具有散射显示板的显示装置制造方法及图纸

显示装置（１）包括具有用于提供辐射束的辐射源（１７，３１，３５）的照明系统（３）。显示装置（１）还包括散射显示板（５）。该板（５）由能够在辐射束的一个透明的偏振保持状态与一个散射消偏振状态之间切换的光学有源散射介质（７）。介质（７）被提供在具有第一偏振状态的第一偏振器（９）和具有互补的第二偏振状态的第二偏振器（１１）之间。至少第一偏振器（９）是反射偏振器，且在第一偏振器（９）背离显示板（５）的一侧上设置有偏振转换装置（１０）。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种显示装置，该装置包括一个具有提供辐射束的辐射源的照明系统，以及至少一个散射显示板。该散射显示板包括在对辐射束的透明、偏振保持状态与散射、消偏振状态之间切换的光学有源散射介质，以及一个具有第一偏振效果的第一偏振器和具有第二互补偏振效果的第二偏振器，所述偏振器封装有介质。本专利技术还涉及散射显示板。所考虑的显示装置可以被分成两种类型，即图像影装置和平板显示装置。图像投影装置是这样的装置，即其中借助显示板—例如散射板所产生的图像，借助投影透镜系统而以较大的距离和放大的形式成像在一个投影屏幕上。这种装置的照明系统包括例如辐射源和光束会聚光学系统。在平板显示装置中，也由显示板产生一个图像。该装置沿着与显示板相交的方向的尺寸较小，比图像投影装置的尺寸小得多。在平板显示装置中，观众直接观看显示板，因而该装置也可以被称为直接观看装置。所用的照明系统可以是例如辐射源和光学透明板(例如用作波导的PMMA)的组装件，而辐射源以该波导的周边照明系统的形式形成，例如在美国专利第4,985,809号中描述的。该照明系统也可以是已知的黑光照明系统。该显示装置可以是例如视频显示装置或计算机系统的监视器，或者是仪器面板的显示装置。在其中显示板包括TNLCD板的显示装置中，只在有限的视角内能够实现可接受的对比度。通过采用散射显示板，可以增大该视角。由于增大视角会影响对比度，散射显示板被设置在具有完全偏振状态的吸收偏振器之间。这种显示板可以从例如H.Yoshida等人在Japan Display’92，pp.631-634上的文章“具有聚合物弥散结构的全色TFT-LCD”(A full-colour TFT-LCD witha polymer-dispersed structure)知道。在该文章中描述的显示板具有作为光学有源散射介质的PDLC层(聚合物弥散液晶层)，它被包围在两个具有互补偏振方向的吸收偏振器之间。该PDLC层由以小滴的形式弥散在透明聚合物材料中的液晶材料构成。如果没有电压加在该层上，滴中的分子具有给定的净取向，但在滴之间的取向是不同的。来自辐射源的辐射被第一偏振器所偏振。通过在PDLC内的散射，偏振的辐射得到消偏振，因而大约50％通过第二偏振器而到达观众。该显示板在此情况下处于明亮状态。然而，如果加了电压，换言之如果所要显示的图像信息被加到显示板上，且分子因而受到电场的作用，则小滴中的分子将大体上垂直于基底进行取向，且PDLC本身成为透明的。来自辐射源的辐射受到第一偏振器的再次偏振但不受阻碍地通过PDLC，因而被第二偏振器所吸收。在此情况下，显示板显示暗的图像。像素中的PDLC因而分别在显示板的相应像素的散射与透明状态之间切换，这对应于光透射和不透明状态。然而，一个缺点是，即使当采用理想的吸收偏振器时，辐射源提供的光中也只有25％能够被用于形成图像，因为在两个偏振器中由于不适当的偏振方向的吸收而产生了大约50％的损耗。在直接观看装置和图像投影装置中，观众都应该得到足够的光。为了补偿偏振器中的光损耗，必须在两种装置中采用高功率灯，这种灯消耗很大的电功率、具有短的寿命并可能需要得到冷却。如果采用袖珍直接观看显示装置，电池只能有短的寿命，因为它们必须供给大功率灯以电力。另外，高的光强使得偏振器很热。如果采用图像投影装置，该装置需要带有高强度的辐射源。由于入射到偏振装置上的光强在两种情况下都很高，偏振装置由于吸收而具有高的温度。由于这些偏振器离所考虑的装置中的显示板都很近，因而可能需要包括一个冷却系统，这使得显示装置更为复杂和昂贵，并产生了麻烦的噪音。本专利技术的一个目的，是提供一个有效的显示装置，它具有较大的视角并具有较高的亮度，其中避免了上述的缺点。为此，根据本专利技术的显示装置的特征在于至少第一偏振器是反射偏振器，并在于在第一偏振器背离显示板的一侧设置了偏振转换装置。偏振转换装置被理解为将不希望的偏振状态转换成所希望的偏振状态，并将其沿着显示板的方向传送的装置。具有所希望的偏振方向的辐射被一个反射偏振器所透射，而具有不希望的偏振方向的辐射则被反射。如果设置了至少部分地将不希望的偏振方向转换成所希望的偏振方向的装置，则该光束也将至少部分地被透射到光学有源散射介质。以此方式，来自辐射源的几乎全部辐射束都将由于重复的反射和偏振方向转换而得到透射，因而辐射源发射的辐射束的很大一部分能够被用于形成图像。根据本专利技术的显示装置的一个优选实施例的特征，在于两个互补偏振器是反射偏振器。由于第二偏振器现在也是反射偏振器，重复的反射和偏振方向转换将使来自辐射源的辐射束几乎完全被用于形成图像，从而在具有较大视角的系统中实现了更高的亮度。根据本专利技术的显示装置的一个实施例的特征，在于反射偏振器是胆甾醇滤光器，并在于偏振转换装置包括一个反射器。胆甾醇滤光器具有胆甾醇有序化的液晶材料光学层。这意味着溶液中该材料的分子是自发有序化的，以形成具有节距p的螺旋结构。在这种溶液以薄的光学有源层的形式被提供在两个平行基底之间时，螺旋结构以这样的方式取向，即螺旋的轴将与层相交。螺旋的排列，通过在基底的相对表面上提供取向层，能够得到改善。当未偏振辐射束入射到这种滤光器上时，其圆形转动方向(左旋或右旋)对应于分子螺旋的方向并具有与螺旋的节距p对应的波长的辐射，将会被反射，而具有相反的偏振方向和不适配滤光器的波长的辐射将被透射。胆甾醇滤光器的反射波长λ0将被定义为λ0=12(no+ne)P]]>其中no和ne分别是滤光器的材料的寻常和非寻常折射率，且p是分子螺旋的节距。具有偏振器不希望的偏振方向的光因而不再被吸收，而是被胆甾醇滤光器所反射，从而防止了由于吸收而引起的加热。当光学有源介质处于散射状态时，第一偏振器所透射的辐射在给定的偏振状态下在散射介质中被消偏振。消偏振在此被理解为具有给定偏振状态的辐射至少部分地被转换成未偏振辐射，即连接不同的偏振分量的辐射。在散射介质中被消偏振的一部分辐射得到适当的偏振，从而被第二偏振器所透射而传向观众。辐射的其余部分在此第二偏振器上被反射，并在介质中再次被消偏振。消偏振的辐射的一部分被第一偏振器透射向照明系统，且其余的部分再次被反射向散射介质，在此介质中得到消偏振并在第二偏振器上得到与上述的类似的部分反射和部分透射。返回到照明系统的辐射的偏振状态在照明系统的反射器上得到倒相，因而适合于被第一偏振器透射向散射介质。由于不适当的偏振状态被反射并得到进一步利用而不是被吸收或损耗，因而显示图像获得了高对比度，同时偏振器不会变热。利用胆甾醇滤光器作为反射偏振器的进一步的优点，是这些滤光器能够被设置在基底与显示板的液晶材料之间。以此方式，能够避免视差。应该注意的是，采用胆甾醇滤光器作为偏振器是已知的。胆甾醇滤光器可以从例如R.Maurer等人在SID IntemationalSymposium1990，Digest of Technical Pagers，pp.110-113上的文章“胆甾醇LC硅制成的偏振彩色滤光器”(Polarzing Colour Filters made from Cholesteric LC Silicons)中知道。在此文章中描述的胆甾醇滤光器具有包括液晶材料的光学有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示装置，包括具有用于提供辐射束的辐射源的照明系统以及至少一个散射显示板，该散射显示板包括：光学有源散射介质，它能够在辐射束的一个透明的偏振保持状态与一个散射消偏振状态之间切换；具有第一偏振效果的第一偏振器；以及具有互补的第二偏振效果的第二偏振器，所述偏振器包围介质，其特征在于至少第一偏振器是反射偏振器且在于在第一偏振器背离显示板的一侧设置有偏振转换装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JHM尼译，AH伯格曼，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]