反射式偏振显示器制造技术

一种光学显示器，包括： 一液晶模件； 一光腔，它被置于靠近上述液晶模件，所述光腔使射到其内的表面上的入射光的偏振取向随机化； 一位于所述液晶模件和所述光腔之间的反射偏振片，由所述光腔照明，以透射具有第一种偏振取向的光，对并把不具有所述第一偏振取向的光反射到所述光腔。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种改进型光学显示器。
技术介绍
光学显示器被广泛地用于便携式计算机，手持式计算器，数字式手表等。常见的液晶(LC)显示器是此种光学显示器的一个普通例子。传统的液晶显示器在一对吸收偏振片之间安装液晶和电极矩阵。在这种液晶显示器中，液晶部份靠施加电场来改变其光学状态。该过程产生以偏振光显示信息“像素”(“pixel”)所必需的对比度。因此，传统液晶显示器包括前偏振片和后偏振片。一般，这类偏振片采用二向性染料，该染料对一种偏振取向光的吸收比与其对垂直的偏振取向光的吸收更强。通常，前偏振片透射轴与后偏振片的透射轴“相交”。交角可从零度直至九十度角变化。液晶，前偏振片和后偏振片共同组成液晶显示片组件。液晶显示器可依据照明源分类。“反射”式显示器是用“前部”进入显示器的环境光来照明。一般在液晶显示器组件“后面”放置擦亮的铝反射器，这种反射表面将光返回到液晶显示器组件而维持入射到反射表面上的光的偏振取向。在环境光线强度不是以观看的应用场合下，通常用“背光”组件来替代擦亮铝表面。典型的背光组件包括光腔(optical cavity)和灯，或者产生光的其它结构。这种在环境光及背光条件下可视的显示被称为“传输反射”(“transflective”)。传输反射式显示的一个问题是典型背光不能象传统擦亮的铝表面一样有效反射。而且，背光对光线偏振作用有随机性，进一步降低了提供给照明液晶显示器的光量。因此，在环境光线下观察时，背光补加到液晶显示器使显示亮度更弱。为此，需要一种在环境照明和背光照明条件下均能够有足够亮度和对比度的显示器。
技术实现思路
本专利技术光学的显示器包括三个基本单元。第一单元是反射式偏振片。该反射式偏振片位于液晶显示器组合件和光腔之间，这两者分别构成第二和第三单元。附图概述这些图描述了本专利技术代表性和说明性的实例。同一引用的数字在整个若干张图中表示相同结构。附图说明图1是本专利技术光学显示器剖面图；图2是本专利技术作为例证的光学显示器剖面图；图3是本专利技术作为例证的光学显示器剖面图；图4是本专利技术反射式偏振片的放大剖面图；图5是反射式偏振片性能曲线图；图6是本专利技术亮度提高的光学显示器示意图；图7是亮度增强器的工作说明示意图；图8是亮度增强器的工作曲线图；图9是作为例证的光学显示器的剖面图；图10是作为作证的光学显示器的剖面图；图11是作为例证的光学显示器剖面图；图12是试验结果曲线图；图13是作为例证的光学显示器剖面图；图14是亮度增强反射式偏振片的剖面图；图15示出了形成单一界面的两层“叠层”膜；图16和17是在介质系数内为1.60的单轴双折射系统的反射率比角度的曲线；图18是在介质系数为10的单轴双折射系统的反射率比角度的曲线；图19，20和21是单轴双折射系统在面内(in-plane)折射率和Z-折射率之间的各种关系；图22显示出两种不同单轴双折射系统的离轴反射率比波长关系；图23示出了在双轴双折射膜中引入Y-折射率差的效果；图24示出了在双轴双折射膜中引入Z-折射率差的效果；图25是将图18和19的信息相加得到的等值曲面图；图26～31示出了在镜面实施例中得到的多层镜面的光学性能；和图32～35示出了在偏振片实施例中给出的多层镜面光学性能。本专利技术的实施例图1是包括三个主要部件的作为例证的光学显示器10的示意图。这些部件包括图示成液晶显示组件16的偏振显示模件，反射偏振片12和光腔24。该图中所示的液晶显示组件16是由反射偏振片12和光腔24提供的偏振光照明。由光线60描述的入射到显示器10上的环境光线穿过液晶显示器模件16和反射偏振片12，射到光腔27的漫反射面37上。光线62表示光线被漫反射面37反射到反射偏振片12。光线64表示从光腔24内部射出的光。该光线也射向反射偏振片12，而且穿过漫反射面37。光线62和光线64表示两种偏振状态(a，b)。图2是有三层液晶显示器组件15的光学显示器11的示意图，该组件包括前偏振片18，液晶20和后偏振片23。在这实施例中，光腔24是边缘照明背光(edge lit backliyht)，它包括反射灯外壳32内的灯30。来自灯30的光线耦合到光导34，该光线在光导34上传播，直至它遇到漫反射结构，如光点36。将这些断续排列的光点调整到得到灯光，并使这光线射向液晶显示模件15上。进入光腔24的环境光线可以射到光点上，或者也可能穿过光点之间间隙区域从光导中逸出。该漫反射层39位于光导34之下，以便截断和反射这些光线。一般来讲，可用光束38说明从光腔24出射的所有光线。这些光束入射至反射偏振片12上，该偏振片透过称为“a”的第一偏振反向的光线，有效地反射具有正交偏振取向(b)的光线。因此，反射偏振片12透过光束42表示的一定数量光线，大量剩余光线按光束40所示的形式反射。优选的反射偏振片材料是高效率的，所以在反射偏振片12内的吸收所引起的总衰减很低(1％数量级)。这部分损失光可用光束44表示。被反射偏振片12反射的偏振状态(b)的光线再进入光腔24，该光射到漫反射结构，如光点36，或射到漫反射层39。漫反射面起到把光腔24反射出的光的偏振状态打乱的作用。路径38描述了这种再循环和打乱(随机)过程。这种光腔24并不是一种理想反射器，光束46表示出由于散射和吸收在光腔中引起的光损耗。这种衰减也是较低的(20％数量级)。由光腔24和反射偏振片12相结合实现多重再循环，形成了将状态(b)光转换成状态(a)光的有效机制，最终传输给观看者。这种过程有效性取决于本专利技术披露的反射偏振片表现出的低吸收率多个漫反射面的高反射率和打乱特性。图2中，用光点36表示的断续层以及漫反射连续层39可由氧化钛颜料组成。值得一提的是，漫反射面37(如图1所示)可由透明表面结构聚碳酸酯组成。将这种材料以图2所示的结构置于光导34之上，使入射光随机化。特殊的和最优化结构随完成的光学显示器的特定用途而变化。一般来讲，这种系统的增益取决于反射偏振体12和光腔24的效率。符合入射光偏振随机化要求的高反射光腔24以及衰减很低的反射偏振片12，是最佳化的性能。图3是包括前偏振片18和液晶20的双层液晶显示器组件17为例证的光学显示器14示意图。该实施方案中，光腔24包括场致发光板21。这种传统场致发光板21涂上磷材料19，当电子撞击时产生光，而且当入射光照射时也产生漫反射。通常，场致发光显示器是“粒状的”，这是因为磷涂层的效率有变化。然而，由反射偏振片12返回的光线具有使光辐射“均匀化”倾向，改善了由光学显示器14显现出的亮度的总体匀称性。在所示的光学显示器14中，液晶显示组件17不存在偏振片。在这种光学显示器14中，反射偏振片12起到图2上光学显示器11所示的后偏振片23通常相关的功能。图4是反射偏振片12的部分透视图。该图包括描述反射偏振片12所指定的X，Y和Z方向的坐标系统13。所示的反射偏振片12是由两种不同的聚合材料的交替层(ABABA…)组成。这些交替层在全部附图和说明中被称为材料“A”和材料“B”。这两种材料挤压在一起，所得到的多层(ABABA…)材料沿一个轴(X轴)拉伸(5∶1)，沿另一轴(Y)无明显拉伸(1∶1)。X轴指“拉伸”方向，Y轴指“横向”方向。(B)材料的名义折射率(举例来讲n＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁J乌德柯卡，迈克F韦伯，雅姆M约萨，卡尔A斯托弗，桑福德Jr科布，戴维L沃特曼，奥利斯特Jr本森，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：