CN103543555B - 显示单元 - Google Patents
显示单元 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103543555B CN103543555B CN201310286680.3A CN201310286680A CN103543555B CN 103543555 B CN103543555 B CN 103543555B CN 201310286680 A CN201310286680 A CN 201310286680A CN 103543555 B CN103543555 B CN 103543555B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cover board
- polarizer
- display unit
- display
- display area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 59
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 18
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 claims abstract description 10
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 30
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 210000004276 hyalin Anatomy 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 210000003195 fascia Anatomy 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133617—Illumination with ultraviolet light; Luminescent elements or materials associated to the cell
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/281—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for attenuating light intensity, e.g. comprising rotatable polarising elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/205—Neutral density filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13356—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
- G02F1/133562—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the viewer side
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Instrument Panels (AREA)
Abstract
本发明涉及一种显示单元，其具有背光液晶显示器件的显示区域。显示单元包括光源、液晶单元、第一偏振器和第二偏振器，光源向单元提供背光照明，并且所述偏振器使得在使用时，在通过所述单元使所述照明的偏振旋转时，第一偏振器使照明偏振并且第二偏振器使照明通过或被阻止。第一盖板在所述单元上方延伸，并且第二盖板在第一盖板上方延伸。第一盖板和第二盖板中的一个包括第三偏振器并且另一个包括中性密度滤光片，第三偏振器与第二偏振器对准，使得通过第二偏振器的照明通过第三偏振器，并且通过间隙使第一盖板与LCD器件的显示区域分离，使得环境外部光由于两次通过中性密度滤光片和两次通过第三偏振器而被衰减。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示单元，尤其涉及一种用于机动车的显示单元，其具有背光液晶显示(LCD)器件的显示区域，并且还涉及在至少一侧以边界区域划界的这种LCD器件。
发明背景
近年来，一直存在使机动车显示器的尺寸增大并且功能变得更复杂的趋势。然而，在诸如机械刻度盘、仪表盘和警告灯的单个显示单元内的同一区域或重叠区域中并入多个单独的显示器件的实际汽车显示器的尺寸和复杂性是有一定限度的。汽车中的仪表板空间也越来越珍贵。
存在通过增大单个LCD器件的尺寸或通过使用多个LCD器件来增大液晶显示(LCD)器件在汽车仪表板显示单元中的使用，而不是增大显示单元的部件的数量、尺寸、复杂性和成本。当然，这种LCD器件也可以结合同一显示单元内的其他显示器件使用。
通常，期望所谓的“暗板”效应最大化，所述“暗板”效应是在不使用时使得包括背光LCD器件的显示元件的一部分或全部隐蔽，使得这种显示元件或其轮廓融入显示单元的周围背景区域。对于眼睛来说，即使在明亮的环境照明条件下，所隐蔽的显示器件及其相关联的显示区域也显得很暗。
汽车仪表板显示单元通常具有在显示单元的显示器件和显示区域前面隔开的透明或部分吸收盖板。如果部分吸收，则盖板将在视觉上是透明的（即，非散射）并且可能是非彩色的（例如，灰色）或可以替代地是彩色的以便在视觉上很有吸引力。所有这种部分吸收盖板（不管是非彩色的还是彩色的）在本文中被称为“中性密度滤光片”。
通常，盖板将被突出的仪表前盖或显示器边缘遮蔽并且成一定角度以便不将散乱反射或强光或日光引回至观察者的眼睛。然后，使得从盖板反射的环境光的效应最小化。然而，当然，大量环境光仍然入射到显示区域上。尽管反射LCD器件可以受益于这种反射的环境光，但是本发明涉及背光LCD器件，其中环境光不用于显示由LCD器件显示的信息。在这种环境光从显示单元散射或反射回到观察者时，可以减小由背光LCD器件显示的信息的对比度。
无论LCD是否为有源的，返回环境光也可以照亮或加重LCD器件本身的外表面或在LCD器件的一个或多个区域之间的邻接或围绕LCD显示区域的边缘或边界。这种返回光消弱暗板效应。
在这种情况下，改善暗板效应的一个已知的方法是在显示区域上使用中性密度滤光片，其减小入射到显示区域上的环境光的强度并且也减小散射或反射回到观察者的任何返回光的强度。这种中性密度滤光片经常并入在显示单元的显示器件和显示区域前面隔开的最外面的盖板内。尽管中性密度滤光片可以基本消除返回环境光以使得暗板效应最大化，但是这以减小对于用于来说是可视的来自显示单元内的所有光源的透射光的强度为代价。已经在实践中发现，为了使用这种中性密度滤光片实现好的暗板效应，滤光片必须具有大约37%的透射率，并且为了使用这种中性密度滤光片实现极好的暗板效应，滤光片必须具有大约26%的透射率。为了补偿，如果必须增大光源（例如，用于照亮背光LCD器件的光源）的亮度，则随后也会引起显示单元的功耗和成本的增大。
本发明的目的在于提供一种显示单元，其具有改善的暗板效应，同时在显示单元内的背光LCD器件中保持足够的对比率和显示亮度。
发明概要
根据本发明，提供一种显示单元，用于向显示单元的观察者呈现可视信息，所述单元包括：
背光液晶显示(LCD)器件，所述器件包括用于显示所述可视信息的显示区域、光源，以及在所述显示区域后面的液晶单元、第一偏振器和第二偏振器，所述光源被配置成向所述单元提供背光照明，并且所述偏振器在所述单元的相对侧上形成一对偏振器，使得在提供所述背光照明时，第一偏振器使所述照明偏振，并且在所述单元使所述照明的偏振旋转时，第二偏振器使所述照明通过或被阻止；
第一盖板，其在所述单元上方延伸；以及
第二盖板，其在第一盖板上方延伸；
其中所述第一盖板和所述第二盖板中的一个包括第三偏振器，并且所述第一盖板和所述第二盖板中的另一个包括中性密度滤光片，使第三偏振器与第二偏振器对准，从而通过第二偏振器的照明通过第三偏振器，并且通过间隙使第一盖板与LCD器件的显示区域间隔开，从而入射到LCD器件上并且从所述显示区域反射或散射回到观察者的环境外部光由于两次通过中性密度滤光片和两次通过第三偏振板而被衰减。
在本发明的一些实施例中，第一盖板包括第三偏振器并且第二盖板包括中性密度滤光片。在本发明的替代实施例中，第一盖板包括中性密度滤光片并且第二盖板包括第三偏振器。
因为第三偏振器具有与第二偏振器相同的偏振性质，所以第三偏振器不显著衰减从LCD器件透射的偏振光。然而，第三偏振器将衰减至少一半的环境非偏振光，这非偏振光已朝着显示区域进入显示单元中。
在第一盖板与显示区域之间提供间隙而不是将第一盖板直接放置在LCD器件的外表面或显示区域上存在许多优点。第一优点为LCD器件可能在其边缘附近不具有均匀表面，因为形成LCD器件的层需要在框架中被粘合在一起或固定在一起。另一优点为LCD器件经常以LCD显示区域的一个或多个边缘上的一个或多个区域为边界。在LCD显示区域与这些区域互相邻接的这种周围区域之间可能存在台阶或间隙。通过提供间隙，第一盖板可以伸展在任何此类特征或不连续面上，从而有可能原则上向显示器提供平滑的外表面。同时，在返回环境照明中，LCD器件的外表面对于观察者来说在视觉上被隐蔽。
因此，当显示单元包括在显示单元的观察者看起来邻近于显示区域的一个或多个边界区域时，第一盖板优选在该边界区域上方延伸，其中通过间隙使第一盖板与边界区域分离。然后，这种布置有助于在视觉上隐蔽边界区域或每个边界区域的外表面，使得入射到LCD器件上并且从边界区域反射或散射回到观察者的环境外部光由于两次通过中性密度滤光片和两次通过第三偏振器而被衰减。
最优选地，从LCD器件的显示区域反射或散射回到观察者的环境光与从边界区域反射或散射回到观察者的环境光基本上相同（例如，在亮度和/或色谱方面）。这是为了在衰减之后由第一盖板和第二盖板隐蔽显示器的边缘或显示器的每个边缘。
在本发明的一些优选实施例中，因为将第一盖板接合到第二盖板，所以在这些板之间不存在间隙。
在本发明的其他优选实施例中，也通过间隙使第一盖板与第二盖板分离。与第一盖板和第二盖板不具有此间隙（例如，通过互相粘合）的布置不同，这提供了第一盖板和第二盖板不需要互相平行的优点。然后，当通过第一盖板提供第三偏振器时，第一盖板可以被取向为使得第一盖板与第二偏振器平行，从而确保第二偏振器和第三偏振器的轴尽可能紧密地对准。与此同时，可以使得包括中性密度滤光片的第二盖板成角度，以便使得离开第二盖板的外表面直接进入观察者的眼睛的环境光的反射最小化。
然而，接近或邻近显示区域的边界区域为通常基本上是平面的，在这种情况下，第一盖板优选与这种边界区域平行。
LCD器件的显示区域通常基本上也是平面的，在这种情况下，第一盖板优选与显示区域平行。
在本发明的优选实施例中，显示区域和边界区域为基本上互相共面的，使得边界区域与第一盖板之间的各间隙基本上是相同的。
优选地，中性密度滤光片使得以法向角入射到中性密度滤光片上的光的大约40%至80%透射。最优选地，中性密度滤光片使得以法向角入射到中性密度滤光片上的光的大约50%至70%透射。
为了实现好的暗板效应，优选的是如果中性密度滤光片使得入射到滤光片上的光的大约三分之二透射，则从显示区域返回到显示器的观察者的环境光是入射到第二盖板上的总环境光的大约0.5%。然后，在本发明的优选实施例中，所述第一盖板和所述第二盖板使得来自所述显示区域的所述照明的大约一半从所述第二盖板透射出来。
为了实现极好的暗板效应，优选的是如果中性密度滤光片使得入射到滤光片上的光的大约一半透射，则从显示区域返回到显示器的观察者的环境光是入射到第二盖板上的总环境光的大约0.25%。然后，在本发明的优选实施例中，所述第一盖板和所述第二盖板使得来自所述显示区域的所述照明的大约三分之一从所述第二盖板透射出来。
附图简述
现在将仅通过示例并且参照附图进一步描述本发明，在附图中：
图1为表示现有技术显示单元的示意图，所述显示单元用于向显示单元的观察者呈现可视信息并且能够提供好的暗板效应，所述显示单元包括具有第一偏振器和第二偏振器的背光液晶单元，以及通过间隙与所述单元分离的中性密度滤光片（37%的通过）；
图2为表示本发明的第一优选实施例和第二优选实施例的示意图，其示出显示单元，所述显示单元用于向显示单元的观察者呈现可视信息并且能够提供好的暗板效应，所述显示单元包括具有第一偏振器和第二偏振器的背光液晶单元，以及通过间隙与所述单元分离的接合的中性密度滤光片（69%的通过）和第三偏振器；
图3和图4为表示本发明的第三优选实施例和第四优选实施例的示意图，其示出显示单元，所述显示单元用于向显示单元的观察者呈现可视信息并且能够提供好的暗板效应，所述显示单元包括具有第一偏振器和第二偏振器的背光液晶单元，以及分离的中性密度滤光片（69%的通过）和第三偏振器，所述分离的中性密度滤光片（69%的通过）和第三偏振器中的一个通过间隙与所述单元分离；
图5为表示现有技术显示单元的示意图，所述显示单元用于向显示单元的观察者呈现可视信息并且能够提供极好的暗板效应，所述显示单元包括具有第一偏振器和第二偏振器的背光液晶单元，以及通过间隙与所述单元分离的中性密度滤光片（26%的通过）；
图6为表示本发明的第五优选实施例和第六优选实施例的示意图，其示出显示单元，所述显示单元用于向显示单元的观察者呈现可视信息并且能够提供极好的暗板效应，所述显示单元包括具有第一偏振器和第二偏振器的背光液晶单元，以及通过间隙与所述单元分离的接合的中性密度滤光片（50%的通过）和第三偏振器；以及
图7和图8为表示本发明的第七优选实施例和第八优选实施例的示意图，其示出显示单元，所述显示单元用于向显示单元的观察者呈现可视信息并且能够提供极好的暗板效应，所述显示单元包括具有第一偏振器和第二偏振器的背光液晶单元，以及分离的中性密度滤光片（50%的通过）和第三偏振器，所述分离的中性密度滤光片（50%的通过）和第三偏振器中的一个通过间隙与所述单元分离。
具体实施方式
图1和图5示出了用于向观察显示单元的人呈现可视信息的现有技术显示单元的两个实施例。显示单元包括用于向液晶显示(LCD)器件提供背光照明(Ls)的可见光源(S)，液晶显示(LCD)器件包括用于显示可视信息的显示区域(A)。因此，光源在液晶单元的显示区域后面，所述单元包括在最接近光源的第一玻璃衬底(G1)外侧上的第一偏振器(P1)，以及直接在显示区域后面的第二玻璃衬底(G2)外侧上的第二偏振器(P2)。
夹置在两个玻璃衬里之间的是包括液晶流体介质的液晶层(LC)。液晶单元可以是任何已知类型的单元。未示出单元的其他常规的部件，所有部件对于本领域技术人员来说是公知的，例如，玻璃衬底上的用于激活和去激活液晶介质的玻璃珠间隔体和透明电极。
光源(S)被配置成向单元提供通常为非偏振光的背光照明(Ls)，所述背光照明(Ls)首先进入第一偏振器(P1)，然后进入液晶层(LC)并且然后进入第二偏振器(P2)。可选地，第一偏振器可以并入光源中。偏振层(P1、P2)的偏振轴可以相对于彼此平行或交叉，并且如果交叉，那么通常将互成直角（在线性偏振器的情况下）。如果平行，则第二偏振器将阻止LCD对其偏振进行旋转的照明，并且如果交叉，则第二偏振器使得LCD对其偏振进行旋转的照明通过。相反地，如果偏振轴为平行的，则第二偏振器使得LCD不对其偏振进行旋转的照明通过，并且如果交叉，则第二偏振器将阻止LCD不对其偏振进行旋转的照明。
尽管偏振器在大多数情况下为线性偏振器，但是偏振器可以替代地为这种情况，即，偏振器为圆偏振器，其具有相同的左右偏振或相反的左右偏振。
在任一情况下，与所示出的显示单元一起使用的所有偏振器应优选不具有双折射或具有低的双折射。
如图所示，显示区域(A)的前表面可以由第二偏振器(P2)提供，然而，还已知LCD器件的外层为透明层。类似地，如果这个前表面由透明层提供，那么第一偏振器(P1)不需要提供最接近光源的单元的外层。
显示区域由至少一个边界来限制，在大多数情况下所述边界将为不透明的。在图中，示出了两个边界元件或特征，其中一个边界元件或特征(B1)从表面上隆起，并且另一个边界元件或特征(B2)与表面平齐或基本上与表面平齐。这种边界元件可以在显示区域(A)周围完全延伸，显示区域(A)的轮廓经常将为方形或矩形，或正好沿着显示区域的某些边。
图1和图5的现有技术显示单元中的每一个能够提供暗板效应，即，在不使用时，显示元件（包括背光LCD器件和任何边界特征）的部分或全部隐蔽，使得这种显示元件或其轮廓基本上看不见。在现有技术中，这通过使用在显示区域(A)和任何边界特征(B1、B2)前面由间隙隔开的中性密度滤光片(ND)来实现。与显示区域的间隙(D1)通常将大于或等于任何突出的或平齐的边界特征(B1、B2)上面的间隙(DB)。如果盖板不与显示区域平行，那么间隙的宽度也可能变化。因此，中性密度滤光片与显示区域(A)的前表面分离，并且可以由显示单元的最外面的盖提供。
中性密度滤光片抑制无源显示区域、任何边界特征的观察，并且通过减小从这些特征散射或反射并且引回到观察显示单元的人的环境光的量而在无源显示区域与边界特征之间接合或分界。在图1中，中性密度滤光片使得进入滤光片的光的37%通过，并且在图5中，中性密度滤光片使得进入滤光片的光的26%通过。
在所有图中，将图中的入射环境光(LA)示出为以非法向角入射到滤光片和显示区域，并且这样做只是为了清晰起见以使得可以看见不同的反射，然而，在所有情况下，所宣称的反射和透射百分比为针对法向入射角的百分比。当然，环境光具有一定范围的入射角，然而，所宣称的百分比确实概括地示出了现有技术器件和下文将描述的本发明的器件的性能。
在所有图中，假定离开外表面的光的反射率将为4%，尽管如果提供抗反射涂层则这个数字可能更低。在这些示例中，入射环境光(LA)的4%将被中性密度滤光片反射，并且入射环境光(LA)的96%将透射到中性密度滤光片(ND)的主体中。在图1中，入射环境光的37%被透射(35.5%)并且在图5中，入射环境光的26%被透射(25%)。在离开显示区域(A)的4%的反射以及由于第二次通过中性密度滤光片时反射和透射导致的类似的损失后，图1和图5示出分别将存在0.5%和0.25%的剩余环境反射光(R)。主观地，这些量可以被列为“好的”暗板效应和“极好的”暗板效应。
中性密度滤光片(ND)还吸收来自光源的透射偏振光，使得离开显示区域的用户可见的光(Lv)分别减小到离开显示区域(A)的透射偏振光的35.5%和25%。
在下表1中概括这些结果。市场上可买到的LCD器件可以提供通常200至500cd/m2的亮度。从约500cd/m2达到约1000cd/m2的高亮度显示器是可购买到的，但是以相对较高的商业成本用于汽车驱动显示器。部分地，这些额外成本是必须在光源(S)上提供热交换冷却器以使光源保持在操作温度限度内的结果。在表1中，这种可购买到但相对昂贵的范围由已加下划线的光源亮度Ls数字表示。
明显高于1000cd/m2的亮度显示器不能在商业上用于汽车驱动显示器。在表1中，这个限制由表中的虚线以及以粗体示出的光源亮度Ls数字表示。
表1示出需要多大光源亮度(Ls)来实现用户可见的四个不同的亮度水平(Lv)，即：200cd/m2的最小可用水平的可见亮度，其主要适用于黑暗环境照明条件下；350cd/m2的可接受的可见亮度，这是适用于黑暗和明亮环境照明条件的最小量；500cd/m2的好的可见亮度，其为适用于黑暗和明亮环境照明条件的更优选量；以及650cd/m2的极好的可见亮度，其为适用于很明亮的环境照明条件的量。
表1
从表1中可以看到，利用商业上可行的光源(S)，现有技术中性密度滤光片(ND)方案对于约0.5%的返回环境光(R)的好的暗板效应只能够实现可接受的可见亮度，并且对于约0.25%的返回环境光(R)的极好的暗板效应只能够实现最小可用的可见亮度。
如图2-4以及图6-8中所示，本发明通过使用中性密度滤光片(ND)和额外的第三偏振器(P3)解决了这种限制，中性密度滤光片(ND)和额外的第三偏振器(P3)与显示区域(A)间隔开，并且还可选地通过间隙(D1、DB)与邻近凸起的、平齐的或基本上平齐的边界特征(B1、B2)隔开。在图2-4以及图6-8中，诸如光源(S)和LCD器件(P1、G1、LC、G2、P2)的部件与上参考图1和图5描述的现有技术部件相同，并且因此将不再详细地加以描述。与现有技术一样，第一偏振器(P1)可以替代地并入光源(S)中，并且如为本领域技术人员所公知的，LCD单元可以包括额外的透明层。
第三偏振器(P3)具有与LCD器件的第二或上部偏振器(P2)相同的偏振，使得该第三偏振器对由LCD器件发射的显示光具有最小衰减。然而，第三偏振器将强烈地衰减非偏振环境光(LA)。实际上，低成本的线性偏振器的板使得在与偏振器相同的方向上偏振的入射光的大约73.7%透射，并且使得进入偏振器的非偏振光的大约38.7%通过。
图2-4示出了实现大约0.5%的好的暗板效应的实施例，并且图6-8示出了实现大约0.25%的极好的暗板效应的实施例。
在图2和图6中，将中性密度滤光片(ND)和第三偏振器(P3)接合或粘合在一起，并且对于中性密度滤光片(ND)的给定吸收，不管这两个元件中的哪个最接近于显示区域(A)都将实现相同的结果。因此，可以互换这两个元件的位置，如由在中性密度滤光片(ND)与第三偏振器(P3)之间延伸的双头箭头所指示。
图3、图4、图7和图8示出了中性密度滤光片(ND)和第三偏振器(P3)是分离的元件的布置，所述分离的元件由间隙(D2)分离。不管这些元件中的哪个最接近于显示区域(A)都将实现相同的光学结果。
利用添加第三偏振器(P3)，图2-4示出了在实现与图1的现有技术布置相同的约0.5%的好的暗板效应(R)时，可以使得中性密度滤光片(ND)更具透射性，从37%增大到69%。因此，来自显示器的可见光(Lv)的强度在图2的情况下从35.5%增大到48.8%，并且在图3和图4的情况下增大到46.8%。
利用添加第三偏振器(P3)，图6-8示出了在实现与图5的现有技术布置相同的约0.25%的极好的暗板效应(R)时，可以使得中性密度滤光片(ND)更具透射性，从26%增大到50%。因此，来自显示器的可见光(Lv)的强度在图6的情况下从25%增大到35.4%，并且在图7和图8的情况下增大到34.0%。
在表1中概括了这些结果，表1示出了利用商业上可行的光源(S)，图2-4的布置能够实现所有正常光条件的好的可见亮度以及大约0.5%返回环境光(R)的好的暗板效应，并且图6-8的布置能够实现明亮和黑暗环境光条件的可接受的可见亮度以及大约0.25%返回环境光(R)的极好的暗板效应。
因此，本发明实现了由LCD器件显示的信息的用户可见性的改善，并且同时实现了改善的暗板效应。
由于中性密度滤光片和第三偏振器的分离设置，图3和图4的布置提供了其他潜在益处。针对就阻止反射的环境光同时使得显示的偏振光通过而言的最佳性能，第三偏振器应尽可能接近平行于LCD器件，偏振器也倾向于比中性密度滤光片更昂贵。这两个因素都有助于邻近并且平行于LCD器件定位第三偏振器。
然而，可能期望与LCD器件的平面成一定角度来定位中性密度滤光片，以便引导离开中性密度滤光片的外表面和内表面的杂散环境光反射远离观察者的眼睛。然后，可以将中性密度滤光片设置在显示单元的最外面的盖中，并且当然中性密度滤光片可能需要显著大于内部第三偏振器的尺寸。与增大第三偏振滤光片的尺寸不同，增大中性密度滤光片的尺寸在成本方面将不会是一个问题。
当显示区域具有边界或框架时，如果从LCD器件的显示区域反射或散射回到观察者的环境光与从边界区域反射或散射回到观察者的环境光基本上相同（例如，在亮度和/或色谱方面），则可以使得边界或框架的外观最小化。
因此，本发明提供一种用于给定背光源的显示单元，其具有改善的暗板效应，同时在显示单元内的背光LCD器件中保持足够的对比率和显示亮度。
Claims (17)
1.一种显示单元，用于向所述显示单元的观察者呈现可视信息，所述显示单元包括：
背光液晶显示(LCD)器件，所述器件包括用于显示所述可视信息的显示区域、光源、液晶单元、第一偏振器和第二偏振器，所述液晶单元、所述第一偏振器和所述第二偏振器位于所述显示区域后面，所述光源被配置成向所述液晶单元提供背光，并且所述偏振器在所述液晶单元的相对侧上形成一对偏振器，使得在使用时，在通过所述液晶单元使所述背光偏振旋转时，所述第一偏振器使所述背光偏振并且所述第二偏振器使所述背光通过或被阻止；
第一盖板，在所述液晶单元上方延伸；
第二盖板，在所述第一盖板上方延伸；以及
一个或多个边界区域，所述一个或多个边界区域与所述显示区域相邻并且在所述显示单元的观察者的视野中，所述第一盖板在所述边界区域上方延伸并且所述第一盖板通过间隙而与所述一个或多个边界区域分离，所述一个或多个边界区域从所述显示区域的表面上隆起或者与所述显示区域的表面平齐，并且所述一个或多个边界区域经由玻璃衬底与所述液晶单元分离，
其中所述第一盖板和所述第二盖板中的一个包括第三偏振器，并且所述第一盖板和所述第二盖板中的另一个包括中性密度滤光片，所述第三偏振器与所述第二偏振器对准，使得通过所述第二偏振器的所述背光通过所述第三偏振器，并且通过间隙使所述第一盖板与所述LCD器件的所述显示区域分离，使得入射到所述LCD器件上并且从所述显示区域反射或散射回到所述观察者的环境外部光由于两次通过所述中性密度滤光片和两次通过所述第三偏振板而被衰减。
2.如权利要求1所述的显示单元，其中所述第一盖板包括所述第三偏振器并且所述第二盖板包括所述中性密度滤光片。
3.如权利要求1所述的显示单元，其中所述第一盖板包括所述中性密度滤光片并且所述第二盖板包括所述第三偏振器。
4.如前述权利要求中的任一项所述的显示单元，其中入射到所述LCD器件上并且从所述边界区域反射或散射回到所述观察者的环境外部光由于两次通过所述中性密度滤光片和两次通过所述第三偏振器而被衰减。
5.如权利要求4所述的显示单元，其中从所述显示区域反射或散射回到所述观察者的所述环境光与从所述边界区域反射或散射回到所述观察者的所述环境光基本上相同，使得在衰减之后由所述盖板隐蔽所述显示器的边缘或所述显示器的每个边缘。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的显示单元，其中所述第一盖板接合到所述第二盖板。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的显示单元，其中所述第一盖板和所述第二盖板由间隙分离。
8.如权利要求7所述的显示单元，其中所述第一盖板与所述第二盖板不互相平行。
9.如权利要求1-3中的任一项所述的显示单元，其中所述边界区域基本上是平面的，所述第一盖板与所述边界区域平行。
10.如权利要求1-3中的任一项所述的显示单元，其中所述显示区域基本上是平面的，所述第一盖板与所述显示区域平行。
11.如权利要求10所述的显示单元，当权利要求10从属于权利要求9时，其中所述显示区域和所述边界区域基本上是共面的，使得所述显示区域和所述边界区域与所述第一盖板之间的各间隙基本上是相同的。
12.如权利要求1-3中的任一项所述的显示单元，其中所述中性密度滤光片使得以法向角入射到所述滤光片上的光的40％至80％透射。
13.如权利要求12所述的显示单元，其中所述中性密度滤光片使得以法向角入射到所述滤光片上的光的50％至70％透射。
14.如权利要求12所述的显示单元，其中所述中性密度滤光片使得入射到所述滤光片上的光的大约三分之二透射，并且从所述显示区域返回到所述显示器的所述观察者的所述环境光为入射到所述第二盖板上的总环境光的大约0.5％。
15.如权利要求14所述的显示单元，其中所述第一盖板和所述第二盖板使得来自所述显示区域的所述背光的大约一半从所述第二盖板透射出来。
16.如权利要求12所述的显示单元，其中所述中性密度滤光片使得入射到所述滤光片上的光的大约一半透射，并且从所述显示区域返回到所述显示器的所述观察者的所述环境光为入射到所述第二盖板上的总环境光的大约0.25％。
17.如权利要求16所述的显示单元，其中所述第一盖板和所述第二盖板使得来自所述显示区域的所述背光的大约三分之一从所述第二盖板透射出来。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1212191.9 | 2012-07-09 | ||
| GB1212191.9A GB2503884B (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Display unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103543555A CN103543555A (zh) | 2014-01-29 |
| CN103543555B true CN103543555B (zh) | 2019-06-04 |
Family
ID=46766376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310286680.3A Active CN103543555B (zh) | 2012-07-09 | 2013-07-09 | 显示单元 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9091883B2 (zh) |
| JP (1) | JP5877433B2 (zh) |
| CN (1) | CN103543555B (zh) |
| DE (1) | DE102013106912A1 (zh) |
| GB (1) | GB2503884B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170057356A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | James Frederick Krier | Seamless instrument cluster |
| KR20220012421A (ko) | 2016-04-18 | 2022-02-03 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 액정 표시 장치 |
| WO2017183499A1 (ja) | 2016-04-18 | 2017-10-26 | 日東電工株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP7280009B2 (ja) | 2016-04-18 | 2023-05-23 | 日東電工株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP7280008B2 (ja) | 2016-04-18 | 2023-05-23 | 日東電工株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP2017194672A (ja) | 2016-04-18 | 2017-10-26 | 日東電工株式会社 | 液晶表示装置 |
| US10627556B2 (en) * | 2017-09-08 | 2020-04-21 | Apple Inc. | Electronic devices with optical component windows |
| US11709381B2 (en) * | 2020-01-06 | 2023-07-25 | Gentex Corporation | High reflectance heads-up display with display element concealment |
| CN111208667A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-05-29 | 惠州市华星光电技术有限公司 | 液晶显示装置及其制作方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06347776A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
| JP4932993B2 (ja) * | 1999-03-29 | 2012-05-16 | ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッド | 単一モード光ファイバーカップリングシステム |
| JP3641780B2 (ja) * | 2000-03-22 | 2005-04-27 | ナノックス株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP4044369B2 (ja) * | 2002-05-24 | 2008-02-06 | セイコーインスツル株式会社 | 液晶表示装置 |
| US20030231394A1 (en) * | 2002-06-12 | 2003-12-18 | Koichi Kimura | Optical element and display unit using this |
| US7271854B2 (en) * | 2003-12-19 | 2007-09-18 | Honeywell International, Inc. | Nuclear hardened liquid crystal display |
| US20060044495A1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Transmissive color liquid crystal display device |
| JP2006064908A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 透過型カラー液晶表示装置 |
| US20080030656A1 (en) * | 2006-08-01 | 2008-02-07 | 3M Innovative Properties Company | Transflective lc display with internal reflector and reflective polarizer |
| FR2920547B1 (fr) * | 2007-08-28 | 2010-08-27 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif d'affichage par eclairage arriere, a aspect exterieur uniforme particulier |
| JP2011252934A (ja) * | 2008-09-25 | 2011-12-15 | Sharp Corp | 表示装置 |
| KR101752442B1 (ko) * | 2010-12-14 | 2017-07-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 평판 표시 장치 |
-
2012
- 2012-07-09 GB GB1212191.9A patent/GB2503884B/en not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-07-02 DE DE102013106912.6A patent/DE102013106912A1/de not_active Withdrawn
- 2013-07-08 JP JP2013142663A patent/JP5877433B2/ja active Active
- 2013-07-09 US US13/937,647 patent/US9091883B2/en active Active
- 2013-07-09 CN CN201310286680.3A patent/CN103543555B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103543555A (zh) | 2014-01-29 |
| DE102013106912A1 (de) | 2014-01-09 |
| US9091883B2 (en) | 2015-07-28 |
| GB201212191D0 (en) | 2012-08-22 |
| US20140022491A1 (en) | 2014-01-23 |
| JP5877433B2 (ja) | 2016-03-08 |
| GB2503884B (en) | 2014-08-20 |
| GB2503884A (en) | 2014-01-15 |
| JP2014016613A (ja) | 2014-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103543555B (zh) | 显示单元 | |
| TW594172B (en) | Liquid crystal display device in which two liquid crystal display elements arranged on the two sides of a machine can be observed from said two sides | |
| US20080030656A1 (en) | Transflective lc display with internal reflector and reflective polarizer | |
| EP3699678B1 (en) | System for adjusting light intensity in a display system | |
| KR20020012208A (ko) | 액정표시장치 | |
| US20080273145A1 (en) | Liquid crystal display apparatus | |
| CN105829947A (zh) | 平视显示器装置用液晶显示装置以及平视显示器装置 | |
| US20090027593A1 (en) | Liquid crystal display device having a prism sheet between first and second light diffusion | |
| KR20060083894A (ko) | 액정 표시 장치 | |
| KR20180086262A (ko) | 반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 미러 | |
| US20070242198A1 (en) | Transflective LC Display Having Backlight With Temporal Color Separation | |
| SG189560A1 (en) | A display device | |
| JP3155232B2 (ja) | 光散乱型液晶表示装置 | |
| JP2009008710A (ja) | 液晶表示装置 | |
| KR20110045773A (ko) | 디스플레이장치 | |
| US10976588B2 (en) | Concealed displays | |
| US11747672B2 (en) | System and method for adjusting light intensity in a display system | |
| KR20230031932A (ko) | 차량 부품용 백라이트 유닛 | |
| JPH11119208A (ja) | カラー液晶表示装置 | |
| JP2006221050A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2000267604A (ja) | 表示装置 | |
| JPH11109876A (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
| CN109307960B (zh) | 透明液晶显示面板 | |
| JP2012202932A (ja) | 液晶表示装置および電子時計 | |
| JPH11109342A (ja) | 液晶表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |