CN113205746A - 具有混合式显示面板的显示装置和其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合式显示装置，包含具有位于背面的第一基板及位于显示侧的第二基板的显示面板，以及设置于第二基板之上的指向性纳米线栅偏光层。显示面板可在第一操作模式与第二操作模式之间切换。指向性纳米线栅偏光层具有纳米线栅偏光方向。指向性纳米线栅偏光层包含设置在至少一个图案区域上的至少一个有色涂层。在第一操作模式中，指向性纳米线栅偏光层用作显示面板的偏振器，且显示面板用以显示影像。在第二操作模式中，射向显示面板的环境光至少部分由指向性纳米线栅偏光层的图案区域反射，以显示预设计的有色图案。

Description

具有混合式显示面板的显示装置和其形成方法
技术领域
本公开内容是关于一种显示技术，且特别是关于一种具有指向性纳米线栅偏光层的混合式显示面板的显示装置。
背景技术
容易使人分散注意力的屏幕几乎占据我们现代生活的每个方面。然而，诸如木质感显示器的混合式显示器借着提供平静且专注于家的屏幕显示，提供了改变这种情况的希望。当木质感显示器未使用时，所有技术痕迹都会消失，只留下温暖的木质感正面。
目前，形成混合式显示器的一种方法是在常规显示器的前方放置薄膜。薄膜可以是半透明的，以显示混合式显示器的图案，例如木质感显示器的木质感图案。然而，半透明的薄膜可能会降低显示器的亮度及影像清晰度。
因此，如何提供一种显示装置以解决上述缺陷和不足之处，实为本领域迄今未解决的需求。
发明内容
本公开的一种态样涉及一种显示装置，包含配置成在第一操作模式与第二操作模式之间切换的显示面板，其中显示面板具有在垂直方向上彼此相对的第一基板及第二基板，第一基板位于显示面板的背面，并且第二基板位于显示面板的显示侧。显示装置亦包含设置于第二基板之上的指向性纳米线栅偏光层，其中指向性纳米线栅偏光层具有垂直于垂直方向的纳米线栅偏光方向，并且指向性纳米线栅偏光层包含设置在至少一个图案区域上的至少一个有色涂层。在第一操作模式中，指向性纳米线栅偏光层用作显示面板的偏振器，且显示面板用以显示影像。在第二操作模式中，朝显示面板入射的环境光至少部分由指向性纳米线栅偏光层的至少一个图案区域反射，以显示预先设计的有色图案。
在一些实施例中，显示面板为液晶显示面板，包含用以在第一操作模式与第二操作模式之间切换的背光模块，以及显示单元结构。显示单元结构包含于垂直方向上彼此间隔开的第一基板及第二基板，从而在它们之间形成单元间隙，其中第一基板具有面对单元间隙的第一侧，以及相对于第一侧且面对背光模块的第二侧，并且指向性纳米线栅偏光层设置于第二基板之上。显示单元结构亦包含设置于第一基板的偏光层，以及设置于单元间隙之内且包含具有介电常数非均向性的液晶分子的液晶显示结构，其中偏光层具有偏振方向垂直于纳米线栅偏光方向以及垂直方向。在第一操作模式中，背光模块向显示单元结构发射光，偏光层使背光模块发出的光经过偏振，且控制液晶显示结构以允许偏光层所偏振的偏振光穿过液晶显示结构以及指向性纳米线栅偏光层，以显示影像。在第二操作模式中，朝显示单元结构入射的环境光至少部分由指向性纳米线栅偏光层反射，以显示预先设计的有色图案。
在一些实施例中，第二基板具有面对单元间隙的第三侧，以及相对于第三侧的第四侧，并且指向性纳米线栅偏光层设置于第二基板的第三侧上。
在一些实施例中，第二基板具有面对单元间隙的第三侧，以及相对于第三侧的第四侧，并且指向性纳米线栅偏光层设置于第二基板的第四侧上。
在一些实施例中，液晶显示结构包含设置于单元间隙中、具有液晶分子并且定义多个像素的液晶层，以及设置在第一基板的第一侧之上的阵列层，其中阵列层包含对应至多个像素的多个像素电路。对于每个像素，在第一操作模式中，阵列层的像素电路相应地提供电压以驱动液晶层的液晶分子，进而使偏光层所偏振的偏振光穿过液晶层以及指向性纳米线栅偏光层，以显示影像。
在一些实施例中，液晶显示面板另包含设置于单元间隙中的至少一个密封层以密封液晶显示结构之中的液晶分子，且指向性纳米线栅偏光层与至少一个密封层沿垂直方向的投影重叠。
在一些实施例中，显示面板为发光二极管显示面板，包含在垂直方向上彼此间隔开的第一基板及第二基板、设置于第一基板与第二基板之间的发光二极管阵列，以及设置于指向性纳米线栅偏光层与第二基板之间的四分之一波长片，其中指向性纳米线栅偏光层设置于第二基板远离第一基板的一侧上，发光二极管阵列具有多个发光二极管并且定义多个像素。在第一操作模式中，发光二极管阵列发光，且指向性纳米线栅偏光层使发光二极管阵列发出的光经过偏振以显示影像。在第二操作模式中，朝发光二极管显示面板入射的环境光至少部分由指向性纳米线栅偏光层反射，以显示预先设计的有色图案。
在一些实施例中，指向性纳米线栅偏光层由多个沿纳米线栅偏光方向平行延伸的线栅所形成，并且线栅间之间距小于λ/2，其中λ为光的波长。
在一些实施例中，线栅的相邻两者之间隔在50nm至100nm之间的范围内，每条线栅的宽度在50nm至100nm之间的范围内，并且每条线栅沿垂直方向的高度在150nm至350nm之间的范围内。
在一些实施例中，指向性纳米线栅偏光层包含多个有色涂层所形成多个图案区域，每一图案区域由金属合金对应地形成，并且在第二操作模式中，朝显示面板入射的环境光至少部分由多个图案区域反射，以显示做为预先设计的有色图案的多色纹理。
在一些实施例中，有色涂层由多个金属合金所形成，每一图案区域对应于金属合金中不同的一种，并且每一金属合金选自Al2O3、V2O3、Cr2O3、TiO2、NiO、(TiAl)N、TiNx、ZrN、TiZrN、TiCN、TaN、SiC、TiAlCN、TiC、WC、TiCxNy以及ZrCxNy或其组合所组成的群组。
在一些实施例中，显示装置进一步包含压电高分子层设置于第二基板远离第一基板的一侧上，其中施加外部交流电场到压电高分子层，使压电高分子层产生机械振动。
在一些实施例中，压电高分子层为聚偏二氟乙烯层。
在一些实施例中，藉由提供第一交流信号给具有导电材料的指向性纳米线栅偏光层，并提供第二交流信号给透明电极层来产生外部交流电场，其中压电高分子层设置于指向性纳米线栅偏光层与透明电极层之间，并且第一交流信号与第二交流信号具有不同的频率。
在一些实施例中，显示装置进一步包含透明电极层设置于第二基板与压电高分子层之间，其中至少一个指向性纳米线栅偏光层设置于压电高分子层之上，以使压电高分子层夹在透明电极层与至少一个指向性纳米线栅偏光层之间。
本公开的另一态样提供一种形成上述显示装置的指向性纳米线栅偏光层的方法。在一些实施例中，方法包含藉由溅射金属合金或是反应式电浆沉积金属合金于第二基板上以形成一或多个有色涂布层、在有色涂布层上形成铝层，以及压印铝层和有色涂布层以形成多个沿纳米线栅偏光方向平行延伸的线栅，其中线栅形成指向性纳米线栅偏光层，并且有色涂布层形成有色涂层。
在一些实施例中，每一图案区域对应于金属合金中不同的一种，并且每一金属合金选自Al2O3、V2O3、Cr2O3、TiO2、NiO、(TiAl)N、TiNx、ZrN、TiZrN、TiCN、TaN、SiC、TiAlCN、TiC、WC、TiCxNy以及ZrCxNy或其组合所组成的群组。
在参阅后续图式及后续描述的实施方式后，可清楚理解本公开的上述态样和其他态样，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和变更。
附图说明
附图绘示本公开的一或多个实施方式，结合附图和以下描述可以解释本公开的概念。当情况符合时，附图中使用相同的参考符号以表示实施方式中相同或相似的元件。
图1依据本公开一些实施例，绘示具有木质感图案的混合式显示装置的示意图。
图2A依据本公开一实施例，绘示混合式液晶显示装置的示意图。
图2B依据本公开另一实施例，绘示混合式液晶显示装置的示意图。
图3依据本公开一实施例，绘示指向性纳米线栅偏光层的示意图。
图4A依据本公开一实施例，绘示具有预先设计图案的混合式显示装置的示意图。
图4B示意性地绘示图4A所示的混合式显示装置的预制的指向性纳米线栅偏光层的局部截面图。
图4C依据本公开一实施例，绘示具有预先设计图案的混合式显示装置的示意图。
图4D示意性地绘示图4C所示的混合式显示装置的预制的指向性纳米线栅偏光层的局部截面图。
图5A至图5C绘示从图4D所示的预制的指向性纳米线栅偏光层形成指向性纳米线栅偏光层的流程示意图。
图6依据本公开另一实施例，绘示混合式LED显示装置的示意图。
图7依据本公开又一实施例，绘示混合式液晶显示装置的示意图。
其中，附图标记：
100:混合式显示装置
110,210,210′,710:显示面板
120:文字
130:符号
200,200′,700:混合式液晶显示装置
212,612:第一基板
212A,612A:第一侧
212B,612B:第二侧
214,614:第二基板
214A,614A:第三侧
214B,614B:第四侧
220:背光模块
230,230′,300,630,730:指向性纳米线栅偏光层
240,640:阵列层
245,645:主动矩阵开关元件
250:液晶层
260,260′,660:四分之一波长片
270:彩色滤波结构
275:黑色矩阵结构
280:偏光层
290:密封结构
310,500:线栅
320:入射光
330:透射光
340:反射光
400,400′:显示区域
402,404:图案区域
410:纳米线栅偏光基板
420,430:有色涂布层
440:铝层
510:铝部分
520,530:有色涂层部分
600:LED显示装置
610:LED显示面板
650:LED
732:压电高分子层
735:透明电极层
H:高度
P:间距
S:间隔
TE,TM:部分光
W:宽度
X,Y,Z:轴
具体实施方式
在下文中参考附图更全面地描述本公开，其中附图示出了本公开的示例性实施例。然而，本公开可以许多不同的形式来实施，并且不应解释为限于在此阐述的实施例。相对地，提供这些实施例以使得本公开是透彻和完整的，并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。相同元件将以相同的符号标示贯穿全文来进行说明。
在说明书所使用的术语通常具有每个用词使用在此领域中、在此发明的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下方或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员有关本公开的描述上额外的引导。为了方便起见，可能会突显某些用词，例如使用斜体及/或引号。突显的使用不会影响用词的范围和含义。无论是否突显，在相同上下文中，用词的范围和含义都是相同的。应当理解，同一件事可以用一种以上的方式说明。因此，替代的语言与同义词可用于本文所讨论的任何一个或多个用词，并且关于是否在此阐述或讨论用词也不具有任何特殊意义。本文提供某些用词的同义词。一个或多个同义词的叙述不排除使用其他同义词。在说明书中任何地方使用的示例，包含本文所讨论的任何用词的示例，仅是说明性的，绝不限制本公开或任何示例性用词的范围和含义。同样地，本公开不限于说明书中所给出的各种实施例。
应理解到，当一个元件称为在另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上，或者还可能存在插入元件。相比之下，当一个元件称为“直接在另一个元件上”时，则不存在插入元件。本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“第一部件”、“第一区域”、“第一层”或“第一部分”可以称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非内容清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在包括复数形式。还应当理解，当在说明书中使用时，术语“包括”、“包含”或“具有”指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。
此外，诸如“下”或“底部”、“上”或“顶部”和“左”、“右”的相对术语可在本文中用于描述如图所示的一个元件与另一元件的关系。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则描述为在其他元件的“下”侧的元件将定向在其他元件的“上”侧。因此，取决于附图的特定取向，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则描述为在其它元件“下”或“下方”的元件将定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下”或“下方”可以包括上方和下方的取向。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当解释为具有与它们在相关技术和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。
本文使用的“约”、“近似”或“大致上”普遍上表示在给定数值或范围的20％内、较佳在10％内、更佳在5％内。本文提出的数值为估计值，如果没有详述，表示其可包括“约”、“近似”或“大致上”等术语。
以下将结合附图对本公开的实施例进行描述。根据本文所体现以及广泛描述的本公开目的，本公开在一些态样涉及混合式显示装置。
请参照图1，图1为依据本公开一些实施例的具有木质感图案的混合式(blended)显示装置的示意图。如图1所示，混合式显示装置100可具有带有木质感图案的显示面板110，并且某些文字120与符号130显示在显示面板110上。如上所述，形成混合式显示装置的一种方法是可在常规显示装置的显示侧上使用半透明薄膜，但是此半透明薄膜可能会降低显示装置的亮度及影像清晰度。
为了弥补此缺陷，在本公开的一个态样中，可以藉由在显示装置的显示面板中提供指向性(directional)纳米线栅偏光器(nanowire grid polarizer，NWGP)层来形成混合式显示装置。具体而言，指向性纳米线栅偏光层具有垂直于显示面板的垂直方向的纳米线栅偏光方向，并且指向性纳米线栅偏光层包含设置在至少一个图案区域上的至少一个有色涂层，以形成混合式显示装置的混合式图案。显示装置可在第一操作模式(显示模式)与第二操作模式(反射模式)之间切换。在第一操作模式中，指向性纳米线栅偏光层用作显示面板的偏振器，且显示面板可以用于显示影像。在第二操作模式中，显示面板不显示影像，且朝显示面板入射的环境光至少部分由指向性纳米线栅偏光层的至少一个图案区域反射，以显示预先设计的有色图案。在这种情形下，混合式显示装置可以在不降低显示装置的亮度的情况下良好地运作。
图2A为依据本公开一实施例的混合式液晶显示(liquid crystal display，LCD)装置的示意图。具体而言，为了描述的目的，在图2A中提供了三维的X-Y-Z坐标，其中X轴方向表示混合式液晶显示装置200的宽度方向，Y轴方向表示混合式液晶显示装置200的长度方向，并且Z轴方向表示混合式液晶显示装置200的垂直方向。特别的是，Z轴方向的正方向为向前方向，而Z轴方向的负方向为向后方向。
如图2A所示，混合式液晶显示装置200包含显示面板210以及设置于显示面板210的背面(如图2A所示的底侧)的背光模块220。背光模块220用于向显示面板210发射光。显示面板210为液晶显示面板，其用作液晶显示装置的显示单元结构，并且可在第一操作模式(即显示模式)与第二操作模式(即反射模式)之间切换，并且背光模块220也相应地可在第一操作模式与第二操作模式之间切换。具体而言，显示面板210具有在Z轴方向(即垂直方向)上彼此相对的第一基板212及第二基板214，其中第一基板212位于显示面板210的背面(如图2A所示的底侧)，而且第二基板214位于显示面板210的显示侧(如图2A所示的前侧或顶侧)。在第一基板212与第二基板214间的单元间隙中形成液晶层250。液晶层250由具有介电常数非均向性的液晶分子形成，液晶分子可以是正的或负的，并且用于定义多个像素。在这种情形下，液晶分子可以垂直排列(homeotropically)或均质排列(homogeneously)。密封结构290设置于单元间隙中以密封单元间隙，使得液晶层250中的这些液晶分子可以密封在单元间隙内。第一基板212具有彼此相对的第一侧212A与第二侧212B，其中第一侧212A(如图2A所示的较上侧)面对液晶层250，并且第二侧212B(如图2A所示的较下侧)面对背光模块220。类似地，第二基板214具有彼此相对的第三侧214A与第四侧214B，其中第三侧214A(如图2A所示的较下侧)面对液晶层250，并且第四侧214B(如图2A所示的较上侧)面向外部环境。在第一基板212，阵列层240形成在面对液晶层250的第一基板212的第一侧212A之上，并且在阵列层240上设置多个主动矩阵开关元件245对应于像素。特别是，主动矩阵开关元件245包含与像素相对应的像素电路以及薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)。阵列层240、主动矩阵开关元件245以及液晶层250共同形成混合式液晶显示装置200的液晶显示结构。此外，在第一基板212面对背光模块220的第二侧212B上形成偏光层280。然而，在其他实施例中，偏光层280可以形成在第一基板212的第一侧212A上，本公开并不限于此。在第二基板214的一侧，指向性纳米线栅偏光层230与四分之一波长片(quarter wave plate)260设置在第二基板214面对液晶层250的第三侧214A之上。此外，多个彩色滤波结构270设置在面对液晶层250的四分之一波长片260之上，并且多个黑色矩阵结构275形成于彩色滤波结构270之间。换句话说，指向性纳米线栅偏光层230与彩色滤波结构270设置在相同的第二基板214上。然而，在其他实施例中，指向性纳米线栅偏光层230与彩色滤波结构270可以设置在不同的基板上，本公开并不限于此。偏光层280与指向性纳米线栅偏光层230(其可以用作偏振器)的偏振方向彼此垂直。
图2B为依据本公开另一实施例的混合式液晶显示装置的示意图。具体而言，图2B采用了与图2A相同的三维X-Y-Z坐标。如图2B所示，混合式液晶显示装置200′包含显示面板210′以及设置于显示面板210′的背面(如图2B所示的底侧)的背光模块220。图2B所示的显示面板210′与图2A所示的显示面板210之间的差异在于设置在第二基板214上的结构。具体而言，指向性纳米线栅偏光层230′设置于第二基板214面向外部环境的第四侧214B之上，并且四分之一波长片260′设置于第二基板214的面对液晶层250的第三侧214A之上。换句话说，指向性纳米线栅偏光层230′与四分之一波长片260′设置于第二基板214的相对两侧上。此外，彩色滤波结构270直接设置在第二基板214面对液晶层250的第三侧214A之上，并且黑色矩阵结构275形成于彩色滤波结构270之间。显示面板210′的其他结构，包含阵列层240、主动矩阵开关元件245、液晶层250、偏光层280以及密封结构290，与图2A所示显示面板210的结构相似或相同，因此在下文中不再详细说明。
在一些实施例中，如图2A与图2B所示，指向性纳米线栅偏光层230或指向性纳米线栅偏光层230′与密封结构290沿垂直方向的投影重叠。
图3为依据本公开一实施例的指向性纳米线栅偏光层的示意图。具体而言，图3采用了与图2A相同的三维X-Y-Z坐标。如图3所示，指向性纳米线栅偏光层300包含由铝(Al)形成并且沿着纳米线栅偏光方向(即如图3所示的Y轴方向)平行延伸的多个线栅310。但是，在其他实施例中，线栅310可以由铝以外的其他导电材料形成，本公开并不限于此。每个线栅310具有沿X轴方向的宽度W以及沿Z轴方向的高度H，并且指向性纳米线栅偏光层300中的线栅310以间距P排列。具体而言，Z轴方向可以是如图2A所示的显示面板210或是如图2B所示的显示面板210′的垂直方向。换句话说，当指向性纳米线栅偏光层300设置于显示面板210或显示面板210′中时，指向性纳米线栅偏光层300的纳米线栅偏光方向(如图3所示的Y轴方向)垂直于垂直方向(如图3所示的Z轴方向)。指向性纳米线栅偏光层300可以起到以下作用，当入射光320入射在指向性纳米线栅偏光层300上时，入射光320是非偏振的。换句话说，入射光320包含具有沿线栅310的延伸方向的横向电场(transverse electric)的部分光TE以及具有与线栅310的延伸方向垂直的横向磁场(transverse magnetic)的部分光TM。部分光TM(垂直于线栅310的纳米线栅偏光方向偏振的光)穿透指向性纳米线栅偏光层300成为透射光330，并且部分光TE(沿线栅310的纳米线栅偏光方向偏振的光)被指向性纳米线栅偏光层300反射成为反射光340。在一些实施例中，指向性纳米线栅偏光层300的间距P(等于一个线栅310的宽度与两个相邻线栅310间的间隔S的和)必须是小于λ/2的子波长，其中λ为光的波长。例如，可以基于可见光的波长(λ≥400nm)将间距P设定为200nm。在一些实施例中，间隔S可以在50nm至100nm之间的范围内，宽度W可以在50nm至100nm之间的范围内，并且高度H可以在150nm至350nm之间的范围内。在一实施例中，宽度W可为75nm，并且高度H可为250nm。
可以使用如图2A所示的混合式液晶显示装置200做为示例性实施例，来详细描述具有指向性纳米线栅偏光层300的混合式显示装置的操作。换句话说，指向性纳米线栅偏光层300用作图2A所示的指向性纳米线栅偏光层230。应当注意，混合式显示装置的其他实施例，例如图2B所示的混合式液晶显示装置200′，其运作方式类似，因此其操作的细节不再详细阐述。
如上所述，在图2A所示的混合式液晶显示装置200中，显示面板210与背光模块220可在第一操作模式与第二操作模式之间相应地切换。在第一操作模式(即显示模式)中，显示面板210与背光模块220都在运作中以显示影像，并且在这种情形下，指向性纳米线栅偏光层230用作显示面板210的偏振器。具体而言，背光模块220向显示面板210发射光，并且偏光层280使背光模块220发出的光经过偏振。偏振光继续向由阵列层240、主动矩阵开关元件245以及液晶层250形成的液晶显示结构透射，并且控制液晶显示结构以允许偏振光穿过液晶显示结构。特别是，对于每一个像素，像素中的主动矩阵开关元件245中的像素电路相应地提供电压以驱动像素中的液晶层250的液晶分子，以使其取向为期望的方向，从而允许(或不允许)偏振光穿过用于像素的液晶层250。一旦偏振光穿过液晶显示结构，则偏振光接着穿过彩色滤波结构270、四分之一波长片260以及指向性纳米线栅偏光层230，向外发射以显示影像，使得外部环境的观看者可以感知到从显示面板发射的光，并查看显示在显示装置上的影像。
而另一方面，在第二操作模式(即反射模式)中，显示面板210与背光模块220均处于关闭模式而不显示影像。换句话说，背光模块220不向显示面板210发射光。在这种情形下，指向性纳米线栅偏光层230用作反射器，并且朝显示面板210入射的环境光至少部分被指向性纳米线栅偏光层230反射，以显示预先设计的有色图案。
为了在第二操作模式下显示预先设计的有色图案，指向性纳米线栅偏光层230可以预先设计以包含设置在至少一个图案区域上的至少一个有色涂层。例如，图4A为依据本公开一实施例的具有预先设计图案的混合式显示装置的示意图。图4B示意性地示出图4A所示的混合式显示装置的预制的指向性纳米线栅偏光层的局部截面图。如图4A所示，混合式显示器的整个显示区域400具有相同的有色图案。因此，如图4B所示，可以于纳米线栅偏光基板410上设置有色涂布层420以形成预制的指向性纳米线栅偏光层。另一方面，图4C为依据本公开一实施例的具有预先设计图案的混合式显示装置的示意图。图4D示意性地示出图4C所示的混合式显示装置的预制的指向性纳米线栅偏光层的局部截面图。如图4C所示，混合式显示器的整个显示区域400′旨在显示具有多个图案区域402及图案区域404的更复杂的多色图案。因此，可以于纳米线栅偏光基板410上设置两个不同的有色涂布层420和有色涂布层430，以对应图案区域402及图案区域404，进而形成图4D所示的预制的指向性纳米线栅偏光层。具体而言，两个有色涂布层420及有色涂布层430中的每一个可以由金属合金对应地形成。
图5A至图5C绘示从图4D所示的预制的指向性纳米线栅偏光层形成指向性纳米线栅偏光层的流程示意图。如图5A所示，提供图4D所示的预制的指向性纳米线栅偏光层，藉由溅射或反应式电浆沉积相应材料在纳米线栅偏光基板410上以形成有色涂布层420及有色涂布层430。如图5B所示，然后在有色涂布层420及有色涂布层430上形成铝层440(例如，藉由溅射或其他沉积方法)。接着，压印(imprint)铝层440与有色涂布层420及有色涂布层430以形成线栅500，如图5C所示。其中每个线栅500由铝部分510以及有色涂层部分520及/或有色涂层部分530形成，从而形成多个图案区域。因此，在第二操作模式中，朝显示面板入射的环境光至少部分被多个图案区域反射，以显示多色纹理做为预先设计的有色图案。
图5A至图5C所示的有色涂布层420及有色涂布层430，其对应于指向性纳米线栅偏光层的图案区域，可以使用不同的有色涂层材料形成。具体而言，有色涂布层420及有色涂布层430中的每一个可以对应于特定不同的有色涂层材料。目前，显示金属反射的有色涂层材料出现在商业世界的每个地方。例如，装饰性涂层应用于珠宝、个性化物品(诸如眼镜框、手表和笔)、汽车和家庭固定装置、玻璃艺术品、建筑窗户甚至体育器材、多媒体和时尚。可以藉由溅射金属铝、钛、铬、镍、金、铜等的合金或藉由反应式电浆沉积这些材料的化合物产生多种颜色，并且可以藉由这些材料的不同化合物的多层结构来产生各种纹理。在一些实施例中，每种金属合金选自于由Al2O3、V2O3、Cr2O3、TiO2、NiO、(TiAl)N、TiNx、ZrN、TiZrN、TiCN、TaN、SiC、TiAlCN、TiC、WC、TiCxNy以及ZrCxNy或其组合所组成的群组。表1显示了装饰涂层材料的常见颜色与成分。
表1
颜色 成分
蓝 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+2～3％V<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
猩红 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+2～3％Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
红 TiO<sub>2</sub>+0.5％Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
黄 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+0.5～1％NiO
深蓝 (TiAl)N
金黄 TiN<sub>x</sub>
黄绿 ZrN
金 TiZrN
青铜 TiCN
蓝灰 TaN
黑 SiC
黑 TiAlCN
深灰 TiC/WC
金红 TiC<sub>x</sub>N<sub>y</sub>
银/金/紫 ZrC<sub>x</sub>N<sub>y</sub>
在以上所述的每个实施例中，混合式显示装置为液晶显示装置。在一些实施例中，混合式显示装置也可以由发光二极管(light emitting diode，LED)显示装置实现。例如，图6为依据本公开另一实施例的混合式LED显示装置的示意图。具体而言，图6采用了与图2A相同的三维X-Y-Z坐标。如图6所示，混合式LED显示装置600包含LED显示面板610，其可以是微型LED显示装置或是有机LED(organic LED，OLED)显示装置，并且如前所述可以在第一操作模式(即显示模式)与第二操作模式(即反射模式)之间切换。具体而言，LED显示面板610具有在垂直方向上彼此相对的第一基板612及第二基板614，其中第一基板612位于LED显示面板610的背面(如图6所示的底侧)，而且第二基板614位于LED显示面板610的显示侧(如图6所示的顶侧)。第一基板612具有彼此相对的第一侧612A与第二侧612B，其中第一侧612A(如图6所示的较上侧)面对第二基板614，并且第二侧612B(如图6所示的较下侧)面对LED显示面板610的背面。类似地，第二基板614具有彼此相对的第三侧614A与第四侧614B，其中第三侧614A(如图6所示的较下侧)面对第一基板612，并且第四侧614B(如图6所示的较上侧)面向外部环境。在第一基板612，阵列层640形成在第一基板612的第一侧612A之上，并且在阵列层640上设置有对应于像素的多个主动矩阵开关元件645以及多个LED650。这些LED650可以是微型LED芯片或是OLED芯片。特别是，主动矩阵开关元件645包含与像素相对应的像素电路以及薄膜晶体管。阵列层640、主动矩阵开关元件645以及LED650共同形成LED显示面板610的LED阵列。在第二基板614的一侧，指向性纳米线栅偏光层630与四分之一波长片660设置在第二基板614面向外部环境的第四侧614B之上。在其他实施例中，指向性纳米线栅偏光层630与四分之一波长片660可以设置在第二基板614的第三侧614A上，使得指向性纳米线栅偏光层630与四分之一波长片660位于单元内。具体而言，四分之一波长片660设置于指向性纳米线栅偏光层630与第二基板614之间。LED显示装置600可在第一操作模式与第二操作模式之间切换。在第一操作模式(即显示模式)中，LED阵列中的LED650发光，并且指向性纳米线栅偏光层630使LED650发出的光经过偏振以显示影像。在第二操作模式(即反射模式)中，LED650不发光，并且朝LED显示面板610入射的环境光至少部分被指向性纳米线栅偏光层630反射，以显示预先设计的有色图案。
图7为依据本公开又一实施例的混合式液晶显示显示装置的示意图。具体而言，图7采用了与图2A相同的三维X-Y-Z坐标。如图7所示，混合式液晶显示装置700包含显示面板710以及设置于显示面板710的背面(如图7所示的底侧)的背光模块220。图7所示的显示面板710与图2B所示的显示面板210′之间的差异在于设置在第二基板214面向外部环境的第四侧214B之上的结构。具体而言，透明电极层735设置在第二基板214面向外部环境的第四侧214B上，指向性纳米线栅偏光层730与压电高分子层732设置于透明电极层735之上。在一些实施例中，压电高分子层732可以是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)层。具体而言，PVDF层是一种具有两种压电效应的压电高分子，包括直接压电效应及逆压电效应。特别是，当施加外部应力(机械、声或热)时，PVDF层会产生电荷，这是直接压电效应。而施加电场时，PVDF层会发生机械变形，这是逆压电效应。
如图7所示，压电高分子层732设置于指向性纳米线栅偏光层730与透明电极层735之间。透明电极层735用于产生外部交流(alternate current，AC)电场，此电场施加到压电高分子层732，使得压电高分子层732由于逆压电效应而产生机械振动。特别是，逆压电效应是指由于施加电场而导致的材料变形。根据电场的方向，变形可能会导致材料中的拉伸或压缩应变及应力，因此变形会产生机械振动。具体而言，可以藉由将第一交流信号提供给指向性纳米线栅偏光层730并将第二交流信号提供给透明电极层735来产生外部交流电场，其中第一交流信号与第二交流信号具有不同的频率。在一实施例中，可以采用PVDF层的逆压电效应来产生机械振动。具体而言，当施加外部交流电场时，PVDF层在其水平方向上拉伸并且在其垂直方向上(即在其厚度方向上)压缩。当撤掉外部交流电场后，PVDF层恢复原始形状。因此之故，AC电压使PVDF层振动。
前述的本公开的示例实施方式仅仅是为了说明与描述的目的，而非全部的实施方式或意图以精确的形式限制本公开。根据上述教示，当可对本公开做各种的更动与修改。
为了说明本公开的概念及实际应用，本公开选择并描述部分的实施例，使得本领域技术人员可更好地使用本公开与各种实施例，并对本案做各种修改以符合特定使用。本领域技术人员将理解，本公开的替代实施例不脱离本案的精神和范围内。因此，本公开的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准，而非受于前述实施例的限制。

Claims (17)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
一显示面板，用以在一第一操作模式与一第二操作模式之间切换，其中该显示面板具有在一垂直方向上彼此相对的一第一基板及一第二基板，该第一基板位于该显示面板的一背侧，并且第二基板位于该显示面板的一显示侧；以及
一指向性纳米线栅偏光层设置于该第二基板之上，其中该指向性纳米线栅偏光层具有垂直于该垂直方向的一纳米线栅偏光方向，并且该指向性纳米线栅偏光层包括至少一个有色涂层设置在至少一个图案区域上；
其中在该第一操作模式中，该指向性纳米线栅偏光层用作该显示面板的一偏振器，且该显示面板用以显示一影像；以及
其中在该第二操作模式中，朝该显示面板入射的一环境光至少部分被该指向性纳米线栅偏光层的该至少一个图案区域反射，以显示预先设计的一有色图案。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示面板为一液晶显示面板，其包括：
一背光模块，用以在该第一操作模式与该第二操作模式之间切换；以及
一显示单元结构，其包括：
在该垂直方向上彼此间隔开的该第一基板及该第二基板，该第一基板及该第二基板之间形成一单元间隙，其中该第一基板具有面对该单元间隙之一第一侧，以及相对于该第一侧且面对该背光模块的一第二侧，并且该指向性纳米线栅偏光层设置于该第二基板之上；
一偏光层设置于该第一基板，其中该偏光层具有一偏振方向垂直于该纳米线栅偏光方向以及该垂直方向；以及
一液晶显示结构设置于该单元间隙之内，该液晶显示结构包括具有介电常数非均向性的多个液晶分子；
其中在该第一操作模式中，该背光模块向该显示单元结构发射光，该偏光层使该背光模块发出的光经过偏振，且控制该液晶显示结构以允许该偏光层所偏振的一偏振光穿过该液晶显示结构以及该指向性纳米线栅偏光层，以显示该影像；以及
其中在该第二操作模式中，朝该显示单元结构入射的该环境光至少部分被该指向性纳米线栅偏光层反射，以显示预先设计的该有色图案。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该第二基板具有面对该单元间隙的一第三侧，以及相对于该第三侧的一第四侧，并且该指向性纳米线栅偏光层设置于该第二基板的该第三侧上。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该第二基板具有面对该单元间隙的一第三侧，以及相对于该第三侧的一第四侧，并且该指向性纳米线栅偏光层设置于该第二基板的该第四侧上。
5.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该液晶显示结构包括：
一液晶层设置于该单元间隙中，该液晶层具有该些液晶分子并且定义多个像素；以及
一阵列层设置在该第一基板的该第一侧之上，其中该阵列层包括多个像素电路对应至该些像素；
其中对于该些像素中的每一者，在该第一操作模式中，该阵列层的该些像素电路相应地提供一电压以驱动该液晶层的该些液晶分子，进而使该偏光层所偏振的该偏振光穿过该液晶层以及该指向性纳米线栅偏光层，以显示该影像。
6.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该液晶显示面板进一步包括至少一个密封层设置于该单元间隙中，以密封该液晶显示结构之中的该些液晶分子，且该指向性纳米线栅偏光层与该至少一个密封层沿该垂直方向的投影重叠。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示面板为一发光二极管显示面板，其包括：
在该垂直方向上彼此间隔开的该第一基板及该第二基板，其中该指向性纳米线栅偏光层设置于该第二基板远离该第一基板的一侧上；
一发光二极管阵列设置于该第一基板与该第二基板之间，该发光二极管阵列具有多个发光二极管，并且定义多个像素；以及
一四分之一波长片设置于该指向性纳米线栅偏光层与该第二基板之间；
其中在该第一操作模式中，该发光二极管阵列发光，且该指向性纳米线栅偏光层使该发光二极管阵列发出的光经过偏振以显示该影像；以及
其中在该第二操作模式中，朝该发光二极管显示面板入射的该环境光至少部分被该指向性纳米线栅偏光层反射，以显示预先设计的该有色图案。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该指向性纳米线栅偏光层由沿该纳米线栅偏光方向平行延伸的多个线栅所形成，并且该些线栅之间的间距小于λ/2，其中λ为光的波长。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，该些线栅的相邻两者的间隔在50nm至100nm之间的范围内，该些线栅中每一者的宽度在50nm至100nm之间的范围内，并且该些线栅中每一者沿该垂直方向的高度在150nm至350nm之间的范围内。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该指向性纳米线栅偏光层包括多个有色涂层形成多个图案区域，该些图案区域中每一者由对应的一金属合金形成，并且在该第二操作模式中，朝该显示面板入射的该环境光至少部分被该些图案区域反射，以显示一多色纹理做为预先设计的该有色图案。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，该些有色涂层由多个金属合金所形成，该些图案区域中每一者对应于该些金属合金中不同的一者，并且该些金属合金中每一者选自Al2O3、V2O3、Cr2O3、TiO2、NiO、(TiAl)N、TiNx、ZrN、TiZrN、TiCN、TaN、SiC、TiAlCN、TiC、WC、TiCxNy以及ZrCxNy或其组合所组成的群组。
12.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，进一步包括：
一压电高分子层设置于该第二基板远离该第一基板的一侧上，其中施加一外部交流电场到该压电高分子层，使该压电高分子层产生机械振动。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，该压电高分子层为聚偏二氟乙烯层。
14.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，藉由提供一第一交流信号给具有导电材料的该指向性纳米线栅偏光层，并提供一第二交流信号给一透明电极层来产生该外部交流电场，其中该压电高分子层设置于该指向性纳米线栅偏光层与该透明电极层之间，并且该第一交流信号与该第二交流信号具有不同的频率。
15.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，进一步包括一透明电极层设置于该第二基板与该压电高分子层之间，其中该指向性纳米线栅偏光层设置于该压电高分子层之上，以使该压电高分子层夹在该透明电极层与该指向性纳米线栅偏光层之间。
16.一种形成如权利要求9所述的显示装置的该指向性纳米线栅偏光层的方法，其特征在于，包括：
藉由溅射多个金属合金或是反应式电浆沉积该些金属合金于该第二基板上以形成一或多个有色涂布层；
形成一铝层于该一或多个有色涂布层上；以及
压印该铝层以及该一或多个有色涂布层以形成沿该纳米线栅偏光方向平行延伸的多个线栅，其中该些线栅形成该指向性纳米线栅偏光层，并且该一或多个有色涂布层形成该至少一个有色涂层。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该至少一个图案区域中每一者对应于该些金属合金中不同的一者，并且该些金属合金中每一者选自Al2O3、V2O3、Cr2O3、TiO2、NiO、(TiAl)N、TiNx、ZrN、TiZrN、TiCN、TaN、SiC、TiAlCN、TiC、WC、TiCxNy以及ZrCxNy或其组合所组成的群组。
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