反射器。該透射—反射器158包括一個與面板后面156相面對的前表面160，和一個后表面162。該透射—反射器158包括多個反射部分，其中反射部分164可作為代表。在第一種操作方法中，液晶顯示器150適于采用反射的環(huán)境光形成顯示。因此，用漫射環(huán)境光照明前面154，借此使該光的偏振部分通過液晶面板154并且照明透射—反射器158(包括在部分164處的)。在部分164處，環(huán)境光按以線166表示的反射方式向著后面156改變方向。另外，例如在環(huán)境光暗的條件下，液晶顯示器150也適于采用背照明來產(chǎn)生顯示。為此目的，液晶顯示器150還包括一個用于照明透射—反射器158的后面162的光源170。來自光源170的光通過透射—反射器158傳輸以照明后面156，并且通過液晶面板152以用來產(chǎn)生顯示。因此，可以采用反射的環(huán)境光、或者采用來自一個內部光源170的光、或者為了得到所希望的亮度而將兩者組合在一起的光形成顯示。
最好選擇發(fā)射頻率在透射—反射器158的有效反射光譜范圍以外的光的光源170。借助于該優(yōu)選實施例，參照圖8，可以通過用頻率小于a但大于b的可見光對成像材料進行合適的曝光來形成透射—反射器158，使得最后得到的全息反射器可以包括在小于a以及大于b的頻率處能有效地反射光、但是在a和b之間的頻率范圍內不反射光的干涉圖案。這個范圍稱為一個光譜通帶或者一個光譜孔。通過采用一個在該光譜孔內發(fā)射光的光源170，相當大一部分光可透過該透射—反射器傳輸以照明該顯示器，從而提高了背照明效率。
另外，該全息透射—反射器可以包括多個光譜孔，并且可以和一個或多個發(fā)射具有在多個孔內頻率的光的光源一道使用，因而可以使顯示的顏色優(yōu)化。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例的液晶顯示器200。該液晶顯示器200包括一個類似于圖3中的面板32的液晶面板202，并且該面板202包括一個用于觀察顯示的前面204，和一個后面206。該液晶顯示器200還包括一個反射型全息光元件208，該反射型全息光元件208在本實施例中是一個透射—反射器。該反射型元件208包括一個面對著面板后面206的前表面210，和一個后表面212。面板208由多個反射部分形成，其中反射部分214可以作為代表。
根據(jù)本實施例，該透射—反射器208可在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間進行電轉換，在第一狀態(tài)中部分214以反射方式沿線218所指示的方向朝著后面216改變漫射光的方向，在第二狀態(tài)中光透過面板。一種合適的全息材料包括散布在聚合物基質中的液晶材料微滴，并且在由Richard T.Ingwall和Timothy Adams的題為“全息圖液晶組合物”，SPIE，第1555卷，第279-290頁(1991)的文章中進行了描述。用例如由銦錫氧化物構成的透明導電層216和218來涂敷表面210和212。在層214和216之間不加電壓的情況下，液晶微滴形成一個產(chǎn)生全息反射圖案218的干涉圖案。然而，施加到層216和218之間的電壓219改變了液晶材料以消除了干涉圖案，隨后透射—反射器208變得透明了。
因而，液晶顯示器200適于或者利用反射環(huán)境光、或者利用背照明來進行顯示，并且包括一個用于照明透射—反射器208的后面212的光源220。在第一種模式中，在層214和216之間沒有加上電壓，漫射環(huán)境光通過面板202到達透射—反射器208的部分214上，在圖案218中反射以產(chǎn)生一個用于顯示的亮象素。另外，也可以向層214和216之間施加電壓219以消除全息反射圖案，并且開啟光源220。從光源220發(fā)出的光通過透射—反射器208傳輸，并且照明面板后面206以提供形成顯示的光。
盡管已經(jīng)根據(jù)特定的實施例描述了本發(fā)明，但并不意味著本發(fā)明限于上述描述，而是由下面提出的權利要求限定其保護范圍。
按如下所述來限定要求保護的具有排它性的本發(fā)明的實施例。
權利要求
1.一種液晶顯示器，該液晶顯示器可由漫射環(huán)境光照明，其特征在于，包括一個液晶面板，具有一個用于觀察顯示的前面和一個與該前面相對的后面，所說的液晶面板包括至少一個具有透明狀態(tài)的區(qū)域，其中，照明前面的光通過液晶面板到達后面，和一個反射型全息光元件，光耦合到面板后面，用于接收通過所說液晶面板的光并且于以反射方式朝著液晶方向改變光的方向。
2.根據(jù)權利要求1的液晶顯示器，其特征在于，反射型全息光元件包括多個反射部分，并且其中每個所說的部分具有一個軸且以反射方式圍繞該軸對稱地改變光的方向。
3.根據(jù)權利要求1的液晶顯示器，其特征在于，反射型全息光元件是一個體積全息光元件。
4.一種液晶顯示器，該液晶顯示器可由漫射環(huán)境光照明，其特征在于，包括一個液晶面板，該液晶面板具有一個用于觀察顯示的前面和一個與前面相對的后面，并且包括至少一個具有透明狀態(tài)的區(qū)域，照明前面的從漫射環(huán)境光中得到的偏振光通過該液晶面板，和一個反射型全息光元件，光耦合到后面，用于接收通過所說液晶面板的光和向著所說的區(qū)域改變光的方向，所說的反射型全息光元件包括多個反射部分，每個所說的反射部分具有一個軸并且以一個具有圍繞該軸對稱的橫截面的反射圖案向著液晶面板改變光的方向，借此朝著所說的區(qū)域改變方向的光通過液晶面板并且產(chǎn)生一個用于顯示的亮象素。
5.根據(jù)權利要求4的液晶顯示器，其特征在于，反射圖案限定在一個相對于軸不大于60°的角度內，使得在一個大于該角范圍的角度處的反射部分所接收的光在該反射圖案范圍內改變方向。
6.根據(jù)權利要求4的液晶顯示器，其特征在于，反射圖案是圍繞所說軸的圓錐形的。
7.根據(jù)權利要求4的液晶顯示器，其特征在于，所說的軸通常垂直于反射部分。
8.根據(jù)權利要求4的液晶顯示器，其特征在于，反射型全息光元件包括一個前表面，對著后面和一個后表面，與前面相對，其中，液晶顯示器還包括一個不透明反射型元件，鄰近于后表面，用來向液晶面板的后面反射通過反射型全息光元件而傳輸?shù)墓狻?br> 9.一種液晶顯示器，該液晶顯示器可以由漫射環(huán)境光照明，其特征在于，包括一個液晶面板，該液晶面板具有一個用于觀察顯示的前面和一個與前面相對的后面，并且包括多個區(qū)域，每個區(qū)域具有一個透明狀態(tài)，其特征在于來自照明前面的漫射環(huán)境光的偏振光通過面板到達后面，和一個反射型全息光元件，面對著面板后面，用于接收通過液晶面板的光并且朝著液晶面板改變光的方向，所說的反射型全息光元件包括多個反射部分，每個所說的反射部分具有一個軸并且在一個圍繞該軸對稱的反射圖案內向著液晶面板改變照明該部分的漫射光的方向。
10.根據(jù)權利要求9的液晶顯示器，其特征在于，反射型全息光元件是一個體積全息光元件，該體積全息光元件由具有不同折射率的區(qū)域的光聚合材料形成并且可以有效地在反射圖案內改變光的方向。
11.根據(jù)權利要求9的液晶顯示器，其特征在于，反射型全息光元件是一個透射—反射器具有一個面對著后面的前表面和一個與前表面相對的后表面，以使得照明該前表面的光朝著液晶面板改變方向并且照明后表面的光通過反射型全息元件，其特征還在于液晶顯示器包括一個用于照明該后表面的光源。
12.根據(jù)權利要求11的液晶顯示器，其特征在于，該透射—反射器具有一個頻譜通帶，使得由光源發(fā)射的在頻譜通帶內的頻率的光通過透射—反射器來照明面板的后面，并且通過液晶面板的具有頻譜通帶以外頻率的環(huán)境光由透射—反射器朝著液晶面板改變方向。
13.根據(jù)權利要求11的液晶顯示器，其特征在于，反射型全息元件是一個透射—反射器并且可以在一個反射狀態(tài)和一個透明狀態(tài)之間進行轉換，在反射狀態(tài)中照明前表面的光朝著液晶面板改變方向，在透明狀態(tài)中照明后表面的光通過透射—反射器照明液晶面板。
全文摘要
一種可以由漫射環(huán)境光照明的液晶顯示器(30)，包括一個液晶面板(32)和一個反射型全息光元件(34)。照明液晶面板前面(36)并且通過液晶面板的漫射環(huán)境光在反射部分(66)處被接收并且以一個反射圖案(68)反射以便再次通過液晶面板來形成一個用于顯示的亮象素。通過在一個優(yōu)選的反射圖案內聚集漫射光，反射型全息光元件在環(huán)境光條件下增強了用于顯示的亮度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，反射型全息光元件是一個透射-反射器(158，208)并且與一個內部光源(170，220)結合以便采用反射的環(huán)境光或者背照明來照明顯示。
文檔編號G02F1/1335GK1116003SQ94190861
公開日1996年1月31日 申請日期1994年10月19日 優(yōu)先權日1993年11月1日
發(fā)明者阿蘭·G·陳, 凱文·W·杰利, 喬治·T·瓦利亞斯 申請人:摩托羅拉公司