TW201326919A

TW201326919A - 顯示裝置

Info

Publication number: TW201326919A
Application number: TW101137359A
Authority: TW
Inventors: Andrew John Ouderkirk; Chun-Chieh Chen; Kelly Reed Ingham; Kuang-Ming Kao; Dhritisunder Bhattacharya; Henry Sontaduga; Kuo-Chung Yin
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2013-07-01
Also published as: CN103907149A; US9885903B2; SG189560A1; US20140267987A1; WO2013055549A1

Abstract

一種顯示裝置包含：一空間燈光調變器總成，其包括用於顯示一影像之主動顯示元件；一經圖案化之色彩層，其包括至少一彩色像素陣列；一反射器，其用於反射環境入射光；及一光吸收層，其中該彩色像素陣列包含包括能夠透射一第一色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第一像素群，及包括能夠透射一第二色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第二像素群。

Description

顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置，特定詳言，一種彩色顯示裝置，及一種併有該顯示裝置之顯示面板。

主動型矩陣空間燈光調變顯示器(SLM)包括液晶顯示器(LCD)、電泳顯示器(EPD)、電濕潤顯示器、膽固醇顯示器、可定址之可壓縮光子晶體(諸如在KR20090072146中所描述)及微機電系統顯示器(MEMS)。此等顯示器在以下三種照明模式之一者下操作：背光式、反射式及半穿透半反射式，半穿透半反射式係背光式照明模式與反射式照明模式之組合。反射式照明模式及半穿透半反射式照明模式涉及使用SLM反射環境光以便顯示影像，而不使用背光。有利地，該顯示之影像在明亮條件下輕易可見，且功率消耗顯著低於背光式顯示裝置。

當前，使用主動型矩陣SLM之彩色影像形成對反射式照明模式及半穿透半反射式照明模式呈現挑戰。通常使用包含紅色、綠色及藍色像素之重複陣列的經圖案化之彩色矩陣來提供彩色顯示。然而，由於光穿過彩色矩陣層及與每一層相關聯之電極，因此可導致光品質之降級及視差問題。正進行之研究及開發聚焦於提供能夠提供可接受的影像品質之經圖案化之彩色矩陣。

因此，存在對於在明亮的環境照明(包括直接陽光)下具有高亮度及對比度、可廉價地製造且可顯示良好品質影像之彩色反射式顯示器之需求。

在一態樣中，一種顯示裝置包含：一SLM總成，其包括用於顯示一影像之主動顯示元件；及一經圖案化之色彩層，其包括至少一彩色像素陣列，其中該彩色像素陣列包含包括能夠透射一第一色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第一像素群，及包括能夠透射一第二色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第二像素群。在其他態樣中，提供了一種包含該顯示裝置之載具器具面板。

在另一態樣中，一空間燈光調變器包括一規則像素陣列，其中該像素陣列包括具有規則地分佈於一可切換電極面板上之可切換電極之一陣列的至少一列。一第一色彩覆蓋至少兩個鄰近像素，且一第二色彩覆蓋在一個別列中之至少兩個額外鄰近像素。

此等及其他態樣描述於以下[實施方式]中。決不應將上述[發明內容]視作對所主張之標的物的限制，該標的物僅由如本文中所闡述之申請專利範圍界定。

貫穿本說明書，參看隨附圖式，在隨附圖式中，相似參考數字指明相似元件。

諸圖未必按比例繪製。然而，應理解，使用數字指代給定圖中之組件並不意欲限制另一圖中以同一數字標記的組件。

某些顯示器(諸如用於機車或汽車器具面板之顯示器)需要色彩，但需要色彩之部分位於顯示器之特定區域，且影像圖形可能簡單。待投影之影像包括數字、字母、符號或簡單的圖形儀錶。例如，在機車或汽車之情況下，速度及每分鐘轉速(RPM)顯示可由黑色表示正常RPM範圍，且紅色表示過高的RPM。若黑色及/或紅色範圍具有空值，例如，當載具靜止時，可顯示黑色。同樣地，可在正常時以黑色指示其他部分(諸如，警告指示器、燃料表及類似者)，以紅色指示警告。

本發明者已發現，可藉由併有如本文中所描述的經圖案化之色彩層提供具有高亮度區域的具優異日光下可讀性之彩色顯示面板。組合高解析度主動型矩陣顯示器與相鄰地覆蓋鄰近像素之彩色濾光片允許高顯示解析度與高色域及高亮度及高效率之組合。此外，可按以下方式應用彩色濾光片：可易於在製造中改變彩色濾光片圖案，從而允許低成本定製設計。

高效率顯示器可提供非常緊湊且輕型的顯示器系統。此對於攜帶型裝置中之顯示器及較大之對重量敏感之應用係重要的。舉例而言，本發明可降低機動載具之重心並改良穩定性。

圖1展示一實施例之橫截面圖。在此實施例中，經圖案化之色彩層插入於反射偏光器與液晶之間。經圖案化之色彩層透射第一色彩及第二色彩；若液晶分子經配置以阻擋經反射之光的透射，則顯示黑色。舉例而言，第一色彩之光線10由吸收偏光器偏光，由液晶層旋轉，由色彩層濾光，由反射偏光器反射，且由顯示器作為光線12發射。第二色彩之光線14沿著同一路徑，但由顯示器作為光線16發射，並具有第二色彩。光線18未由液晶旋轉，並由反射偏光器透射且至少部分地由吸收層吸收。

液晶模組中之組件次序可改變。舉例而言，可使經圖案化之色彩層位於吸收偏光器與液晶層之間。色彩層類似地透射第一色彩與第二色彩；若入射光由吸收層吸收，則顯示黑色。如圖2中所示，第一色彩之光線10由色彩層透射，且隨後由透射該第一色彩之色彩層濾光。隨後，光線10由液晶層旋轉，由反射偏光器反射，且由顯示器作為光線12發射。第二色彩之光線14沿著同一路徑，但由顯示器作為光線16發射，並具有第二色彩。光線18未由液晶旋轉，並由反射偏光器透射且至少部分地由吸收層吸收，從而導致黑色被顯示。

或者，如圖3中所示，可使經圖案化之色彩層位於吸收偏光器上方。色彩層類似地透射第一色彩與第二色彩。例如，第一色彩之光線10由色彩層透射，並隨後由吸收偏光器偏光，由液晶層旋轉，由反射偏光器反射，且由顯示器作為光線12發射。第二色彩之光線14沿著同一路徑，但由顯示器作為光線16發射，並具有第二色彩。光線18未由液晶旋轉，並由反射偏光器透射且至少部分地由吸收層吸收。

每一彩色像素陣列包含包括能夠透射第一色彩之至少三個相鄰配置的像素之第一像素群，及包括能夠透射第二色彩之至少三個相鄰配置的像素之第二像素群。

圖4展示彩色像素陣列之各種實施例，其中每一像素群含有三個像素。第一實例展示三個綠色像素群及三個紅色像素群，第二實例展示三個藍色像素群及三個紅色像素群，且第三實例展示三個綠色像素群及三個藍色像素群。亦可使用白色像素群。如自圖所見，每一像素群之三個像素經配置為彼此相鄰，或換言之，其相互緊鄰。在一實施例中，每一像素群中之像素經按L形格式配置。在本發明之情況下，未考慮將對角相鄰之像素配置為彼此相鄰。當像素在列或行之一部分上相鄰時，其並不在組成顯示器之所有列或行上皆相鄰。

每一像素群內之像素具有實質上相同之色彩。該等像素之間的差異較佳地低於CIE 1931標準下之0.2單位，或更佳地低於0.05單位或低於0.025單位。

圖5展示彩色像素陣列包含三個不同色彩像素群之一實施例。第三像素群包含第三色彩之一或多個像素。圖6展示存在兩個像素群之其他實施例，每一像素群具有四個像素。

顯示器之可視範圍可藉由使組件中之一或多者散射光而改良。黏著層可具有非去偏光、低背向散射擴散組件，諸如，直徑在約200 nm與20,000 nm之間且粒子與矩陣之間的折射率差為約0.005至約0.030之球面丙烯酸粒子。

用於將該等層附著在一起之合適的黏著劑描述於US 6,288,172中。若擴散黏著劑位於吸收偏光器上方，則黏著劑可顯著地對光進行去偏光，但應具有低背向散射。較佳地，背向散射低於約5%，更佳地低於2%，且最佳地低於1%。或者，自反射偏光器之上表面至顯示器之最外的表面的表面中之一或多者可經由表面粗糙度及塗層中之一者或其組合擴散光。若散射功能在吸收偏光器與反射偏光器之間，則視情況，散射伴隨有少許去偏光。亦視情況，當置放於交叉的偏光器之間時，自塗層或表面結構之去偏光導致低於約20%之透射率。

圖7展示顯示紅色與橙色兩個不同色彩之載具器具面板，而數字及條及其他指示器以典型的LCD黑色/灰色顯示。此為固定型樣LCD上之固定型樣圖形。固定型樣圖形可置放於薄膜電晶體(TFT)主動型矩陣LCD上，從而允許顯示器具有固定型樣LCD之成本及亮度，但提供更動態之顯示。動態顯示可提供視機車之操作而定之不同資訊。例如，速度計可指示馬達運轉時之速度，及諸如服務間隔之診斷、諸如平均燃料消耗之效能指標及類似者。一般而言，液晶總成可包含標準TFT模組，或在反射式模式下不具有像素化之彩色濾光片之液晶反射式顯示器(例如，可購自Pixel Qi Corp.)，或在反射式及透射式模式下不具有像素化之彩色濾光片之液晶反射式顯示器。藉由使用TFT LCD，LCD可易於經修改以對新的圖形起作用，從而允許產品線內及客戶之間的變化，而不需要新的LCD庫存。

背吸收層亦可藉由(例如)自背光單元部分地透射光而發光，且黏著劑，色彩吸收層或反射偏光器之第一表面可擴散地散射光。

在本發明之另一態樣中，圖8展示來自SLM顯示器之一列像素，該SLM顯示器由具有至少一列及至少一行之配置之規則的SLM像素陣列20製造，該SLM像素陣列20至少部分地由具有至少兩個色彩區之經圖案化之色彩層22覆蓋，其中色彩覆蓋至少三個鄰近像素。圖8中舉例說明的為具有色彩區域24、26、28及30之經圖案化之色彩層22。該等色彩區域中之至少一者覆蓋一列中之至少三個鄰近像素。同等地，色彩區域可覆蓋一行中之至少三個鄰近像素。該等有色彩之區域中之每一者可為紅色、綠色、藍色、黑色或空白或其任何組合。舉例而言，色彩層可包括紅色、灰色、空白及橙色。色彩層亦可包括螢光或磷光材料。一個色彩區可覆蓋3個、4個、5個或更多個鄰近像素。

圖9展示色彩層22及具有靠近處於不透明或半透明狀態下之五個鄰近像素34的處於透明狀態下之兩個鄰近像素32之可定址像素20之列。

圖10展示一組態，其中空間燈光調變器可自一色彩切換至另一色彩或自一色彩切換至空白狀態，且同一色彩之3個、4個、5個或更多個像素彼此鄰近。組成SLM 40的有色彩之區可包括(例如)色彩區42、44、46及48。

作為圖10中所展示之顯示器之一實例，電泳顯示器(諸如在美國公開案2011-0085224中所描述，例如，如在彼公開案之圖7中所描述)可形成為具有R x C像素之尺寸的行與列之陣列，其中R與C兩者最少為五。像素可在一或多個平面中。列或行之任一者或兩者可以不同的墨水色彩製造，其中沿著同一列或行之至少3者具有同一墨水色彩之鄰近像素。

在本發明之另一態樣中，圖11展示R x C尺寸顯示器之一列之一實例。一陣列之可切換電極52規則地分佈於可切換電極面板50上。用於墨水58、60及62之井由非傳導性介電結構54形成。使用至少兩個不同的墨水來界定一個別列。每一色彩可覆蓋至少兩個鄰近像素。在此實例中，第一色彩58覆蓋三個鄰近像素，電泳墨水60覆蓋五個鄰近像素，且可選的第三墨水覆蓋四個鄰近像素。在操作中，可將鄰近像素中之一些或全部切換至透射狀態或至吸收狀態。

本發明之一額外態樣為面板之前部分可由太陽能反射薄膜覆蓋，作為不透明圖形上覆物之最外部分之部分以保護顯示器在直接陽光下不過熱。太陽能反射薄膜可保護顯示器在直接陽光下不過熱。過熱可使顯示器停止正確操作，例如，LCD顯示器之至少一些區域可超過清潔溫度，並使顯示器之至少部分直至溫度降低方能辨認。過熱亦可使顯示器中使用之光學薄膜(特定言之，偏光器及黏著劑組件)降級。具有相鄰色彩之不同區可造成顯示器之溫度的區域性差異，且可導致顯示器組件之過度翹曲、變形及降級。舉例而言，具有有色彩之區域的大區之顯示器在由直接陽光照射時可達到實質上比顯示器之空白區域高的溫度。可藉由組合具有色彩的區域性圖案之顯示器與排斥太陽光譜中之部分之塗層或薄膜來管理峰值溫度。舉例而言，可將塗層塗覆至該區域性圖案化顯示器之前面，其中該塗層反射IR光並透射可見光。

以下描述一種形成該顯示裝置之方法。前面圖形較佳地藉由以下步驟製造：

1.用防眩光防刮材料塗佈可自3M Company購得之太陽能反射薄膜之第一側。合適的塗佈在顯示器行業中係熟知的。

2.用圖形塗佈太陽能反射薄膜之第二側。該圖形可包括透明且無色區域、透明的有色彩之區域與不透明圖形之組合。

3.用可自3M Company購得之光學透澈黏著劑(OCA)層壓已印刷之太陽能反射薄膜之第二側。

4.製作LCD，其具有在一側上之一吸收偏光器、無彩色矩陣之LC及在顯示器之背側上的反射式顯示薄膜(RDF，其可自3M Company購得)。

5.將已印刷之圖形層壓至LCD上。

此組裝方法之變化包括將圖形施加至反射式偏光器之第一側，或該反射式偏光器之第一側與顯示器之前側之間的任一其他表面。LCM(液晶模組)中之彩色濾光片陣列亦可以該色彩或空白圖形來圖案化。亦可將圖案在不同表面之間分裂。亦可將圖形塗覆至顯示器之背側，亦即，在反射式偏光器後面。

背向反射器可為在第二表面上具有黑色或有色彩之塗層的反射式偏光器(RDF-B，可自3M Company購得)，非反轉或反轉半穿透半反射式薄膜(包括TDF，可自3M Company購得)，或吸收偏光器之背表面上之部分反射塗層。使用未偏光之光的SLM(諸如，電泳顯示器)可使用反射器，諸如，二氧化鈦粒子填充之塗層、空聚合物薄膜及反射式介電薄膜(諸如，可自3M Company購得之ESR薄膜)。

半穿透半反射式顯示器可由光源背光照亮，光源包括電致發光燈、有機LED光源、LED及其他光源。亦可使用(例如)諸如LED之膠印光源或為前面照明設計之光導來自顯示器之前面照射反射式或半穿透半反射式顯示器。半穿透半反射式顯示器亦可為針對某些色彩(例如，藍光及綠光)反射且針對其它色彩(例如，紅光)半穿透半反射之顯示器。

顯示器可部分地或全部地以太陽能反射式薄膜來覆蓋。合適的太陽能反射式薄膜包括SRF，其可自3M Company購得。較佳地，太陽能反射式薄膜對於6500 K日光具有至少90%透光平均發光回應，且平均反射至少70%的自850 nm至至少950 nm之IR光，兩者皆在與薄膜表面成法線角時量測。

儘管已特定參照本文中說明之較佳實施例描述了本發明，但熟習此項技術者應理解，其變化及修改可加以實現，且將屬於如由現在在下文中闡明的附於其之申請專利範圍界定的本發明之範疇。

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圖1為顯示裝置之一實施例之橫截面圖。

圖2為顯示裝置之另一實施例之橫截面圖。

圖3為顯示裝置之另一實施例之橫截面圖。

圖4、圖5及圖6為彩色像素陣列之各種實施例之平面圖。

圖7為併有顯示裝置之載具器具面板。

圖8為根據本發明之另一態樣的一列像素之側視圖。

圖9為根據本發明之另一態樣的一列像素之側視圖。

圖10為根據本發明之另一態樣的一列像素之側視圖。

圖11為根據本發明之另一態樣的R x C顯示器之一例示性列之側視圖。

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Claims

一種顯示裝置，其包含：一液晶總成，其包括用於顯示一影像之主動顯示元件，一經圖案化之色彩層，其包括至少一彩色像素陣列，一反射器，其用於反射環境入射光，及一光吸收層，其中該彩色像素陣列包含包括能夠透射一第一色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第一像素群，及包括能夠透射一第二色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第二像素群。
如請求項1之顯示裝置，其中該彩色像素陣列進一步包含包括能夠透射一第三色彩之至少一像素之一第三像素群。
如請求項1至2中任一項之顯示裝置，其中該第一像素群、該第二像素群及/或該第三像素群之該至少三個相鄰配置的像素經按一L形配置。
如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中該第一像素群包括四個相鄰配置的像素，且該第二像素群包括四個相鄰配置的像素。
如請求項1至4中任一項之顯示裝置，其中每一彩色像素陣列包括經按3列乘3行配置而配置之九個個別像素。
如請求項1至5中任一項之顯示裝置，其中該經圖案化之色彩層安置於該液晶總成上。
如請求項1至5中任一項之顯示裝置，其中該液晶總成包含一面向外部的吸收偏光器層，及一面向內部的液晶層。
如請求項7之顯示裝置，其中該經圖案化之色彩層安置於該吸收偏光器層與該液晶層之間。
如請求項7之顯示裝置，其中該經圖案化之色彩層安置於該液晶總成與該反射器之間。
如請求項1至9中任一項之顯示裝置，其中該反射器係選自一反射偏光器或一半穿透片(transflector)。
如請求項1至10中任一項之顯示裝置，其中該液晶總成為一薄膜電晶體(TFT)陣列液晶模組。
一種載具器具面板，其包含如請求項1至11中任一項之顯示裝置。
如請求項12之載具器具面板，其進一步包含一不透明的圖形層。
一種顯示裝置，其包含：一空間燈光調變器，其包括用於顯示一影像之主動顯示元件，一像素陣列，其至少部分地由具有至少兩個色彩區之一經圖案化之色彩層覆蓋，一反射器，其用於反射環境入射光，及一光吸收層，其中一第一色彩區域覆蓋能夠透射一第一色彩之至少該三個相鄰配置的像素之一第一像素群，且一第二色彩區域覆蓋能夠透射一第二色彩之至少三個相鄰配置的像素之一第二像素群，該第二色彩不同於該第一色彩。
如請求項14之顯示裝置，其中該等色彩區域中之至少一者覆蓋一列中之至少鄰近的三個像素。
如請求項14之顯示裝置，其中該等色彩區域中之至少一者覆蓋一行中之至少鄰近的三個像素。
如請求項14至16中任一項之顯示裝置，其進一步包含一太陽能反射薄膜，其對於6500 K日光具有至少90%透光平均發光回應，且平均反射至少70%的自850 nm至至少950 nm之IR光。
一種顯示裝置，其包含：一空間燈光調變器，其包括一規則像素陣列，其中該像素陣列包括具有規則地分佈於一可切換電極面板上的可切換電極之一陣列之至少一列，其中一第一色彩覆蓋至少兩個鄰近像素，且一第二色彩覆蓋在一個別列中之至少兩個額外的鄰近像素。
如請求項18之顯示裝置，其中用於收納墨水之複數個井係由一非傳導性介電結構形成，其中至少兩個不同色彩墨水用以定義一個別列。
如請求項19之顯示裝置，其中該等墨水中之至少一者包含一電泳墨水。
如請求項19及20中之任一項之顯示裝置，其進一步包含覆蓋至少兩個額外的鄰近像素之一第三色彩墨水。
如請求項19至21之任一項之顯示裝置，其中一第一色彩覆蓋至少三個鄰近像素，一電泳墨水覆蓋至少五個鄰近像素，且一第三墨水覆蓋至少四個額外的鄰近像素。
如請求項18之顯示裝置，其中該等鄰近像素之至少一部分可切換至一透射狀態或至一吸收狀態。
如請求項18至23中之任一項之顯示裝置，其進一步包含一太陽能反射薄膜，其對於6500 K日光具有至少90%透光平均發光回應，且平均反射至少70%的自850 nm至至少950 nm之IR光。