CN1186672C - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置(1)包括：光调制板(2)，第一偏振层(5)，第一1/4λ层(6)，半透明反射层(7)，透镜(8)，第二1/4λ层(11)，和第二偏振层(12)，第一1/4λ层(6)位于第一偏振层(5)和半透明反射层(7)之间，同时第二偏振层(12)是反射偏振层。所述显示装置可以包括一个全息图。

Description

显示装置
                         技术领域
本发明涉及一种显示装置，其包括光调制板，第一偏振层，半透明的反射层，第一1/4λ层，透镜，第二1/4λ层，以及第二偏振层。
                         背景技术
这种显示装置例如被用于头戴显示装置、HMD(头戴显示器)以及投影电视中。透射或反射的LCD通常被用作光调制板。利用反射的LCD时，LCD被从和观看的一侧相同的一侧照射。利用透射的LCD时，LCD被从和观看的尺寸不同的尺寸照射。尤其是对于HMD，显示装置应当尽可能薄，以便使HMD具有相对紧凑的形状。
从US-A-5801885可知，在这种显示装置中，透镜在面向光调制板的一侧和离开光调制板的一侧上具有半透明的反射层。此外，第一1/4λ层位于在面向光调制板的透镜的一侧和远离光调制板的透镜的一侧上的半透明的反射层之间。
此外，US-A-5801885中所述的显示装置至少具有第二个透镜。
来自光调制板的并在眼睛上成像的光调制束由第一半透明反射层通过，由第二半透明反射层反射到第一半透明反射层，接着还被第一半透明反射层反射，最后由第二半透明反射层通过。
无论何时光束照射到半透明反射层上，光束的一半沿不希望的方向通过或反射。因为在光调制板和眼睛之间的光束4次遇到半透明反射层，所以只有(1/2)4＝1/16的来自光调制板的原始光束可以到达眼睛。
                        发明内容
本发明的目的在于提供一种具有改进的光输出的显示装置，所述显示装置可以用相当简单的方式得到轻的重量和薄的形状。
本发明提供一种显示装置1，其至少包括：光调制板2，第一偏振层5，半透明反射层7，第一1/4λ层6，透镜8，第二1/4λ层11，和第二偏振层12，其特征在于：所述第一1/4λ层6位于第一偏振层5和半透明反射层7之间，同时所述第二偏振层12是反射偏振层。
在按照本发明的显示装置中，所述目的是这样实现的：第一1/4λ层被设置在第一偏振层和半透明反射层之间，同时第二偏振层是一个反射偏振层。
因为第二偏振层是反射偏振层，在其表面上，光束或者被完全反射，或者被完全通过。在按照本发明的显示装置中，由于反射偏振层，只需要一个半透明反射层。当使用反射偏振层时，第一1/4λ层应当位于第一偏振层和半透明反射层之间。
来自光调制板的光束通过第一半透明反射层，在反射偏振层上反射，在半透明反射层上被再次反射，接着通过第二反射偏振层。这意味着，光束照射到半透明反射层上两次，因此，来自光调制板的原始光束的(1/2)2＝1/4可以到达眼睛。因而，按照本发明的显示装置的光输出比US-A-5801885的显示装置的光输出高4倍。
按照本发明的显示装置的一个实施例的特征在于，偏振层和1/4λ层是平面的。
通过使偏振层和1/4λ层成为平面的形状，按照本发明的显示装置可以容易地由箔片制成。
按照本发明的显示装置的另一个实施例的特征在于，一个全息图位于透镜的前面。
在折射表面上产生的颜色误差可以利用全息图校正。此时可以获得具有相同的光学分辨率的较大的放大倍数。
本发明的这些和其它的方面，通过下面说明的本发明的实施例将会看得更加清楚。
                       附图说明
图1是按照本发明的显示装置的示意侧视图；
图2是图1所示的显示装置的分解透视图。
                     具体实施方式
图1和图2表示按照本发明的显示装置，其设置有例如包括反射LCD的光调制板2。光调制板2的前方依次是补偿层3，照明装置4，第一偏振层5，第一1/4λ层6，半透明反射层7，透镜8，玻璃板10，第二1/4λ层11，反射偏振层12，玻璃板13，全息图14和第三偏振层15。补偿层3用于增强光调制板2的对比度。透镜8是非球面的透镜，并具有面向光调制板2的第一透镜表面81和远离光调制板2的第二表面82。半透明反射层7被提供在第一透镜表面81上。
玻璃板10和13用于支撑箔形的1/4λ层，反射偏振层12，全息图14和偏振层5。当然也可以只使用一个玻璃板10或13。
反射偏振层12例如可以是由3M制造的箔，其在市场上的销售名称为“Dual Brightness Enhancement Film(DBEF)”。在US-A-5695247中说明了一种类似的反射偏振器。
全息图14用于校正在反射表面上产生的颜色误差，其可以包括例如菲涅耳透镜。
偏振层15用于抑制环境光在反射偏振层12上的反射。
显示装置1还包括容纳上述的元件2-15的壳体16，壳体16在远离光调制板2的一侧上借助于具有窗口的盖子17封闭。在图1的右侧示出了眼睛表面18。
下面参照图1说明显示装置1的操作。
照明装置4向光调制板2发送光。所述的光在光调制板2中被调制，接着被朝向眼睛表面18反射。这种反射光束由标号19表示。光束19来自LCD，因此已经被极化。在其通过第一1/4λ层时，光束被形成圆形。半透明反射层7通过光束的一半，作为在第一透镜表面81上的光束19’。光束19’通过第二1/4λ层11，并在反射偏振层12上被反射。在反射之后，光束在通过第二1/4λ层11时再次成为圆形。所述光束由19”表示。由半透明反射层7反射的光束19”的部分19被利用。光束19被圆形极化，并在通过1/4λ层11时成为线性光束。不过，所述线性极化现在使得通过反射偏振层12发生透射，从而现在被透镜8放大的图像的光作为光束19入射到眼睛平面18上。
光调制板2的虚像可以位于离开眼睛平面18大约3米的位置，非球面透镜8具有大约为160-220的放大倍数。这产生大的摄像机屏幕的印象，当使用1英寸的对角线的光调制板时，相应于73度的视角。
透镜8可以容易地利用注射模制造。此外，可以把全息图14集成在透镜8中，所述全息图被集成在透镜8中远离半透明反射层的一侧上。因为显示装置1只设置有一个透镜8，此外还具有平面元件，所以显示装置1的结构相当简单，并且可以用相当高的精度来实现。尤其是因为蓝光不被照明装置4100％地偏振，所以提供偏振层5。
反射偏振层最好是线性偏振层，其具有宽的带宽，因而确保高的对比度。如果使用和1/4λ层不同种类的延迟层，则使用不同种类的偏振层也是可能的。全息图也可以被提供在不同的层上。
此外，可以使用透射LCD作为光调制板2。当使用透射LCD时，照明装置4应当位于LCD远离透镜8的一侧上。

Claims (7)

1.一种显示装置(1)，其至少包括：光调制板(2)，第一偏振层(5)，半透明反射层(7)，第一1/4λ层(6)，透镜(8)，第二1/4λ层(11)，和第二偏振层(12)，
其特征在于：
所述第一1/4λ层(6)位于第一偏振层(5)和半透明反射层(7)之间，同时所述第二偏振层(12)是反射偏振层。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于所述偏振层(5，12)和1/4λ层(6，11)是平面形的。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于一个全息图位于所述透镜(8)的前方。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于所述全息图被集成在透镜(8)中远离半透明反射层的一侧上。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于一个照明装置(4)位于所述光调制板(2)和第一偏振层(5)之间。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于一个补偿层(3)位于所述光调制板(2)和照明装置(4)之间。
7.如前面任何一个权利要求所述的显示装置，其特征在于所述透镜(8)是非球面透镜。
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