[发明专利]基于LC的光学显示系统

说明书

技术领域

本发明整体涉及光学显示系统领域，更特别地涉及平板显示系统领域。

背景技术

平板显示系统广泛应用于各种装置/系统中，诸如计算机监视器、手提电脑、移动电话、电视机等等。总的来说，平板显示器在市场中成为主要显示器类型。

基于液晶(LC)的显示系统在各种平面屏幕显示系统中占据主要部分。基于LC的显示系统利用了分子材料，所述分子材料将某些液体性质与分子间的类晶体次序组合在一起。液体性质的存在允许LC材料响应外部场、例如电场而变化取向。通常可通过具有不同光学性质、例如偏振光的双折射和/或透射或旋转来区分LC分子的不同取向。

通常，基于LC的显示系统利用对应的背式照射单元，所述背式照射单元在装置的整个表面上提供了高强度和大部分均匀的照射。显示系统的LC面板通过完全地或部分地阻挡沿着表面来自不同区域的光来提供对均匀的背式照射的调制。为了提供充分调制，由背式照射单元发出的光转换成偏振光(例如，通过输入偏光器，所述输入偏光器附接到液晶单元的底部部分)，同时LC材料的相位变化(例如，旋转)使得其对偏振光的透射发生变化。

本领域已知各种基于LC的显示器，其包括基于LC材料的装置，所述LC材料具有负介电各向异性，例如美国专利No.5,384,065和5,599,480中描述的那些材料。

另外，已知各种背式照射单元，其包括利用纳米颗粒(例如纳米点和棒状纳米颗粒)的光学发射的单元。例如在美国专利No.8,471,969和美国专利公开2013/181,234和2014/009,902中描述了这种光学显示器和照射单元，以上所有专利都被转让给本申请的受让人。这种基于纳米颗粒的发光单元能够提供具有所需色温的高强度照射，同时降低了能源成本并且在一些情况中消除或者至少减少了对偏振过滤的需要。

此外，若干显示装置构造针对来自显示系统的背侧的光提供了一定的透明度。提供至少部分透明显示器的一些已知技术包括：半透明全息投影系统；透明有机发光二极管(TOLED)显示器；反射平视显示器(HUD)；基于蓝色反射厚板的显示器；和透明LCD。这些技术向用户提供了显示，同时允许光通过显示器透射，以使得用户能够观察显示系统的背侧场景。

例如，US2014/0292839提供了一种透明显示装置，其包括液晶面板。液晶面板包括滤色器基板、阵列基板、液晶层、第一偏光器和第二偏光器。第一偏光器布置在滤色器基板的远离液晶层的一侧上。第二偏光器布置在阵列基板的远离液晶层的一侧上。滤色器基板包括透明基部和形成在透明基部上的滤色器。滤色器包括复合像素区域，其中，复合像素区域中的每一个均具有彩色子像素区域和透明子像素区域。第二偏光器包括非偏振图案，所述非偏振图案在空间上对应于滤色器中的透明子像素区域，在光通过非偏振图案之后，偏振状态保持不变。

发明内容

如上所述，基于LC的显示装置通常利用各种光透射提供调制的照射(即，显示图像)。更特别地，通过阻挡或者部分地阻挡通过显示装置的不同区域/像素的光透射生成显示在显示装置上的图像。这种基于透射阻挡的显示技术需要高强度的背式照射，这导致它们在能源效率上处于劣势。

另外，透明或部分透明显示系统的传统构造受到各种限制，例如，视角有限，对比度和亮度低，以及显示尺寸难以放大。本发明的技术利用光学活性纳米颗粒、特别是纳米棒和来自其的光学发射提供透明显示系统，所述透明显示系统能够提供所需高亮度，同时保持系统的透明度(例如，透射通过显示器的可见光的15％以上，优选30％，更优选40％以上)。因此本领域需要一种新型显示装置构造。本发明提供了一种光学活性层/光学活性结构，所述光学活性层/光学活性结构构造成应用在显示装置中。光学活性结构能够允许显示装置以提高的能源效率操作。另外，使用本发明的光学活性结构使得能够设计光学透明显示系统。本发明的光学活性系统包括一层或多层，所述一层或多层具有嵌入在液晶(LC)分子基质中的多个光学活性棒状纳米颗粒。棒状纳米颗粒优选地与LC材料对准，使得LC分子的取向变化致使纳米颗粒与LC分子一起旋转/移动。