一种光电显示系统，包括具有第一区域和第二区域的后反射式非均质偏振器。第一区域透射第一偏振态并且反射第二偏振态，第二区域透射第二偏振态并且反射第一偏振态。该系统进一步包括：具有第三区域和第四区域的前非均质偏振器。第三区域基本上与第一区域对准，并且具有与第一区域大约相同的大小和形状，第四区域基本上与第二区域对准，并且具有与第二区域大约相同的大小和形状。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一个实施方式涉及液晶显示器。更具体地，本专利技术的 一个实施方式涉及具有偏振光再循环(recycling)的液晶显示器。
技术介绍
液晶显示器("LCD")是薄的、扁平的显示设备，其由排列在 光源或反射器之前的任何数量的彩色或单色像素组成。其相对于竟 争技术具有很多优势，因为其使用极少量的电能，并且因为其很薄 而因此适于在电池供电的电子设备中使用。LCD中的每个像素包括液晶("LC")分子层，该分子层悬浮 在两个透明的电极之间，并且夹在两个交叉的线性偏振器(即，具 有彼此垂直的透射(transmission)轴线的偏振器)之间。在偏振器 之间没有液晶的情况下，通过 一 个偏振器的光将被另 一 个偏振器所光阀。为了以该方式起作用，液晶分子必须适当地对准，从而它们 接受由后偏振器透射(transmit)的偏振态的光，并且可以将其旋转 到由前偏振器透射的偏振态。已知用于实现液晶分子适当对准的各 种技术。这些技术包括机械摩擦，其引入了极小的槽，或使用正确 对准的层衬底定向线性偏振UV照明。电场的应用(通过对透明电 极应用电压)可以修改偏振旋转的度数，因此支持对通过像素的光 的精细控制。LCD的操作依赖于后偏振器透射轴线、液晶层的对准 (对于进入和射出的光两者)以及前偏振器的透射轴线之间的正确 关系。像素本身不生成光并且因此L C D需要外部照明，该外部照明来 自于用于"反射式"LCD的环境源或来自于用于"透射式"LCD的背光(或来自于"半透反射式(transflective ) " LCD的情况中的组 合)。透射式LCD的大部分功耗用于背光。然而，已知的透射式LCD 的 一 个问题在于该大多数功耗消耗于产生由于被滤除而最终在显 示输出中不使用的光。这些已知LCD的典型光输出(即，由全部活 跃的像素透射的所生成光的部分)约为5%-7%。LCD设计固有的光损耗通常归因于以下要素(假设照明来自于 非偏振白光源)色彩过滤器组约28%透射； 孔径比约70%透射；以及 前后偏振器约40%透射。 由于背光通常生成白光，所以需要色彩过滤器。由于LCD的某些区 域不透射光，所以产生孔径比。偏振损耗源自LCD设计的固有方面。如上所述，LCD需要照明 被线性偏振并且正确定向，其通常导致来自于背光的至少一半可用 光的损失。已经进行了改进LCD光输出的各种尝试，其可以大大改进LCD 的电效率，因此支持更节能的设备、延长移动设备的电池寿命、降 低所需的背光照明分量(因为需要更少或更低功率的灯元件来提供 特定的亮度级别)并且改进了显示单元中的热管理(因为大部分损 耗的光被作为热而吸收)。改进光输出的一个方法是通过例如美国 专利No. 7,038,745中公开的偏振光再循环。图1是典型的现有技术 透射式LCD 10的剖^f见图，该透射式LCD 10为了改进光输出而包括 偏振光再循环。图1仅示出了直接涉及光再循环的那些元件并且未 示出经常在LCD中发现的很多其他元件(例如，色彩过滤器、棱镜 片、散射器(diffuser)等)。LCD 10包括液晶层17。液晶层17夹 在均质前偏振器19和均质后反射式偏振器18之间。后偏振器18透 射第一偏振光("PI")，并且反射第二偏振光("P2")。前偏振 器19与后偏振器18交叉(即，具有垂直的透射轴线)并且透射P2 光。液晶层17充当多个偏振修改光阀(即，像素)，每个光阀根据应用的电压量可以旋转入射Pl光以包括P2分量。LCD IO还包括背 光单元ll，其包括用于生成非偏振白光的背光12、用于反射光的后在操作中，背光单元11产生包括P1和P2光的白非偏振照明(箭 头20)的均匀分布。该光入射在均质后反射偏振器18上，该偏振器 18透射一个偏振Pl (箭头21 )并将大部分其他分量P2 (箭头23 ) 反射回背光单元11中。LC层17将箭头21的某些偏振转换为P2光 并且如箭头24所示透射，其中，P2光部分最终由均质前偏振器19 如箭头25所示透射。同时，在背光单元ll中，诸如后反射器14的元件转换箭头23 的P2,从而其现在具有Pl和P2 (箭头26)两者的分量，因此允许 增加可用于透射的"再循环的"Pl (箭头27)的量。将再循环的P1 (箭头27)的一部分由LC层17转换为再循环的P2 (箭头28), 其最终由均质前偏振器19透射。该过程重复多次以增加透射到观察 者的P2光的总量。图1中所示的再循环技术的商业版本已知增加了 约30%的光输出。基于前述内容，需要一种相对于已知系统具有改进的光输出的 LCD系统。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式是光电显示系统，包括具有第一区域和 第二区域的后反射非均质偏振器。第一区域透射第一偏振态并且反 射第二偏振态，第二区域透射第二偏振态并且反射第一偏振态。该 系统进一步包括具有第三区域和第四区域的前非均质偏振器。第 三区域基本上与第 一 区域对准，并且具有与第 一 区域大约相同的大 小和形状，第四区域基本上与第二区域对准，并且具有与第二区域 大约相同的大小和形状。附图说明图1是为了改进光输出而包括偏振光再循环的典型现有技术透射式LCD的剖视图。图2是根据本专利技术一个实施方式的LCD的一部分的剖视图。 图3是根据本专利技术一个实施方式的非均质前偏振器的俯视图。具体实施例方式本专利技术的一个实施方式是具有非均质前偏振器和互补非均质后 偏振器以实现基本上改进的光输出的LCD。图2是根据本专利技术一个实施方式的LCD 50的一部分的剖视图。在组合中使用的其他元件(例如，色彩过滤器、棱镜片、对准层、 散射器、其他偏振元件、其他反射元件等)。LCD 50包括背光单元， 其包括用于生成非偏振光的背光(未示出)；用于反射光的后反射反射式偏振器48利用交替定向区域来进行非均质地偏振，其中两个 定向区域在图2中示出(46和47) 。 LCD 50进一步包括前偏振器 49,其利用交替定向区域来进行非均质地偏振，其中两个定向区域 在图2中示出(51和52)，并且每个区域与后偏振器48的相应区 i或互才卜(complimentary)( <列^口 ，区i或46 4又透射P1光并且区i或51 仅透射P2光)。区域46和51大约具有相同的形状和大小。区域47 和52大约具有相同的形状和大小。LCD50进一步包括LC层70，其包括每个都正确定向于后偏振 器48和前偏振器49的相应区域的区域71和72。在一个实施方式中， LC层70由具有定向依赖性的扭曲向列(Twisted Nematic )液晶形成， 从而它们必须相对于前偏振器和后偏振器两者的透射轴线正确对 准。如果本专利技术的一个实施方式具有前偏振器和后偏振器两者的交 替定向区域，则LC区域71和72也应该具有交替的定向。该类型"对 准"可以由机械摩擦(即，微槽的产生)或通过使用定向线性偏振 的UV来实现。在操作中，背光单元产生包括Pl和P2光的非偏振照明的均匀分布。该光的某些(箭头)入射在均质后反射偏振器48的区域46 上，其透射一个偏振Pl (箭头61)并将大部分其他分量P2 (箭头 62)反射回背光单元中。LC层70 (具体为区域71)将箭头61的某 些偏振转换为P2光并且如箭头73所示透射，其中，P2光部分最终 由前偏振器49本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电显示系统，包括： 后反射式非均质偏振器，具有第一区域和第二区域，其中所述第一区域透射第一偏振态并且反射第二偏振态，并且所述第二区域透射所述第二偏振态并且反射所述第一偏振态；以及 前非均质偏振器，具有第三区域和第四区域，其 中所述第三区域基本上与所述第一区域对准，并且具有与所述第一区域大约相同的大小和形状，以及所述第四区域基本上与所述第二区域对准，并且具有与所述第二区域大约相同的大小和形状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰格莫汉巴拉，
申请(专利权)人：杰格莫汉巴拉，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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