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CN1518681A - 液晶显示装置 - Google Patents

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CN1518681A
CN1518681A CNA028105583A CN02810558A CN1518681A CN 1518681 A CN1518681 A CN 1518681A CN A028105583 A CNA028105583 A CN A028105583A CN 02810558 A CN02810558 A CN 02810558A CN 1518681 A CN1518681 A CN 1518681A
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display device
crystal display
substrate
light
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道格拉斯・J・麦克奈特
道格拉斯·J·麦克奈特
J・谢弗
特利·J·谢弗
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Abstract

本发明的方法和设备涉及液晶显示装置。在一个典型实施例中，液晶显示装置包括：液晶层，其扭转角是在约60°至约90°的范围内，并包括：起偏器，放置成偏振来自光源的光以生成偏振光，因此，在偏振光矢量与液晶层的第一对准方向之间存在夹角β。夹角β是在约－13°至约+13°的范围内，和Δnd的值是在约0.1μm至约0.2μm的范围内，其中Δn是液晶层的双折射，而d是液晶层的厚度。根据附图和描述，本发明的其他特征是显而易见的。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明一般涉及显示装置，例如，液晶显示装置。在一个具体的典型实施例中，本发明涉及工作在瞬态显示模式的反射型液晶显示装置，该装置包括：起偏器，检偏器，扭转向列液晶层和反射层。
背景技术
存在若干种现有技术非瞬态反射型显示装置，它包括：起偏器，扭转向列液晶层和反射层。这些显示类型之间的差别是下列三个独立变量显示参数Δnd，φ和β的不同组合，其中：
(1)Δnd是液晶双折射Δn与液晶层厚度d的乘积，
(2)φ是向列层的扭转角，其中φ是由液晶层两个表面处的液晶导向器对准方向之间相对角所确定，
(3)β是从起偏器输出的线偏振光E场矢量与液晶层输入表面处的LC导向器对准方向之间的夹角。
可以考虑特定的一组Δnd，φ和β值(Δnd，φ，β)，它们确定坐标轴为Δnd，φ和β的三维空间中一个点。现有技术中每种反射型显示装置占有这个空间的不同区域。
现有技术反射型显示装置之间存在这种差别，因为在这个空间中没有这样一个区域，其中所有的显示属性是同时优化的，例如，亮度，对比度，液晶盒间隙，盒间隙变化的容限，工作电压范围和视角。一般地说，在任何一时刻，仅可能优化少量的显示属性，(Δnd，φ，β)占有的空间区域与强调这些属性中的哪些属性有关。
表I中列出现有技术反射型显示装置占有的这个参数空间中不同区域。
表I
  行号   美国专利号   发明者    扭转角φ     偏振器角β       Δnd(λ＝550nm)
    1   4,019,807   Boswell     45°     0°     ～0.3μm
    2   4,378,955   Bieha     45°     22.5°     ～0.4μm至0.8μm
    3   5,870,164   Lu     46°至62°     -6°至6°     0.39μm至0.69μm
    4   5,726,723   Wang     46°至89°     0°或90°     0.35μm至0.70μm
    5   5,361,151   Sonehara     63°     0°或90°     0.18μm至0.22μm
    6   5,139,340   Okumura     0°至70°     35°至115°     0.2μm至0.7μm
    7   5,490,003   VanSprang     50°至68°     β＝φ/2     0.32μm至0.37μm
    8   5,926,245   Kwok     47°至57°     -15°至+5°     0.47μm至0.57μm
    9   5,933,207   Wu     70°至90°     ～20°     0.10μm至0.40μm
表I的第1行是美国专利号4,019,807中描述的参数。为了增大带电状态的反射率和降低工作电压，选取液晶层扭转角为45°，线偏振光E场矢量取向平行于输入导向器，即，β＝0。这种模式称之为混合场效应模式。然而，在这个专利中，没有具体规定Δnd的值，厚度d的值为2μm，和向列液晶是酯材料。氰基酯液晶是熟知的，它有相对高的双折射值，约为0.15，因此，可以估算Δnd的值约为0.3μm。
表I的第2行是美国专利号4,378,955中描述的参数。在这个专利中，起偏器的取向角为β＝22.5°，而不是美国专利号4,019,807中规定的β＝0°，利用叠加彩色符号表示法，通过投射黑白灰度等级图像，可以优化彩色性能。虽然没有明确地规定Δnd的值，但是规定充满联二苯型液晶的盒间隙为2μm至4μm。由于联二苯液晶有相对高的双折射值，约为0.2，因此，可以估算Δnd是在约0.4μm至0.8μm的范围。
表I的第3行是美国专利号5,870,164中规定的φ，β，Δnd参数空间。与表I的第1行和第2行中列出两个专利的45°扭转角比较，54°的扭转角可以优化带电状态的反射率。当Δnd满足简单的公式Δnd/λ＝[1-(φ/π)2]1/2时，转换效率约为100％，若φ＝54°，则Δnd/λ＝0.954。确定Δnd/λ值是在0.7至1.25的范围。在波长为550nm的绿光下，Δnd/λ值的这个范围相当于Δnd是在0.39μm至0.69μm的范围。
表I的第4行是美国专利号5,726,723中描述的φ，β，Δnd参数空间。这个专利描述反射型显示装置，其扭转角为55°，而Δnd是由公式0.55[1-(φ/π)2]1/2给出。在这个显示装置中，我们找到参数空间中的φ，β，Δnd区域，可以利用有较大盒间隙的液晶盒，且它对盒间隙的变化不太敏感，因此，可以优化制造过程。
表I的第5行是美国专利号5,361,151中描述的φ，β，Δnd参数空间。在这个显示装置中，我们找到参数空间中的一个区域，它优化非带电状态的反射率，并可以利用较大的盒间隙，因此，可以提高制造这种显示装置的生产效率。这个专利的显示装置利用φ＝63°，β＝0°。规定Δnd是在0.33至0.40的范围。在波长为550nm的绿光下，Δnd/λ值的这个范围相当于Δnd是在0.18μm至0.22μm的范围。
表I的第6行是美国专利号5,139,340中描述的φ，β，Δnd参数空间。在这个显示装置中，我们找到参数空间中的一个区域，它优化带电状态下的反射率，还减小反射比与波长之间关系的光谱灵敏度，因此，可以观看没有令人讨厌色彩的单色显示。
表I的第7行是美国专利号5,490,003中描述的φ，β，Δnd参数空间。在这个显示装置中，我们找到参数空间中的一个区域，它优化反射率和对比度，并防止灰度等级倒置。在这个显示装置中，起偏器角β是扭转角φ的二分之一，φ的范围是从50°至68°，可以得到β是在25°至34°的范围。确定Δnd/λ值是在0.58至0.68的范围。在波长为550nm的绿光下，Δnd/λ值的这个范围相当于Δnd是在0.32μm至0.37μm的范围。这种显示配置称之为半补偿反射型显示装置。
表I的第8行是美国专利号5,926,245中描述的φ，β，Δnd参数空间。在这个显示装置中，我们找到参数空间中的一个区域，它优化反射率和对比度，并降低液晶盒中的色散，可以容易制造有足够盒厚度的液晶盒。
表I的第9行是美国专利号5,933,207中描述的φ，β，Δnd参数空间。在这个显示装置中，我们找到参数空间中的一个区域，它优化低工作电压，宽视角，高反射率和高对比度。本发明者称这种显示为混合模式扭转向列显示装置，或MTN显示装置。
这些现有技术参考文献中描述的显示装置一般设计成工作在静态模式。在静态模式下，液晶达到饱和状态(其中液晶对于该液晶周围电场变化的响应是基本完全的)。在单个“视频”帧(例如，设计成展示“运动”的屏幕序列中的数据整屏，如在动画片中)的帧周期内主要部分，存在这种静态模式。通常，这种显示装置的帧周期约为30毫秒(ms)或约16ms，它相当于显示系统中的典型帧周期，例如，电视的NTSC视频标准。然而，当显示装置中的液晶材料随时间发生很快转换时，该液晶材料几乎总是处在动态(例如，由于显示状态之间的快速转换，液晶通常不达到饱和状态)，以上的显示装置一般不能产生合适的结果。液晶通常处在非饱和态的显示装置例子是这样一种显示装置，其中利用红，绿，和蓝色光的序列照明，而不是利用包含所有颜色的白光。这种显示装置通常称之为场序彩色显示(例如，见美国专利号6,046,716中描述的例子)。在一个常规的全色帧内，单独颜色序列(例如，红，绿，蓝)显示为三个单独彩色子帧。因此，彩色子帧仅仅持续约整帧的1/3(例如，30ms的1/3，或16ms的1/3)。
在表I第1-9行列出的所有相关技术显示配置中，本发明者在基本静态，稳态驱动的条件下选取三个参数φ，β，Δnd，用于优化显示属性的某些组合。在静态驱动的条件下，在足够长的时间周期内加恒定电压，液晶可以完全地给予响应。这是当今有源矩阵TFT(薄膜晶体管)显示装置的一般情况，其中在电压可能改变到不同的值之前，恒定电压加到整帧周期约为16.7ms的像素电极上。除了显示非常快的运动图像以外，大部分像素在每一帧内并不改变它们的状态。利用直接观看装置中的彩色马塞克滤光片，例如，笔记本电脑，或者，通过单独红色，绿色或蓝色信道中三个显示面板的叠加，例如，投影装置，可以得到这些类型显示装置中的彩色。
发明内容
本发明的方法和设备涉及液晶显示装置。在一个典型实施例中，液晶显示装置包括：液晶层，其扭转角是在约60°至约90°的范围内，并包括：起偏器，放置成偏振来自光源的光以生成偏振光，因此，在偏振光矢量与液晶层的第一对准方向之间存在夹角β。夹角β是在约-13°至约+13°的范围内，和Δnd的值是在约0.1μm至约0.2μm的范围内，其中Δn是液晶层的双折射，而d是液晶层的厚度。根据附图和描述，本发明的其他特征是显而易见的。
附图说明
本发明的描述借助于但不限于附图中的例子，其中相同的附图标记代表类似的元件。
图1是本发明反射型显示装置的简化图，其中利用偏振光分束器(PBS)作为起偏元件，输入偏振矢量与扭转向列液晶层的输入导向器成β角。
图2是本发明显示装置的数学描述表示，其中在扭转通过液晶层时，两个正交前向传播椭圆本征模的旋转与LC导向器准确地同步。
图3表示本发明显示装置的起偏器输入角β的区域，用于优化瞬态驱动工作下的反射型显示装置。
图4a表示本发明反射型显示装置的的配置，其中φ＝70°，Δnd＝0.13μm和β＝--4.72°。
图4b表示图4a例子的本发明反射型显示装置中反射器处和输出端处的椭圆偏振光状态。
图5表示本发明场序彩色显示装置中彩色子帧的安排和产生饱和绿色像素的像素波形。
图6a表示在瞬态驱动下优化的本发明反射型显示装置对图5中波形的模拟光学响应(粗线)与静态下优化的显示装置光学响应(细线)的比较。
图6b是图6a中响应曲线的放大图。
图7表示另一个例子的本发明显示装置。
具体实施方式
本发明的描述是参照以下设置的多个细节，并利用附图说明本发明。以下的描述和附图是本发明的例证，而不能看成是对本发明的限制。描述多个具体细节以便对本发明有彻底的了解。然而，在某些情况下，我们不描述熟知或常规的细节，以消除对本发明理解的影响。
在一个实施例中，本发明的目的是像素工作在瞬态的一种显示装置，其中像素电压可以随不同的帧发生变化，或甚至在一个帧中发生多次变化，不管显示图像是否发生变化。例如，立体显示系统是这样的情况，其中显示是在右眼和左眼中交替地呈现景物视图。为了避免闪烁效应，右眼和左眼的子帧周期必须远远小于TFT显示装置约16.7ms的帧周期。另一个瞬态工作的例子是利用场序彩色方法产生的彩色显示装置。在这种类型彩色显示装置中，把帧周期分成红色，绿色和蓝色子帧，其中以足够高的速率按序观看彩色图像的红色，绿色和蓝色分量，而眼睛感觉到的是一个融合的全色图像。例如，虽然绿色像素可以不变化，而在实际上，它在红色和蓝色子帧的周期内是完全关断的，仅在绿色子帧的周期内接通电源。为了避免闪烁和彩色中断效应，各个彩色子帧周期必须远远小于TFT显示装置约16.7ms的帧周期。在这些环境下，特别是在低温下，在电压变化到下一个彩色子帧的新电平之前，液晶不再有足够的时间，可以完全响应于特定的彩色子帧驱动电压。在这些瞬态驱动条件下，我们确定，优化显示装置亮度和色饱和的一组特定变量φ，β和Δnd与表I中列出的静态驱动现有技术显示装置中描述的对应组变量有很大的不同。
在一个实施例中，本发明的特征是Δnd值在0.1μm至0.2μm的范围内，该值是在现有技术方案中最佳静态效率所要求的值之下，其中包括美国专利5,933,207描述的最佳方案中0.25μm值。此外，在本发明中，液晶层扭转角是在60°至90°的范围内，而β角是在-13°至+13°的范围内。在瞬态驱动的条件下，与静态驱动优化的现有技术方案中参数选择比较，本发明的实施例展示大大增强的亮度和色饱和度。
图1是本发明直视式实施例11的简化示意图，其中利用偏振光分束器12(PBS)作为起偏元件。来自光源14的光在从PBS反射之后变成线偏振光，并沿z方向传播到液晶盒16，其E矢量平行于图示的x方向。液晶盒显示单元16包括：前透明基片18和后反射基片20，这两个基片平行于x-y平面，两个基片之间分开的距离为盒间隙距离d。在已知的液晶显示装置中，距离d通常是在小于1μm至大于7μm的范围内。两个基片平板的内表面有各种薄膜涂层，其中包括前基片上的透明导电涂层，例如，ITO，和后基片上的反射型涂层，例如，铝。在两个表面上还有对准涂层，例如，它们是由聚酰亚胺材料的薄层构成，该薄层已研磨成预定的方向，使相邻LC材料的导向器有给定的取向。当然，还可以利用其他的对准材料和取向方法，例如，专用的光敏聚合物，利用偏振UV辐射进行处理，使相邻液晶的导向器对于每个处理表面有给定的取向。
为了简化，图1中没有画出各个像素，但是应当明白，在一个实施例中，实际的显示单元有多个可分别寻址的电极，这些电极确定显示装置的像素。以下结合图7描述另一例子的液晶显示装置。
对前基片内表面上的对准涂层进行处理，使相邻LC的导向器有给定取向，它在x-y平面上的投影与x轴成β角。因此，LC导向器22相对于x轴成β角。β角定义为偏振光输入角。对后基片内表面上的对准涂层进行处理，使相邻LC的导向器有给定取向，它在x-y平面上的投影与x轴成β+φ角。因此，LC导向器24相对于x轴成β+φ角。在这些条件下，在从液晶盒的一侧到另一侧的过程中，液晶盒内的LC导向器均匀地扭转通过φ角。这个φ角定义为LC层扭转角的幅度。图1展示左旋扭转结构。若线偏振光的E矢量方向包含在液晶盒中导向器取向角的范围内，则偏振光输入角β定义为正的；若它是在这个范围之外，则偏振光输入角β定义为负的。在图1所示的实施例中，β值是负的。应当注意，对于正入射观察，若β角增加或减少90°的整数倍，则得到相同的显示性能。
例如，液晶显示材料可以是具有或没有空间螺旋分量的向列型液晶显示，空间螺旋分量使液晶有预先的扭转。在扭转角φ大于90°的情况下，需要给液晶添加一个空间螺旋分量以维持扭转角。在扭转角φ小于90°的情况下，不需要为此添加一个空间螺旋分量，然而，添加空间螺旋分量可能是有利的，它可以加速响应时间或消除反向扭转的残余。液晶的特征是双折射Δn，Δn定义为液晶的非常折射率与寻常折射率之差。典型液晶混合物的双折射值是在0.08与0.25的范围内。
在某些情况下，在起偏器或PBS与透明基片之间插入负C板或其相当物可能是有益的，它可以增加显示装置的视角。
在讨论本发明的详细工作模式之前，知道有关所有单个起偏器、反射型TN显示装置是值得的。可以把所有这些显示装置考虑成有线偏振光的输入状态和偏振光的输出状态，线偏振光的输入状态与输入导向器成夹角β，而偏振光的输出状态是由TN层的条件所确定。数学描述TN层中发生的变化是如下所示。Maxwell方程解的形式是任何均匀媒体中两个正向传播的本征模，其中包括TN层的均匀扭转光媒体。在TN层中，这些本征模是椭圆偏振的正交态，其两个主轴平行和垂直于本地LC导向器，并与扭转结构准确地同步旋转，从而在它们传输通过时经历该结构的完全旋转。两个正交模式的椭圆率，定义为椭圆的短轴与椭圆的长轴之比b/a，它是由以下的公式给出：
b/a＝(φ/π)/(Δnd/λ+[(φ/π)2+(Δnd/λ)2]1/2)
根据这个公式，重要的是应当明白，本征模的椭圆率仅仅是由扭转角φ，光波长λ和乘积Δnd所确定。输入偏振角β对本征模的椭圆率没有影响。
图2说明本发明一个实施例中的本征模，其中φ＝70°，Δnd＝0.13μm和λ＝550nm，它对应于眼睛最敏感的可见光频谱绿色部分。按照以上的公式，在这些条件下，b/a＝0.562，指出它有相当大的椭圆率。
利用Maxwell方程解的本征模形式，我们可以看到，这些本征模中的每个本征模有不同的折射率，当它们传播通过LC层时，在这些本征模之间引入相移。这个相移δ(z)是由以下的公式给出：
δ(z)＝2π(z/d)[(φ/π)2+(Δnd/λ)2]1/2
其中z代表LC层内与输入基片距离为z的位置，在厚基片或反射器处，z＝d。液晶层内任何一点处的偏振光状态是通过叠加两个本征模确定的，其中考虑它们之间的相对相移。在LC盒的输入端没有相移，两个本征模叠加成沿x轴的线偏振光。因此，在z＝d的反射器处，相移δ(z)＝2π[(φ/π)2+(Δnd/λ)2]1/2
图1中所示显示装置的静态反射率R的一般表达式是由以下的公式给出：
R＝1-[cos2x+(1-a2)/(1+a2)sin2x]2
   -4a2[sin2xsin2β/(1+a2)+sinx cosx cos2β/(1+a2)1/2]2
其中a＝π/φ(Δnd/λ)，x＝φ(1+a2)1/2，和β是起偏器输入角。为了简化，这个表达式没有考虑损耗，例如，反射器的不完全反射比。
在瞬态转换的情况下(例如，在利用场序彩色照明时)，我们发现，Δnd的值是在0.1μm≤Δnd≤0.2μm的范围内，导致特别高的反射比。对于给定的Δnd和φ值，可以优化相对于起偏器输入角β的反射比。图3中画出最佳起偏器输入角β作为扭转角φ的函数，其中Δnd的值是0.1μm和0.2μm。请注意，当扭转角φ是在60°至90°的范围内和Δnd的值是在0.1μm至0.2μm的范围内时，最佳起偏器输入角β是在-13°与+13°的范围内变化。
表II中列出本发明在扭转角为60°，70°，80°和90°时的最佳起偏器角β，其中Δnd＝0.13μm和λ＝550nm。表II还展示显示装置中反射器处和通过LC层反射之后输出端处偏振光状态的椭圆率。
表II
  扭转角   最佳起偏器输入角β   反射器处的椭圆率   输出端处的椭圆率
    60°     -9.95°     0.661     0.425
    70°     -4.72°     0.595     0.542
    80°     +0.35°     0.528     0.681
    90°     +10.08°     0.462      0.844
图4a表示在瞬态驱动下优化的本发明反射型显示装置的配置，如表III中给出的，右旋扭转角φ＝70°，Δnd＝0.13μm和β＝-4.72°。图4b表示对应于这个例子中显示装置的反射器处和输出端处的椭圆偏振光状态。请注意，这两个位置处的偏振光状态既不是线偏振光(椭圆率＝0)，也不是圆偏振光(椭圆率＝1)，而是椭圆偏振光。
其次，给出一个在瞬态驱动下的本发明例子，其中利用场序彩色方法产生彩色。对于这种类型显示装置，帧周期被分成红色，绿色和蓝色子帧，在红光，绿光和蓝光照明下，按序观看彩色图像的红色，绿色和蓝色分量。为了实现这种类型显示装置，显示照明的彩色快速地循环通过红光，绿光和蓝光，而像素电极上的像素值快速地循环通过R，G，和B分量值(例如，按照美国专利号6,046,716中描述的方法)。参照图1所示的例子，光源可以是白光源，它包含放置在白光源之前的红色，绿色和蓝色滤光片的旋转轮。或者，光源可以是红色，绿色和蓝色LED的组合，其中每种颜色LED(发光二极管)被顺序地激活。还可以利用其他的技术，例如，把彩色挡光板放置在观察者之前或白光源之前。
为了避免闪烁和彩色中断效应，各个彩色子帧周期必须远远小于TFT显示装置约16.8ms的帧周期。我们发现，若常规的帧周期被分成6个彩色子帧，每个彩色子帧的周期为2.8ms，则几乎可以完全抑制闪烁和彩色中断效应。图5表示本发明的一个实施例，其中彩色子帧的周期为2.8ms。在绿色子帧(G)期间，显示装置展示全色图像的绿色分量，并利用绿光照明。在红色子帧(R)期间，显示装置展示全色图像的红色分量，并利用红光照明。而在蓝色子帧(B)期间，显示装置展示全色图像的蓝色分量，并利用蓝光照明。图5中所示的顺序照明图形是顺序彩色子帧的一个例子。
叠加在图5上的像素驱动波形表示加到本发明显示装置中像素上的电压波形，要求该装置有饱和的绿色外观。当PBS与本发明结合使用时，其结果是，不加电压时为高反射状态。这种装置有时称之为常开或常白(NW)显示装置。利用所示的像素驱动波形，在不加电压的绿色(G)子帧周期内，像素处在高反射比状态，而在加5伏电压的红色(R)和蓝色(B)子帧周期内，像素处在非常低反射率状态。因为液晶响应电压变化需要一些时间，又因为子帧周期是如此短，在加下一个子帧电压之前，液晶通常没有足够时间可以完全响应它的子帧电压。在这种情况下，我们就说显示装置工作在瞬态模式，其中液晶的状态没有达到饱和状态或稳定状态。与常规的彩色LED对比，我们很容易知道，利用彩色马塞克滤光片，即使显示的彩色图像是完全稳定的，场序彩色显示装置通常工作在瞬态模式。
图6a和6b表示本发明液晶显示装置对图5中像素驱动波形的响应曲线，把它与美国专利号5,933,207中描述的MTN显示装置的响应曲线进行比较，其显示参数是在常规的静态驱动条件下优化的，其中β＝20°。表III表示这两种显示装置参数的比较。利用DIMOS计算这些数据，这是一种商用LCD模拟软件包，可以从德国Karisruhe的autronic-Melchers GmbHG公司购买。
表III
瞬态工作优化的本发明例子 静态工作优化的美国专利号5,933,207的MTN显示装置
   盒间隙d     1.3μm     1.3μm
   寻常折射率     1.500     1.500
   非常折射率     1.600     1.600
   双折射Δn     0.100     0.100
   Δnd乘积     0.13μm     0.13μm
   输入起偏器角β     -5°     +20°
   扭转角φ     70°     90°
   预倾斜角α     5°     5°
   斜削弹性常数K11     10pN     10pN
   扭转弹性常数K22     5pN     5pN
   弯曲弹性常数K33     16pN     16pN
   垂直介电常数ε1     4.5     4.5
   平行介电常数ε2     15     15
   旋转粘度γ1     0.2Pas     0.2Pas
图6a表示在7个彩色子帧周期内(虚垂直线)本发明例子60的光学响应(粗曲线)，它说明在绿色子帧期间内反射率的增大和在红色和蓝色子帧期间内反射率的抑制。图6a中的细曲线62表示美国专利号5,933,207中公开的静态工作下优化的显示装置光学响应。在图6b所示的放大视图中，可以更仔细观察这两种显示装置的光学响应，图6b覆盖包含第一绿色子帧和下一个的部分红色子帧。请注意，本发明显示装置的反射率在整个子帧期间总是高于美国专利号5,933,207中公开的现有技术显示装置的反射率。例如，在2.8ms子帧的末端，本发明显示装置的反射率大于现有技术显示装置的2.8倍，若绿光源正好在这个时刻闪烁，则显示装置亮度高2.8倍。若绿光是在大部分绿色子帧期间接通，则反射率的提高更大。例如，若绿光是在整个子帧期间保持接通，则感受的反射率是由反射率曲线下的面积所确定。比较图6b中两条曲线下的面积，我们可以确定，本发明的集成反射率大于静态驱动条件下现有技术显示装置的4.1倍。
图7表示本发明显示装置的例子。在这个例子的一个实施例中，装置101可以是头戴式显示装置，通过透镜105(或一组透镜)把图像投射到与装置101近邻的观察者眼睛103中。头戴式显示装置(有时也称之为“到达眼睛”显示装置)的多个例子是熟知的，且这些显示装置的各种光学配置也是熟知的。应当知道，图7所示的例子表示通用和简化的光学配置，我们可以利用各种已知的光学配置。显示装置101还包括：起偏器107(它可以是偏振光分束器)和光源109(它可以是一组红色，绿色和蓝色LED，提供场序彩色照明)。在操作装置101的一个方法中，把光源109的光变成偏振光，并反射到反射型液晶盒110，然后空间调制该光并反射调制光以生成图像。图像是由加到多个像素电极(通常安排成矩形矩阵)上的电压所确定，例如，反射型像素电极125，127，129和131。通过起偏器107和透镜105(或一组透镜)，观察者103可以观看到该图像。在图7所示的例子中，液晶盒110可以是硅(LcoS)装置上的液晶，其中像素电极设置在集成电路123上。这种LcoS装置的例子是熟知的，例如，见美国专利号6,046,716。液晶盒110包括：盖玻璃基片111，它有沉积在基片111表面上的透明电极114(例如，ITO电极)。对准层116粘贴或形成在透明电极114上。另一个对准层112粘贴或形成在集成电路123基片的上部。垫块120和121确定对准层112与116之间的间隙d，而液晶材料118填充在这个间隙中。在一个具体的典型实施例液晶盒110中，扭转角约为80°，β角约等于或小于5°，Δnd约为0.16μm。
应当理解，本发明也可用于驱动投影系统的反射型液晶显示装置，其中图像投射到屏幕上，而观察者观看屏幕，而不是注视显示装置的光阑。
虽然本发明的具体展示和描述是参照几个优选的实施例，本领域专业人员应当明白，在不偏离本发明精神和范围的条件下，可以在形式和细节上做各种变化，本发明的精神和范围应当只受所附权利要求书范围的限制。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，包括：
扭转角(φ)为约60°至约90°的液晶层；
放置成从光源接收光并偏振所述光的起偏器，所述起偏器偏振所述光，因此，在所述偏振光矢量与所述液晶层的第一对准方向之间存在夹角β；
其中β是在约-13°至约+13°的范围内，且其中Δnd的值是在约0.1μm至约0.2μm的范围内，和Δn是液晶层的双折射，而d是液晶层的厚度。
2.按照权利要求1的液晶显示装置，还包括：
与所述液晶层耦合的第一基片；
与所述液晶层耦合的第二基片，所述第一基片和所述第二基片确定所述厚度d。
3.按照权利要求2的液晶显示装置，其中所述第二基片包括：反射面。
4.按照权利要求3的液晶显示装置，其中所述反射面包括：所述第二基片上设置的多个反射像素电极。
5.按照权利要求4的液晶显示装置，其中所述第二基片包括：集成电路。
6.按照权利要求2的液晶显示装置，其中所述第一基片是透明的，并包括：透明电极。
7.按照权利要求6的液晶显示装置，其中第一对准层生成在所述第一基片上，所述第一对准层确定所述第一对准方向，和其中第二对准层生成在所述第二基片上，所述第二对准层确定所述第二对准方向，且其中所述扭转角是由所述第一对准方向与所述第二对准方向之间的夹角确定。
8.按照权利要求7的液晶显示装置，其中所述起偏器是偏振光分束器。
9.按照权利要求2的液晶显示装置，其中所述光源是场序光源，场序光源在一段时间内分别提供多个不同色的光，这些不同色的光对应于分开的色场。
10.按照权利要求9的液晶显示装置，其中所述光源包括：3个不同色LED(发光二极管)，这些LED按顺序和分别地发光。
11.按照权利要求3的液晶显示装置，还包括：
至少一个透镜，放置成从所述液晶层接收调制光。
12.按照权利要求11的液晶显示装置，其中所述液晶显示装置放置在头戴式显示装置内。
13.按照权利要求9的液晶显示装置，其中所述分开色场中的每个分开色场持续的时间不大于8毫秒。
14.按照权利要求2的液晶显示装置，其中所述扭转角约为80°，所述β角是在约-5°至约+5°的范围内，和所述Δnd是在约0.13μm至约0.17μm的范围内。
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