專利名稱：圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像顯示設(shè)備，其包括顯示裝置，其用于通過在第一方向上發(fā)射顯示光來顯示圖像；以及布置在該顯示裝置前方的散射層，其用于散射一部分環(huán)境光。
技術(shù)背景關(guān)于特別大的顯示設(shè)備的一個主要不滿在于，當(dāng)不使用所述大顯 示設(shè)備時，其外觀不甚美觀。這一點妨礙了消費者接受所述顯示設(shè)備 用于家用。某些設(shè)計者和室內(nèi)建筑師的想法是開發(fā)出通過靜態(tài)或動態(tài) 的建筑對象來掩飾所述顯示裝置的概念。換句話說，不突兀的設(shè)計祐二 視為是適當(dāng)?shù)摹τ诳梢栽诮油顟B(tài)下顯示信息并且在關(guān)斷狀態(tài)下作為其環(huán)境的 裝飾性部分的顯示設(shè)備的總稱是環(huán)境顯示器，例如該顯示設(shè)備的外觀 與該顯示設(shè)備位于其前方的墻壁類似。 一般來說，顯示設(shè)備的顯示裝 置包括吸光材料。其結(jié)果是當(dāng)所述顯示設(shè)備被關(guān)斷時，其看起來像是 一個"黑洞，，。為了防止出現(xiàn)所述"黑洞，，外觀，提出在所述顯示裝置的前方(即 在該顯示裝置的觀看側(cè))為所述顯示設(shè)備提供散射層。所述散射層被 設(shè)置成散射落在該散射層上的環(huán)境光的一部分。所謂的環(huán)境光是指源 自不屬于所述顯示設(shè)備的任何光源的光。所述光源可以是所述顯示設(shè) 備位于其中的房間內(nèi)的燈。環(huán)境光還可以是來自所述顯示設(shè)備位于其 中的房間的窗戶的日光。散射是指在隨機(jī)方向上引導(dǎo)光。散射還包括漫發(fā)射。漫反射的效 應(yīng)是在正向上引導(dǎo)環(huán)境光的一部分，即在所述顯示設(shè)備的觀看者的方 向上。因此，落在所述顯示設(shè)備上的環(huán)境光不再被完全吸收，這是因 為其還被部分反射。從而基本上防止了所述"黑洞"外觀。優(yōu)選地，所述散射層與所述顯示裝置緊密接觸，以便獲得薄顯示 設(shè)備。然而，在對各種類型的材料進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前可以購買到的散射層(PDLC、 CTLC、基于聚合物網(wǎng)絡(luò)LC的散射層)無法提供足夠 的隱藏能力以便在所述顯示裝置與所述散射層相對緊密地接觸的條件 下使得所述顯示裝置在其關(guān)斷狀態(tài)下基本上是不可見的。取決于所述 散射層的效應(yīng)類型和厚度，所述顯示裝置與散射層之間的距離至少需 要是4cm。
增大所述散射層的厚度將在一定程度上提高所述隱藏能力，并且 將導(dǎo)致所述顯示裝置與所述顯示層之間的更小距離。然而，增大該散 射層的厚度的缺陷在于驅(qū)動電壓的增大。此外，該透射狀態(tài)將具有減 少的透射，并且將具有更多的殘霧(residual haze)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種在開頭段落中描述的那種類型的顯 示設(shè)備，其具有改進(jìn)的環(huán)境光散射。
實現(xiàn)本發(fā)明的該目的在于，所述圖像顯示設(shè)備還包括布置在顯示 裝置與散射層之間的反射層，以用于把散射的環(huán)境光的 一部分反射到 第一方向中。所述反射層優(yōu)選地影響由所述散射層透射的光，而不影 響由所述顯示器發(fā)射的光，從而對于圖像質(zhì)量和顯示亮度沒有負(fù)面影 響。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個附加的優(yōu)點在于，典型的散射 層的外觀從暗白色變成亮白色。典型的散射層的發(fā)暗的或發(fā)灰的外觀 是由于典型的散射層被設(shè)置成在朝向所述顯示裝置的方向上散射環(huán)境 光的一部分，并且按照依賴于波長的方式把另一部分散射回給觀看者。 添加所述反射層導(dǎo)致把附加的環(huán)境光散射回給觀看者，其中包括其波
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個實施例中，、所述散射層被包 括在散射裝置中，所述散射裝置還包括用于控制所述散射層的散射量 的電裝置。根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的該實施例包括所謂的主動散射層。 所述散射層的光散射量優(yōu)選地與所述散射層兩端的電壓差相關(guān)，所述 電壓差由處在所述散射層的相對側(cè)的電極產(chǎn)生。優(yōu)選地，所述電極是 高度透明的并且可以包括氧化銦錫(IT0),但是在某些情況下還可以 是氧化銦鋅(IZ0),其作為透明電極是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。優(yōu) 選地，所述透明電極的方塊電阻低到足以使在不同狀態(tài)之間進(jìn)行切換所需的所述兩個電極之間的所需電壓最小化。
優(yōu)選地，所述散射裝置被設(shè)置成在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換， 在第一狀態(tài)下幾乎不發(fā)生任何光散射，而在第二狀態(tài)下光散射相對較 強(qiáng)。 一般來說，第一狀態(tài)對應(yīng)于所述顯示裝置的接通狀態(tài)，而第二狀 態(tài)則對應(yīng)于所述顯示裝置的關(guān)斷狀態(tài)。優(yōu)選地，所述散射層兩端的電 壓差對于第 一狀態(tài)是最小的，從而導(dǎo)致在所述顯示裝置被關(guān)斷的時間 段期間沒有能量消耗。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的另 一個實施例中，所述散射層是 散射偏振器，其對于具有第一偏振方向的顯示光基本上是透射的，并 且其被設(shè)置成對具有與第一方向正交的第二偏振方向的環(huán)境光部分進(jìn) 行散射。根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的該實施例包括所謂的被動散射層， 這意味著所述散射量是預(yù)先確定的，并且無法在所述顯示設(shè)備的操作 期間對其進(jìn)行控制。散射偏振器是對于相應(yīng)的偏振方向具有不同性能 的材料。所述散射偏振器對于具有第一偏振方向的光基本上是透明的， 并且其被設(shè)置成對具有與第一偏振方向正交的第二偏振方向的光進(jìn)行
散射。在Henr i Jagt的PhD論文"Polymer polar izat ion opt ics f or energy efficient liquid crystal display i1lumination (用于高 能量效率的液晶顯示器照射的聚合物偏振光學(xué)裝置)"(2001年，第 2章)中以及在專利申請WO01/90637中描述了所述散射偏振器的一個 例子。
所述散射偏振器可以是基于嵌入在聚合物基質(zhì)內(nèi)的粒子。把小粒 子與已知的聚合物(例如PEN或PET )混合，其后把該混合物擠壓到箔 片(foil )上并且拉伸該箔片，從而制作出所述散射偏振器。所述拉 伸提供了單軸取向，從而使其對于第一偏振方向是透明的，同時對于 正交偏振方向則是散射的。在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備中，所述散射偏 振器的透射偏振方向被選擇成與特別和基于液晶的顯示裝置一起工作 的發(fā)射顯示器的偏振方向平行，所述基于液晶的顯示裝置配備有二色 偏振器以用來生成圖像。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的 一 個實施例中，所述散射層包括 聚合物分散液晶(PDLC)。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的 一 個實施例中，所述散射層包括 膽甾型紋理液晶(CTLC)。在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個實施例中，所述散射層包括
液晶(LC)凝膠。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個實施例中，所迷散射層包括 聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶(PNLC)。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個實施例中，所述反射層是半 透明反射鏡。不幸的是，顯示光的透射(即在所述顯示裝置上示出的 信息)將受到影響。針對這一問題的一種可能的補(bǔ)救方法是提高所述 顯示裝置的光輸出。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的另 一個實施例中，所述反射層是 對于具有第一偏振方向的顯示光基本上透明的偏振器。所述反射偏振 器可以是周期性交替的雙折射層與非雙折射層的層疊，其實現(xiàn)了對第 二偏振方向的Bragg反射并且提供了對其正交方向(即第一偏振方向) 的透射。優(yōu)選地，所述偏振器的透射狀態(tài)被選擇成與特別和基于液晶 的顯示裝置一起工作的發(fā)射顯示光的偏振平行，所述基于液晶的顯示 裝置配備有二色偏振器以用來生成圖像。基于上述原理的反射偏振器 的一個例子是由3M公司提供的名為VikuityTM雙亮度增強(qiáng)膜(DBEF) 的偏振器膜。
制作反射偏振器的另一種方式是基于膽甾型膜，如在US5506704、 US5793456、 US5948831 、 US6193937以及在"Wide-band reflective polarizers from cholesteric networks with a pitch gradient" (D. J Broer、 J. Lub、 G. N. Mol， Nature 378 ( 6556 ) , 467-9 ( 1995 )) 中所描述的那樣。該膜與四分之一波長膜相組合提供與DBEF相同的光 學(xué)功能。
可替換地，所述反射偏振器是基于所謂的線柵原理，其中把其周 期小于光波長的周期性窄金屬線施加在玻璃或塑料基板上。
優(yōu)選地，所述反射層是散射偏振器，該散射偏振器被設(shè)置成反射 具有與第一方向正交的第二偏振方向的散射環(huán)境光部分。該散射偏振
器與所述顯示裝置對準(zhǔn)，從而使得具有第一偏振方向的由該顯示裝置 發(fā)射的顯示光在沒有顯著負(fù)面效應(yīng)的情況下被透射。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的 一個實施例還包括位于所述散射層 的邊界處的光源，所述圖像顯示設(shè)備被設(shè)置成通過所述散射層發(fā)射由 所述光源生成的光。通過該光源或者優(yōu)選地通過處在所述散射層的多條邊界處的多個光源，可以把光耦合到該散射層中和/或耦合到被布置 成與該散射層相鄰的基板中。在所述(多個)光源的操作期間，將通 過所述散射層來散射這些光源的光，并且最終將在第一方向上發(fā)射所 述光的一部分。所述(多個)光源的操作可以與所述顯示裝置的操作 同時進(jìn)行。其結(jié)果是增強(qiáng)了用戶體驗。可替換地，所述(多個)光源 的操作在所述顯示裝置的關(guān)斷狀態(tài)下發(fā)生。其結(jié)果是增大了第一方向 上的光量，從而進(jìn)一步減輕"黑洞"效應(yīng)。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個實施例中，所述散射層包括 具有預(yù)定顏色的染料。優(yōu)選地，向所述散射層的液晶材料添加二色染 料。所述染料顏色在散射狀態(tài)下被增強(qiáng)，并且在非散射狀態(tài)下基本上 在很大程度上被隱藏?？商鎿Q地，使用有色偏振器濾光器來以精細(xì)的 方式改變所述顯示設(shè)備的外觀。這意味著將修改所述圖像顯示設(shè)備的 美學(xué)屬性。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的一個實施例還包括布置在所述散射 層的前方的光學(xué)吸收裝置，其用于部分地吸收環(huán)境光。所述反射層的 一個負(fù)面效應(yīng)是由于更多地反射了環(huán)境光而降低了圖像顯示對比度。 這在暗場景中是特別明顯的。通過在所述散射層的前方應(yīng)用吸收偏振 器以作為光學(xué)吸收裝置，可以減少所述反射，特別在所述吸收偏振器
尤其是這;羊?？梢悦黠@看出，所述吸收:振器被設(shè)置成;于具有所發(fā) 射的顯示光的偏振方向的光來說是透明的。 在另 一個實施例中，所述中性或有色吸收偏振器被放置在所述散 射層與所述反射層之間，從而以觀看者的略微不同的感知提供相同的功能。
優(yōu)選地，所述光學(xué)吸收裝置是電可控制的，以便控制該光學(xué)吸收 裝置的吸收量。替代被動的并且可選地是有色的吸收偏振器，可以使
用例如基于賓主(guest-host) LC的主動(有色)吸收偏振器。所述 電可控制的光學(xué)吸收裝置提供了修改所述反射量的可能性。
在實踐中，不總是期望使用相同尺寸的顯示裝置和散射層。僅僅 用所述圖像顯示設(shè)備的(相對)小部分來容納顯示裝置通常就足夠了， 而且還更加便宜。因此，由所述顯示裝置占據(jù)的表面積小于所述散射 層后方的可用表面積。然而，由于在所述顯示裝置的區(qū)域處的光學(xué)屬性不同于在所述散射層的其他區(qū)域處的光學(xué)屬性，因此在所述散射層 的前方可能仍然會識別出較小的顯示裝置，這可能會給觀看者帶來煩 擾。為了克服這一問題，可以使用一個被用在所迷散射層的后方的光 屏蔽來防止源自不同于所述顯示裝置的其他來源的光被從所述散射層 的后方向前透射。這種光屏蔽常常充當(dāng)對于所述顯示裝置的機(jī)械支撐， 并且例如包括覆蓋了黑絲絨或黑涂料的木板或金屬板。除了上述方法 之外，常常還有可能由于某種"邊緣效應(yīng)，，而在所述顯示裝置的區(qū)域 及其周圍之間產(chǎn)生區(qū)別。根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施例的其中一個目標(biāo)是克服所迷"邊緣 效應(yīng)，，。為此，在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的該實施例中，所述反 射層在非觀看側(cè)(其朝向所述顯示裝置)至少部分地被一個吸收層覆 蓋，該吸收層包括與所述顯示裝置對準(zhǔn)的開放區(qū)域?？梢栽谙嗤暾?人的 一 個專利申請中找到對于該實施例的特定技術(shù)特征的進(jìn)一 步闡述，該專利申請于l月15日在歐洲專利局提交，其申請?zhí)枮?MIOOIO7.4 (代理人案號PHNL040048 )(還參見IB2005/050018 )。明顯可以看出，為了增強(qiáng)所述顯示設(shè)備，可以應(yīng)用其他附加光學(xué) 膜和/或?qū)?。其中的例子有例如基于千涉或折射率梯度的抗反射層，?如基于略微皺褶的表面的抗眩光層，以及通過折射率匹配光學(xué)地耦合 各種組件的層等等。


通過參照下面描述的實現(xiàn)方式和實施例并且參照附圖，根據(jù)本發(fā) 明的圖像顯示設(shè)備的這些和其他方面將變得顯而易見，其中圖1A示出了當(dāng)所述顯示裝置被關(guān)斷時的所述圖像顯示設(shè)備的一個 實施例的正一見圖；圖1B示出了當(dāng)所述顯示裝置被接通時的圖1A的所述圖像顯示設(shè) 備的該實施例的正^L圖；圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例；圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例，其中 所述顯示裝置是LCD裝置；圖4A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例，其包 括布置在所述散射層與所述反射層之間的吸收偏振器；圖4B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例，其包括布置在所述散射層的前方的吸收偏振器； 圖5示意性地示出了散射偏振器； 圖6示意性地示出了包括所述散射層的散射裝置； 圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例，其在所述散射層的邊界處包括附加的光源；圖8A示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例中的光線穿行，其中所述顯示裝置被關(guān)斷；以及圖8B示意性地示出了在圖8A的根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的該實施 例中的光線穿行，其中所述顯示裝置被接通。附圖是概略性的，并且沒有按比例繪制。在各圖中，相同的附圖 標(biāo)記被用來指代類似的部件。
具體實施方式
圖1A示出了當(dāng)所述顯示裝置104被關(guān)斷時的所述圖像顯示設(shè)備 100的一個實施例的正視圖?；旧?，觀看者204 (見圖2)看到一個 優(yōu)選地是平坦的表面，其尺寸等于所述圖像顯示設(shè)備的對應(yīng)尺寸。該 平坦表面屬于散射層102。該散射層102被設(shè)置成隨機(jī)引導(dǎo)并從而反射 環(huán)境光的至少一部分。該顯示裝置104位于該散射層102的后方，只 要該顯示裝置1Q4被關(guān)斷，其對于觀看者2(M來說基本上就是不可見 的。所述散射層102的顏色可以是均勻的，即其可以具有單一顏色。 優(yōu)選地，該散射層102具有代表預(yù)定紋理的多種顏色。這意味著具有 第一顏色的染料位于該散射層102的第一區(qū)域處，而具有第二顏色的 染料則位于該散射層102的第二區(qū)域處。圖1B示出了當(dāng)所述顯示裝置104被接通時的圖1A的所述圖像顯 示設(shè)備的該實施例的正枧圖。現(xiàn)在，由該顯示裝置104在第一方向上 發(fā)射的顯示光210 (見圖2)穿過所述散射層102,并且可以由位于所 述圖像顯示設(shè)備100的前方的觀看者204觀察到。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā) 明的圖像顯示設(shè)備100被設(shè)置成在所述顯示裝置104被接通(即正在 產(chǎn)生顯示光)時減少環(huán)境光的散射量。然而，即使在所述顯示裝置104 被接通時沒有減少環(huán)境光的散射量時，只要所發(fā)射的顯示光量與所散射及反射的環(huán)境光量相比相對較高，被呈現(xiàn)在顯示裝置104上的圖像 就將清晰可見。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例。所述 圖像顯示設(shè)備100包括顯示裝置104,其用于通過在第一方向上發(fā)射顯示光210來顯示圖像；布置在該顯示裝置104前方的散射層102，其用于散射環(huán)境光208 的一部分；以及布置在該顯示裝置104與該散射層102之間的反射層106,其用于 把所散射的環(huán)境光的一部分206反射到第一方向中。 從而向觀看者204提供了源自顯示裝置104的光，即所謂的顯示光210,其在朝向觀看者 204的第一方向上移動；和/或源自環(huán)境光源202 (直接和/或間接)的光，其被散射層102散射， 并且可選地被反射層106反射。源自環(huán)境光源202的光被稱作環(huán)境光 208。在朝向觀看者的第一方向上移動的所述環(huán)境光208的經(jīng)過散射及 反射的部分被稱作散射環(huán)境光206。優(yōu)選地，當(dāng)所述顯示裝置104被接通(即是主動的)時，僅僅向 觀看者提供顯示光210。為了實現(xiàn)這一點，所述散射層102被包括在散 射裝置600 (見圖6)中，該散射裝置被設(shè)置成在預(yù)定條件下限制散射 環(huán)境光206的量?？商鎿Q地，所述散射層102是被動的。圖3示意性地示出了結(jié)合圖2描述的根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一 個實施例，其中所述顯示裝置104是LCD裝置。雖然根據(jù)本發(fā)明的顯 示設(shè)備可以包括任意類型的顯示裝置104,但是本發(fā)明的某些技術(shù)特征 優(yōu)選地與LCD裝置的特性相匹配。與附圖相結(jié)合地公開了應(yīng)用幾種類 型的偏振器。偏振器指的是根據(jù)光線的對應(yīng)分量的偏振方向?qū)λ龉?線進(jìn)行過濾的光學(xué)元件。 一般來說，偏振器對于具有第一偏振方向Dl (參見圖8)的光線分量基本上是透射的，同時所述偏振器對于具有與 第一偏振方向Dl正交的第二偏振方向D2的光線分量則有顯著影響。 影響在這里的上下文中包括散射和吸收。假設(shè)根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置104的LCD裝置包括偏振器302,該偏 振器被設(shè)置成對于具有第一偏振方向Dl的光來說基本上是透射的。隨后優(yōu)選地把應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的不同實施例中的各偏振器與該偏振器302對準(zhǔn)，從而使得所發(fā)射的顯示光可以在不受任何顯著 影響的情況下穿過各偏振器。然而，具有第二偏振方向D2的所述環(huán)境 光208和散射環(huán)境光206的分量將受到各偏振器的顯著影響。各偏振 器可以被用于以下功能在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例中，偏振器被用作散射層102;在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例中，偏振器被用作反射層 106;以及在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的 一 個實施例中，偏振器被用作光學(xué)吸 收裝置402。圖4A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備400的一個實施例， 其包括布置在所述散射層102與所述反射層106之間的吸收偏振器 402。該吸收偏振器402被設(shè)置成吸收所述散射環(huán)境光206的一部分。 更精確地說，該吸收偏振器402被設(shè)置成吸收具有第二偏振方向D2的 環(huán)境光分量。其原因如下所述反射層106的負(fù)面效果是由于更多地反射了環(huán)境光208而降 低了圖像顯示對比度。換句話說，由于本發(fā)明的顯示設(shè)備對環(huán)境光的 散射和反射，觀看者204不僅接收到顯示光no,而且還接收到反射的 環(huán)境光。這在視頻內(nèi)容的暗場景中(即在所發(fā)射的顯示光210的量相 對較低時)是特別明顯的。通過在所述反射層106的前方應(yīng)用吸收偏 振器402以作為光學(xué)吸收裝置，可以減少所述反射。為了實現(xiàn)所需的 效果，所述吸收偏振器402被設(shè)置成吸收具有本應(yīng)被所述反射層106 反射的偏振方向D2的散射環(huán)境光206的分量。優(yōu)選地，所述反射層106也是基于偏振器。圖4B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備401的一個實施例，其包括布置在所述散射層102的前方的吸收偏振器402。顯示設(shè)備401 的該實施例基本上等同于上面結(jié)合圖4A描述的顯示設(shè)備400的實施 例。其中的差別在于所述吸收偏振器402的位置。優(yōu)選地，結(jié)合圖4A和圖4B描述的吸收偏振器402是可切換吸收 偏振器。所述可切換吸收偏振器的功能和位置對應(yīng)于由相同申請人提 交的專利申請WO03/079318中的公開內(nèi)容。圖5示意性地示出了散射偏振器500。散射偏振器500是對于相應(yīng) 的偏振方向具有不同性能的材料。所迷散射偏振器對于具有第一偏振 方向Dl的光來說基本上是透明的，并且其被設(shè)置成對具有與第一偏振 方向Dl正交的第二偏振方向D2的光進(jìn)行散射。在Henri Jagt的PhD 論文 "Polymer polarization optics for energy efficient liquid crystal display i 1 luminat ion (用于高能量效率的液晶顯示器照射 的聚合物偏振光學(xué)裝置)，，(2001年，第2章)中以及在專利申請 WO01/90637中描述了所述散射偏振器的一個例子。散射偏振器500可以是基于嵌入在聚合物基質(zhì)502內(nèi)的粒子504 -510。把小粒子5 04 - 51 0與已知的聚合物5 02 (例如PEN或PET)混 合，其后把該混合物擠壓到箔片上并且拉伸該箔片，從而制作出所述 散射偏振器500。所述拉伸提供了單軸取向，從而使其對于第一偏振方 向Dl是透明的，同時對于正交的第二偏振方向D2則是散射的。散射偏振器500的原理如下。被描繪為白色圓圏的小粒子504 -510對應(yīng)于分散相，其在單軸取向的聚合物基質(zhì)502中具有反射率n" 對于具有第一偏振方向Dl的光具有第一聚合物反射率n。，并且對于具 有第二偏振方向D2的光具有第二聚合物反射率&。粒子5(M-510的 折射率nd與第一聚合物折射率n。匹配，同時第二聚合物折射率ne nd。散射偏振器500可以基于嵌入在無色拉伸的箔片中的小粒子。所 述粒子例如可以是核殼粒子(Rohm和Haas， Paraloid EXL 3647 )， 其直徑為200nm并且包括苯乙烯-丁二烯(S-BR )橡膠核心以及聚乙 烯(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)夕卜殼。為了添加顏色，可以向所述粒 子504 - 510或者向所述聚合物基質(zhì)502添加染料或色素。當(dāng)向所述聚 合物基質(zhì)502添加染料時，還可以選擇二色染料，其自身與對準(zhǔn)的聚 合物基質(zhì)502的取向使得特別是與所述拉伸方向平行的偏振變?yōu)橛猩?但是所述散射偏振器500對于第一偏振方向Dl則保持透射。替換使用球形粒子，所述粒子還可以具有其他形狀，比如細(xì)長形 狀。在一個實施例中，所述粒子具有纖維狀形狀，這是通過在所述聚 合物基質(zhì)材料的拉伸處理期間融化及拉長最初是球形的粒子而獲得 的。如上面所解釋的那樣，散射偏振器500可以被應(yīng)用為散射層102 或反射層106?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例包括同時滿足散射和反射功能的單一散射偏振器500,也就是說，通過單一散射 偏振器500同時實現(xiàn)散射層102和反射層106。圖6示意性地示出了包括散射層102的散射裝置600。散射裝置 600被設(shè)置成控制所述散射層102的光散射量。該散射裝置600包括一組基本上平坦的基板602 - 604，其例如基于玻璃、PMMA或者某種其他基本上透明的材料；與相應(yīng)的基凈反602 - 604相鄰的一組電導(dǎo)體606 - 608,所述電導(dǎo)體 充當(dāng)用于施加電壓差的電極。所述電導(dǎo)體基本上是透明的，并且優(yōu)選 地基于ITO;以及夾在該組電導(dǎo)體606 - 608之間的散射層102。所述散射層102優(yōu)選地包括聚合物分散液晶(PDLC)、膽甾型紋 理液晶(CTLC)、液晶(LC)凝膠或者聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶(PNLC)。通 過在所述電導(dǎo)體606 - 608上施加適當(dāng)?shù)碾妷翰?，即通過在所述散射層 102兩端施加適當(dāng)?shù)碾妷翰?，可?務(wù)改所述液晶的取向，,人而導(dǎo)致由該 散射層102散射的光量增大或減小。為了指示在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備中的散射裝置600的功能，圖 中描繪了顯示光210的方向、環(huán)境光208的方向以及散射環(huán)境光206 的方向。優(yōu)選地，所述反射層106與散射層102之間的距離盡可能地小。 圖6中所描繪的散射裝置600包括反射層106。這是所謂的單元內(nèi)配置。 所述反射層106可以是電極(如在線柵中)。應(yīng)當(dāng)注意到，所述反射 層106對于所述散射裝置600來說是可選的。這意味著在根據(jù)本發(fā)明 的顯示裝置的一個實施例中還可以應(yīng)用不包括反射層106而是與反射 層106相鄰的散射裝置。為了滿足在反射層106與散射層102之間具 有相對較小的距離以及所述反射層106不被包括在所述散射裝置中的 要求，與該反射層106相鄰的基板602必須相對較薄。優(yōu)選地，應(yīng)用 反射率匹配流體(即膠水)來實現(xiàn)所述反射層106與散射裝置600之 間的光學(xué)接觸。為了部分地切換所述散射層102(例如在其尺寸等于該散射層的后 方的顯示裝置104的尺寸的表面積上，或者在僅僅等于所述顯示裝置 104的尺寸的一部分的表面積上)，所述散射裝置600的基板602 - 604 可以包含模制(patterned)的電極。所述模制的電極可以被用來以離散的方式打開及關(guān)閉所述顯示區(qū)域。但是還可以使用所述模制的電極 來僅僅部分地打開所述顯示區(qū)域，或者應(yīng)用隱藏能力中的梯度，從而可以按照有美感的方式展現(xiàn)所述顯示裝置104的圖像?？蛇x地，所述散射裝置600被設(shè)置成打開所述顯示區(qū)域的一部分， 也就是說使得散射層102的一部分基本上透明，所述部分所對應(yīng)的高 寬比不同于所述顯示裝置104的高寬比。優(yōu)選地，所述散射裝置600被配置成使得所述散射層102的僅僅 第一部分在第一時刻下基本上透明，所述第一部分的尺寸基本上對應(yīng) 于在第一時刻下被顯示在所述顯示裝置104上的第一圖像，該第一圖 像具有第一高寬比；并且該散射裝置600被配置成使得該散射層102 的僅僅第二部分在第二時刻下基本上透明，所述第二部分的尺寸基本 上對應(yīng)于在第二時刻下被顯示在該顯示裝置104上的第二圖像，該第二圖像具有第二高寬比。圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備700的一個實施例， 其在所述散射層102的邊界處包括附加的光源702 - 704。"附加的" 一詞被用來與也包括光源的所述顯示裝置104做出區(qū)分。根據(jù)本發(fā)明 的顯示設(shè)備700的該實施例被設(shè)置成通過所述散射層102來發(fā)射由所 述附加光源702 - 704所生成的光。這意味著來自所述附加光源702 -7 04的光被耦合到所述散射層102中，其被該散射層102散射，并且隨 后在該散射層102的表面上的幾個位置處被發(fā)射。所述光706的一部 分將在第一方向上被發(fā)射，即朝向觀看者204。所述光源702 - 704的操作可以與所述顯示裝置104的操作同時進(jìn) 行。其結(jié)果是在基于顯示在顯示裝置104上的視頻內(nèi)容進(jìn)行光控制的 情況下增強(qiáng)了用戶體驗。例如，可以通過附加的光源702 - 7(M來顯現(xiàn) 閃光。優(yōu)選地，還根據(jù)顯示在所述顯示裝置104上的視頻內(nèi)容來控制 所述散射裝置600?？商鎿Q地，所述光源的操作在所述顯示裝置的關(guān)斷狀態(tài)下發(fā)生。 這樣導(dǎo)致增大了第一方向上的光量，從而導(dǎo)致進(jìn)一步減輕"黑洞"效應(yīng)。在圖7中描繪了分別位于所述散射層102的相應(yīng)邊界處的兩個附 加光源702 - 704。其中的第一個附加光源704位于該散射層102的后 方，另一個附加光源702位于更遠(yuǎn)距離處。優(yōu)選地，使用被設(shè)置成生成具有互不相同的顏色的光的多個光源702 - 704。圖8A示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個實施例中的 光線穿行，其中所述顯示裝置102被關(guān)斷。該顯示裝置102是LCD裝 置。所述散射層102是主動散射裝置的一部分，其被置于最大散射狀 態(tài)下。所述散射層106是反射偏振器。在圖8A中描繪了具有第一分量 和第二分量的環(huán)境光208朝向所述散射層102移動，其中所述第一分 量具有第一偏振方向Dl,所述第二分量具有第二偏振方向D2。所述環(huán) 境光的相對較小的第一部分205將被直接散射回去(例如15%)。該相 對較小的部分205將同時包括所述第一分量和第二分量。所述環(huán)境光 的第二部分被朝向所述顯示裝置104散射。在該第二部分當(dāng)中，具有 第一偏振方向Dl的光穿過所述反射層106并且被所述LCD裝置吸收， 而具有第二偏振方向D2的光206則被反射回去。圖8B示意性地示出了在結(jié)合圖8A描述的根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備 的該實施例中的光線穿行，其中所述顯示裝置被接通?，F(xiàn)在，所述散 射環(huán)境光205和經(jīng)過反射的散射環(huán)境光206的量要低得多。圖8B清楚 地示出具有第一偏振方向Dl的由所述顯示裝置發(fā)射的顯示光210可 以在沒有任何顯著效應(yīng)的情況下穿過所述反射層106和所述散射層 102。根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備可以是電視或監(jiān)視器。所述圖像顯示 設(shè)備可以由消費者在家中使用?？商鎿Q地，所述圖像顯示設(shè)備被應(yīng)用 在車輛中或者被應(yīng)用在諸如商店或辦公室之類的公共場所處。應(yīng)當(dāng)注意到，上述實施例說明而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技 術(shù)人員將能夠在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計出替換實 施例。在權(quán)利要求書中，被置于括號內(nèi)的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解成 限制該權(quán)利要求。"包括" 一詞不排除未在權(quán)利要求中列出的其他元 件或步驟的存在。元件之前的"一個，，不排除多個此類元件的存在。 本發(fā)明可以通過包括幾個不同元件的硬件來實現(xiàn)，并且還可以通過適 當(dāng)編程的計算機(jī)來實現(xiàn)。在列舉幾個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，可以通 過同一硬件或軟件項來具體實現(xiàn)這些裝置當(dāng)中的幾項。第一、第二和 第三等詞的使用不表明任何排序。這些詞應(yīng)被解釋為名稱。
權(quán)利要求
1、一種圖像顯示設(shè)備(100)，包括顯示裝置(104)，其用于通過在第一方向上發(fā)射顯示光來顯示圖像；布置在該顯示裝置(104)的前方的散射層(102)，其用于散射一部分環(huán)境光；以及布置在該顯示裝置(104)與該散射層(102)之間的反射層(106)，其用于把散射的環(huán)境光的一部分反射到第一方向中。
2、 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述散射層(102) 被包括在散射裝置(600 )中，所述散射裝置還包括用于控制該散射層 (102)的散射量的電裝置。
3、 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述散射層(102) 是散射偏振器(500 ),其對于具有第一偏振方向(Dl)的顯示光基本 上是透射的，并且其被設(shè)置成對具有與第一方向正交的第二偏振方向 (D2)的環(huán)境光的部分進(jìn)行散射。
4、 如權(quán)利要求1-3當(dāng)中的任一項所述的圖像顯示設(shè)備，其中， 所述散射層(102)包括聚合物分散液晶(PDLC)。
5、 如權(quán)利要求1-3當(dāng)中的任一項所述的圖像顯示設(shè)備，其中， 所述散射層(102)包括膽甾型紋理液晶(CTLC)。
6、 如權(quán)利要求1-3當(dāng)中的任一項所述的圖像顯示設(shè)備，其中， 所述散射層(102)包括液晶(LC)凝膠或者聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶(PNLC)。
7、 如權(quán)利要求1-6當(dāng)中的任一項所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所 述反射層(106)是半透明反射鏡。
8、 如權(quán)利要求l-6當(dāng)中的任一項所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所 述反射層(106)是對于具有第一偏振方向(Dl )的顯示光基本上透明 的偏振器。
9、 如權(quán)利要求8所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述反射層(106) 是散射偏振器(500 ),該散射偏振器被設(shè)置成反射具有與第一方向正 交的第二偏振方向(D2)的散射的環(huán)境光部分。
10、 如任一項在前權(quán)利要求所迷的圖像顯示設(shè)備，還包括位于所 述散射層(102)的邊界處的光源，該圖像顯示設(shè)備被設(shè)置成通過所述 散射層(102)發(fā)射由所述光源生成的光。
11、 如任一項在前權(quán)利要求所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述散射層(102)包括具有預(yù)定顏色的染料。
12、 如任一項在前權(quán)利要求所述的圖像顯示設(shè)備，還包括布置在 所述散射層(102 )的前方的光學(xué)吸收裝置，其用于部分地吸收環(huán)境光。
13、 如權(quán)利要求12所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述光學(xué)吸收裝 置是電可控制的，以用于控制該光學(xué)吸收裝置的吸收量。
14、 如任一項在前權(quán)利要求所述的圖像顯示設(shè)備，還包括布置在 所述反射層(106)與所述散射層(102)之間的光學(xué)吸收裝置，其用 于部分地吸收環(huán)境光。
15、 如任一項在前權(quán)利要求所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述反 射層在朝向顯示裝置(104)的非觀看側(cè)至少部分地被吸收層覆蓋，該 吸收層包括與該顯示裝置(104)對準(zhǔn)的開放區(qū)域。
16、 如任一項在前權(quán)利要求所述的圖像顯示設(shè)備，其包括散射裝 置(600 ),其中該散射裝置600被配置成使得散射層(102)的僅僅第一部分在第一時刻下基本上透明，該 第一部分的尺寸基本上對應(yīng)于在第一時刻下被顯示在所述顯示裝置 (104)上的圖^f象的相應(yīng)尺寸；以及使得該散射層(102)的僅僅第二部分在第二時刻下基本上透明， 該第二部分的尺寸基本上對應(yīng)于在第二時刻下被顯示在所述顯示裝置 (104)上的第二圖像的相應(yīng)尺寸。
17、 如權(quán)利要求16所述的圖像顯示設(shè)備，其中，所述第一部分具 有第一高寬比，所述第二部分具有不同于第一高寬比的第二高寬比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像顯示設(shè)備(100)。該圖像顯示設(shè)備(100)包括顯示裝置(104)，其用于通過在第一方向上發(fā)射顯示光來顯示圖像；布置在該顯示裝置(104)的前方的散射層(102)，其用于散射一部分環(huán)境光；以及布置在該顯示裝置(104)與該散射層(102)之間的反射層(106)，其用于把所述散射的環(huán)境光的一部分反射到第一方向中。
文檔編號G02F1/1347GK101283308SQ200680036984
公開日2008年10月8日 申請日期2006年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月3日
發(fā)明者A·C·紐科克, C·圖尼森, D·J·布羅爾, H·德科寧 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司