多层图像显示装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多层图像显示装置，其至少具有以下沿着从后向前的纵向延伸方向以该顺序布置的部件：a）光源(16)，b）第一液晶层(214)，c）第二液晶层(224)，其中第一液晶层附加有至少一个偏振过滤器(210,212)，并且第二液晶层附加有至少一个偏振过滤器(210,212)，其中光源的光在其到达观察者之前还被引导通过至少一个光学和/或光电延迟元件(230,221,260)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】[0001 ] 本专利技术涉及一种多层图像显示装置。此外，本专利技术涉及一种用于制造这种图像显示装置的方法和一种用于运行这种图像显示装置的方法。这种也已知为多层显示器的图像显示装置优选在所谓的街机游戏(也称为Arcade-Automaten)的视频游戏控制台中使用，并且在那里通过其三维(3D)式的多平面图像显示而有助于提高游戏乐趣。当然，其他的更为严肃的应用也是可能的。在开发和制造这种图像显示装置时，一种可能的方式是，将相应的设备“从基础开始设计”和将单个部件根据应用目的来优化并且必要时重新开发。一种可替选的方式意图为，尽可能地仅仅使用市面上常见的组件并且相互组合，以便通过这种方式来实现成本优点。然而，当然在该情况中也力求实现尽可能高的图像质量、高的发光强度和长寿命。因此，本专利技术所基于的任务是，提供所述类型的图像显示装置，其可以在很大程度上利用市面上常见的标准零件来实现，并且具有尽可能高的图像质量、高的发光强度和长寿命。此外，要说明相应的制造方法和相关的运行方法。关于装置方面的任务根据本专利技术通过独立权利要求1所述的特征来解决。所述任务的其他的具有创新性的解决方案通过独立权利要求2和15所述的特征来说明。方法相关的解决方案此外在权利要求16至21中说明。能够以不同的方式与独立权利要求所述的特征组合以及相互组合的有利的扩展方案、以及部分地同样本身具有创新内容的有利的扩展方案在从属权利要求中说明。借助该解决方案，说明了一种明显更有效的多平面显示解决方案，其相对于现有技术具有以下优点:1.由于明显改善的总体透射性得到明显更低的电功率消耗，因为并非如通常的那样，存在的光的偏振在不同的液晶显示屏之间借助光学薄膜来消偏振，以便接着以大约50%的损耗在随后的液晶显示屏的第一偏振过滤器上又被重新偏振化。2.由于吸收光和重新偏振化所需的消偏振膜或者薄膜而得到明显改善的可辨认性和更大的视角而没有干扰性的伪像。3.在再现图像时明显改善的可辨认性和更大的视角范围，而没有干扰性的伪像。有利的扩展方案是从属权利要求的主题，并且此外从下面的具体描述中得出。本专利技术的不同实施例现在借助附图来进一步阐述。在此，在各极为简化的并且示意性的视图中:图1在截面中示出了传统结构类型的双层显示器，图2示出了在其发光强度方面相对于图1的变形方案明显改善的双层显示器，图3示出了在部分透视的视图中表明的、在制造这种双层显示器时的制造步骤，图4示出了根据图3制造的双层显示器连同相关的电子控制单元的另一特别优选的变形方案，图5示出了根据本专利技术的双层显示器的另一变形方案，图6示出了在液晶显示屏的情况下可能的视角范围的说明性草图，以及图7示出了在液晶显示屏情况下涉及校正与观察角以及其他的影响相关的图像伪像的原理草图。在图1中示意性地在截面中示出了也称为双层显示器或者两层显示器或者双平面显示器的、已知结构类型的双层图像显示装置2，其包括带有矩形屏幕的后部液晶显示屏4 (英语:Liquid Crystal Display,缩写IXD)和同样取向的前部液晶显示屏6,前部液晶显示屏带有同样矩形的、基本上具有相同尺寸的屏幕，它们相继布置，使得由后部液晶显示屏4产生的图像透过前部液晶显示屏6而发光，并且于是总体上在观看者8处产生包括两个图像平面的3D显示的印象，该3D显示具有在背景图像和前景图像之间的真实的视差效果。对于下面的描述简化地假设的是，两个液晶显示屏4、6分别竖直地在水平基本面上相继布置，其中相应的屏幕具有矩形的形状，其一般而言较长的边平行于基本面、即水平地取向，并且其较短的边与其垂直、即竖直地取向，并且观察者基本上在水平方向上从前方朝着前部液晶显示屏6观看(横向模式中的图像显示，类似于在通常的安装中的电视机情况下那样)。相应地，说明“水平走向”和“竖直走向”表示平行于屏幕的较长的外边(边缘)和平行于较短边的取向。在该意义中，当图像显示装置2以其他方式在空间中设立时(这当然是可能的并且对于一些应用可能甚至是有意义的)，这些说明也是可以理解的。后部液晶显示屏4设计为彩色显示屏，并且以传统的方式按照单个可电控制的液晶盒(例如TN液晶盒类型(TN=扭转向列)的液晶盒)的矩阵或者阵列的方式来构建。为了绘图简化，这里仅仅示出了 TN类型的单个液晶盒。每个单个液晶盒在该情况中都包括布置在后部偏振过滤器10(缩写:Polarisator,起偏器)和前部偏振过滤器12(缩写:Analysator,检偏振器)之间的液晶14，其液晶分子在无电压状态中形成大约90°的连续的螺旋(英语:Twist，扭转)。偏振过滤器10和12可以构建为扁平的膜，其不仅覆盖单个的液晶盒，而且覆盖液晶14的整个阵列。在这里已经要说明的是，TN液晶盒在此仅仅为了特别简单并且直观的描述而被考虑，并且下面所描述的本专利技术的变形方案也可以借助其他的液晶盒类型来实现。两个偏振过滤器10和12的偏振面相应地相对于彼此转动90°，使得在无电压的状态中由光源16按照背景照明的方式发出的、并且在穿过后部偏振过滤器10情况下线性偏振的光在旋转偏振方向的情况下横穿液晶14并且接着不受阻碍地通过前部偏振过滤器12。例如，后部偏振过滤器10的偏振面竖直(V)取向，并且前部偏振过滤器12的偏振面水平(h)。通过将电压U施加到液晶盒的透明电极18上，这里示例性地选择的TN液晶盒的液晶分子越来越多地与电场平行地取向，并且在前部偏振过滤器12中越来越多地吸收光。由此，液晶盒的光学透明度随着增大的电压U而连续下降；液晶盒于是随着增大的电压而变暗(常白模式)。可替选地，当然也可以实现相反的工作原理。通常，在此将偏振过滤器相互平行地布置；于是，液晶盒在没有电压的情况下是暗的，并且随着增大的电压才变得透明(常黑模式)。通过可单个控制的子像素(其设置有相应的滤色器一一譬如在基本色红、绿、蓝中)，能够以通常的方式实现色彩显示。在根据图1的图像显示装置2的情况下，前部液晶显示屏6与后部液晶显示屏4同样地构造，于是同样具有后部偏振过滤器20、前部偏振过滤器22以及位于其间的带有透明电极28的液晶24的阵列，所述透明电极可以被施加以可以分别针对每个子像素来单独控制的液晶盒电压V。偏振过滤器20和22的偏振面对应于后部液晶显示屏4的情况下的偏振过滤器10和12的偏振面。通过在后部液晶显示屏4和前部液晶显示屏6之间布置的、构建为薄膜的消偏振过滤器26 (其将入射的偏振光转化为非偏振光),将入射的偏振光转化为非偏振光，前部液晶显示屏6与直接被光源16照亮的后部液晶显示屏4 一样被用非偏振光来照亮。该结构方式具有的优点是，可以毫无问题地使用市面上常见的液晶显示屏4和6而无需任何改动。然而缺点是，通过光学上相继布置的偏振过滤器12和20以及位于其间的消偏振过滤器26吸收比较多的光，因此该图像显示装置2对于观察者而言光线相当微弱。如果试图通过具有相应高的发光强度的光源16来对此进行补偿，则这导致单个光学部件的强烈热负荷，并且由此也导致图像显示装置2的比较短的寿命。当替代明确地作为消偏振过滤器26来设置或者布置的光学部件而将光学扩散器(譬如光学扩散膜)布置在两个液晶显示屏之间时，也有上述缺点，其中该光学扩散器必然地并且技术上/物理上不可避免地具有消偏振作用。为了避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层图像显示装置（2），其至少具有以下沿着从后向前的纵向延伸方向（54）以该顺序布置的部件：a）光源（16），b）第一液晶层（14；214），c）第二液晶层（24，224），其中该第一液晶层（14；214）附加有至少一个偏振过滤器（10；210，212），并且该第二液晶层（24；224）附加有至少一个偏振过滤器（22；220，222），其中所述光源（16）的光在其到达观察者（8）之前还被引导通过至少一个光学和/或光电延迟元件（60；221，230，260）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 DE 102011114702.4;2012.07.24 DE 10201201.一种多层图像显示装置(2)，其至少具有以下沿着从后向前的纵向延伸方向(54)以该顺序布置的部件: a)光源(16), b)第一液晶层(14;214)， c)第二液晶层(24，224)， 其中该第一液晶层(14;214)附加有至少一个偏振过滤器(10;210，212)，并且该第二液晶层(24 ；224)附加有至少一个偏振过滤器(22 ;220，222)，其中所述光源(16)的光在其到达观察者(8 )之前还被引导通过至少一个光学和/或光电延迟元件(60 ; 221，230，260 )。2.根据权利要求1所述的多层图像显示装置(2)，其中所述至少一个光学和/或光电延迟元件(60 ;221，230，260)附加有至少一个偏振过滤器(22 ;210，212，220，222)。3.根据权利要求2所述的多层图像显示装置(2)，其中所述延迟元件(60;221，230，260)由平面的、形状不稳定的并且透明的元件构成。4.根据权利要求2所述的多层图像显示装置(2)，其中所述延迟元件(60;221，230，260)由处理信号的电子器件构成。5.根据权利要求2所述的多层图像显示装置(2)，其中所述延迟元件(60;221，230，260)由电子控制装置构成，该电子控制装置能够实现传播时间差或者传播时间延迟。6.根据上述权利 要求之一所述的多层图像显示装置(2)，其中在第一液晶显示屏和第二显示屏(4，6)之间设置有空气层(250)。7.根据权利要求6所述的多层图像显示装置(2)，其中所述空气层(250)为Iμ m到10，000 μ m 之间。8.根据上述权利要求之一所述的多层图像显示装置(2)，其中所述至少一个延迟元件(60 ;221，230，260)满足延迟函数 f(x)。9.根据权利要求8所述的多层图像显示装置(2)，其中所述延迟函数f(x)满足必需的条件，使得传播时间差或者等于零或者相应于波长λ的倍数η，即相应于η* λ。10.根据上述权利要求之一所述的多层图像显示装置(2)，其中该布置构建为使得由第一液晶显示屏(4)产生的背景图像能够从前方透过第二液晶显示屏(6)看到， 其中该第二液晶显示屏(6)设计用于在控制侧显示图像，该图像在从其在安装位置中的后侧观察时被正确地再现，并且其中为了显示前景图像而在第二液晶显示屏(6)之前在控制侧连接有反射单元(42)，该反射单元将要显示的前景图像在图像中心线(44)上反射，其中所述前景图像在从前侧观察时被正确地再现。11.根据上述权利要求之一所述的多层图像显示装置(2)，其中该布置构建为使得由第一液晶显示屏(4)产生的背景图像能够从前方透过第二液晶显示屏(6)看到， 其中液晶显示屏(4，6)的至少之一针对相对于显示屏表面的垂直线不同于零的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·沃姆斯，
申请(专利权)人：布莱克斯顿管理有限公司，
类型：发明
国别省市：塞浦路斯;CY