显示图像的装置和方法.pdf

本发明提供了一种显示装置，该显示装置包括显示面板、第一偏振部件和第二偏振部件。显示面板包括阵列基底、相对基底以及设置在阵列基底和相对基底之间的电光材料层。电光材料层反射预定范围的波长的第一圆偏转光，并透射与第一圆偏转光具有相位差的第二圆偏转光。第一偏振部件面对阵列基底的背面，并将背面的入射光转变为第一圆偏转光。第二偏振部件面对相对基底的正面，阻挡从电光材料层反射的第一圆偏转光，并使透射穿过电光材料层的第二圆偏转光透射。

1.  一种显示装置，包括：
显示面板，包括阵列基底、相对基底以及设置在所述阵列基底和所述相对基底之间的电光材料层，所述阵列基底和所述相对基底彼此面对，所述电光材料层反射预定范围的波长的第一圆偏转光，并透射与所述第一圆偏转光具有相位差的第二圆偏转光，所述第一圆偏转光和所述第二圆偏转光是来自外部的入射光；
第一偏振部件，面对所述阵列基底的背面，并将所述背面的入射光转变为所述第一圆偏转光；
第二偏振部件，面对所述相对基底的正面，阻挡从所述电光材料层反射的所述第一圆偏转光，并使透射穿过所述电光材料层的所述第二圆偏转光透射。

2.  根据权利要求1所述的显示装置，其中，当电场断开时，所述电光材料层利用具有光学各向同性的蓝相位液晶来显示黑色状态，当向所述电光材料层施加电场时，所述电光材料层利用产生具有双折射特性的光学各向异性的蓝相位液晶来显示白色状态。

3.  根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述第二偏振部件将所述正面的入射光转变为偏振方向与所述第二圆偏转光的偏振方向相同的第三圆偏振光。

4.  根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述蓝相位液晶包括：
向列型液晶；
手性添加剂，使所述向列型液晶具有手性；
聚合物，加强所述蓝相位液晶的相位稳定性，所述聚合物由紫外线硬化。

5.  根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述第一偏振部件包括第一线偏振板和第一λ/4偏振板，所述第一线偏振板使所述背面的非偏振入射光线偏振，所述第一λ/4偏振板设置在所述阵列基底和所述第一线偏振板之间，所述第二偏振部件包括第二线偏振板和第二λ/4偏振板，所述第二线偏振板与所述第一线偏振板正交设置，所述第二λ/4偏振板设置在所述相对基底和所述第二线偏振板之间，所述第二λ/4偏振板的偏振轴与所述第一λ/4偏振板的偏振轴正交。

6.  根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述第一偏振部件使所述背面的入射光左旋圆偏振，所述蓝相位液晶包括反射左旋圆偏振光的一部分的左旋手性液晶，所述第二偏振部件使透射穿过所述蓝相位液晶的右旋圆偏振光线偏振。

7.  根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述第一偏振部件使所述背面的入射光右旋圆偏振，所述蓝相位液晶包括反射右旋圆偏振光的一部分的右旋手性液晶，所述第二偏振部件使透射穿过所述蓝相位液晶的左旋圆偏振光线偏振。

8.  根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述阵列基底包括：
下基底，形成有信号线；
开关元件，电连接到所述信号线；
像素电极，电连接到所述开关元件的漏电极；
共电极，通过IPS方法与所述像素电极形成水平电场，所述共电极形成为与所述像素电极相邻。

9.  根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述相对基底包括：
上基底，面对所述下基底；
滤色器，与所述像素电极对应地形成在所述上基底上；
光阻挡部件，形成在所述滤色器之间，以遮蔽所述信号线和所述开关元件。

显示图像的装置和方法
技术领域
本发明的示例实施例涉及一种显示图像的装置和方法。更具体地讲，本发明的示例实施例涉及一种能够提高显示品质的显示图像的装置和方法。
背景技术
通常，当与阴极射线管(CRT)相比时，液晶显示(LCD)装置更纤薄、更轻、耗电更少，且更广泛地使用。LCD装置包括液晶面板和分别设置在液晶面板的背面和正面的偏振板。液晶面板可以包括用于保持液晶的初始方向的取向膜和用于将电场施加到液晶层的电极。关于LCD装置，已经进行了用于实现工艺的简化、快速响应时间、宽视角、装置的简单结构等的研究。
在LCD装置中，取向膜需要许多工艺，如涂布工艺、摩擦工艺、光对准工艺等，这些工艺使得制造工艺复杂化。LCD装置的侧面可视性比CRT的侧面可视性差，从而使用用于改善LCD装置的缺点的可变驱动方法，如PVA(patterned vertical alignment，图案垂直对准)模式或IPS(in-plane switching，面内切换)模式。然而，至今为止，PVA模式或IPS模式不足以解决LCD装置的侧面可视性的缺点。在诸如电视的装置中，液晶的响应时间可能不足够快地体现运动图像，从而导致图像品质不会得到改善的问题。
发明内容
本发明的示例实施例提供了一种能够提高显示质量的显示图像的方法。
本发明的示例实施例还提供了一种用于执行上述方法的显示装置。
在本发明的一方面中，提供了一种显示图像的方法。在该方法中，通过使第一光圆偏振而使第一光转变为第二光。通过相对于所述第一光偏振所沿的第一方向使所述第二光正交偏振来显示黑色状态。所述第二光是穿过具有手性的电光材料层的光，所述具有手性的电光材料层反射预定范围的波长的圆偏振光，当电场断开时，具有手性的电光材料层具有光学各向同性。通过相对于所述第一方向使第三光正交偏振来显示白色状态。当向所述电光材料层施加电场时，通过使所述第二光穿过具有光学各向异性的电光材料层来形成所述第三光。
在一个实施例中，所述电光材料层可以包括蓝相位液晶，当所述蓝相位液晶没有被施加电场而具有光学各向同性时显示黑色状态，当所述蓝相位液晶施加电场而产生具有双折射特性的光学各向异性时显示白色状态。
在一个实施例中，所述第一光可以被左旋圆偏振，从而被转变为所述第二光，所述蓝相位液晶可以包括反射所述第二光的一部分的左旋液晶，在黑色状态下所述第二光的透射穿过所述蓝相位液晶的剩余部分可以被右旋圆偏振，从而阻挡所述第二光。在转变为所述第二光时，所述第一光即未偏振的光可以被线偏振，通过将被线偏振的第一光的相位改变λ/4，而可以使得被线偏振的第一光左旋圆偏振。在显示白色状态时，所述第三光的相位可以改变λ/4，以使所述第三光偏振，可以基于所述第一光的线偏振的方向，使得具有改变后的相位的第三光正交偏振，并可以输出正交偏振的第三光。所述第三光可以通过使所述第二光穿过接受电场的蓝相位液晶而形成，所述第二光可以是左旋圆偏振光。
在一个实施例中，在显示黑色状态时，第四光可以沿着所述第二光的偏振方向的相对方向圆偏振，从而转变为第五光，所述第五光的反射光可以相对于所述第一光的偏振方向正交偏振，以阻挡所述反射光。所述第四光可以沿着所述第二光的相对方向入射到所述电光材料层中，可以通过使所述第五光反射到所述电光材料层来产生所述反射光。
在一个实施例中，可以通过面内切换(IPS)方法将水平电场施加到所述蓝相位液晶。
根据本发明的另一方面，一种显示装置包括显示面板、第一偏振部件和第二偏振部件。所述显示面板包括阵列基底、相对基底以及设置在所述阵列基底和所述相对基底之间的电光材料层。所述阵列基底和所述相对基底彼此相对。所述电光材料层反射波长为预定范围的第一圆偏转光，并透射与所述第一圆偏转光具有相位差的第二圆偏转光。所述第一圆偏转光和所述第二圆偏转光是来自外部的入射光。所述第一偏振部件面对所述阵列基底的背面，并将所述背面的入射光转变为所述第一圆偏转光。所述第二偏振部件面对所述相对基底的正面，并阻挡从所述电光材料层反射的第一圆偏转光，并使穿过所述电光材料层的第二圆偏转光透射。
在一个实施例中，当电场断开时，所述电光材料层可利用具有学各向同性的蓝相位液晶来显示黑色状态，当向所述电光材料层施加电场时，所述电光材料层可利用产生具有双折射特性的光学各向异性的蓝相位液晶来显示白色状态。所述第二偏振部件可以将所述正面的入射光转变为偏振方向与所述第二圆偏转光的偏振方向相同的第三圆偏振光。所述蓝相位液晶可以包括：向列型液晶；手性添加剂，使所述向列型液晶具有手性；聚合物，加强所述蓝相位液晶的相位稳定性。所述聚合物由紫外线硬化。
在一个实施例中，所述第一偏振部件包括第一线偏振板和第一λ/4偏振板，所述第一线偏振板可以使所述背面的非偏振入射光线偏振，所述第一λ/4偏振板可以设置在所述阵列基底和所述第一线偏振板之间。所述第二偏振部件可包括第二线偏振板和第二λ/4偏振板。所述第二线偏振板可设置为与所述第一线偏振板垂直，所述第二λ/4偏振板可以设置在所述相对基底和所述第二线偏振板之间。所述第二λ/4偏振板的偏振轴可以与所述第一λ/4偏振板的偏振轴垂直。
在一个实施例中，所述第一偏振部件可使所述背面的入射光左旋圆偏振，所述蓝相位液晶可以包括反射左旋圆偏振光的一部分的左旋手性液晶，所述第二偏振部件可以使透射穿过所述蓝相位液晶的右旋圆偏振光线偏振。所述第一偏振部件可以使所述背面的入射光右旋圆偏振，所述蓝相位液晶可以包括反射右旋圆偏振光的一部分的右旋手性液晶，所述第二偏振部件可以使透射穿过所述蓝相位液晶的左旋圆偏振光线偏振。
在一个实施例中，所述阵列基底可以包括：下基底，上面形成有信号线；开关元件，电连接到所述信号线；像素电极，电连接到所述开关元件的漏电极；共电极，通过面内切换(IPS)方法与所述像素电极形成水平电场。所述共电极与所述像素电极相邻地形成。所述相对基底可以包括：上基底，面对所述下基底；滤色器，与所述像素电极对应地形成在所述上基底上；光阻挡部件，形成在所述滤色器之间，以遮蔽所述信号线和所述开关元件。
根据本发明，通过使用蓝相位液晶来显示图像，从而可以简化所述显示装置的制造工艺。此外，可以改善显示装置的响应时间和视角，从而可以提高显示质量。此外，可以防止蓝相位液晶的变蓝现象，从而可以提高对比度。此外，可以提高根据灰阶的色再现，从而可以提高显示质量。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例实施例，本发明的以上和其它特征将变得显而易见，在附图中：
图1是示出根据本发明示例实施例的显示装置的剖视图；
图2是示出图1的显示面板的像素的平面图；
图3是沿图2的显示面板的I-I′线截取的剖视图；
图4A是示出当电场处于断开状态时图3的像素的简化剖视图；
图4B是示出当电场处于接通状态时图3的像素的剖视图；
图5A是示出形成蓝相位液晶层的蓝相位晶格结构的透视图；
图5B是示出形成图5A的蓝相位晶格结构的双螺旋圆柱体和形成双螺旋圆柱体的蓝相位液晶的透视图；
图6A是示出双螺旋圆柱体的截面的平面图；
图6B是示出双螺旋圆柱体的螺旋形状的透视图；
图7是示出正交偏振器显示装置的分解透视图；
图8是示出透射比根据图7的蓝相位液晶层的双折射角的曲线图；
图9是示出透射比根据图7的蓝相位液晶层的延迟的曲线图；
图10是示出在图1至图5中描述的显示装置的分解透视图；
图11是示出根据本发明示例实施例的显示图像的方法的流程图；
图12是示出透射比根据图10的蓝相位液晶层的双折射角的曲线图；
图13是示出透射比根据图10的蓝相位液晶层的延迟的曲线图；
图14是示出在正交偏振器或圆偏振器下透射穿过蓝相位晶格结构104的背光的曲线图；
图15A是示出当使用正交偏振器时蓝相位液晶层的背光的光学特性的示图；
图15B是示出当使用左旋圆偏振器-蓝相位液晶层-右旋圆偏振器结构时蓝相位液晶层的背光的光学特性的示图；
图15C是示出当使用右旋圆偏振器-蓝相位液晶层-左旋圆偏振器结构时蓝相位液晶层的背光的光学特性的示图；
图16是示出当使用正交偏振器和圆偏振器时在黑色状态下显示面板的正面的图像；
图17A是示出当使用正交偏振器时蓝相位液晶层的外部光的反射特性的透视图；
图17B是示出当使用左旋圆偏振器时蓝相位液晶层的外部光的反射特性的透视图；
图17C是示出当使用右旋圆偏振器时蓝相位液晶层的外部光的反射特性的透视图；
图18A是示出亮度根据施加到蓝相位液晶层的电压的曲线图；
图18B是示出图18A中的初始状态的放大曲线图；
图19A是示出当使用正交偏振器时色坐标根据蓝相位液晶层的灰阶显示的曲线图；
图19B是示出当使用圆偏振器时色坐标根据蓝相位液晶层的灰阶显示的曲线图。
具体实施方式
在下文中，参照在附图中示出的示例实施例更充分地描述本发明。然而，本发明可以以多种不同的形式来实施，不应该被理解为局限于在此提出的示例实施例。而是提供这些示例实施例使本公开将是彻底的和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
应该理解的是，当元件或层被称作在另一元件或层“上”，或者被称作“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上或直接连接或结合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接”在另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。相同的标号始终表示相同的元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目的任意组合和所有组合。
应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分并不受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，在这里可使用空间相对术语，如“在...下面”、“在...下方”、“下部的”、“在...上面”、“上部的”等来描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中装置被翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上面”。因此，示例性术语“在...下方”可包括“在...上方”和“在...下方”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)并相应地解释这里使用的空间相对描述符。
这里使用的术语仅是为了描述特定示例实施例的目的，而不意图限制本发明。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
在此参照作为本发明的理想示例实施例(和中间结构)的示意性示例的剖视图来描述本发明的示例实施例。这样，预计这些图形的形状出现由例如制造技术和/或公差而引起的变化。因此，本发明的示例实施例不应该被理解为局限于在此示出的区域的具体形状，而应该包括例如由制造导致的形状变形。例如，示出为矩形的注入区域在其边缘通常具有倒圆或曲线的特征和/或注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，通过注入形成的埋区可导致在埋区和通过其发生注入的表面之间的区域中出现一定程度的注入。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的，它们的形状并不意图示出装置的区域的实际形状，也不意图限制本发明的范围。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明确定义，否则术语(例如在通用的字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的上下文中它们的意思一致的意思，而不是理想地或者过于正式地解释它们的意思。
在下文中，将参照附图详细解释本发明。
图1是示出根据本发明示例实施例的显示装置的剖视图。
参照图1，显示装置5包括显示面板10、第一偏振部件30和第二偏振部件50。
显示面板10包括阵列基底101、面对阵列基底101的相对基底201以及设置在阵列基底101和相对基底201之间的电光材料层。
电光材料层反射波长为预定范围的第一圆偏振光，并透射与第一圆偏转光具有相位差的第二圆偏转光。电光材料层可以包括蓝相位液晶层103。
第一偏振部件30面对阵列基底101的背面，并将背面的入射光转变成第一圆偏转光。第二偏振部件50面对相对基底201的正面，即，图像显示面。第二偏振部件50阻挡在进入正面之后从电光材料层反射的第一圆偏转光，并透射穿过电光材料层的第二圆偏转光。
图2是示出图1中的显示面板10的像素的平面图，图3是沿图2中的显示面板10的I-I′线截取的剖视图。
参照图2和图3，阵列基底101可以包括下基底110、信号线、栅极绝缘膜117、开关元件SE01、钝化膜140、像素电极150、共电极170和保护层160。信号线可以包括栅极线111、共电极线112和数据线121。
在用玻璃或塑料形成的下基底110上形成有沿第一方向延伸的多条栅极线111、栅电极113和共电极线112。栅极绝缘膜117由诸如氮化硅或氧化硅的绝缘材料或其它材料形成，并位于栅极线111和共电极线112上。具有图案化的杂质非晶氧化物层和本征非晶氧化物层的沟道层119形成在绝缘膜117上并与栅电极113对应。
通过在栅极绝缘膜117上形成导电膜并图案化，形成沿与第一方向正交的第二方向延伸的多条数据线121、来自数据线121的源电极123、漏电极125。
开关元件SE01通过上述工艺形成。开关元件SE01可以包括栅电极113、沟道层119、源电极123和漏电极125。当通过栅极线111向栅电极113施加栅极控制信号时，通过数据线121施加到源电极123的数据信号被施加到漏电极125。
钝化膜140形成在下基底110上。有机绝缘膜可以进一步形成在钝化膜140上。部分暴露漏电极125的接触孔141形成在钝化膜140中。
像素电极150和共电极170由透明导电材料(例如，氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO))形成，并位于单位像素区域中的钝化膜上。像素电极150和共电极170通过接触孔141和143分别连接到漏电极125和共电极线112。
在单位像素区域中，像素电极150包括沿第二方向延伸的多个第一分支。共电极170包括沿第二方向延伸且设置在像素电极150的第一分支之间的多个第二分支。
图4A是示出当电场处于断开状态时图3的像素的简化剖视图，图4B是示出当电场处于接通状态时图3的像素的剖视图。
参照4A和4B，当处于未向蓝相位液晶层103施加电场的断开状态时，蓝相位晶格结构为光学各向同性，当处于向蓝相位液晶层103施加电场的接通状态时，蓝相位晶格结构为光学各向异性。当处于断开状态时，因为光没有透射穿过显示装置5，所以显示黑色状态，如图4A所示。当处于接通状态时，因为光透射穿过显示装置5，所以显示白色状态，如图4B所示。
水平电场形成在像素电极150的第一分支和共电极170的第二分支之间，如图4B所示。对于有效地驱动蓝相位液晶层103来说，期望的是在像素电极150和共电极170之间形成水平电场。例如，根据本发明示例实施例的显示面板10可以通过IPS方法来驱动。
返回参照图3，保护层160可以形成在像素电极150和共电极170上。保护层160在物理上并在化学上保护像素电极150和共电极170。可以不形成取向膜。保护层160不执行蓝相位液晶层103的取向功能，可以通过在像素电极150和共电极170上涂布保护层160而在像素电极150和共电极170上形成保护层160，即，根据本发明，由于稍后描述的蓝相位液晶层103的特性，所以不需要取向膜。因此，可以省去形成取向膜的工艺，从而可以减少制造工艺的数量。
相对基底201可以包括上基底210、光阻挡部件220、滤色器230和外敷层240。
上基底210面对下基底110，上基底210与下基底110由相同的材料形成。即，上基底210由玻璃或塑料形成。光阻挡部件220形成在上基底上，并与开关元件SE01、栅极线111、共电极线112和数据线121对应。光阻挡部件220可以由具有有机材料或铬的金属材料形成。光阻挡部件220的宽度比栅极线111的宽度和数据线121的宽度宽，光阻挡部件220覆盖单位像素区域的边界区域。滤色器230形成在上基底210上并由光阻挡部件220划分。滤色器230可以是红色滤色器、蓝色滤色器和绿色滤色器中的一种。外敷层240形成在滤色器230和光阻挡部件220上，从而使相对基底201平坦。如上所述，因蓝相位液晶层103的特性而未在外敷层240上形成取向膜。
图5A是示出形成蓝相位液晶层103的蓝相位晶格结构104的透视图。图5B是示出形成图5A的蓝相位晶格结构的双螺旋圆柱体105和形成双螺旋圆柱体105的蓝相位液晶107的透视图。图6A是示出双螺旋圆柱体105的截面的平面图。图6B是示出双螺旋圆柱体105的螺旋形状的透视图。
参照图5A和图5B，蓝相位晶格结构104可以是简单立方结构。当处于断开状态时，蓝相位晶格结构104是光学各向同性的。在图4A中，将蓝相位晶格结构104示为用于对蓝相位晶格结构104的光学各向同性进行举例说明的圆形。当向蓝相位液晶层103施加电压时，蓝相位晶格结构104由于克尔效应(Kerr effect)而改变，并形成双折射。因此，当处于接通状态时，蓝相位晶格结构104是光学非各向同性的。在图4B中，将蓝相位晶格结构104示为用于对蓝相位晶格结构104的光学各向异性进行举例说明的椭圆形。
蓝相位晶格结构104具有如上所述的晶格结构，根据电压的施加，蓝相位晶格结构104是光学各向同性的或光学非各向同性的，因此，包括蓝相位晶格结构104的显示装置5具有快响应时间、宽视角度和不需要液晶取向膜和相位补偿膜的优点。
蓝相位晶格结构104包括用于蓝相位晶格结构104的相位稳定性的高聚合物。可以通过紫外线使高分子硬化来提高蓝相位晶格结构104的相位稳定性。将大约0度至大约50度的温度的蓝相位晶格结构104的状态(即，具有提高的相位稳定性的蓝相位晶格结构104的状态)称作聚合物稳定化蓝相位(PSPB)。
当没有向蓝相位液晶层103施加电场时，蓝相位晶格结构104是光学各向同性的，因此，在正交偏振器下，蓝相位液晶层103可以显示未透射穿过光的黑色状态。与向蓝相位液晶层103施加电场一致，蓝相位液晶层103由于克尔效应而产生双折射，因此，蓝相位晶格结构104是光学非各向同性的，蓝相位液晶层103可以显示白色状态。
在黑色状态下，蓝相位晶格结构104可以对特定段的波长做出响应，例如，特定段可以是峰为大约420nm的大约400nm至大约450nm的蓝光。当该波长段的蓝光入射到蓝相位晶格结构104时，方向与蓝相位晶格结构104的手性方向相同的蓝色圆偏振光从蓝相位晶格结构104反射。剩余的蓝光沿着与手性方向相反的方向圆偏振，所述剩余的蓝光透射穿过蓝相位晶格结构104。在黑色状态下，蓝相位晶格结构104是光学各向同性的，因此，除具有该波长段的蓝光之外的光透射穿过蓝相位晶格结构104，并保持除蓝光之外的光的偏振方向。将与上述的蓝相位晶格结构104的蓝光有关的选择性反射动作定义为布拉格反射(Bragg reflection)。
在白色状态下，减小蓝相位晶格结构104的布拉格反射的效果，在白色状态下反射的光的波长比在黑色状态下反射的光的波长短。在白色状态下，入射光由于蓝相位晶格结构104的光学各向异性而偏振。例如，圆偏振光可以由蓝相位晶格结构104偏振为椭圆偏振光。
形成蓝相位晶格结构104的双螺旋圆柱体的蓝相位液晶107包括扭曲成如图5B、图6A和图6B中所示的螺旋形状的纹理(texture)。例如，蓝相位液晶107可以是向列型主体和手性添加剂的混合物。手性添加剂的手性决定蓝相位液晶107的手性，因此，手性添加剂的手性决定蓝相位晶格结构104的手性。例如，根据纹理的扭曲方向，可以将蓝相位液晶107分为左旋手性蓝相位液晶107和右旋手性蓝相位液晶107。蓝相位液晶层103可以包括左旋手性蓝相位液晶107和右旋手性蓝相位液晶107。
图7是示出正交偏振器显示装置500的分解透视图。
参照图7，在正交偏振器显示装置500中，具有第一偏振轴的第一线偏振板531设置在蓝相位液晶层503的背面，具有与第一偏振轴垂直的第二偏振轴的第二线偏振板551设置在蓝相位液晶层503的正面。第一光L01(例如，背光L01)是非偏振光，将第一光L01线偏振，并转变为第二光L02。第二光L02透射穿过蓝相位晶格结构104，且第二光L02被转变为第三光L03。在黑色状态下，因为将第三光L03的偏振方向保持为基本上与第二光L02的偏振方向相同，所以第三光L03被第二线偏振板551阻挡。
在白色状态下，第三光L03的偏振方向与第二光L02的偏振方向不同。第三光L03的一部分透射穿过第二线偏振板551，第三光L03的该部分被转变为第四光L04。
如上所述，像素电极150和共电极170设置为面内类型，因此，与第一线偏振板531的平面和第二线偏振板551的平面水平地产生蓝相位晶格结构104的双折射。当将所产生的双折射的方向与第一偏振轴形成的角度定义为双折射角时，蓝相位晶格结构104的透射比确定为下式：在上式中，Γ＝2πΔnd/λ，Δn表示由电场产生的双折射，d表示蓝相位晶格结构104的宽度，λ表示第二光L02的波长。
图8是示出透射比根据图7的蓝相位液晶层503的双折射角的曲线图。图9是示出透射比根据图7的蓝相位液晶层503的延迟的曲线图。
在图8中，水平轴表示双折射角，垂直轴表示透射比。在图9中，水平轴表示示为Δnd的延迟，垂直轴表示透射比。如图8和图9所示，透射比依赖于由双折射和第一偏振轴形成的角度。由水平电场的方向(即，产生的双折射的方向)与第一偏振轴形成的角度优选为大约45度，从而产生最大亮度。然而，在显示装置500的制造工艺中会产生误差，由于双折射的产生方向的校准工艺，所以工艺数量会额外增多。
图10是示出在图1至图5中描述的显示装置5的分解透视图。图11是示出根据本发明示例实施例的显示图像的方法的流程图。
参照图10，在显示装置5中，第一偏振部件30设置在蓝相位晶格结构104的背面，第二偏振部件50设置在蓝相位晶格结构104的正面。将参照图10和图11描述根据本发明示例实施例的显示图像的方法。
首先，第一光L01被圆偏振，且第一光L01被转变为第二光L03(步骤S10)。例如，第一偏振部件30可以包括第一线偏振板31和第一λ/4偏振板35。第一线偏振板31使第一光L01(即，随机偏振的光)和背面的入射光线偏振，从而将第一光L01转变为线偏振的光L02。第一λ/4偏振板35设置在阵列基底101和第一线偏振板31之间。线偏振的光L02的相位通过第一λ/4偏振板35而改变了λ/4，并且线偏振的光L02被转变为第二光L03，即圆偏振光。
第二偏振部件50可以包括设置在蓝相位晶格结构104的正面的第二线偏振板51和第二λ/4偏振板55。第二λ/4偏振板55设置在蓝相位晶格结构104和第二线偏振板51之间。第一线偏振板31的偏振轴与第二线偏振板51的偏振轴正交。第一λ/4偏振板35和第二λ/4偏振板55的相位差为大约90度。
基于第一光L01的偏振方向，透射穿过电场断开的蓝相位晶格结构104的第二光L03被正交偏振，并显示黑色状态(步骤S20)。如上所述，当电场处于断开状态时，蓝相位晶格结构104是光学各向同性的。因此，第二光L03保持第二光L03的偏振状态，并透射穿过蓝相位晶格结构104。第二光L03的相位通过第二λ/4偏振板55而改变了λ/4；然而，第二光L03被第二线偏振板51阻挡。因此，显示黑色状态。
通过施加电场由透射穿过具有光学各向异性的蓝相位液晶层103的第二光L03形成的第三光L04被正交偏振，并显示白色状态(步骤S30)。第二光L03(即，施加有电场的蓝相位晶格结构104的入射光)被椭圆偏振，并形成第三光L04。第三光L04的相位通过第二λ/4偏振板55改变λ/4，且第三光L04被转变为第四光L05。第四光L05透射穿过第二线偏振板51。因此，显示白色状态。
在示例实施例中，第一偏振部件30用作第一线偏振板31的入射光的圆偏振器。第二偏振部件50用作第二线偏振板51的入射光的圆偏振器。
图12是示出透射比根据图10的蓝相位液晶层103的双折射角的曲线图。图13是示出透射比根据图10的蓝相位液晶层103的延迟的曲线图。
在图12中，水平轴表示双折射角，垂直轴表示透射比。在图13中，水平轴表示示为Δnd的延迟，垂直轴表示透射比。如图12和13所示，当使用圆偏振器时，透射比不依赖于由双折射和第一偏振轴形成的角度。因此，为了产生最大亮度，由水平电场的方向(即，产生的双折射的方向)和第一偏振轴形成的角度不需要具有大约45度，由水平电场的方向和第一偏振轴形成的角度可以是随机角度。因此，在显示装置5的制造工艺中，获得最大透射比而不会出现误差，可以自由地设计产生的双折射的方向，因此，工艺可以变得更加方便。
图14是示出在正交偏振器或圆偏振器下透射穿过蓝相位晶格结构104的背光的曲线图。图15A是示出当使用正交偏振器时蓝相位液晶层103的背光的光学特性的示图。
参照图15A，从诸如灯或发光二极管的光源提供背光，背光是随机偏振的光。背光被第一线偏振板31线偏振，在黑色状态下，背光中的蓝光的一部分被反射，背光的剩余部分透射穿过形成蓝相位液晶层103的蓝相位晶格结构104。透射穿过蓝相位晶格结构104的剩余部分的大部分成分保持由第一线偏振板31偏振的偏振状态。因此，透射穿过蓝相位晶格结构104的剩余部分的所述成分被阻挡。在透射穿过蓝相位晶格结构104的剩余部分中，可存在由布拉格反射而被圆偏振的蓝光。所述圆偏振的蓝光透射穿过第二线偏振板51。因此，测量出透射比为大约1.2％的微弱蓝光，如图14中的①所示。
图15B是示出当使用左旋圆偏振器-蓝相位液晶层-右旋圆偏振器结构时蓝相位液晶层的背光的光学特性的示图。
参照图15B，背光被左旋圆偏振，并且背光被转变为第二光。在示例实施例中，蓝相位晶格结构104可具有左旋手性。因此，大部分蓝光被反射，且右旋圆偏振光很少从蓝相位晶格结构104输出。除了所述蓝光之外的光在黑色状态下保持第二光的偏振状态，并透射穿过蓝相位晶格结构104，从而成为第三光。当第二偏振部件50是右旋圆偏振器时，透射穿过蓝相位晶格结构104的第三光很少透射穿过第二偏振部件50，如图14中的②所示。
图15C是示出当使用右旋圆偏振器-蓝相位液晶层-左旋圆偏振器结构时蓝相位液晶层的背光的光学特性的示图。
参照图15C，背光被右旋圆偏振，并且背光被转变为第二光。蓝相位晶格结构104可具有左旋手性。因此，第二光的大部分被透射，并变成第三光。在黑色状态下，第三光保持第二光的偏振状态。当第二偏振部件50为左旋圆偏振器时，第三光不能透射穿过第二偏振部件50，如图14中的③所示。
在图15B和图15C所示的显示装置5中的圆偏振器的沉积方法在显示黑色状态和白色状态时具有类似的对比度。
图16是示出当使用正交偏振器和圆偏振器时在黑色状态下显示面板10的正面的图像。图17A是示出当使用正交偏振器时蓝相位液晶层103的外部光的反射特性的透视图。
在图17A中，当第二线偏振板51设置在蓝相位晶格结构104的正面时，外部光(即，未偏振的光)被第二线偏振板51线偏振，外部光被转变为第二光。第二光的一部分由于布拉格反射而从蓝相位晶格结构104反射，并变为反射光。如上所述，蓝相位晶格结构104反射具有特定波长段的光。在黑色状态下，蓝相位晶格结构104反射蓝光。反射光是圆偏振光，因此，被反射的光没有全部被第二线偏振板51阻挡，微弱蓝光可以透射穿过第二线偏振板51，如图16中的LP所示。因此，在黑色状态下，可以提高显示面板10的亮度，且由外部光可以减小对比度。
图17B是示出当使用左旋圆偏振器时蓝相位液晶层103的外部光的反射特性的透视图。
在图17B中，第二偏振部件50是左旋圆偏振器，蓝相位晶格结构104包括反射左旋圆偏振光的左旋手性液晶。外部光被第二线偏振板51线偏振，外部光被第二λ/4偏振板55左旋圆偏振，且外部光被转变为第二光。因此，第二光的大部分被蓝相位晶格结构104反射，且第二光的大部分变为反射光。反射光是左旋圆偏振光，因此，强的蓝光可以通过透射穿过第二偏振部件50而输出，如图16中的LHP所示。因此，可以通过外部光减小显示面板10的对比度。
图17C是示出当使用右旋圆偏振器时蓝相位液晶层103的外部光的反射特性的透视图。
在图17C中，第二偏振部件50是右旋圆偏振器，蓝相位晶格结构104包括反射左旋圆偏振光的左旋手性液晶。外部光被第二线偏振板51线偏振，外部光被第二λ/4偏振板55右旋圆偏振，且外部光被转变为第二光。因此，第二光的大部分透射穿过蓝相位晶格结构104。第二偏振部件50的偏振效率可能不是大约100％，因此，透射穿过蓝相位晶格结构104的光的一部分可以具有左旋圆偏振的成分。微弱的左旋圆偏振光被蓝相位晶格结构104反射，且微弱的左旋圆偏振光变为左旋圆偏振的反射光。第二偏振部件50是右旋圆偏振器，因此，反射光被第二偏振部件50阻挡。因此，反射光几乎不透射穿过第二偏振部件50，如图16中的RHP所示，因此，可以提高显示面板的对比度。因此，在提高对比度方面，在图17C和图15B中示出的情形优于在图17B和图15C中示出的情形。
参照图17B和图17C，描述了蓝相位晶格结构104具有左旋手性的情形。相反，通过上面参照图17B和图17C描述的原理，当采用具有右旋手性的蓝相位晶格结构104时，第二偏振部件50可以是左旋圆偏振器，以提高对比度。
图18A是示出亮度根据施加到蓝相位液晶层103的电压的曲线图。图18B是示出图18A中的初始状态的放大曲线图。
在图18A和图18B中，示为LP-LP的曲线对应于使用正交偏振器的情形，如参照图15A和图17A所述。在图18A和图18B中，示为LHP-RHP的曲线对应于使用左旋圆偏振器和右旋圆偏振器的情形，如参照图15B和图17C所述。在图18A和图18B中，示为RHP-LHP的曲线对应于使用右旋圆偏振器和左旋圆偏振器的情形，如参照图15C和图17B所述。
在图18A和图18B中，沿水平轴表示施加到具有面内电极结构的像素的电压，并沿垂直轴表示输出光的亮度。在使用圆偏振器的所有两种情况下，与使用正交偏振器的情况相比，提高了最大亮度，即白色状态的亮度。在使用圆偏振器的所有两种情况下，与使用正交偏振器的情况相比，降低了黑色状态的亮度，即在未向像素施加电压的情况下的亮度。因此，在使用圆偏振器的所有两种情况下，与使用正交偏振器的情况相比，可以将对比度提高为大约两倍大。
图19A是示出当使用正交偏振器时色坐标根据蓝相位液晶层103的灰阶显示的曲线图。图19B是示出当使用圆偏振器时色坐标根据蓝相位液晶层103的灰阶显示的曲线图。在图19A和图19B的与三角形类似的形状中，上面顶侧对应于绿光区，下面右侧对应于红光区，下面左侧对应于蓝光区。
当灰阶从低灰阶变为高灰阶(例如，从黑色状态变为白色状态)时，将灰阶的变化程度示为编号1、2、3、4和5。在示为编号1的黑色状态的情况下，当使用正交偏振器时，在黑色屏幕中出现蓝移，如图19A所示，因此对比度降低。当使用圆偏振器时，蓝移减小，从而可以提高对比度。在编号5所示的白色状态的情况下，蓝相位晶格结构104的选择性反射特性几乎不对色移产生影响。因此，根据本发明的一些示例实施例，可以提高根据灰阶显示的色再现。
根据本发明，简化了制造工艺，可以通过防止蓝相位液晶的变蓝现象而提高了对比度，并可以通过提高根据灰阶的色再现而提高了显示质量。因此，显示图像的方法和用于执行该方法的显示装置可以广泛地应用到液晶显示装置。
以上是对本发明的举例说明，不应当被解释为限制本发明。虽然已经描述了本发明的一些示例实施例，但本领域技术人员应当容易地认识到，在实质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以对示例实施例进行许多修改。因此，所有这些修改意图被包含在如权利要求书限定的本发明的范围内。在权利要求中，功能性限定意在覆盖这里被描述为执行所述功能的结构，并且不仅覆盖结构的等同物而且覆盖等同的结构。应当理解的是，以上是对本发明的举例说明，不应当被解释为局限于所公开的特定示例实施例，并且，对所公开的示例实施例的修改以及其它示例实施例意图被包含在权利要求书的范围内。本发明由权利要求书以及将包含在权利要求书中的权利要求书的等同物进行限定。