專利名稱：減少反射的制作方法
減少反射技術領域本說明書涉及降低反射。
背景技術：
來自汽車儀表盤上的信息源的光可能將影象投到擋風玻璃上，其被 疊加在在駕駛員或乘客透過擋風玻璃看到的視野上。用于信息、導航以及娛樂系統(tǒng)的液晶顯示器(LCD)和其它現(xiàn)代顯示器設備相比過去所使 用的無線電裝置和其它儀表的基本顯示器產生了更多的這種反射影象 的源。現(xiàn)代的符合空氣動力學的汽車的擋風玻璃日益增大的角度可能導 致產生從儀表盤到駕駛員視野的更多反射。光還可能反射自儀表盤的設計特征并在擋風玻璃上投射影象，其疊 加在駕駛員或乘客穿過擋風玻璃看到的視野上。發(fā)明內容一般地，在一個方面，板具有低雙折射，并且延遲層的特征是具有 快光軸和慢光軸。該延遲層被安置成使得其快光軸處于一旋轉角，使得 減少以特定入射角穿過該延遲層的光的s極化分量。各種實現(xiàn)可包括一個或多個以下特征。包括一層壓敏粘合劑。該壓 敏粘合劑具有低雙折射。包括一層抗反射材料。延遲層包括延遲膜。該 延遲層包括兩個或多個延遲膜。這兩個或多個延遲膜被安置成使得它們 的快光軸處于不同的旋轉角。這兩個或多個延遲膜被安置成使得它們的 快光軸處于相同的旋轉角。這兩個或多個延遲膜具有不同的延遲量。該 特定入射角當從該延遲層的法向矢量測量時為較大值。該特定入射角當 從該延遲層的法向矢量測量時為較小值。包括LCD面板。該裝置用于 安裝在具有擋風玻璃的汽車中，并且該延遲層被安置以減少從LCD面板發(fā)出的穿過延遲層并射向擋風玻璃的光的S極化分量。包括背光和外 殼，并且這種裝配適于被安裝進交通工具的儀表盤。通常，在一方面， 一種方法包括通過在表面與交通工具的窗戶之間 放置極化層來降低來自該表面且從該交通工具的窗戶反射的光的反射， 該極化層被配置成吸收光源的一個極化態(tài)。各種實現(xiàn)可包括一個或多個以下特征。對于來自交通工具窗戶的反 射而言，極化態(tài)基本上是S極化。該方法包括將極化層附著到該表面。通常，在一方面， 一種裝置包括具有表面的物體和安置在表面與窗 戶之間的極化層，其中該表面被安置成靠近窗戶使得至少在某些發(fā)光環(huán) 境中該表面的影象被窗戶反射，該極化層具有被安置以減少反射自窗戶 的影象的可見度的極化軸。各種實現(xiàn)可包括一個或多個以下特征。窗戶是交通工具的擋風玻 璃。包括抗反射層。極化層包括被拉伸和染色的塑料膜。極化層包括:才及 化涂層。極化軸與穿過窗戶的視線方向基本平行。表面主要具有漫反射。 表面主要具有鏡面反射。該物體是儀表盤上的設計特征。該物體是揚聲 器前框。該物體是在后行李架上的設計特征。極化層被附著在所述表面 上。通常，在一方面， 一種方法包4舌通過在表面與交通工具的窗戶之間 放置極化層來降低來自所述表面且從所述交通工具的窗戶反射的光的 反射，該極化層被配置成吸收光源的一種極化態(tài)。各種實現(xiàn)可包括一個或多個以下特征。對于來自交通工具窗戶的反 射來說，極化態(tài)基本上是S極化。該方法包括將極化層附著到所述表面。其它一般方面包括上述方面和特征的其它組合以及被表示成方法、 裝置、系統(tǒng)、程序產品以及其它方式的其它方面和特征。根據(jù)以下的描述和權利要求，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將是顯而易 見的。


圖1是汽車中的駕駛員的示意性側視圖。圖2A是示出極化分量的光的反射圖。
圖2B是光的反射率作為入射角的函數(shù)的圖。
圖3是延遲膜的示意性透視圖。
圖4和圖5是汽車中的組件的示意性側視圖。
圖6是汽車中的駕駛員和乘客的示意性平面圖。
圖7是濾光器的示意性橫截面視圖。
圖8是汽車中的駕駛員的示意性側視圖。
圖9是汽車中的組件的示意性側^見圖。
圖IOA和圖IOB是濾光器的示意性橫截面視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，LCD屏包括位于汽車10的儀表盤12中的背光100 以及光閥面板102。來自背光100的光以多個方向穿過面板102。直接 光i04與面板102的法向矢量103成較小角度照射并傳播通過面一反102, 并且直接從背光IOO傳播到駕駛員112。這種光被稱為具有較小入射角 的光。間接光106與面板102的法向矢量103成較大角度傳播通過面4反 102并且被擋風玻璃108反射。這種光被稱為具有較大入射角的光。取 決于所涉及的特定角度，反射光110可以是駕駛員112可看見的，使得 駕駛員察覺到面板102在擋風玻璃108中的反射。在某些情況下，這種 反射是不受歡迎的。作為替代，在某些情況下，例如警示顯示器，反射 光110旨在對于駕駛員是可見的，而直接光104不可見。
其中，被擋風玻璃108反射從而產生反射光110的間接光106的量 取決于間接光106的極化。如圖2A中所示出的，光可以表征為包括稱 為s極化分量和p極化分量的垂直極化分量。這些分量代表在相應的方 向上振蕩或振動的電場矢量分量。僅具有一個分量(也即另一分量幅度 為零)的光有時由那個分量來稱呼，例如"s極化光"?？紤]面板200垂 直于反射表面202,從而矢量204和206代表入射光和反射光的傳^"方 向，并且兩束光線都包含在面板200內。入射光204的s極化分量204s 具有垂直于面板200振動(在圖2A中，進入頁面以及從頁面往外)的電場矢量，而p極化分量204p具有在面板200中振動的電場矢量。兩 個分量都垂直于入射光204的傳播方向。如果反射表面202是諸如玻璃之類的光滑表面，則趨向是入射光 204的s極化分量204s被反射的量比p極化分量204p被反射的量多， 在某些角度上p極化分量傾向于被透射的更多而不是被反射。每個分量 的反射量取決于入射角《。如圖2B中所示，對于較小的入射角，s極化 分量和p極化分量都僅有一小部分會被反射，然而對于較大的入射角， 兩個分量幾乎都全部被反射。然而，介于兩者之間，各分量行為表現(xiàn)不 同。在圖上的點252處，其對應于大約20°的入射角，s極化分量的反 射率(線254 )開始顯著增大，而p極化分量的反射率(線256 )開始 顯著減小。p極化分量的反射率在角度 處達到最小，然后開始增大。
的值取決于反射表面的材料的折射率。大多數(shù)材料的折射率隨入射光的 波長不同稍微有些變化。圖中的垂直軸是基于等于1,5的折射率n,。對 于其它折射率，圖中的垂直軸將會不同。兩個分量的平均反射率(線 258 ),相當于具有相等的s極化分量和p極化分量的光(或者自然的、 非極化的光)，直到大約^為止都保持為較小值并且然后開始增加，從 而當入射角接近90°時三條線都接近全反射率。返回圖1， 一種降低反射光110的亮度的途徑是確保間接光106相 對于擋風玻璃108具有小的s極化分量和大的p極化分量，從而入射在 擋風玻璃108上的大部分間接光106將被透射。如圖3所示，延遲膜300(也稱為極化旋轉器)再次改變穿過它的光的極化方向。商業(yè)上可獲得 的延遲膜包括可從俄亥俄州克利夫蘭市的Grafix Plastics獲得的 OptiGrafix'，延遲膜。延遲膜具有兩個光學軸，快軸,/和慢軸；(在圖3 中，/和S彼此正交，處于延遲膜300的平面中，從膜的邊沿旋轉45。)。 膜的旋轉描述了該膜圍繞穿過其中心的法向矢量的旋轉，并且通過快軸 與諸如膜邊沿之類的某個外部參考之間的角度來測量。取決于膜的方 向，穿過膜的光在兩個方向上的速度將不同。沿著快軸,/振動的入射光 的速度將快于沿著慢軸i振動的光。結果，線性極化光的極化可以被旋 轉。例如，在圖3中，入射光302具有相對較大的分量302s和相對專交 小的分量302f，結果得到凈極化302n。延遲膜300有效地旋轉了入射 光302的極化，從而出射光302，具有相對較小的分量302s，和相對凈交大 的分量302f，，結果得到在與原始凈極化302n大不相同的角度處的凈極 化302n，。延遲膜的效果取決于其相對于入射光的極化的方向、其厚度T、以 及入射角l每個分量被縮短或拉長的量取決于光穿過了多少延遲膜材 料。以垂直角之外的入射角穿過膜的光穿過了更多的材料，從而增大了 其效果。在安裝在儀表盤的LCD面板102的情況下，來自LCD的光具 有已知的極化并且穿過面板102并以已知角度照射擋風玻璃108。如圖 4所示，延遲膜300的厚度可以選擇并且該膜位于面板102與擋風玻璃 108之間，從而間接光106將具有相對較大的p極化分量106p和相對壽交 小的s極化分量106s,并且由此使它因擋風玻璃108產生的反射達到最 小。在圖4的例子中，延遲膜300被層壓在低雙折射板400上以形成濾 光器402。雙折射是材料的性質，其中取決于穿過材料的光的方向存在 不同的折射率。延遲膜具有高雙折射。低雙折射板是這樣一種板，其中 光的折射率對于所有方向幾乎都相同，并且由此對于兩個正交極化分量 也是相同的，并且在該例子中被用來減少除了延遲膜300的影響之外板 400可對極化產生的任何影響。將延遲膜300附著到板400保證了延遲 膜300被布置為相對于來自LCD背光100和LCD面板102的光106具 有恰當?shù)娜肷浣且约跋鄬τ贚CD面板的水平軸和垂直軸具有恰當?shù)男?轉角。雙折射板400還保護延遲膜300不受損壞，將其與周圍環(huán)境隔開。 商業(yè)上可獲得的低雙折射板包括由日本東京的Nitto Jushi Kogyo制造的 Clarex⑧品牌。使用這種布置，被配置成保證以較大角度穿過的光相對于擋風玻璃 108是p極化的延遲膜可具有有益的副作用，即，當戴著偏振太陽鏡的 駕駛員直接觀看LCD時，會增加LCD的亮度。偏振太陽鏡通常被設計 成阻攔s極化光(因為從諸如地面或水之類的水平表面反射的太陽光相對于該表面將是S極化)。因為來自小型和中等尺寸的LCD屏幕的光通
常是偏振在與水平方向成45度角的方向上，所以這種光的一半能量被
偏振太陽鏡所阻攔，由此降低了它的視在亮度。被配置成使光旋轉為相
對于擋風玻璃108具有大的p極化分量的延遲膜還可被配置成使直接光 104旋轉為相對于駕駛員的太陽鏡具有大的p極化分量。
在某些例子中，如圖5中所示，濾光器402包括延遲膜300， ^皮》丈 置在面板102與擋風玻璃108之間，但是不在駕駛員的視野中。這可以 使得濾光器402和延遲膜300能夠減小尺寸，因為僅需要小的孔徑來攔 截從LCD IOO發(fā)出到擋風玻璃108的所有光106。
在某些例子中，理想的是，針對駕駛員和乘客二者都能減小LCD 屏幕的反射，駕駛員和乘客可能以不同的合成角％和^在擋風玻璃中看 到反射，特別是如圖6所示在LCD屏幕角度朝著駕駛員的條件下，更 是如此。某些間接光106d以一個角度^照射擋風玻璃108并且被反射 到駕駛員，而其它間接光106p以不同的角度^照射擋風玻璃108。減少 駕駛員112d所看見的反射光11 Od的強度的極化角可能會增加乘客112p 所看到的反射光110p的強度。在這種情況下，延遲膜300可配置成實 現(xiàn)減小對于駕駛員和乘客二者的反射的極化，雖然通常不如在僅針對一 個座位進行優(yōu)化的條件下可實現(xiàn)的程度高。類似地，駕駛員和乘客的實 際位置將隨每個人的高度和他們的座位位置而變化。延遲膜可配置成針 對座位位置的最大范圍來使反射的減少達到最優(yōu)。
一般商業(yè)上可獲得有限集合的延遲值的延遲膜。如圖7所示，多層 延遲膜可組合起來以實現(xiàn)產生期望的極化調節(jié)所需的延遲值。延遲膜 300a和300b的各層彼此粘附，被粘附到低雙折射板400,以及被粘附 到具有低雙折射的壓敏粘合劑(PSA ) 704的底層基底膜706，所述PSA 諸如可從賓夕法尼亞州的Glen Rock市的Adhesives Research獲得的光 學粘合劑?？狗瓷渫繉?02和708被沉積或粘附到濾光器402的頂部和 底部以幫助阻擋來自頂部和底部表面的反射。組合濾光器402通過空氣 隙710與LCD面板102隔開。不同層的延遲膜可以被布置為與它們的 快軸成不同的旋轉角，以實現(xiàn)想要的效果。所選擇的特定旋轉角將取決于擋風玻璃108相對于LCD面板102的角度、駕駛員和乘客的位置、 以及由LCD面板102所生成的光的極化角。在一種情況下，發(fā)現(xiàn)對于 駕駛員和乘客位置二者，在560nm波長處具有165nm的延遲的膜以及逆時針旋轉13度時產生來自測試交通工具的擋風玻璃的最小量的反射。 在另一情況下，兩層250nm的延遲膜彼此成90度進行旋轉，后面層從 屏幕的水平方向逆時針旋轉14度而前面層從屏幕垂直方向逆時針旋轉 14度。另 一實現(xiàn)涉及到來自儀表盤或儀表盤上的物體的光反射。來自儀表 盤上的物體的反射可能反射自窗戶并形成使交通工具中的駕駛員或乘 客的分心的影象。通過在該物體與窗戶之間添加極化層，來自該物體的 反射的極化從自然極化轉換到p極化。這減少了來自窗戶的反射并解決 了使人分心的影象的問題。物體可能主要在所有方向上反射光(漫反 射)；或它可能主要在一個方向上反射光，在該方向上入射角等于反射 角(鏡面反射)。在圖8的例子中，交通工具800有觀看者802、儀表盤804、表面 806、窗戶812、垂線818以及入射角820。粗箭頭示出形成影象的光線。 外部光808穿過窗戶812,從表面806漫反射，以及形成直接反射光816。 外部光808還從表面806漫反射，形成以入射角820 (從垂線818測得 的)投射到窗戶812的間接反射光810、從窗戶812鏡面反射并形成窗 戶反射光814。直接反射光816和窗戶反射光814 二者形成觀看者802 可見的影象。觀看者802可以是交通工具800中的駕駛員或乘客。窗戶 反射光814在窗戶中形成來自表面806的反射光的影象。表面806的影 象是不受歡迎的，因為它疊加在觀看者看到的關于周圍環(huán)境的影象上并 妨礙了觀看者看到周圍環(huán)境的影象。在圖9的例子中，外部光908穿過窗戶904，穿過極化層902,投 在表面900上，從表面900鏡面反射，形成光914,以及形成觀看者906 可見的影象。另一束外部光線910 (以與外部光908的方向不同的方向 傳播)穿過窗戶904、穿過極化層902、從表面900鏡面反射、形成光912、以入射角924 (從垂線922測得的)投在窗戶904上、以及從窗戶 904鏡面反射以形成弱光916 (稍后將進行解釋)，該弱光不形成觀看者 906可見的影象。
在圖9中，用粗線示出強光線并用虛線示出弱光線。示出了兩種極 化態(tài)通過垂直于光傳播方向的短箭頭示出p極化。通過在p極化箭頭 的出發(fā)點處的點來示出s極化，表示在垂直于頁平面的方向上的極化。 這些極化態(tài)用針對窗戶904的反射平面來定義的。反射平面被定義為同 時包括入射光線和反射光線二者的平面。在這個例子中，窗戶904的反 射平面與表面900的反射平面是相同的。外部光908和外部光910具有 自然極化，其通過具有p極化箭頭和s極化點二者來表示。
通常，極化層具有極化軸，所述極化軸被定義成是與極化層相同的 平面中的軸，其與傳播p極化光的極化層的方向相平行。在圖9中，極 化層902被旋轉，從而極化軸處在與p極化箭頭相同的平面中。使用這 個方向，極化層902將透射p極化并且吸收s極化。換言之，極化層902 的極化軸基本上與穿過車窗的觀看方向相平行。
具有自然極化的外部光908穿過極化層902,并且變成p極化光914。 在存在極化層902的情況下，表面900的影象比沒有極化層902時亮度 減弱大約50%。
具有自然極化的外部光910穿過極化層902 ，并且變成p極化光912。 如圖2B中所示，來自窗戶904的p極化光的反射916對于大約小于70 度的入射角來說處于小于或等于近似4%的強度。接近60度的入射角通 常用于許多汽車的儀表盤和前擋風玻璃的幾何結構。弱光916形成的影 象相對于在沒有極化層902的條件下形成的影象在亮度上減弱很多。
在圖IOA的例子中，極化層930覆蓋表面940。極化層930包括保 護層950和被拉伸且染色的塑料層960。保護層950可以用三醋酸基纖 維素來制作。被拉伸且染色的塑料層960可以用多乙酸乙烯酯來制作。 可選地，可以添加抗反射涂層970以減少來自層930頂部的反射。
在圖10B的例子中，極化層990覆蓋表面940。極化層990是極化 涂層。該極化涂層可以是用濕輥壓處理來施加的液晶材料?？蛇x地，可以添加抗反射涂層970以減少來自層990頂部的反射。在圖IOA和圖10B中，極化層形成濾光器，其透射一個極化態(tài)而 吸收另 一極化態(tài)。極化層930或990可以通過碾壓到表面940而附著到 表面940。作為替代，極化層930或990可通過壓敏粘合劑、紫外硬化 (UV-cure)粘合劑、或者其它附著方法附著到表面940。極化層930 或990可以放置在表面940的前面而無需進行附著。表面940可以是儀 表盤自身、或者可以是儀表盤上的設計特征。設計特征是具有與眾不同 的色彩或質地的表面，其出于裝飾目的而突出特定的區(qū)域，諸如揚聲器 前才匡或才示i只。交通工具可以是汽車、飛機、輪船、或者具有窗戶的其它交通工具。 任何透明或半透明的表面可以被看成是窗戶。窗戶可包括擋風玻璃和遮 陽頂棚。窗戶可位于交通工具的前面、后面、側面或其它區(qū)域。在汽車 的情況下，前窗戶一般靠近儀表盤并在儀表盤上方而后窗戶一般靠近后 行李架并在后行李架上方。設計特征可以是在儀表盤上、在后行李架上、 或者在交通工具的任何區(qū)域中。在某些實現(xiàn)中，因為除減少交通工具中的窗戶反射之外的其它緣 故，穿過延遲層的光的s極化分量被減弱。其它實現(xiàn)落在權利要求書的范圍內。例如，作為制造過程的一部分， 延遲膜可被包括在LCD屏幕中?；诠枭弦壕?LCOS)或其它技術的 顯示器可以被使用。
權利要求
1.一種裝置，包括具有低雙折射的板，以及延遲層，其特征是具有快光軸和慢光軸，以及，其中所述延遲層被安置成使得其快光軸處于一旋轉角，從而減弱以特定入射角穿過所述延遲層的光的s極化分量。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其還包括一層壓敏粘合劑。
3. 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中所述壓敏粘合劑具有低雙折射。
4. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其還包括一層抗反射材料。
5. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述延遲層包括延遲膜。
6. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述延遲層包括兩個或多個延遲膜。
7. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中所述兩個或多個延遲膜被安 置成使得它們的快光軸處于不同的旋轉角。
8. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中所述兩個或多個延遲膜被安 置成使得它們的快光軸處于相同的旋轉角。
9. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中所述兩個或多個延遲膜具有 不同的延遲量。
10. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述特定入射角當從所述延 遲層的法向矢量測量時為較大值。
11. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述特定入射角當從所述延 遲層的法向矢量測量時為較小值。
12. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其還包括LCD面板。
13. 根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中 所述裝置用于安裝在具有擋風玻璃的汽車中，以及 所述延遲層被安置以減少從所述LCD面板發(fā)出的穿過所述延遲層并射向所述擋風玻璃的光的S極化分量。
14. 一種方法，包括通過在光源與反射面之間放置膜來降低來自所述光源的反射，所述 膜被配置成旋轉來自所述光源的光的極化。
15. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述膜被配置成通過減少小，來旋轉來自所述光源的光的極化。
16，根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述光源包括LCD面板。
17. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述反射表面包括擋風玻璃。
18. —種裝置，包括具有表面的物體，所述表面被安置成靠近窗戶，使得至少在某些發(fā) 光環(huán)境中所述表面的影象被所述窗戶反射，以及被安置在所述表面與所述窗戶之間的極化層，所述極化層具有被安 置以減少反射自所述窗戶的影象的可見度的極化軸。
19. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述窗戶是交通工具的擋 風玻璃。
20. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其還包括抗反射層。
21. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述極化層包括被拉伸且染色的塑料膜。
22. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述極化層包括極化涂層。
23. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述極化軸與穿過所述窗 戶的觀看方向基本平行。
24. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述表面主要具有漫反射。
25. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述表面主要具有鏡面反射。
26. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述物體是儀表盤上的設 計特征。
27. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述物體是揚聲器前框。
28. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述物體是后行李架上的 設計特征。
29. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述極化層被附著在所述 表面上。
30. —種方法，包括通過在表面與交通工具的窗戶之間放置極化層來降低來自所述表 面且從所述交通工具的窗戶反射的光的反射，所述極化層被配置成吸收 所述光源的 一 個極化態(tài)。
31. 根據(jù)權利要求30所述的方法，其中對于來自所述交通工具的 窗戶的反射而言，所述極化態(tài)基本上是s極化。
32. 根據(jù)權利要求30所述的方法，還包括將所述極化層附著到所 述表面。
全文摘要
板(400)具有低雙折射，并且延遲層(300)的特征是具有快光軸和慢光軸。該延遲層被安置成使得其快光軸處于一旋轉角，該旋轉角被選擇以減少以特定入射角穿過該延遲層的光的s極化分量。
文檔編號G02B27/28GK101405631SQ200780009449
公開日2009年4月8日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權日2006年3月17日
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