CN1910638A - 具有内置式显示器的镜 - Google Patents

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Abstract

一种镜装置(1)，其能够基于例如LCD显示器(5)同时用于显示目的，其中在它的前面设置有有偏振镜(2)。延迟层(31，32)的定位方向相对于偏振镜的偏振方向进行对准，从而提供最佳的光学性能。

Description

具有内置式显示器的镜
本发明涉及用于观看目的的偏振镜，其具有将第一种线性偏振光反射到观看侧的第一平面，该镜传输第二种线性偏振光，并且在它的非观看侧具有显示装置，该显示装置在使用当中提供第二种线性偏振光。在本申请中，“用于观看目的的镜”或者“显示镜”是指这样的镜，即，通过该镜人眼(或者人造眼，例如(红外)摄像镜头)可以看到外部世界的反射部分。谈到这种例子，人们会想到大镜，例如浴室镜、装配车间的全长镜或者甚至镜面墙壁。其他的例子有中号或小号镜，例如卡车的外部镜或者梳妆镜。
“反射第一种线性偏振光的第一平面”是指，镜平面用作偏振平面。当使用时，在偏振表面上的光的特定范围内波长的光将被划分为两种分量，一种由偏振表面反射，另一种通过偏振表面。通常熟知的是将光划分为具有线性偏振的两种分量，这两种分量的线性偏振方向相互垂直。在这种特定应用场合的例子中，通常假设光被划分为所述线性偏振的、偏振方向相互垂直的分量，但是本发明同样还可以应用到被划分为左手和右手圆形偏振光。
在2002年3月18日提交的尚未授权的欧洲申请序列号02076069.2、以及2002年10月17日提交的序列号02079306.3(＝PH NL02.1038)中描述了上述这种显示镜。通过引入偏振镜或反射偏振器而不是位于显示装置前面的部分反射层，从而获得该镜功能。
实际上，通常不可能或者不希望在使用显示器和偏振镜时将它们的偏振方向对准。结合使用的显示器和镜通常具有多种偏振方向(显示器通常为0、45或90度，而镜通常为0或90度)，不必对它们进行匹配。可以使用比较大的偏振镜，并且将和显示器的尺寸和定位匹配的那一部分切除。然而，这会增加材料成本，使得制造过程复杂化，减小其柔性并且限制了能够获得的显示器-镜的最大尺寸。
本发明的目的是至少部分克服所述问题。根据本发明，在显示器和镜之间设置光学膜，其补偿偏振方向上的差异。通常，该膜包括一个或多个延迟器，例如，半λ和四分之一λ板。
半λ延迟器能够旋转偏振方向，而四分之一λ延迟器将圆偏振转换成线性偏振，反之亦然。已经发现，在所有情况下，延迟器的光学轴都应当具有良好限定的定位。传统的延迟器仅对一个波长(大概550纳米)具有半λ和四分之一λ的延迟，而所希望的是它们能够覆盖整个可视范围(400-700纳米)。根据本发明，使用(宽波带)延迟器，其包括处于特定定位的若干延迟器的组合。
在一个优选实施例中，位于非观看侧的显示装置和偏振镜均包括延迟层，例如1/4λ箔片，其中λ具有例如550±20纳米(窄波带)或者例如550±255纳米(宽波带)的波长值。该显示器现在能够自由活动，并且/或者可以在偏振镜和(封闭式光屏蔽内的)吸收偏振器之间旋转到任意角度，其中旋转轴垂直于显示器的表面，而该吸收偏振器是从制造公差角度考虑最为合适的。
如果吸收偏振层包括压层，其中压层吸收第一种线性偏振光以及吸收第二种线性偏振光，则可以获得非常良好的显示性能，并且具有最佳的镜性能。
在一个实施例中，在显示装置和偏振镜之间设置至少一个延迟层，例如包括至少一个1/2λ箔片的延迟层，其中λ具有例如550±30纳米(窄波带)或者例如550±255纳米(宽波带)的波长值。
参照下述的实施例，本发明的这些以及其他方面将变得明显并且得以清楚阐明。
在附图中：
图1是根据本发明的镜装置的一个可选实施例，而
图2是这种镜装置的一部分的横截面图。
图3是根据本发明的镜的一部分的横截面图，
图4是根据本发明的另一种镜的一部分的横截面图，而
这些附图都是示意性视图，并不是完全按比例来绘制的。相同的附图标记通常表示相应的部件。
图1示出用于观看目的的镜装置1，其在玻璃板或任何其他基底4上设置有反射光的偏振镜2，因此人3可以看到他的图像3’(以及背景，未示出)。根据本发明，镜(平面)仅反射第一种线性偏振(方向)的光，而使得第二种线性偏振(方向)的光通过。而且，该偏振镜在其非观看侧设置有显示装置5(还可以见图2)。
该例子中的显示装置5是液晶显示装置，其在两个基底(玻璃或塑料或任何其他合适的材料)之间具有液晶材料7。由于大多数液晶显示装置都是基于偏振效应的，所以在使用期间显示器5基本上发射的是偏振光。通常，来自背光10的光通过液晶显示效应来进行调制。由于液晶显示装置是基于偏振效应的，所以显示器5包括第一偏振器8和第二偏振器(分析器)9，其传递特定偏振(方向)的光。
特定偏振光具有和第二种偏振(方向)相同的(线性)偏振方向，所以它通过镜(平面)2，而没有任何光损耗(100％传输)。
由于大多数液晶显示装置都是基于线性偏振光的调制的，所以使用线性偏振器8、9，并且镜2也是线性偏振选择镜，例如，具有介电层的堆叠，每一层都具有选定波长的四分之一(或者光谱的平均值)的光学厚度，而这些层具有选定的衍射指数或者线栅偏振器。
另一方面，在某些应用场合，它甚至可以引人注意的将来自例如(O)LED或者任何其他显示器的光偏振为(线性或圆)偏振光，从而获取显示信息相对于镜应用场合中的反射图像的高对比度的效果。
实际上，显示装置和镜装置被结合为一个完整的装置，这样就需要对准。此外，偏振方向(显示器通常为0、45或90度，镜通常为0或90度)不需要进行匹配。所以必须旋转镜或者显示器基底之一，这样会导致材料损耗，尤其是在大面积装置的情况下。对于发射非偏振光的显示器例如(O)LED显示器可以得出类似的结论；现在必须对准镜和额外的偏振器的偏振方向。
在图3的实施例中，已经通过引入一个延迟器克服了这一点，在该例子中该延迟器为延迟层(或者偏振旋转箔片)31，其旋转第一种偏振。这表明，通过偏振镜2的第二种入射偏振光被旋转，但是这不会影响镜功能。由显示装置提供的第二种偏振光现在通过箔片31和偏振镜2。在该例子中，使用1/2λ箔片，其定位方向相对于偏振镜2的偏振方向为45度，它可以是宽波带或者窄波带的箔片。现在能够结合基本上相同(大小)尺寸的显示装置5和偏振镜2，而不会损耗昂贵的显示器或者镜面积，并且延迟层31的成本也比较低。在偏振镜2的背面添加一个吸收偏振器30。
在该例子中，1/2λ箔片的定位方向相对于偏振镜2的偏振方向为45度。使用这样的单个半波箔片会引发传输图像产生一些变色。后者在图4的实施例中得以克服，其中设置两个1/2λ箔片31、32，它们相互之间在大约45度角上对准。在该例子中，一个半λ箔片31的定位方向相对于偏振镜2的偏振方向为22.5度，而第二半λ箔片的定位方向相对于偏振镜2的偏振方向为67.5度。
在另一个实施例中，箔片31(图3)是四分之一λ延迟器，其定位方向相对于偏振镜2的偏振方向为45度，其中λ具有例如550±30纳米(窄波带)或者优选550±255纳米(宽波带)的波长值。对于图4的实施例，也可以选择两个这样的四分之一λ延迟器(板)。
本发明的保护范围不受所述实施例的限制。例如，如上所述，来自例如(O)LED的光可以被偏振，或者它甚至可以引人注意的使用其他的显示效应来获取显示信息相对于镜应用中的反射图像具有高对比度的效果。
更一般而言，图3的实施例是这样的根据本发明的装置的例子，即，其使得延迟层的定位方向沿偏振镜和显示装置的偏振方向的等分线，而图4的实施例是这样的根据本发明的装置的例子，即，其使得第一和第二延迟层的定位方向沿1/4α和3/4α，其中α是偏振镜和显示装置的偏振方向之间的夹角。在该例子中，第一和第二延迟层是1/2λ箔片。
在镜中也可以集成一个以上的显示器，而还可以考虑许多其他的应用领域。在一些应用场合，如果使用矩阵形式，利用足够的驱动电路，可以局部进行镜状态和显示状态之间的切换。
本发明在于每个新颖的特性特征以及每个特性特征的组合。权利要求中的附图标记不限制它们的保护范围。使用动词“包括”及其动词变位不排除除了权利要求中所述的部件之外的其他部件的存在。在部件前面限定不定冠词“一个”不排除多个这种部件的存在。

Claims (11)

1.一种用于观看目的的偏振镜(1)，其具有将第一种偏振光(20’)反射到观看侧的第一平面(2)，该镜传输第二种偏振光(20”)，并且在它的非观看侧具有显示装置(5)，该显示装置在使用当中提供第二种偏振光，在显示装置和偏振镜之间设置有至少一个延迟层(31，32)。
2.根据权利要求1所限定的偏振镜，延迟层(31，32)的定位方向相对于偏振镜的偏振方向大约为22.5度或45度。
3.根据权利要求1所限定的偏振镜，在显示装置和偏振镜之间设置有至少两个延迟层(31，32)。
4.根据权利要求3所限定的偏振镜，位于其非观看侧的吸收偏振层和偏振镜均包括延迟层(35，36)，其在大约45度上旋转偏振。
5.根据权利要求4所限定的偏振镜，延迟层(31，32)的定位方向相对于偏振镜的偏振方向大约成45度。
6.根据权利要求2所限定的偏振镜，延迟层包括1/4λ箔片。
7.根据权利要求3所限定的偏振镜，在显示装置和偏振镜之间具有两个延迟层(31，32)，其均在大约90度上旋转偏振。
8.根据权利要求3所限定的偏振镜，使得第一和第二延迟层的定位方向沿1/4α和3/4α的方向，其中α是偏振镜和显示装置的偏振方向之间的夹角。
9.根据权利要求2所限定的偏振镜，使得延迟层的定位方向沿偏振镜和显示装置的偏振方向的等分线。
10.根据权利要求7，8或9所限定的偏振镜，延迟层包括至少一个1/2λ箔片。
11.根据权利要求1或3所限定的偏振镜，至少一个延迟层是宽波带延迟器。
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