專利名稱：帶有內(nèi)置式顯示器的鏡子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于觀察用途的偏振鏡子，其具有把第一類線性偏振光反射至觀察側(cè)的第一平面，鏡子使得第二類線性偏振光通過，并在其非觀察側(cè)帶有顯示器設(shè)備，在使用期間，該顯示器設(shè)備提供第二類線性偏振光。在本申請中，用于“觀察用途的鏡子”或者“顯示器鏡子”是指一面鏡子，人的眼睛(或者是人工眼如(紅外線)照相機(jī)鏡頭)通過它看到外部世界的被反射的部分。例如，人們可以想到大鏡子，比如浴室用鏡子、試衣間里的全長鏡子或者甚至是鏡墻。其它實(shí)例有像卡車外鏡或梳妝臺(tái)鏡那樣的中等尺寸或小型的鏡子。
“具有反射第一類線性偏振光的第一平面”意思是鏡面用作偏振平面。在使用時(shí)，入射于偏振平面上的一定波長范圍內(nèi)的光被分成兩個(gè)分量，一個(gè)分量由偏振平面反射，另一分量則通過偏振平面。人們眾所周知的是將光分成具有線性偏振和線性偏振的方向垂直的兩個(gè)分量。在這種特定應(yīng)用的實(shí)例中，通常假定將光分成所述線性偏振、偏振的垂直方向，但是本發(fā)明同樣適用于將光分成右向和左向圓形偏振。
上述的這類顯示器鏡子在2002年3月18日提交的未決的歐洲申請序列號(hào)02076069.2和2002年10月17日提交的序列號(hào)02079306.3(＝PHNL 02.1038)中進(jìn)行了描述。鏡子功能通過引入偏振鏡子或反射偏振器而非位于顯示設(shè)備前面的部分反射的層來獲得。
實(shí)際上并不總是希望使用尺寸相同的顯示器設(shè)備和偏振鏡子。例如，在門廳用鏡子、浴室用鏡子和汽車后視鏡中，通常只要鏡子的(較)小部分容納顯示器就足夠并且成本更低。因此顯示器占據(jù)的表面積就小于鏡子后面的可用表面積。然而，由于顯示器區(qū)域處的光學(xué)屬性不同于偏振鏡子的其它區(qū)域處的光學(xué)屬性，所以較小顯示器可能容易地在鏡子前面分辨，這可能干擾觀察者。為了克服這點(diǎn)，可使用在鏡子的背后使用的遮光罩來防止發(fā)自除了顯示器以外的光源的光從鏡子背后向前面?zhèn)鬏敗＿@種遮光罩通常還用作顯示器鏡子所用的機(jī)械支承件，并且包括例如涂有黑天鵝絨或黑漆的木制或金屬板。不管這種方法，由于一種邊緣效應(yīng)，通常仍可以把顯示區(qū)域與其周圍區(qū)分開。
本發(fā)明的目的之一是至少部分地解決這些問題。
為此目的，根據(jù)本發(fā)明的偏振鏡子至少部分地在其非觀察側(cè)具有吸收偏振器。優(yōu)選地，這種吸收偏振器應(yīng)用于偏振鏡子設(shè)備的背部處，但是其偏振方向相對于第一偏振器(鏡子)旋轉(zhuǎn)過90度角。根據(jù)所使用的遮光罩的類型而定，偏振器或者應(yīng)用于遮光罩的全部面積上方，或者只應(yīng)用于并不容納顯示器的區(qū)域處。如果吸收偏振器由與顯示器的吸收偏振器的材料相同的材料制成并且應(yīng)用于封閉殼體內(nèi)部，則對于兩種區(qū)域而言，反射的圖像的屬性受到基本上同樣地影響。而且，在遮光罩和顯示器兩者處具有最大吸收量時(shí)，改進(jìn)了對反射的圖像的感知情況。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，吸收偏振層和偏振鏡子在其非觀察側(cè)處都包括一個(gè)延遲層，例如1/4λ箔片，λ具有例如為550±20nm的波長值。顯示器現(xiàn)在能夠在偏振鏡子和吸收偏振器(位于封閉遮光罩內(nèi))之間自由地運(yùn)動(dòng)和/或轉(zhuǎn)過任意角度，這點(diǎn)從制造公差來看比較有利。
如果吸收偏振層包括吸收第一類線性偏振光和吸收第二類線性偏振光的子層，就獲得了很好的顯示器性能及最佳反射鏡性能。
在一個(gè)實(shí)施例中，在顯示器設(shè)備和偏振鏡子之間提供了至少一個(gè)延遲層，例如包括至少一個(gè)1/2λ箔片的延遲層，λ具有例如為550±20nm的波長值。
本發(fā)明的這些和其它方面可以清楚地從下面所述的實(shí)施例看出，并參考它們來闡明。
在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的鏡子設(shè)備的一個(gè)可能實(shí)施例，而圖2為這種鏡子設(shè)備的一部分的剖面示意圖，圖3為根據(jù)本發(fā)明的鏡子設(shè)備的一部分的剖面示意圖，圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一種鏡子設(shè)備的一部分的剖面示意圖，圖5和6示出了根據(jù)本發(fā)明的其它設(shè)備的剖面示意圖，而圖7和8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種鏡子設(shè)備的一部分的其它剖面示意圖，以及圖9和10示出了其它實(shí)施例。
這些圖為示意性而非按比例繪制。相應(yīng)的元件通常由相同的參考數(shù)字表示。
圖1示出了一種用于觀察用途的鏡子設(shè)備1，其在玻璃板或任意其它基底4上具有反射光的偏振鏡子2，因此人3看到他的圖像3′(以及其它背景，未示出)。根據(jù)本發(fā)明，鏡子(平面)只反射具有第一類線性偏振(方向)的光，而使第二類線性偏振(方向)的光通過。此外，偏振鏡子在其非觀察側(cè)帶有顯示器設(shè)備5(也參見圖2)。
這個(gè)實(shí)例中的顯示器設(shè)備5為液晶顯示器設(shè)備，其具有位于兩個(gè)基底(玻璃或塑料或任意其它適當(dāng)材料)之間的液晶材料7。因?yàn)榇蠖鄶?shù)液晶顯示器設(shè)備基于偏振效應(yīng)，所以顯示器5在使用期間基本上發(fā)出偏振光。通常，來自背光10的光由液晶顯示器效應(yīng)調(diào)制。因?yàn)橐壕э@示器設(shè)備基于偏振效應(yīng)，所以顯示器5包括第一偏振器8和第二偏振器(或分析器)9，其使特定偏振(方向)的光通過。
這種特定偏振光具有與第二類偏振(方向)相同的(線性)偏振方向，因此其通過鏡子(平面)2而沒有任何光損失(100％傳輸)。
因?yàn)榇蠖鄶?shù)液晶顯示器設(shè)備基于對線性偏振光的調(diào)制，所以使用線性偏振器8、9，并且鏡子2也為線性偏振選擇性鏡子，例如為一疊電介質(zhì)層，每層具有為選定波長(或光譜的平均值)的四分之一的光學(xué)厚度，同時(shí)這些層具有選定折射率或有線柵格偏振器。
另一方面，在特定應(yīng)用中，有吸引力的做法甚至可以是將來自例如(O)LED或任意其它顯示器的光偏振成(線性或圓形)偏振光，以便相對于鏡子應(yīng)用中反射的圖像獲得高對比度的顯示信息的效果。
實(shí)際上，并不總是可能或需要使用相同尺寸的顯示器和偏振鏡子。例如，在門廳用鏡子、浴室用鏡子和汽車后視鏡中，通常只要(較)小部分的鏡子容納顯示器就足夠并且成本更低。因此顯示器占據(jù)的表面積就小于鏡子后面的可用表面積，類似于圖1、2的設(shè)備。
然而，當(dāng)沒有適當(dāng)?shù)鼐S護(hù)時(shí)，較小的顯示器能容易地在鏡子的前面分辨。當(dāng)顯示器-鏡子用作觀察鏡時(shí)，這點(diǎn)特別具有干擾性。圖3示出了其中使用了液晶顯示器設(shè)備5的根據(jù)本發(fā)明的鏡子的一部分。入射光20在鏡子2上發(fā)生部分反射(一個(gè)偏振方向)(如箭頭21所示)。通常在鏡子后面使用遮光罩以防除了來自顯示器例如假光源的光之外，來自光源11的光從鏡子2的后面向前面?zhèn)鬏?參看圖3a，為清晰起見，只是為了說明本發(fā)明，圖3中并未示出顯示器的全部元件)。圖3a示出了偏振鏡子2的兩個(gè)不同的表面區(qū)域。一個(gè)區(qū)域基本上與顯示器面板重合，而周圍的區(qū)域卻不然。產(chǎn)生于光源11的光可部分地由鏡子2的背面反射(如箭頭22)；然而另一部分卻透過鏡子2(如箭頭23)。
根據(jù)發(fā)明，鏡子所用的機(jī)械支承件例如包括木板或金屬板或者箱體(見圖3b)，其也用作光吸收元件。為此目的，偏振鏡子2的背面例如涂有黑天鵝絨或黑漆(以便模擬顯示器的特性)，同時(shí)切出與顯示器大小和方向相匹配的區(qū)域。由于所謂的邊緣效應(yīng)，雖然使用了這種方法，但通常仍然可以區(qū)分顯示器區(qū)域及其周圍環(huán)境。
圖3b示出了偏振鏡子2的兩個(gè)不同表面區(qū)域的存在。一個(gè)區(qū)域基本上與顯示面板重合，而周圍區(qū)域則由遮光罩或箱體12支撐。由于入射光具有第一種偏振方向，故這兩個(gè)區(qū)域有相同的反射特性。因此，雖然反射光的特性可能隨鏡子的特性而改變，但是偏振鏡子后面的設(shè)備和或材料的特性卻不會(huì)或者說幾乎不會(huì)顯露出來。
然而，對于具有第二類偏振方向的入射光而言，光將會(huì)穿過偏振鏡子2(反射偏振器)。只是對于鏡子的局部區(qū)域而言，這種光能夠隨后落在顯示器面板上(如箭頭24所示)，在這里大部分光被吸收(至少在本例中，例如由于存在吸收偏振器被置于顯示器后方)。因此幾乎不會(huì)有第二類光又被朝向鏡子前面反射，在這里這將會(huì)造成反射圖像(由第一類光產(chǎn)生)的感知情況退化。
然而，對于顯示器的周圍區(qū)域而言，(第二類(如箭頭25所示))光的反射由封閉遮光罩的特性決定。因此，這兩個(gè)區(qū)域在吸收、去偏振或者剩余反射方面的特性的任何不匹配都將會(huì)導(dǎo)致例如出現(xiàn)邊緣效應(yīng)(在從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的過渡區(qū)可以觀察到)和感知到的反射圖像的退化。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中這些問題通過應(yīng)用吸收偏振層30已經(jīng)克服，該吸收偏振層30應(yīng)用于偏振鏡子2的背后，吸收第二類的線性偏振光(其偏振方向相對于偏振鏡子2的偏振方向轉(zhuǎn)過90度角)。
由于除了顯示器區(qū)域以外的區(qū)域(鏡子后面)的屬性與顯示器區(qū)域的屬性非常嚴(yán)格地匹配，所以(第二類型的(箭頭25))光現(xiàn)在就被完全吸收。根據(jù)所使用的遮光罩和顯示器的類型而定，吸收偏振器30或者應(yīng)用于偏振鏡子2的全部面積上方，或者只應(yīng)用于并不容納顯示器的區(qū)域處。吸收偏振器30優(yōu)選地由與偏振鏡子2相同的材料制成并且應(yīng)用于封閉箱體的內(nèi)部，其也用作遮光罩。因此，對于兩個(gè)區(qū)域而言，反射的圖像的屬性受到同樣地影響。在保證了遮光罩和顯示器兩者處具有最大吸收量時(shí)，就改進(jìn)了對反射的圖像的感知情況。
在圖4的實(shí)施例中，吸收偏振器30局部地應(yīng)用于離開偏振鏡子2更遠(yuǎn)距離處，以便使得其必須被切成幾個(gè)部分并且對齊；另一種可能方案將是切掉顯示器所用的區(qū)域。在這兩種解決方案中，顯示器都必須位于固定的預(yù)置位置處，這點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)相當(dāng)費(fèi)勁。
在圖5的實(shí)施例中，這已經(jīng)通過引入延遲器而得以克服，在這個(gè)實(shí)例中引入的是延遲層(或偏振旋轉(zhuǎn)箔片)31，其使第一類的偏振旋轉(zhuǎn)，以便使得在經(jīng)過所述層之后，偏振光經(jīng)過局部應(yīng)用的部分。這意味著經(jīng)過偏振鏡子2的入射的第二類偏振光發(fā)生旋轉(zhuǎn)，但是這并不影響鏡子行使功能。通過顯示器設(shè)備提供的第二類偏振光現(xiàn)在經(jīng)過箔片31和偏振鏡子2兩者。在這個(gè)實(shí)例中，使用的是1/2λ箔片，其取向相對于偏振鏡子2的偏振方向處于45度，其可為寬帶或窄帶箔片。現(xiàn)在，真的，首先必須應(yīng)用并對齊箔片31，但是不需要切割吸收偏振器(代價(jià)是在箔片31和吸收偏振器箔片重疊處引入外形結(jié)構(gòu))。
同樣，顯示器必須位于固定的預(yù)置位置處，同時(shí)單個(gè)半波箔片可能引入所傳輸?shù)膱D像的某些褪色情況。在圖6的實(shí)施例中克服了后者，其中提供的兩個(gè)1/2λ箔片31、32相對于彼此成大約45度的角度對齊。在這個(gè)實(shí)例中，一個(gè)半波長箔片31的定向相對于偏振鏡子2的偏振方向成22.5度，而第二半波長箔片的定向相對于偏振鏡子2的偏振方向成67.5度。然而，現(xiàn)在首先必須應(yīng)用并對齊箔片31、32。
在圖7的實(shí)施例中，除了容納顯示器的區(qū)域以外，偏振鏡子2和吸收偏振器箔片30的偏振方向相差90度，其通過平版印刷地構(gòu)圖的延遲膜而實(shí)現(xiàn)(在這個(gè)設(shè)置結(jié)構(gòu)中成45度)。該膜能夠旋轉(zhuǎn)，并且隨意地構(gòu)圖或并不構(gòu)圖，而避免了外形結(jié)構(gòu)，沒有吸收偏振器的成本，而單個(gè)構(gòu)圖的延遲膜能夠同時(shí)得到優(yōu)化以用于所考慮的波長。當(dāng)被調(diào)到反射偏振器的屬性時(shí)，反射偏振器的色彩屬性也能夠得到調(diào)節(jié)。
在圖8的實(shí)施例中，偏振鏡子2和吸收偏振器箔片30的偏振方向相對于遮光罩或箱體12處的吸收偏振器箔片30相差90度，并且還相對于顯示器設(shè)備5背后的另一個(gè)吸收偏振器箔片30’相差90度。盡管顯示器設(shè)備5必須與箔片的傳輸軸線對齊，仍然可以在XY平面中平移顯示器設(shè)備，但是不可旋轉(zhuǎn)。
在圖9的實(shí)施例中可以延遲，其中顯示器能夠以任意方式置于任意位置。這通過應(yīng)用在反射偏振鏡子2的背后的四分之一波長的箔片35、在吸收偏振器箔片30上的四分之一波長的箔片36和在顯示器設(shè)備5上的四分之一波長的箔片37實(shí)現(xiàn)。吸收偏振器箔片30可為位于遮光罩處的交叉的吸收偏振器疊。因此，顯示器能夠在封閉遮光罩或箱體12內(nèi)自由地平移，并且/或者轉(zhuǎn)過任意角度。這種組合方式組合具有了最好的顯示性能和最好的鏡子性能。這種設(shè)置在其中通過任意類型的元件獲得圓形偏振光的設(shè)備中非常有用。
如有必要，鏡子2可以背襯有附加的吸收偏振器40(參見圖10)。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述的實(shí)施例。例如，如上所述，可以偏振來自例如(0)LED的光，或者有吸引力的做法甚至可以是使用其它顯示效果以便相對于鏡子應(yīng)用中反射的圖像獲得高對比度的顯示信息的效果。
還可以有一個(gè)以上的顯示器集成于鏡子中，而能夠考慮許多其它應(yīng)用領(lǐng)域。在一些應(yīng)用中，如果使用矩陣形式，利用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路，鏡子狀態(tài)與顯示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換就能夠局部地實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明在于每一種新型特征以及特征的每一種組合。權(quán)利要求中的參考數(shù)字并不限制其保護(hù)范圍。使用動(dòng)詞“包括”及其動(dòng)詞變化并不排除存在除了權(quán)利要求中所述的元件以外的元件。在元件之前使用冠詞“一”或″“一個(gè)”并不排除存在多個(gè)這種元件。
權(quán)利要求
1.一種用于觀察用途的偏振鏡子(1)，其具有把第一類偏振光(20’)反射至觀察側(cè)的第一平面(2)，鏡子使得第二類偏振光(20”)通過并在其非觀察側(cè)帶有顯示器設(shè)備(5)，在使用期間，所述顯示器設(shè)備提供第二類偏振光，所述偏振鏡子至少部分地在其非觀察側(cè)具有至少一個(gè)吸收層(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振鏡子，吸收層包括吸收偏振層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振鏡子，吸收偏振層吸收第二類偏振光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的偏振鏡子，具有結(jié)構(gòu)化的偏振層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的偏振鏡子，吸收偏振層和偏振鏡子在其非觀察側(cè)處都包括一個(gè)延遲層(35、36)，其使偏振轉(zhuǎn)過基本上45度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振鏡子，延遲層包括1/4λ箔片(35、36)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振鏡子，吸收偏振層包括吸收第一類偏振光和吸收第二類偏振光的子層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏振鏡子，局部地具有位于其非觀察側(cè)的顯示器設(shè)備(5)，吸收偏振器至少提供于非顯示器區(qū)域處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏振鏡子，在顯示器設(shè)備和偏振鏡子之間具有至少一個(gè)延遲層(31、32)，其使偏振轉(zhuǎn)過基本上90度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏振鏡子，延遲層包括至少一個(gè)1/2λ箔片。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏振鏡子，其中偏振鏡子具有殼體(12)，殼體至少在其內(nèi)側(cè)在顯示器設(shè)備的背后帶有吸收偏振器。
12.根據(jù)權(quán)利要求12所述的偏振鏡子，吸收偏振層和偏振鏡子在其非觀察側(cè)處包括一個(gè)延遲層，其使偏振轉(zhuǎn)過基本上45度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的偏振鏡子，吸收偏振層包括吸收第一類偏振光和吸收第二類偏振光的子層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的偏振鏡子，顯示器設(shè)備在偏振鏡子的非觀察側(cè)具有一個(gè)吸收偏振器。
全文摘要
可同時(shí)用于顯示用途的鏡子設(shè)備(1)，基于例如液晶顯示器(5)及置于其前面的偏振鏡子(2)。當(dāng)顯示器占據(jù)的表面積小于鏡子的表面積時(shí)，較小的顯示器可容易地在鏡子的前面分辨。這通過引入吸收偏振器(30 40)而掩蓋。
文檔編號(hào)A47G1/02GK1910637SQ200580002582
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者A·C·紐維科克, M·H·W·M·范德爾登, E·皮特斯, B·M·I·范德詹德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司