CN1253747C - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于扫描窗原理的显示装置，其中借助于使用反射起偏器(35，36)阻止了在光阀元件(21)的段中的光损失。

Description

显示装置
本发明涉及一种显示装置，该显示装置包括显示板，该显示板具有第一透光基片，该第一透光基片在按行和列排列的像素区域设有电极，第二透光基片，以及在两个基片之间的液晶材料，位于第二基片远离液晶材料的该侧上的照明系统，该照明系统包括背光件和光阀元件，该光阀元件设有用于选择地向一组像素行或一组像素列传输光的装置。
这种类型的显示装置例如用于便携设备中，例如膝上电脑，移动电话，个人备忘记事本等，但是也用于电视应用中。
上述那种类型的显示装置在USP5103328中描述了。该文件公开了一种液晶开关，该液晶开关由在扁平光源(背光)和显示板之间的单独的可转换的段(光阀元件)构成。该液晶开关以这样的方式被采用，使得显示板的多个像素行相应于一个段，并且其功能是屏蔽由来自背光件的光写入的像素。
每个段和开关的一个部分相连，该部分单独地转换。在这种装置中，借助于通过开关的相关部分连续地照亮显示板的像素的不同的不间断的行，使得扫描窗应用是可能的，其中来自背光件的光呈带形。光源发出非偏振光，例如当使用基于扭转向列液晶效应的液晶开关时，该非偏振光在开关入口入射到一个起偏器上。该起偏器使具有所需偏振的偏振光通过，而其它的光被起偏器吸收。其中大约发生50％的光损失。接着被打开的开关段只通过正确的偏振光，使得该光的大部分(当使用5个段时，大约80％)在开关中被吸收(尤其是在检偏器中)。
本发明的目的特别在于全部或部分地消除上述的缺点。为此，根据本发明的显示装置的特征在于，该显示装置包括在背光件和显示板之间光路中的至少一个反射起偏器。
在本申请中，“反射起偏器”指的是一种起偏器，在该反射起偏器的至少一侧，其沿该反射起偏器的偏振方向传输线偏振辐射(光)，并反射和该方向垂直的线偏振辐射(光)。
所需偏振方向的偏振光被在打开的开关段的区域内的光阀元件传输。反射起偏器例如和背光件的出口面平行地设置，或者和与背光件相关的由在光学上透明的材料制成的光波导件的出口面平行地设置，其具有面向显示板的出口面。透过的光最好具有和在显示板的进入面上的起偏器的偏振方向相同的偏振方向。该光随后在显示板中被调制，在其中例如使偏振改变，借助于第二起偏器或检偏器，使其成为可见的。
在其它区域，尤其是当光阀元件基于双折射效应时，具有不同偏振方向的偏振光被透过，该光被在显示板的进入面上的起偏器所吸收。借以在根据本发明的优选实施例中阻止发生光损失，其特征在于，该显示装置包括和出口面平行的被设置在光阀元件和该显示板之间的第二反射起偏器。
在另一种改型中，光阀元件位于显示板和第二反射起偏器之间。
该开关通常盖住具有显示板的表面区域大小的一个表面区域。此外，来自背光件的光必须覆盖这个表面区域，这不仅需要更多的材料，而且由于所需的均匀性，对该背光件的质量强加了苛刻的要求。为避免此点，根据本发明的显示装置的优选实施例的特征在于，该光波导件设置有用于沿和出口面平行的方向输入光的装置。
现在例如从光波导件的边沿把该光输入到光波导件中。进入的光束具有比显示板的表面区域小得多的尺寸。该表面区域现在例如由光带的宽度(其例如是显示板的整个高度的一部分)和光波导件的厚度(其通常例如比显示板的整个宽度小得多)来限定。这使得容易把一个强度的光引入光波导件中(均匀的光源)。
第一改型的特征在于，该照明系统包括至少一个背光件和具有至少一个用于光的进入面的光波导件，而来自该背光件的光沿着基本上横截于出口面延伸的进入面进入，并且一可选择地转换的光开关位于背光件和进入面之间。
进入表面例如沿着光波导件的一个端面设置，基本上横截于该行延伸，同时来自背光件的光可以沿着该端面进入。接着可选择地转换的光开关例如包括液晶开关装置，其具有在两个基片之间的液晶，在该两个基片的一个或两个上设有带状电极。该背光件不仅具有比常规的显示装置小得多的表面区域，而且该光开关也很小，因此可以降低制造成本。因而，该背光件和光开关能够容易地被集成为一个组件。这种组合的替换比已知的装置简单得多，这是因为只需要沿一个尺寸对准。较小的尺寸也减小了填充处理所用的时间。此外，可以使用较薄的可进行光转换的层，因此具有较快的转换时间。
本发明的这些和其它的方面参阅下面说明的本发明的实施例将会更加清楚地看出。
在附图中：
图1是根据本发明的显示装置的实施例的示意的透视图；
图2是在图1的线II-II上取的示意的截面图；而
图3表示图2的改型；以及
图4是图1的改型部分的示意的透视图。
这些图都是示意的，并且没有按比例绘制。相应的元件一般用相同的标号表示。
图1和图2示意性所示的显示装置1包括显示板2和照明系统8。
显示板2包括在两个基片3，4之间的电光材料，在本实施例中该电光材料是液晶材料5，其操作例如基于扭转向列(TN)，超扭转向列(STN)或铁电效应，用于调制入射到其上的光的偏振方向。该显示板例如包括像素阵列，用于该像素的透明的图像电极6被设置在该基片3上。基片4是透光的，并且具有透光的电极7，例如由ITO(铟锡氧化物)制成。图像电极通过连接引线6’，7’加上电压，该连接引线上设有借助于驱动单元9提供的驱动电压。此外，该显示板根据常规设置有起偏器20和检偏器22。
在本实施例中，照明系统8包括光波导件15，其由在光学上透明的材料制成，并具有4个端面10，10’。背光件12和一个端面例如端面10相对地设置，其发出的光通过端面10进入光波导件15。光源或者背光件12例如可以是杆状的荧光灯。另外，背光件例如可以包括一个或几个发光二极管(LED)，特别是在具有小的显示板的扁平板的显示装置中，例如在便携电视中。此外，背光件12是可拆下的。
光波导件15的出口面18面向显示板2。透明板的没有光进入的每个端面10’可以设置有反射器。以这种方式，没有从出口面18输出的并通过波导件接着传播而到达端面的光被阻止通过端面10’而离开波导件15。
为了避免光离开波导件15而不有助于照明系统的光输出，来自灯12的光最好通过耦合装置13进入波导件15，例如，借助于楔形的光波导件，其把输入光束相对于表面18，19的角度限制为15度。此外，这可以增加对比度，因为没有散射光。
在本实施例中，光波导件15具有在表面19上的多个槽17。借以使进入的光束朝向显示板2反射。
所示的显示装置1以扫描窗方式被驱动。这意味着几组行电极(例如电极6)由具有一组行电极的宽度的光束连续地照明。在本实施例中，光束沿箭头16的方向移动。
这例如通过液晶光阀21来实现。该光阀例如包括在两个基片23，24之间的液晶材料25，其操作例如也基于扭转向列(TN)，超扭转向列(STN)或铁电效应，最好使用快速电光效应，例如基于LC凝胶系统的电光效应，该凝胶系统是通过交联LC单体而获得的，其中一层聚合物材料从吸收状态转换为透明状态，并且反之亦然。光阀或开关21包括在透光的基片23，24上的带状透光透明的图像电极26，27(在本实施例中，它们在内侧，但是也可以被提供在外侧上，也可以利用在一个基片上的带状电极和在另一个基片上的一个相反电极)。该(带状)电极通过连接引线26’，27’被提供有电压，该引线借助于该驱动单元9提供驱动电压。如果需要，光阀21也设置有起偏器30，用于抑制散射光，如果有的话。
驱动单元9被采用使得相应于面对的电极26，27的光阀元件的带形部分在相关的像素行(或者在转置扫描的情况下的像素列)被提供有信息之后连续地成为透光的(打开)。结合在显示装置2中的液晶材料内的可能的惯性，最好具有一个等待时间，以便打开光阀21的相关的部分。
来自灯12的光束41(图2)中的光包括其偏振方向和反射起偏器35的偏振方向平行的线偏振光，和其偏振方向和反射起偏器35的偏振方向垂直的线偏振光。因此，第一分量通过在激励段的位置的反射起偏器35(在本实施例中，假定后面要说明的由反射起偏器35和反射起偏器36通过的光的偏振方向分别和光阀21的起偏器30和20以及显示板2的偏振方向平行)。其它分量不由反射起偏器35通过，而沿灯12的方向被反射(图2的箭头42)，这使得光消偏振(例如通过反射器)，并再次沿反射起偏器35的方向被反射。然后，产生的偏振光再次部分地通过反射起偏器35，如此进行下去。以这种方式，避免了第二分量的光被反射起偏器35所吸收，使得可以获得较高的光输出。在未被激励的段的位置，其偏振方向通常垂直于起偏器35的偏振方向的光通过。通过在光阀21和显示板2之间设置第二反射起偏器36，使得该光再次通过光阀21和第一反射起偏器35沿灯12的方向被反射(图2的箭头43)，这使得该光消偏振，并再次沿反射起偏器35的方向反射。当产生光束44时，其最后通过打开的段，并被显示板2调制，在显示装置的组成元件中没有或几乎没有光损失。
第二反射起偏器36也可以位于显示板2的另一侧。图3示出了另一种改型，其中该光首先通过显示板2，然后通过光阀21，而在两个反射起偏器35，36之间具有显示板2和光阀21的组合。起偏器32现在位于反射起偏器36的观看侧上。
当然，本发明不限于上述的实施例。例如，照明系统8另外可以包括平的背光件，其包括在由平的扩散器盖住的灯空间内的一个或几个灯。在图1的实施例中，可以用和上述相同的方式增强在背光件12和光波导15之间的光的耦合，以便增加光波导15对显示板的光输出。在图4中示意地示出了图1的部件39。在两个反射起偏器35’，36’之间的光阀元件21再次被设置在背光件12和光波导15之间。为了获得满意的操作，灯壳体11最好具有在其内侧上的散射镜14。
本发明的保护范围不限于上述的实施例。本发明在于其每个新的特征和每个特征的组合。权利要求书中的标号不限制其保护范围。使用的动词“包括”及其动词变化不排除还具有除权利要求书中该元件之外的元件。在元件前面的使用的冠词“a”或“an”不排除具有多个这样的元件。

Claims (7)

1.一种显示装置(1)，其包括显示板(2)，该显示板具有第一透光基片(3)，该第一透光基片在按行和列排列的像素区域设有电极(6)，第二透光基片(4)，以及在两个基片之间的液晶材料(5)，位于基片之一的远离液晶材料的那一侧上的照明系统(8)，所述照明系统包括光源(12)和光阀元件(21)，该光阀元件设有用于选择地向一组像素行或一组像素列传输光的装置，该显示装置包括在该光源(12)和该显示板(2)之间的光路中的第一反射起偏器(35)，并且该照明系统包括具有面向该显示板的出口面(18)的在光学上透明的材料的光波导件(15)，其特征在于，该照明系统包括至少一个基本上横截于所述光波导件的出口面延伸的光的进入面(10)，而来自光源的光可以沿着进入面进入，并且一可选择地转换的光开关(21’)位于光源(12)和进入面(10)之间。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示装置包括与该出口面平行的设置于该出口面(18)和该显示板(2)之间的所述第一反射起偏器(35)。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示装置包括与该出口面平行的位于该光阀元件(21)和该显示板(2)之间的第二反射起偏器(36)。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，该光阀元件位于该显示板和所述第二反射起偏器(36)之间。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在光源(12)和可选择地转换的光开关(21’)之间设置一第一反射起偏器(35’)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，在可选择地转换的光开关(21’)和光波导件(15)之间设置一第二反射起偏器(36’)。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示装置包括驱动装置(9)，用于向数据和列电极提供信号，以便写像素，并用于选择地致动与该组像素行相关的照明系统的一部分。
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