專利名稱：顯示裝置和透鏡狀屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一如在權(quán)利要求1的前述特征部分所定義的顯示裝置。
本發(fā)明還涉及一用于顯示裝置的透鏡狀屏。
該顯示裝置被用來(lái)顯示電視和圖形圖象。
該顯示裝置可包括兩個(gè)或多個(gè)液晶顯示板，這些液晶顯示板一個(gè)緊挨著一個(gè)地排列，以便在不用增大該顯示板的尺寸的情況下就可使該顯示器的實(shí)際尺寸增大。這樣，就可獲得一相當(dāng)價(jià)廉的顯示器。在上述液晶顯示板的相鄰邊就存在一接縫。為了減小上述液晶板間接縫的可見(jiàn)度，必須防止光進(jìn)入該接縫區(qū)。這可通過(guò)一在整個(gè)顯示器橫向上呈周期性的黑色遮蓋和通過(guò)應(yīng)用準(zhǔn)直的光分布來(lái)實(shí)現(xiàn)。該準(zhǔn)直光分布要求一與該液晶顯示板光耦合的透鏡狀屏，以便在該光通過(guò)該液晶顯示器板后將該顯示器的亮度分布擴(kuò)大。
該顯示裝置可具有這樣的液晶顯示板的配置，使其只存在垂直接縫。因此，該黑色遮蓋也只具有一周期性的垂直結(jié)構(gòu)。在這種類型的顯示裝置中，準(zhǔn)直光源在該垂直方向上的要求是不太嚴(yán)格的，而且在該顯示裝置前面的光強(qiáng)或亮度是可增加的。為了獲得一該顯示裝置的增大的流明輸出，可選擇最寬的可能準(zhǔn)直角，對(duì)于這種準(zhǔn)直角來(lái)說(shuō)在該液晶顯示裝置的垂直方向不會(huì)出現(xiàn)灰度等級(jí)反轉(zhuǎn)(grey scaleinversion)。
本顯示裝置的缺點(diǎn)在于這種準(zhǔn)直角將在水平方向產(chǎn)生觀察的不對(duì)稱性。
本發(fā)明的目的在于提供一種在水平方向上減小視角不對(duì)稱性的顯示裝置。這個(gè)目的是通過(guò)按權(quán)利要求1中限定的發(fā)明所述的顯示裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按本發(fā)明所述顯示裝置的透鏡狀屏的梯形結(jié)構(gòu)將那些對(duì)法線成正和負(fù)角度穿過(guò)該液晶板的光線在第二方向上進(jìn)行混合。由不同的正和負(fù)角度來(lái)的上述光線將在該梯形結(jié)構(gòu)的斜邊上全反射，在第二方向上光強(qiáng)在視角方面的不對(duì)稱性將被平均，并將被減小。該已知的透鏡狀屏僅只擴(kuò)大該亮度分布，而并不使相對(duì)于透鏡狀屏法線成傾斜角的入射光混合，因而在第二方向的不對(duì)稱性并不減小。
按本發(fā)明的顯示裝置的優(yōu)選實(shí)施例被規(guī)定在相關(guān)的權(quán)利要求中。
本發(fā)明的這些和其它的一些方面從后面描述的實(shí)施例來(lái)看是明顯的，而且將借助這些實(shí)施例來(lái)對(duì)其進(jìn)行闡述。
在附圖中，

圖1表示一液晶顯示裝置和一準(zhǔn)直照明系統(tǒng)，圖2是一包括兩個(gè)液晶盒的顯示裝置的前視圖，圖3表示幾個(gè)模擬扭曲向列液晶顯示板在垂直和水平方向上處于不同灰度水平上的亮度與視角關(guān)系的曲線，以及圖4是一透鏡狀屏的梯形結(jié)構(gòu)的橫截面。
圖1是顯示裝置1和照明系統(tǒng)2的一示意圖。該照明系統(tǒng)2包括光源3，反射器5和準(zhǔn)直系統(tǒng)7。最好，該準(zhǔn)直角為大約30°，以防止在垂直方向上的灰度反轉(zhuǎn)。此外，該顯示裝置1最好包括兩個(gè)液晶顯示板20，22，相互緊挨著配置并有一接縫24分隔。在這例子中，在該兩液晶顯示板22，24之間的接縫24是沿垂直方向的。而且，該顯示裝置1上裝設(shè)有一透鏡狀屏9，由于準(zhǔn)直照明系統(tǒng)2的應(yīng)用，會(huì)使得水平方向的亮度分布增大。
該液晶顯示板20和22包括傳統(tǒng)的90度扭曲向列液晶盒。對(duì)于該液晶盒的取向?qū)拥哪Σ练较虮贿x成這樣，以使在第一c.q.垂直方向的視角對(duì)于該液晶顯示板20，22的法線是對(duì)稱的。因此，在水平方向上的視角對(duì)于該法線則變成不對(duì)稱的。為了減小該接縫24的可見(jiàn)度，就必須防止光進(jìn)入該接縫區(qū)。這可通過(guò)在兩液晶顯示板20，22上設(shè)置一黑色遮蓋26來(lái)實(shí)現(xiàn)，該遮蓋具有一周期性的沿垂直方向的線狀結(jié)構(gòu)。
圖2是顯示裝置1的一前視圖，它包括兩個(gè)液晶顯示板20，22。覆蓋該顯示板20，22的黑色遮蓋26用周期性的線狀結(jié)構(gòu)28來(lái)代表。該周期性線狀結(jié)構(gòu)28在第二c.q.水平方向上與像素的間距相匹配。此外，圖1所示的準(zhǔn)直照明系統(tǒng)2的應(yīng)用也可防止光進(jìn)入該接縫區(qū)。如果該顯示裝置只具有一沿垂直方向的單個(gè)接縫24，則在這個(gè)方向上對(duì)該準(zhǔn)直照明系統(tǒng)的要求可以是不太嚴(yán)格的。為了增大該顯示裝置1的光強(qiáng)或前亮度，可選擇最寬的準(zhǔn)直角來(lái)提供在垂直方向不出現(xiàn)灰度反轉(zhuǎn)的最大視角。這角度可由圖3b和圖3d導(dǎo)出。
圖3表示模擬在液晶顯示板的不同方向上處于5個(gè)灰度水平上的亮度與視角關(guān)系的特性曲線。圖3a和圖3b表示液晶顯示板的水平和垂直方向上的相應(yīng)亮度與視角關(guān)系的特性曲線，該液晶顯示板在光學(xué)上是與一層疊在該液晶顯示板上的寬視角薄片耦合的。圖3c和圖3d表示在沒(méi)有這種寬視角薄片的情況下，液晶顯示板的水平和垂直方向上的相應(yīng)亮度與視角關(guān)系的特性曲線。選擇的標(biāo)稱灰度水平分別為0，0.25，0.5，0.75和1。相應(yīng)的曲線41-45代表亮度與視角的關(guān)系特性曲線。對(duì)于這些圖來(lái)說(shuō)都應(yīng)假設(shè)，該光的分布是各向同性的。在圖3a-圖3d中，曲線41-45相互交叉的角度表示灰度反轉(zhuǎn)的開(kāi)始。
如前所述，該透鏡狀屏9將有限的光分布增大。但是，在該顯示裝置1中的該寬大的準(zhǔn)直角在該水平方向產(chǎn)生一不對(duì)稱的視角，參看圖3c和圖3d。為了減小水平方向上觀察方向的不對(duì)稱性，該透鏡狀屏9具有一梯形結(jié)構(gòu)11。
圖4表示具有梯形結(jié)構(gòu)11的透鏡狀屏的一部分。在這種梯形結(jié)構(gòu)11中，撞擊在該梯形斜邊43上的光線42由于全反射而被反射，而且以不同的正和負(fù)的水平角穿過(guò)液晶板20，22的光線被混合。這樣，在水平方向視角的不對(duì)稱性就可被平均，因而被減小。所希望的水平擴(kuò)展(horizontal spread)和在水平方向上所要求的視角對(duì)稱性決定該梯形43的頂角α。實(shí)際上，這頂角為20°。一較大的角度α，與一較深的梯形結(jié)構(gòu)聯(lián)合一起，就可能提供較較大的校正和較大的水平擴(kuò)展。較小的角度α提供較小的校正和較小的水平擴(kuò)展。
此外，該透鏡狀屏9裝有一散布在該梯形結(jié)構(gòu)11的主材料中的體漫射體(a bulk diffuser)用來(lái)使沿垂直方向的亮度分布變寬。最好，該體漫射體的折射率與該主材料的折射率偏離大約0.1，以便減少入射光的背散射。在這例子中，該體漫射體的折射率為1.520，而主材料的折射率為1.495。該體漫射體將垂直于該透鏡狀屏入射的光線41散射成光線41’，如在梯形結(jié)構(gòu)11中所示。以一大于布儒斯特(Brewster)角的角度傾斜于法線入射的光線42被反射，并被該體漫射體散射成光線42’和42”。
將會(huì)明白，在本發(fā)明的構(gòu)架之內(nèi)的很多改變都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，它包括光源、液晶顯示板、用來(lái)將來(lái)自該光源的光以一預(yù)定的準(zhǔn)直角準(zhǔn)直到液晶顯示板上的準(zhǔn)直系統(tǒng)以及在觀察者一側(cè)光學(xué)上與該液晶顯示板耦合的透鏡狀屏，該屏的透鏡朝向第一方向，以便增大第二方向的亮度分布，其特征在于，該透鏡具有一梯形的形狀。
2.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該梯形的頂角依賴于希望的水平擴(kuò)展和在第二方向上希望的視角對(duì)稱性。
3.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該透鏡狀屏包括一主材料和散布在該主材料中的體漫射材料。
4.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該體漫射材料具有的折射率與該主材料的折射率不同。
5.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該液晶顯示板上在該透鏡狀屏一側(cè)裝有一前偏振片，而且該透鏡狀屏通過(guò)層疊與該前偏振片光學(xué)耦合。
6.一種顯示裝置，包括兩個(gè)液晶顯示板，其沿第二方向相互緊挨著配置并在一第一方向具有一接縫，以便增大待顯示圖像的尺寸。
7.權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其特征在于液晶顯示裝置裝有一黑色的遮蓋，延伸在該兩液晶顯示板上，該黑色遮蓋具有一與該液晶顯示板的像元間距相應(yīng)的周期性結(jié)構(gòu)。
8.一種用于如權(quán)利要求1所述的顯示裝置的透鏡狀屏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一顯示裝置(1)，它包括一個(gè)緊挨一個(gè)安置的LC板。為了減小兩相鄰LC板之間接縫(24)的可見(jiàn)度和為了避免灰度反轉(zhuǎn)，應(yīng)用了一準(zhǔn)直光。一透鏡狀薄片被用來(lái)增大水平方向的視角。如果該接縫(24)只存在于垂直方向上，則就應(yīng)選擇垂直方向的最大視角。這種選擇在水平方向就導(dǎo)致一不對(duì)稱的視角。為了減小在水平視角方面的不對(duì)稱性，該屏的透鏡呈梯形形狀。該頂角取決于希望的擴(kuò)展和水平方向的視角對(duì)稱性。
文檔編號(hào)H04N9/12GK1401095SQ01804892
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月12日
發(fā)明者J·C·范德文, L·M·維格爾斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司