TW201439645A - 使用微柱狀物的顯示裝置和其之方法 - Google Patents

使用微柱狀物的顯示裝置和其之方法 Download PDF

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Abstract

在一觀點中，一顯示裝置包含用以供應光能的一光源和包含複數個微柱狀物的一光調變層，每一個微柱狀物具有一固定末端和一自由末端的。一活化層被架構以活化該些微柱狀物來調節自該光源通過該些微柱狀物的光能。

Description

使用微柱狀物的顯示裝置和其之方法
本揭示領域大體上關於顯示裝置。更特別地，本揭示領域關於使用微柱狀物進行光調節的顯示裝置。
電子顯示器係搭配例如行動電話、個人電腦、電視之類的許多裝置來使用。這類顯示器被使用以顯示資訊給一使用者或觀看該顯示器的他人。一顯示科技類型係已知為液晶顯示器(LCD)，並相較於習知陰極射線管顯示器，因為它相對地型薄、量輕、低耗電及低電磁輻射而變得越來越普及。
典型地，液晶顯示器係形成為包含置放於一薄膜電晶體(TFT)和一濾波層之間的液晶層的組件。當一電場被施加在該薄膜電晶體基板上的像素電極和在該濾波器上的輔助電極之間時，受影響的液晶分子方位被修改以改變透過該顯示器的透光率。藉由改變該透光率，在該顯示器上的影像可受到控制。然而，液晶顯示裝置需要使用偏光板，使得未偏振光在輸出該液晶顯示裝置前，先被轉換成偏振光。針對未偏振光的偏振光轉換會降低該顯示器效率(該亮度)而達該未偏振光亮度的百分之五十或更少。如此，額外電力消耗係需要，以增加這類顯示器亮度，其可降低可攜式或電池供電式顯示器的操作壽命。
進一步，液晶顯示器會受到“鬼影”或“殘像”的影響。鬼影涉及當螢幕自一影像切換至下一影像時，因為在該顯示器中，該液晶的慢切換速度而使一前影像不受期待地停留在一液晶顯示器螢幕上。
儘管已嘗試在液晶顯示器中的增加效率並降低鬼影，然一顯示器仍存在對光能效率與實際上消除該鬼影可能性的需求。
在一觀點中，一種顯示裝置包含用以供應光能的一光源和包含複數個微柱狀物的一光調變層，每一個微柱狀物具有一固定末端和一自由末端。一活化層被架構以活化該些微柱狀物來調節自該光源通過該些微柱狀物的光能。
在另一觀點中，一種電子顯示系統包含用以供應光能的一光源和包含各具有一固定末端和一自由末端的複數個微柱狀物的一光調變層。每一個微柱狀物對應至一像素陣列中的一像素。一活化層被架構以活化該些微柱狀物來調節自該光源通過該些微柱狀物的光能。一控制器係與該活化層進行通訊。該控制器被架構以選擇性地分別活化該些微柱狀物中的每一個。
在再一觀點中，一種調變光源的方法包含將光自一光源傳送至包含複數個微柱狀物的一光調變層，每一個微柱狀物具有一固定末端和一自由末端。該射出光係接收於該些微柱狀物的固定末端並自該些微柱狀物的自由末端射出。該些微柱狀物中的至少一個被活化以引起該活化微柱狀物的自由末端未對準著該活化微柱狀物的固定末端以調節自該活化微柱狀物射出的光。
100‧‧‧顯示系統
102‧‧‧光源
104‧‧‧活化層
106‧‧‧光調變層
108‧‧‧濾波層
110‧‧‧控制器
112‧‧‧基部
114‧‧‧微柱狀物
116‧‧‧固定末端
118‧‧‧自由末端
120‧‧‧半透明區域
122‧‧‧實質不透明區域
200‧‧‧第一狀態
202‧‧‧軸心
204‧‧‧中心
210‧‧‧部分活化狀態
220‧‧‧部分活化狀態
230‧‧‧完全活化狀態
500‧‧‧微柱狀物
502‧‧‧微柱狀物
600‧‧‧反射層
604‧‧‧微柱狀物
606‧‧‧微柱狀物
圖1係一顯示系統配置的示意性說明。
圖2係各種活化程度的微柱狀物的平面圖。
圖3係一濾波層配置的平面圖。
圖4係顯示著未活化狀態的所有微柱狀物的顯示系統的示意性說明。
圖5係顯示於具有一些活化微柱狀物的圖5中的顯示系統的示意性說明。
圖6係另一顯示系統配置的示意性說明。
現在參考至該些圖式，尤其是圖1中，一電子顯示系統大體上係以100顯示之。在該示範性配置中，該顯示系統100包含一光源102、一活化層104、一光調變層106和一濾波層108。在一些配置中，一控制器110係與該光源102和該活化層104中之一或更多進行通訊。
該光源102係以一或更多波長射出電磁輻射的來源。例如，光源102可包含一發光二極體(LED)、有機發光二極體、白熱燈泡、日光燈、霓虹燈、環境燈、太陽或能夠射出電磁輻射的任何其它電子或化學裝置中之一或更多。在一些配置中，該些光源射出白光、單色(光波長)光、二色或更多色光的結合、紫外線光、紅外線光或雷同者。該光源也可射出任何這類光的結合。該光源可射出方向性或全方向性光。在該示範性配置中，當光源102朝向濾波層108射出光時，活化層104係位於光源102的下游，光調變層106係位於活化層104下游，且濾波層108係位於光調變層106下游。
該光調變層106包含一基部112和複數個微柱狀物114。該些微狀物中的每一個包含一固定末端116和一自由末端118。該些固定末端116係與該基部112耦接或一體成型。該些微柱狀物114實際上係透明的，使得自光源102射出的光進入該些固定末端116並離開該些自由末端118而未實質降低光強度。在一配置中，該些微柱狀物114係由例如鋯鈦酸鉛(PZT)的壓電材料所製造。然而，其它合適材料可被使用以允許該光調變層充當在此所述例如外形記憶合金作用，但不限於此。該光調變層106可包含安排成例如具有正交行列的矩形格子圖案陣列的複數個微柱狀物114。在這類實施例中，該複數個微柱狀物114每一個可分隔開一距離D。該些微柱狀物114的鄰接者之間的間距可相同於所有微柱狀物114之間，或可依據所要求的應用而變。
該活化層104被架構以例如藉由傳送一電能至其上來選擇性地活化該些微柱狀物114中的個別者。例如，對一壓電材料的電能應用或對一外形記憶合金材料的熱應用及/或移除可彎曲微柱狀物114。在一配置中，該活化層係一薄膜電晶體(TFT)層，包含對應至該些微柱狀物114中的各個的複數個電晶體。一熟知此項技術之人士會理解到薄膜電晶體層係共同使用於例如液晶顯示型顯示器的其它電子顯示器中。這類活化層細節不在此進一步討論之。
在圖1所示配置中，該顯示系統100也包含一濾波層108。該濾波層108包含複數個半透明區域120和複數個實質不透明區域122。如最佳示於圖3中地，該些半透明區域120和實質不透明區域122可如所示地安排成一陣列或格子。該些半透明區域120和實質不透明區域122中之一或 更多可充當一顯示器的像素來使用。在一些實施例中，該些半透明區域120和實質不透明區域122中的每一個具有與此相關的微柱狀物114中的一個別者。然而，在一些配置中，單一微柱狀物114或像素可與該些半透明區域120和實質不透明區域122中的二者或更多有關。在一些實施例中，該濾波層108可利用一保護薄膜或其它層(未顯示)來覆蓋之。
現在參考至圖2，一微柱狀物114的平面圖係示於四種不同活化狀態中。在該第一狀態200中，該微柱狀物114係在一中性或去活化狀態中。如此，在該第一狀態200中，該活化層104未傳送充足活化能至該微柱狀物114來完全或部分活化該微柱狀物114。在本狀態中，該微柱狀物114的自由末端118係實際上未對準著該半透明區域120。例如，該微柱狀物114的自由末端118的軸心202係對準著該半透明區域120的中心204。在該中性狀態200中，實際上所有進入該微柱狀物114的固定末端116的光係透過該微柱狀物114傳送並離開該自由末端118，且接著透過該半透明區域120傳送，因而產生一“光點”、“明亮像素”或強光區域。
在部分活化狀態210中，該活化層104已傳送一充足活化能量至該微柱狀物114以引起該微柱狀物114的部分活化。如此，在部分活化狀態210中，該自由末端118彎曲或屈曲，使得該自由末端118的軸心202未對準著該半透明區域120的中心204。如此，只有一部分離開該微柱狀物114的自由末端118的光係透過該半透明區域120(也就是，來自該半透明區域120側面內的自由末端118部分的光)傳送。在該半透明區域外部的自由末端118所傳送的光並未透過該半透明區域120傳送，因而調節(也就是降低)自該半透明區域120射出的光強度。類似地，在部分活化狀態220下， 該活化層104已傳送一充足活化能量至該微柱狀物114以引起較狀態210進一步的微柱狀物114活化。因此，一較小光量係自該自由末端118透過該半透明區域120傳送，進一步降低該光強度。在這些狀態210、220中，降低光強度(相較於該明亮像素)的“模糊點”、“模糊像素”或區域被產生。
完全活化狀態係大體上以230代表之。在該完全活化狀態中，該活化層104已傳送充足能量來彎曲完全在(例如，完全未對準著)該半透明區域120外部的自由末端118。如此，該完全活化狀態中離開該微柱狀物114的自由末端118的光一點也沒有透過該半透明區域120來傳送。因此，該完全活化狀態230產生一“暗點”、“黑色像素”或缺少來自一微柱狀物114的光傳輸的區域。
在一些實施例中，該微柱狀物114被架構以使得當該活化層104進行活化時，該活化微柱狀物114的自由末端118會部分或完全對準著一實質不透明區域122(圖3)。如此，離開該自由末端118的光被該實質不透明區域所阻擋。在其它實施例中，在該中性狀態中，該些微柱狀物114的自由末端118可對準著該實質不透明區域122，並根據活化來變成部分或完全對準著該些半透明區域120。
現在參考係進行至圖4及圖5。在圖4所示配置中，該半透明區域120中的每一個可為一不同顏色。例如，在一配置中，該半透明區域120輪流為紅色區域R、綠色區域G及藍色區域B。然而，任何顏色可被使用以允許該系統充當在此所述例如青綠色、洋紅色、黃色及黑色或雷同者作用。如此，該系統100可充當一全彩顯示系統作用。在圖4中，該些微柱狀物114中的每一個係示於該去活化狀態中(圖2所示的狀態200)。如此， 光L進入該些微柱狀物114的固定末端116並透過所有的半透明區域120來離開，因而使顯示器出現“白色”。然而，在圖5所示的示範性配置中，該系統100已被活化以使得只有紅光係傳送自該濾波層108之中。例如，在本配置中，該些微柱狀物500維持在該去活化狀態200中，使得光係透過紅色區域R傳送。然而，微柱狀物502係示於該完全活化狀態230中，使得光L在射出自由末端118後，被實質不透明區域122所阻擋。如此，只有射出該濾波層108的光係紅光。會理解到該些微柱狀物114可以任何方式來活化，因而顯示其它顏色的光。在一些實施例中，該些微柱狀物可受到控制(也就是藉由控制器110)以依序活化及去活化，因而產生交替性顏色來例如移動如電視、電腦或雷同者之類的圖像顯示器。
在另一配置中，如圖6所示地，該系統100被架構以使得該光源102係位於該濾波層108上方。在本配置中，一反射層600係位於該活化層104和該些微柱狀物114的固定末端116之間。在一示範性配置中，該光源102係環境燈。在本配置中，該光源102朝向該濾波層108射出光，並接著朝向該些微柱狀物114。在本配置中，當例如微柱狀物604的微柱狀物114係在該去活化狀態時，光L進入該微柱狀物604的自由末端，傳送至該微柱狀物604並接著反射離開該反射表面600。該反射光LR回傳至該微柱狀物604並透過該半透明區域120射出，因而產生一“光點”(也就是一明亮像素)。然而，為了調節該光，例如微柱狀物606的微柱狀物114如上述地被活化。該微柱狀物606因而被活化以使得它的自由末端118未對準著該半透明區域120。在所示配置中，該微柱狀物606的自由末端118係對準著該實質不透明區域122。如此，透過該半透明區域120所傳送的光照在該微柱 狀物606的側面，並可被反射離開成為光LR1。該光LR1因此不會產生反射並回射至該半透明區域120。可透過其側面來進入該微柱狀物606的任何光L會由反射表面600反射並回傳至該微柱狀物606成為光LR。然而，因為微柱狀物606具有對準著該實質不透明區域122的自由末端，故該光LR被該實質不透明區域122所阻擋，因而產生一“暗點”(也就是一黑暗像素)。如此，藉由選擇性地活化該些微柱狀物114，複數個明亮及黑暗像素可被產生以顯示一影像。在一些實施例中，依序活化該些微柱狀物114可被使用以如上述地產生變化影像。
在一些實施例中，例如該光源102、活化層104、光調變層106及濾波層108的顯示系統100中的元件之一或更多係可彈性的架構以使得該顯示系統可屈曲或彎曲並可具復元性地變形以使得在篡改至一變形狀態後，該顯示系統100會回到先前未變形狀態。
如在此所使用地，該術語控制器可參考至一電子控制器，其可包含一電腦處理器或處理裝置(未顯示)。該處理器大體上係能夠處理例如資料、電腦可讀取程式碼、指令或雷同者(大體上為例如軟體、軔體等等的“電腦程式”)及/或其它合適電子資訊之類的資料的任何硬件。例如，該處理器可被架構以執行電腦程式或命令，其可機載地儲存於該處理器上或另外儲存於一相關記憶體(未顯示)內。在再一範例中，該處理器可被具體實施成為或另外包含一或更多特殊用途積體電路(ASICs)、場式可程式閘陣列(FPGAs)或雷同者。因此，儘管該處理器能夠執行一電腦程式來執行一或更多功能，然各種範例的處理器在沒有一電腦程式幫助下，也能夠執行一或更多功能。如在此所使用地，電子或電腦記憶體大體上係任何硬件，其不 是在一暫時基礎就是一永久基礎上能夠儲存例如資料、電腦程式及/或其它合適資訊的資訊。在一範例中，該記憶體可被架構以儲存一或更多資料庫中的各種資訊。該記憶體可包含揮發性及/或非揮發性記憶體，且可為固定式或可移除式。合適記憶體範例包含隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、一硬碟、一快閃記憶體、一隨身碟、一可移除電腦碟片、一光碟、一磁帶或上述某一結合。光碟可包含唯讀式光碟(CD-ROM)、可重複讀寫光碟(CD-R/W)、數位式多功能光碟(DVD)或雷同者。在各例中，該記憶體可被稱之為一電腦可讀取儲存媒體，其如同能夠儲存資訊的非暫時裝置般地可與例如能夠將資訊自一位置攜帶至另一位置的電子暫時性訊號的電腦可讀取傳輸媒體有所區別。如在此所述的電腦可讀取媒體大體上可參考至一電腦可讀取儲存媒體或電腦可讀取傳輸媒體。
本書面說明使用範例來揭示包含最佳模式的配置，且同時使熟知此項技術之任何人士實現該些配置，包含製造及使用任何裝置或系統並執行任何整合方法。該揭示的可專利範圍係由該些申請專利範圍所定義，且可包含發生於那些熟知此項技術之人士的其它範例。若它們與該些申請專利範圍的字面語言沒有不同的結構構件或它們包含與該些申請專利範圍的字面語言無實質不同的等效性結構構件，則企圖將這類其它範例納入該些申請專利範圍的範圍內。
進一步，該揭示包括根據下列條款的實施例：
條款1. 一種顯示裝置包括：一光源，用以供應光能；一光調變層，包含複數個微柱狀物，每一個具有一固定末端和一自由末端；一活化層，架構來活化該些微柱狀物以調節自該光源通過該些微柱狀物的光 能。
條款2. 根據條款1之顯示裝置，其中，該活化層被架構以藉由提供一電壓至該些微柱狀物來活化該些微柱狀物。
條款3. 根據條款1之顯示裝置進一步包括一濾波層，包含複數個不透明區域及複數個實質透明區域，其中，該光調變層係置於該濾波層及該活化層之間。
條款4. 根據條款3之顯示裝置，其中，該些實質透明區域中的至少一些係彩色的。
條款5. 根據條款4之顯示裝置，其中，該些實質透明區域包含至少一綠色區域、至少一紅色區域及至少一藍色區域。
條款6. 根據條款3之顯示裝置，其中，該些微柱狀物中的每一個具有其中該自由末端係對準著該些實質透明區域之一的中性位置及其中該自由末端係對準著該些不透明區域之一的彎曲位置，以調節該光能。
條款7. 根據條款1之顯示裝置，其中，該活化層包括一薄膜電晶體。
條款8. 根據條款1之顯示裝置，其中，該活化層係位在該光源下游，該光調變層係位在該活化層下游，且該濾波層係位在該光調變層下游。
條款9. 根據條款1之顯示裝置，其中，該些微柱狀物被架構以在活化時產生彎曲。
條款10. 一種電子顯示系統，包括：一光源，用以供應光能；一光調變層，包含各具有一固定末端和一自由末端的複數個微柱狀物，每 一個微柱狀物對應至一像素陣列中的一像素；一活化層，架構來活化該些微柱狀物以調節自該光源通過該些微柱狀物的光能，及與該活化層進行通訊的一控制器，該控制器架構來選擇性地分別活化該些微柱狀物中的每一個。
條款11. 根據條款10之顯示系統，進一步包括一彩色濾波層，該彩色濾波層包含一半透明彩色區域及實質不透明區域陣列，至少一半透明彩色區域及至少一實質不透明區域與該些微柱狀物中的每一個相關。
條款12. 根據條款11之顯示系統，進一步包括介於該些微柱狀物及該活化層之間的一反射層。
條款13. 根據條款11之顯示系統，其中，該些微柱狀物中的每一個係與至少三個不同顏色的半透明彩色區域相關。
條款14. 根據條款10之顯示系統，其中，該些微柱狀物的自由末端被架構以依據該活化層的活化來彎曲。
條款15. 一種調節光源的方法，包括：將光自一光源傳送至包含複數個微柱狀物的一光調變層，每一個微柱狀物具有一固定末端和一自由末端；在該些微柱狀物的固定末端接收該射出光並自該些微柱狀物的自由末端射出；及活化該些微柱狀物中的至少一個以引起該活化微柱狀物的自由末端未對準著該活化微柱狀物的固定末端以調節自該活化微柱狀物射出的光而在一顯示器上產生一影像。
條款16. 根據條款15之方法，其中，活化至少一微柱狀物引起該活化微柱狀物的自由末端對準著位在該些微柱狀物下游的濾波層的 一實質不透明區域。
條款17. 根據條款16之方法，進一步包括將光自該些微柱狀物中未活化者的自由末端傳送至該濾波層的一實質透明區域。
條款18. 根據條款16之方法，其中，活化該些微柱狀物包含使用一薄膜電晶體來活化該些微柱狀物。
條款19. 根據條款17之方法，進一步包括將光自該些微柱狀物中未活化者的自由末端傳送至該濾波層的至少一彩色實質透明區域。
條款20. 根據條款16之方法，進一步包括依序活化並去活化複數個微柱狀物以產生一移動影像。
100‧‧‧顯示系統
102‧‧‧光源
104‧‧‧活化層
106‧‧‧光調變層
108‧‧‧濾波層
110‧‧‧控制器
112‧‧‧基部
114‧‧‧微柱狀物
116‧‧‧固定末端
118‧‧‧自由末端
120‧‧‧半透明區域
122‧‧‧實質不透明區域

Claims (15)

  1. 一種顯示裝置，包括：一光源，用以供應光能；一光調變層，包含各具有一固定末端和一自由末端的複數個微柱狀物；及一活化層，架構來活化該些微柱狀物以調節自該光源通過該些微柱狀物的光能。
  2. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中，該活化層被架構以藉由提供一電壓至該些微柱狀物來活化該些微柱狀物。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示裝置，進一步包括一濾波層，包含複數個不透明區域及複數個半透明區域，其中，該光調變層係置於該濾波層及該活化層之間。
  4. 根據申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中，該些微柱狀物中的每一個具有其中該自由末端係對準著該些半透明區域之一的中性位置及其中該自由末端係對準著該些不透明區域之一的彎曲位置，以調節該光能。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之顯示裝置，其中，該活化層包括一薄膜電晶體。
  6. 根據申請專利範圍第1至5項中任一項之顯示裝置，其中，該活化層係位在該光源下游，該光調變層係位在該活化層下游，且該濾波層係位在該光調變層下游。
  7. 一種電子顯示系統，包括：一光源，用以供應光能； 一光調變層，包含各具有一固定末端和一自由末端的複數個微柱狀物，每一個微柱狀物對應至一像素陣列中的一像素；一活化層，架構來活化該些微柱狀物以調節自該光源通過該些微柱狀物的光能，及與該活化層進行通訊的一控制器，該控制器架構來選擇性地分別活化該些微柱狀物中的每一個。
  8. 根據申請專利範圍第7項之顯示系統，進一步包括一彩色濾波層，該彩色濾波層包含一半透明彩色區域及實質不透明區域陣列，至少一半透明彩色區域及至少一實質不透明區域與該些微柱狀物中的每一個相關，且該些微柱狀物中的每一個與至少三個不同顏色的半透明彩色區域相關。
  9. 根據申請專利範圍第7或8項之顯示系統，進一步包括介於該些微柱狀物及該活化層之間的一反射層。
  10. 根據申請專利範圍第7至9項中任一項之顯示系統，其中，該些微柱狀物的自由末端被架構以依據該活化層的活化來彎曲。
  11. 一種調節光源的方法，該方法包括：將光自一光源傳送至包含複數個微柱狀物的一光調變層，每一個微柱狀物具有一固定末端和一自由末端；在該些微柱狀物的固定末端接收該射出光並自該些微柱狀物的自由末端射出；及活化該些微柱狀物中的至少一個以引起該活化微柱狀物的自由末端未對準著該活化微柱狀物的固定末端以調節自該活化微柱狀物射出的光而在一顯示器上產生一影像。
  12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，活化至少一微柱狀物引起該活化微柱狀物的自由末端對準著位在該些微柱狀物下游的濾波層的一實質不透明區域。
  13. 根據申請專利範圍第12項之方法，進一步包括將光自該些微柱狀物中未活化者的自由末端傳送至該濾波層的一半透明區域。
  14. 根據申請專利範圍第12項之方法，進一步包括將光自該些微柱狀物中未活化者的自由末端傳送至該濾波層的至少一彩色半透明區域。
  15. 根據申請專利範圍第11至14項中任一項之方法，進一步包括依序活化並去活化複數個微柱狀物以產生一移動影像。
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