CN1167270A - 带内部偏振件的等离子编址液晶显示板 - Google Patents

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Abstract

一种等离子编址液晶显示板，其沟道衬底的上表面有多个等离子沟道、上衬底和第一偏振层。第一偏振层只让在第一状态下偏振的光通过，其上延伸有电光层。电光层具有两种状况，第一种状况让在第一状态下偏振、不改变偏振状态的光通过，第二种状况将在第一状态下偏振的光转换成正交于第一状态的第二偏振状态。电光层上有第二偏振层，第二偏振层只让在第二状态下偏振的光通过。

Description

带内部偏振件的等离子编址液晶显示板
美国专利5,077,553公开了一种数据存储元件的编址器件，该专利的器件如附图的图3所示。
图3所示的显示板从下面起顺次包括偏振层2、沟道衬底4、膜片6(通常叫微片)、电光材料层10、一系列平行透明数据驱动电极(从图3的视图中只能看到其中一个，编号为12)、装着数据驱动电极的上衬底14和上偏振层16。沟道衬底2一般由玻璃制成，其上主面形成有多个平行沟道20。沟道20中充有可电离的气体，例如氦。各沟道20中设有接地电极和选通电极(图中未示出)。沟道20与数据驱动电极正交，数据驱动电极与沟道交叉(从垂直于显示板的方向看去时)的部位形成分立的面板元件22。各面板元件可看成装有电光层10和上下偏振层2和16的各元件。显示板是彩色显色板时，电光层10与上衬底14之间装有彩色滤光片(图中未示出)。显示板的上表面界定着面板元件的部位构成显示板的单象素24。如上述美国专利5,077,553中所述的那样，其中一个沟道中的选通电极和接地电极之间产生适当的电位差时，沟道中的气体形成等离子体，在膜片6的下表面形成导电通路。若数据驱动电极处于地电位，则电光材料制成的体积元中的电场不显著，因而象素可以看成是不发光的，而若数据驱动电极基本上与地有电位差，则电光材料体积元中的电场显著，因而象素可看成是亮的。
在下面的说明中，假设(这里并没有将权利要求书的范围限制在这个假设的意思)：下偏振层2为线性偏振层，且其偏振平面与基准平面形成的角度可任意指定为0度，假设上偏振层16为偏振平面处于90度的线性偏振层，且电光材料为带动透过自身的线性偏振光的偏振平面转动一个随液晶材料的电场而变化的角度的扭转向列型液晶材料。象素不亮时，转角为90度，象素亮时，转角为零。
面板由发射出非偏振白光的扩展光源(图中未示出)从下面照亮。光源与面板之间可以设一个后玻璃漫射板18，使面板可以获得均匀的照明。光源的光经下偏振层2在0度下线性偏振后依次通过沟道衬底4、沟道20、膜片6和液晶材料的体积元射向上偏振层16和人眼26。若某象素不亮，通过液晶材料体积元经线性偏振过的光的偏振平面旋转90度角，因而入射到上偏振件的光的偏振平面处于90度角。上偏振件让光通过，于是象素亮。另一方面，若象素亮，线性偏振光的偏振平面通过液晶材料的体积元时不发生变化。入射到上偏振元件的光的偏振平面处于0度角，因而上偏振件不让光通过，所以象素不亮。若液晶材料体积元中的电场在象素亮和不亮相关值的中间值，上偏振件让光通过，光的强度取决于电场，于是使灰度显示出来。
为达到最佳的显示效果，象素亮时必须有效地不让光通过，象素不亮时必须有效地让光通过，从而达到象素亮与不亮之间的最大对比度。这就需要使入射到电光层10上的光在0度下线性偏振，从而需要使从下偏振层2射到电光层10的光的偏振不变。这个要求给沟道衬底和膜片的制造提出了严格的要求。举例说，界定沟道的表面应尽可能光滑，这一点很重要，这样从沟道衬底进入沟道的光才不会散射，因为散射对光起去偏振化作用。此外，即使沟道表面在光学上是十全十美的，当线性偏振光倾斜入射折射率变化的介面时，光的偏振平面也会转动，从而即使得以维持线性偏振，某些光也会以非零的角度偏振。这个问题可以通过调整沟道的横截面形状稍加缓解，但能使沟道表面达到高质量的方法未必能满足沟道所希望有的几何条件的要求。
许多光通过沟道衬底和膜片的最优化方案都影响显示面板在结构和工作上的其它方面。例如，为避免散射从而对线性偏振光产生去偏振化作用，膜片必须透明。玻璃在这方面的光学性能好，但在电性能上却不是膜片的最佳材料。例如，象素处在亮状态时，数据驱动电极与地之间的电位差大致上按各元件单位面积电容的倒数分配在电光层8与膜片6之间，为最大限度地减小功耗，膜片单位面积的电容必须尽可能大。这就是说，用作膜片的材料其介电常数应尽可能大。玻璃的介电常数一般在大约3至10的范围，但还有其它透明材料例如钛酸钡，其介电常数比玻璃大得多。然而，钛酸钡不是透明而是半透明，因而不适宜作膜片的材料。因此需要接受使用较高驱动电压的缺点。
本发明提供的等离子编址液晶显示板，包括：沟道衬底，其上表面有多个等离子沟道；上衬底，在沟道衬底的上表面上；第一偏振层，在沟道衬底的上表面上，只让基本上在第一状态下偏振的偏振光通过；电光层，在第一偏振层上，具有起码两种状况，第一种状况是让在所述第一状态下偏振而不改变偏振状态的光通过，第二种状况是将在所述第一状态下偏振的光转换成正交予所述第一状态的第二偏振状态；和第二偏振层，在电光层上，只让基本上在所述第一或第二状态偏振的光通过。
现在通过举例参看附图，以便更好地理解本发明并展示如何将本发明付诸实施。附图中：
图1是本发明的第一等离子编址液晶显示板的部分剖视示意图；
图2是本发明的第二等离子编址液晶显示板的部分剖视示意图；
图3是现有技术的等离子编址液晶显示板的部分剖视示意图。
附图的各图中，同样的编号表示对应的组成部分。
在下面的说明和权利要求书中，表示取向和位置的词，例如上和下，是用来表示相对于画面的取向，而没有在绝对意向上加以限制的意思。例如，在说明书中被说成“上”的，在本发明的实际实践中可能相当于下表面或垂直表面，既不是上又不是下。
图1所示的显示板中，在膜片6与液晶材料层10之间是线性偏振层50，这是代替图3的偏振层2而设的，一般为拉伸过的聚乙烯醇片，其上表面经过处理，形成平正表面，平正表面上淀积有液晶材料层。上衬底14和图3的情况一样在液晶材料层8上固定就位，各数据驱动电极即附在上衬底14上。
偏振层50设在沟道衬底4和膜片6的下游，提高了显示板在若干方面的光学形能。首先，从光源进入沟道衬底的光是非偏振光的，因而通过不同折射率介质之间的介面时，偏振化作用发生变化。其次，由于进入沟道衬底的光是非偏振光，因而光在衬底/气休介面的散射不会损害对比率，从而无需使沟道表面的光学质量达到和图3所示显示板的情况一样的标准，沟道表面的几何条件不会影响对比率。此外，等离子体发射的任何光还可加以偏振化。
另外，膜片6也无需满足如此高的光学标准，且膜片处的光散射也是可以容许的。膜片的上表面可以是使透过偏振层50的光扩散的散射面，这样就不需要后玻璃漫射板，从而降低了显示板的造价。鉴于容许光在膜片处散射，因而膜片可采用半透明而不是透明但介电常数比玻璃大的材料。例如，膜片可以用钛酸钡制成。
应该理解的是，在某驱动电压下，液晶材料层8中电场的增加不仅仅是因为膜片所使用材料的介电常数的增大，而且还由于膜片厚度的减小所致。上面说过，玻璃的介电常数一般在大约3至10的范围。为承受显示板在装配过程中的挪动，玻璃膜片的厚度起码应为10微米。某些半透明的合成聚合物材料可制成厚度远小于10微米而刚硬得仍然足以承受挪动的片材。这类材料虽然介电常数较小，例如在大约2至4的范围，但单位面积的电容因厚度减小而引起的增加，其作用不仅仅是补偿了介电常数的减小引起的减小而已。
图2所示的显示板与图1所示不同的地方，除偏振层50在膜片与液晶层之间外还在于，沟道衬底下面还有偏振层52。偏振层52的偏振平面处0度角。偏振层52是在偏振层50不能将其收到的光充分偏振到一定程度时配备的。例如，进入沟道衬底的光是在0度角线性偏振的，但必须在抵达偏振层50之前受到转动和去偏振作用，因而偏振层50的作用就是恢复提供给液晶层8的光的偏振情况。
不言而喻，本发明并不局限于上述个别实施例，在不脱离本发明在本说明书所附权利要求书和等效权利要求所述的范围的前提下是可以对上述实施例进行种种修改的。例如，虽然图1和图2所示的实施例除内偏振层50外还分别设有膜片6，但通过选用适当的材料就可以用同偏振层发挥膜片的作用，从而无需另外使用膜片。此外，虽然本发明是就线性偏振层进行说明的，但本技术领域的一般技术人员都知道，本发明的原理也同样适用于圆偏振的情况。

Claims (10)

1.一种等离子编址液晶显示板，其特征在于，它包括：
一个沟道衬底，其上表面有多个等离子沟道；
一个上衬底，在沟道衬底的上表面；
第一偏振层，在沟道衬底的上表面，只让基本上在第一状态下偏振的光透过；
一个电光层，在第一偏振层上，具有起码两种状况，第一种状况是让在所述第一状态下偏振而不改变偏振状态的光通过，第二种状况是将在所述第一状态下偏振的光转换成正交于所述第一状态的第二偏振状态；和
第二偏振层，在电光层上，只让基本上在所述第一或第二状态偏振的光通过。
2.如权利要求1所示的显示板，其特征在于，它还包括在沟道衬底与第一偏振层之间的一个膜片。
3.如权利要求2所述的显示板，其特征在于，膜片是玻璃制成的。
4.如权利要求2所述的显示板，其特征在于，膜片由介电常数基本上大于玻璃的材料制成。
5.如权利要求2所述的显示板，其特征在于，膜片由半透明的合成聚合物材料制成。
6.如权利要求2所述的显示板，其特征在于，膜片半透明。
7.如权利要求2所述的显示板，其特征在于，膜片由钛酸钡制成。
8.如权利要求1所述的显示板，其特征在于，它还包括第三偏振层，配置在在沟道衬底下面，只让基本上在所述第一状态下偏振的光通过。
9.如权利要求1所述的显示板，其特征在于，第二偏振层只让基本上在所述第二状态下偏振的光通过。
10.如权利要求1所述的显示板，其特征在于，电光层具有连续的介于第一状况与第二状况之间的状况。
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