TW201523085A - 可定址可切換式透明顯示器 - Google Patents

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Brian Timothy Weber
Qing-Bing Wang
Patrick Michael Campbell
Glenn Eric Casner
guang-lei Du
John Allen Wheatley
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

一種包括一可切換式顯示螢幕之顯示系統，該可切換式顯示螢幕包含：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板；以及一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上。該顯示螢幕更包括一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，該聚合物穩定膽固醇紋理層與該等間隔物元件設置於該第一透明導電層與該第二導電層之間，並與該第一透明導電層及該第二導電層相接觸。該顯示螢幕包含複數個可定址區域，各該區域都能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態。

Description

可定址可切換式透明顯示器
本揭示內容一般係關於照明顯示裝置及操作此類裝置之方法。
顯示系統(例如數位看板)典型地包括一照明裝置(例如，投影機或背光面板)及一顯示螢幕。在操作顯示系統期間，照明裝置典型地將影像投射到顯示螢幕上，或透過顯示螢幕展示影像給觀看者。而顯示螢幕可為一置於照明裝置的影像面上之微薄型觀看層的薄片狀光學裝置。
可切換式顯示螢幕包括聚合物分散液晶(PDLC)，此聚合物分散液晶取決於液晶的定向狀態，藉由使顯示螢幕或顯示螢幕之區段透明或漫射(diffuse)，允許照明裝置在各個區段中透射或散射。在顯示螢幕中使用層狀聚合物分散液晶會增加顯示形狀的複雜度、增加霧階(haze level)數量、並且藉由將圖案化之PDLC層互相堆疊或分層，允許使用者同時產生附有完全清透及朦朧區段的圖案。
可在商城、展銷廳、展覽會、以及商店將顯示系統用於廣告。背投影(rear projection)系統為一種此類實例。此系統包括至少一種投影裝置(例如三色液晶顯示投影機，其將來自不同液晶 顯示器的偏光組合，並且發射組合光以形成影像)以及一顯示螢幕。投影機經組態後可在一有限投影區(其可為基本形狀，例如方形、矩形或其他形狀)內投射影像。
本發明之一些實施例係針對一種顯示系統。顯示系統包括一可切換式顯示螢幕，該可切換式顯示螢幕包含：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板；以及一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上。顯示螢幕更包括一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，其設置於該第一透明導電層與該第二導電層之間，並與該第一透明導電層及該第二導電層相接觸，其中該顯示螢幕包含複數個可定址區域，各區域都能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態。
本發明之一些實施例係針對一種包含下列之顯示系統。一可切換式顯示螢幕，該可切換式顯示螢幕包括複數個可定址區域，各區域都能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態。一照明裝置(illumination device)經組態以將光投射到可切換式顯示螢幕上。一影像感測器經組態以擷取一連串投射的對準內容。一處理單元，係以電子方式耦接至該影像感測器，其經組態以接收該連串擷取的對準內容，並將該投射光與處於一漫射狀態之可定址區域之至少一者或與處於一透明狀態之電隔離區域之至少一者對準。
本發明之一些實施例係涉及一種操作一可切換式顯示系統之方法。將切換式顯示螢幕之一或多個區域從一透明狀態切 換為一漫射狀態。可切換式顯示螢幕包括：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板；一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上；以及一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，其設置於該第一透明導電層與該第二導電層之間，且與該第一透明導電層及該第二導電層相接觸。 而光係被投射到處於一漫射狀態之可定址區域之一或多者。
上述的發明內容，用意並不在於說明本發明之每一種實作的各揭露實施例。下文的圖式簡單說明及實施方式對於例示性實施例有更具體的體現。
100‧‧‧顯示螢幕
101‧‧‧第一基板
103‧‧‧第一透明導電體
107‧‧‧第一聚合液晶組成物
109‧‧‧第二透明導電體
111‧‧‧第二基板
130‧‧‧第一間隔物元件
201‧‧‧液晶元件
203‧‧‧聚合物基質
210‧‧‧向列相層
210a‧‧‧箭頭；導向體
220‧‧‧向列相層
220a‧‧‧箭頭
230‧‧‧向列相層
230a‧‧‧箭頭
240‧‧‧向列相層
240a‧‧‧箭頭
250‧‧‧向列相層
250a‧‧‧箭頭
350‧‧‧顯示螢幕
352‧‧‧背景部分
353‧‧‧環形部分
354‧‧‧環形部分
356‧‧‧中心部分
400‧‧‧顯示螢幕
401‧‧‧第一透明基板
403‧‧‧第一透明導電體
407‧‧‧聚合物穩定膽固醇紋理層
409‧‧‧第二透明導電體
411‧‧‧第二透明基板
501‧‧‧第一基板
503‧‧‧第一透明導電體
503a‧‧‧像素接點
503b‧‧‧電連接部
600‧‧‧顯示螢幕
601‧‧‧第一基板
603‧‧‧第一透明導電體
604‧‧‧第一像素接點
605‧‧‧電連接部
607‧‧‧第二像素接點；聚合液晶組成物
608‧‧‧電連接部
609‧‧‧第二透明導電體
611‧‧‧第二基板
630‧‧‧第一間隔物元件
700‧‧‧顯示系統
701‧‧‧顯示螢幕
702‧‧‧第二組像素
703‧‧‧第一組像素
710‧‧‧顯示控制器
711‧‧‧記憶體
800‧‧‧顯示系統
801‧‧‧顯示螢幕
801a‧‧‧背面
802‧‧‧漫射部分
803‧‧‧透明部分
820‧‧‧照明裝置
821‧‧‧光
821a‧‧‧光
821b‧‧‧散射光
898‧‧‧產品
899‧‧‧觀察者
910‧‧‧顯示螢幕
910a‧‧‧透明區域
910b‧‧‧漫射區域
920‧‧‧控制器
930‧‧‧照明裝置
990‧‧‧實體遮罩
990a‧‧‧透明區域
990b‧‧‧漫射區域
1000‧‧‧顯示系統
1010‧‧‧顯示螢幕
1010a‧‧‧透明區段
1010b‧‧‧漫射區段
1021‧‧‧虛線
1022‧‧‧實線
1030‧‧‧照明裝置
1031‧‧‧虛擬遮罩
1040‧‧‧顯示控制器
1041‧‧‧同步化信號
1110‧‧‧系統
1112‧‧‧解碼器
1114‧‧‧正弦或方波
1116‧‧‧比較器
1118‧‧‧數位方波
1120‧‧‧處理器
1121‧‧‧記憶體
1124‧‧‧DTMF音調
1126‧‧‧像素資料輸出信號
1230‧‧‧投影機
1231‧‧‧內容
1232‧‧‧可定址顯示螢幕
1234‧‧‧視訊及音訊源
1236‧‧‧解碼之音訊
1340‧‧‧方法
1342、1344、1346、1348‧‧‧步驟
1400‧‧‧顯示系統
1410‧‧‧可切換式顯示螢幕
1420‧‧‧照明裝置
1430‧‧‧影像感測器；相機
1431‧‧‧對準記號
1432‧‧‧感測器信號
1440‧‧‧處理單元
1500‧‧‧顯示螢幕
1501‧‧‧可定址螢幕
1501a‧‧‧區域
1501b‧‧‧區域
1502‧‧‧可定址螢幕
1502a‧‧‧區域
1502b‧‧‧區域
1610、1620、1630、1640、1650‧‧‧步驟
整份說明書中，附圖為參考用，其中類似的參考元件符號指明類似的元件，其中：圖1顯示依據一些實施例之顯示螢幕，其具有一圖案化之第一透明導體之圖案化部分(該等圖案化部分提供個別的像素接點)以及一未圖案化之第二透明導體(該未圖案化之第二透明導體為像素提供一共同接點)；圖2繪示液晶的向列相層之五種不同對準定向；圖3繪示根據一些實施例之一顯示螢幕，其具有若干處於透明狀態之像素以及若干處於漫射狀態之像素；圖4提供一顯示螢幕之實施例之透視圖，該顯示螢幕包括配置成5×5陣列的25個可個別定址像素；圖5描繪一顯示螢幕的平面圖部分，該顯示螢幕包括設置於一 第一基板上的一圖案化之第一透明導體；圖6A圖解繪示一種根據一些實施例之顯示螢幕的側視圖，該顯示螢幕經組態成一具有16個像素的被動矩陣，該16個像素經配置成一4×4 x-y可定址陣列；圖6B描繪第一透明導體之平面圖，該第一透明導體設置於圖6A之顯示螢幕之第一基板上；圖6C描繪圖案化之第二透明導電體的平面圖，該圖案化之第二透明導電體設置於圖6B之顯示螢幕的第二基板上；圖7為一顯示系統之方塊圖，舉例而言，該顯示系統包括一顯示螢幕(例如可結合圖1、3、4、5或6所述的顯示螢幕)以及一顯示控制器；圖8為一顯示系統之方塊圖，該顯示系統包括一照明裝置(例如投影機)，該照明裝置經組態以用來產生光，並且將光投射在一可切換式顯示螢幕上或是穿過該可切換式顯示螢幕；圖9A顯示一實體遮罩之表面圖，該實體遮罩具有一或多個光透射區域、以及一或多個光阻擋區域；圖9B為一顯示系統之方塊圖，圖9A的遮罩係插入於照明裝置與顯示螢幕之間；圖10為一顯示系統之方塊圖，該顯示系統包括能夠投射一靜態或動態影像之一照明裝置，該照明裝置具有與該顯示螢幕實質上相同的形狀，或使投射之影像與顯示螢幕透明或漫射區段之形狀匹配； 圖11為一用於資料音訊編碼之系統的方塊圖；圖12為一方塊圖，其繪示使用資料音訊編碼令一透明顯示螢幕與視訊同步；圖13為一用於資料音訊編碼之方法的流程圖；圖14為一有投影對準功能之顯示系統的方塊圖；圖15顯示一有多霧階功能之堆疊式顯示螢幕；以及圖16為繪示一根據各項實施例操作一顯示系統之方法的流程圖。
圖式未必按照比例繪製。圖中所用類似的元件符號指的是類似的組件。然而，將理解的是，在一給定圖中使用參照一組件之元件符號，用意不在於限定在另一圖中以相同元件符號標示的組件。
在下列說明中，參考了一組構成本文說明一部分的附圖，並且其中利用圖解方式顯示的是許多特定實施例。要理解的是，在不背離本揭示內容的範圍下，也可設想出其他實施例並加以實現。因此，以下詳細說明應不以狹義觀點視之。
除非另有所指，本說明書及申請專利範圍中表示特徵尺寸、數量、以及物理性質的數字，在所有例子中都予以理解成以「約」一詞進行修飾。因此，除非有所矛盾，前述說明書及所附申請專利範圍所提的數值參數屬於近似值，其可取決於利用本文所揭露之所屬技術領域中具有通常知識者尋求獲得的期望性質而變。使 用以終點界定之數值範圍包括該範圍內的所有數字(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)以及該範圍內的任何範圍。
數位看板是一相當新興的產業，其主要由液晶顯示(LCD)電視所主導，用以顯示(數位化)廣告內容。然而，有許多場地不希望使用這些系統(例如店面的窗戶或冷藏顯示櫃)，理由是如此使用LCD顯示螢幕可能會阻擋可貴的窗口空間，限制客戶看到店面內部的能力。另外，期望使用可切換式影像以吸引消費者的目光，並將資訊提供給客戶。目前LCD顯示之數位看板之其它缺點還包括顯示器上切換形狀與訊息的複雜性、製造難度，以及客製化設計彈性。
使用一包含聚合物穩定膽固醇紋理(PSCT)層之可切換式顯示螢幕，允許可在各個區域中觀看來自一照明裝置之投射光，這是藉由使螢幕或螢幕區段取決於液晶的定向(orientation)狀態呈現透明或漫射達成。在顯示螢幕中使用PSCT層會增加可顯示形狀的複雜度、增加霧階數量、並且藉由將圖案化之PSCT層互相堆疊或分層，使用者可同時產生附有完全清透及朦朧區段的圖案。含PSCT層之顯示螢幕具有比習知液晶顯示螢幕更高的透明度，同時，含PSCT層之顯示螢幕可啟用大量顯示形狀，並有含x-y可定址陣列之顯示功能。再者，在含可定址陣列的顯示器中，成相的影像可在顯示螢幕周圍移動。對具有包括更為透明、遞送動態訊息、容易製造、以及價格較低之顯示螢幕的更佳顯示系統的需求，也因而持續與日俱增。
聚合物分散液晶(PDLC)及聚合物穩定液晶(PSLC)系統因其對於顯示應用的潛在效用而倍受重視。如何適當控制這些系統中液晶與聚合物之間的相分離，對於許多商業應用是很重要的。 液晶/單體混合物在液晶及單體可溶但液晶/聚合物不可溶之溫度下的聚合反應被稱為聚合反應誘導型相分離(PIPS)。所形成液晶相的尺寸可由聚合反應動力控制。傳統的PDLC系統已用在私密窗(privacy window)及汽車天窗應用中，產生不透明(glazing)效果。此技術之一態樣在於，聚合物及液晶之內在折射率失配會在PDLC系統處於其透明組態時造成霧狀，當視角大時尤其如此。如下文所述者，在各項實施例中，已開發使用聚合物穩定膽固醇紋理(PSCT)層之顯示器。在PSTC層中混合材料比使用PDLC層有更佳的折射率匹配，使得PSTC層的系統，相較於PDLC層的系統，可減少霧狀的情況。
本文說明的是用於觀看投射內容之顯示系統的各項實施例。該顯示系統包括經組態用以將光投射到一可切換式顯示螢幕上之一照明裝置，該可切換式顯示螢幕包括一由可定址區域構成的陣列，區域在本文也稱為「像素」(pixels)。在此，顯示螢幕為「可切換式」，係表示可將該等可定址像素從一透明狀態改變為一漫射狀態，反之亦然。
圖1繪示根據一些實施例之一顯示螢幕100的截面圖。顯示螢幕100包括設置於一第一基板101上的一第一透明導電體103，以及設置於一第二基板111上之一第二透明導電體109。第 一透明導電體與第二透明導電體103、109可包含一層或多個層，其中該等層之至少一者為透明導電體。在一些實作中，第一透明導電體103包含其中至少一者為設置於第一基板101上之透明導電體的一或多層，且第二透明導電體109包含其中至少一者為設置於第二基板111上之透明導電體的一或多層。選擇性地，舉例而言，可在透明導電體103、109與基板101、111之間設置一或多層非導電性透明材料。
含有第一間隔物元件130之一第一聚合液晶組成物107可設置在第一透明導電體103與第二透明導電體109之間，並與該第一透明導電體與該第二透明導電體相接觸。間隔物元件可包含各種經組態用以將第一透明導體層與第二透明導體層隔開的結構。例如，間隔物元件可包括如隔珠(spacer bead)、柱間隔物(post spacer)、聚合壁(polymeric wall)、聚合單元(polymeric cell)等結構。 第一聚合液晶組成物107包括一聚合物穩定膽固醇紋理層。在圖1顯示的顯示螢幕100中，透明導電體103的圖案化部分提供像素接點，而未圖案化之透明導電體109則為像素提供一共同接點。在透明導電體103之圖案化像素接點與未圖案化之透明導電體109之間施加電壓，會造成聚合液晶組成物107在圖案化部分的區域中，從一狀態切換為另一狀態(例如，從漫射狀態切換為一透明狀態)。
基板可由例如玻璃或聚合物之類任何可用的材料所形成。在許多實施例中，至少一種基板對至少某部分可見光光譜可為透明的。典型來說，上述兩種基板對於大部分可見光光譜都是透 明的。在許多實施例中，基板係由一種合宜的聚合材料所形成，此種聚合材料具有足以在捲對捲(roll-to-roll)設備中處理的機械特性(例如，強度及可撓性)。捲對捲的意思是，一種將材料纏繞在一支架上或將材料從支架解開並且以某種方式予以進一步處理的處理過程。而進一步處理的實例可包括塗布、開縫、沖裁及暴露於輻射、或諸如此類。此類聚合物的實例包括熱塑性聚合物。一些例示性熱塑性聚合物包括聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯及聯苯酚或萘系液晶聚合物。熱塑性塑膠的進一步實例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、雙酚A之聚碳酸酯、聚(氯乙烯)，聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘酸乙二酯以及聚二氟乙烯。這些聚合物中的某些也具有可使其特別適用於特定顯示應用的光學性質(例如透明性)，其中聚合物支撐一圖案化之導體，例如聚碳酸酯、聚醯亞胺、及/或聚酯。
基板可具可撓性(flexible)，且可具有任何可用的厚度，其範圍一般為自約5μm至約1000μm、自約25μm至約500μm、自約50μm至約250μm、或甚至自約75μm至約200μm。
例示性透明導電體可由氧化銦錫、氧化銻錫、摻氟氧化錫、摻雜型氧化鋅、石墨烯、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)[PEDOT]：聚(苯乙烯磺酸酯)PSS、奈米線、以及摻雜型聚(4,4-二辛基環戊二噻吩)製成。這些透明導體在可見光譜中的透明度範圍雖然會改變，但取決於應用，各可用於製作本文所述的顯示螢幕。
膽固醇液晶在聚合基質中係典型地使其分散或穩定以形成聚合物穩定膽固醇紋理。聚合物穩定膽固醇紋理可包括本質屬於對掌性的(chiral)膽固醇液晶(例如未具備鏡面之分子)、以及本質屬於液晶原(mesogenic)之分子單元(例如呈現液晶相之分子)。在一些實施例中，膽固醇液晶材料本身可為聚合物。膽固醇液晶材料亦可包括與對掌性單元混合或含有對掌性單元之非掌性液晶化合物(向列相(nematic))。膽固醇液晶材料包括具有一膽固醇液晶相之化合物，其中液晶的導向體(director)(表示平均局部分子對準方向之單位向量)沿著垂直於導向體之向度以螺旋方式旋轉。膽固醇液晶材料也稱為對掌性向列相液晶材料。膽固醇液晶材料的螺距(pitch)為其令導向體經過360度旋轉所需要的距離(沿著膽固醇螺旋之軸順著一垂直於導向體之方向)。此距離一般為100奈米(nm)或更長。
一膽固醇液晶相係典型地由含有向列相液晶原分子之複數個平面組成(以平面平行方式對準)，其含有產生分子間作用力的掌性中心，分子間作用力促成相鄰平面中分子之間以微小的旋轉角度互相對準。此導致形成一種可想像成非常薄的二維向列相狀層堆疊的結構，其各具有一相對層上下扭曲的導向體(對準向量)。圖1為顯示具有液晶向列相層堆疊之膽固醇液晶相對準的圖解。便於說明目的，圖2僅顯示五種不同的向列相層對準定向。各向列相層210、220、230、240、及250包括由聚合物基質203予以穩定化之對準的液晶元件201。在向列相層210中，導向體因該層中液晶元件之對準而如箭頭210a所示與圖示近似垂直。圖示的膽固醇液晶 包括附有如箭頭220a、230a、240a所示的導向體轉動近似45度的向列相層220、230及240。向列相層250具有一由箭頭250a所指且與向列相層210之導向體210a反平行的導向體。具有已轉動360度之導向體之向列相層之間的距離係稱為膽固醇液晶的螺距。在圖2中，螺距的一半為介於層210與250之間的距離。
聚合物穩定膽固醇紋理(PSCT)層典型地具有重量百分比約在10%以下的穩定聚合物濃度。相較之下，聚合物分散液晶(PDLC)層可具有重量百分比自20%至約80%的聚合物濃度，用以侷限液晶。由於此高聚合物含量之故，PDLC層典型地因聚合物與液晶折射率失配而呈固有朦朧狀。PSCT層中的折射率匹配問題可因聚合物濃度典型地偏低而消除。PSCT層在處於透明模式時，即使是在廣視角，仍典型地呈無霧狀。
本文中所述的聚合物穩定膽固醇紋理層可衍生自光可固化或熱可固化組成物，該光可固化或熱可固化組成物包括至少一向列相液晶、一對掌性化合物以及一預聚合物調配物之混合物。對於PSCT層之預聚合物調配物(可固化組成物)的說明，係見於例如：Fuh,A.等人之「Studies of Polymer-Stabilized Cholesteric Texture Films」，發表於Display Technologies III,Proc.Of SPIE Vol.4079，184(2000)。這份參考文獻揭露了，在重量百分比為2.7%之雙[6-(丙烯醯氧基)己氧基]-1,1'-伸聯苯及光起始劑的情況下，使用以92：8比率光聚合化之向列相E48與對掌性CB15(兩者皆可購自德國達姆施塔特的E.Merck)混合物製作的例示性PSCT膜。
可在第一基板與第二基板之間設置聚合物穩定膽固醇紋理層。典型來說，聚合物穩定膽固醇紋理層與透明導體之一者或兩者相接觸。聚合物穩定膽固醇紋理層可包括連同對掌性摻雜物在聚合基質(連續相)內分散的液晶相(分散相)。設置於基板之間的聚合物穩定膽固醇紋理層可具有任何可用厚度，例如厚度範圍自約1μm至約15μm。聚合物穩定膽固醇紋理層可藉由暴露於範圍自約0.1mW/cm2至約30mW/cm2或範圍自約0.2mW/cm2至約20.0mW/cm2的光化輻射(典型為紫外線輻射)經由輻射固化予以形成。
可運用光化學方式或熱方式引發光可固化或熱可固化組成物的聚合反應。以光化學方式引發之光聚合反應典型地需要一起始劑。在許多實施例中，光起始劑包括羥基-烯丙基二苯甲酮(例如可購自Merck的DAROCUR)、安息香醚類、烷基苯乙酮、二苯基酮、氧蒽酮、塞吨酮、膦氧化物(例如可購自Ciba Specialty Chemicals的IRGACURE 819)、以及其衍生物。另外有可用之光聚合反應起始劑之描述請參閱美國專利第5,516,455號(Jacobine等人)。組成物中可存在任何可用數量的光聚合反應起始劑。在許多實施例中，所存在光聚合反應起始劑範圍可為自約0.01重量百分比至約10重量百分比、自約0.1重量百分比至約5重量百分比，或自約1重量百分比至約2重量百分比。可固化組成物的熱起始劑在所述領域已為眾所周知，並且包括過氧化物及偶氮化合物(azo compound)。
聚合基質組分一般包括至少一光學透明聚合材料。光學透明聚合材料可包括至少一黏合劑。黏合劑可用於將黏附體黏合在一起並且呈現下列性質，例如：(1)主動及永久黏性；(2)不超過手指壓力的附著力；(3)足以抓牢黏附體的能力；及(4)足以可乾淨地自黏附體移除的凝聚強度。已發現可起良好壓敏性黏合劑作用的材料為經設計且配製而呈現必要黏彈性性質，所述必要黏彈性性質在黏性、剥離黏附力，以及切變維持力之間取得期望的平衡。
可用的聚合物基質組分包括聚(甲基)丙烯酸酯組成物，其係衍生自下列所述：包含至少一單乙烯不飽和烷基(甲基)丙烯酸酯單體之單體A，其中單體A的均聚物(homopolymer)具有一不大於約0℃的Tg；以及包含至少一單乙烯不飽和自由基可共聚合化加固型單體之單體B，其中單體B的均聚物具有高於單體A的Tg，例如至少約10℃。如本文中所使用，(甲基)丙烯酸指的是丙烯酸和甲基丙烯酸兩種物種，同樣地，(甲基)丙烯酸酯也是如此。
在一些實施例中，光學透明聚合材料可包括天然橡膠系及合成橡膠系黏合劑、熱塑性彈性體、有黏性的熱塑性環氧衍生物、聚胺甲酸酯衍生物、聚胺甲酸酯丙烯酸酯衍生物、聚矽氧黏合劑，例如聚二有機矽氧烷、聚二有機矽氧烷聚乙二醯胺及聚矽氧尿素嵌段共聚物。
在一些實施例中，光學透明聚合材料可包括具有高透光率及/或一霧度值的一組成物，所述高透光率於至少一部分可見光光譜範圍(約400至約700nm)中係自約80%至約100%、自約90% 至約100%、自約95%至約100%、或自約98%至約100%，所述霧度值係自約0.01%至小於約5%、自約0.01%至小於約3%、或自約0.01%至小於約1%。例示性光學透明聚合材料為黏合劑，可參考包括如美國專利第7,005,394號(Ylitalo等人)中所述之有黏性的熱塑性環氧樹脂、如美國專利第3,718,712號(Tushaus)中所述之聚胺甲酸酯、如美國申請公開案第2006/0216523號(Takaki等人)中所述之聚胺甲酸酯丙烯酸酯。
在一些實施例中，光學透明聚合材料可包括多官能乙烯系不飽和矽氧烷聚合物及一或多種乙烯基單體(如美國專利第7,862,898及7,892,649號(兩案皆來自Sherman等人))之固化反應產物。一例示性光學透明聚合材料為一種黏合劑，包括從包含多醚鏈段之低聚物及/或單體衍生的聚合物，其中重量百分比自35%至85%之聚合物包含所述鏈段。這些黏合劑的描述請參考美國專利申請公開案第2007/0082969號(Malik等人)。光學透明聚合材料可選擇性地包括一或多種添加劑，例如奈米粒子、塑化劑、鏈轉移劑、起始劑、抗氧化劑、穩定劑、黏滯性改良劑以及抗靜電劑。
光學透明聚合材料可至少部分固化或交聯，以便提高網狀聚合物之儲存模量，並且使聚合液晶組成物之形態穩定。光學透明聚合材料可使用眾所周知的自由基或陽離子起始劑以熱或光化學引發的方式予以交聯。例如，光學透明聚合材料可為可購自美國紐澤西州克蘭伯利Norland Products公司之NORLAND OPTICAL ADHESIVE 65，其使用紫外線輻射而呈光可固化。交聯聚合系統(例 如丙烯酸聚合物)對於此所屬技術領域中具有通常知識者是眾所周知的。
光學透明聚合材料可包括奈米粒子，其可改變折射率或影響光學透明聚合材料之機械性質。適當的奈米粒子大小可使粒子產生期望效應而不會給光學透明聚合材料帶來過多的散射量。
光學透明聚合材料也可包括間隔物元件，用以提供在第一透明導體與第二透明導體之間維持指定距離的間隙。間隔物元件可由無機玻璃、陶瓷、或有機聚合物製成。其對於此所屬技術領域中具有通常知識者已為眾所周知。典型來說，間隔物元件在光學透明聚合材料組成物中的量為自約0.5重量百分比至約5重量百分比、自約1重量百分比至約3重量百分比、或甚至自約2重量百分比至約3重量百分比。一種可用的例示性間隔物元件為可得自日本大阪Sekisui Chemical公司之MICRO PEARL SP隔珠。間隔物元件的直徑可用來決定第一透明導體與第二透明導體之間的間隙，也可決定系統中聚合液晶組成物的厚度。第一層(其包括一第一透明導體)及第二層(其包括一第二透明導體)的組合具有一間隙(其包括聚合液晶組成物)，其作用有如一電容器。電容器中電場的強度取決於兩個透明導體之間的距離以及施加於兩個電極之間的電壓。藉由變更顯示螢幕中的電場，在某些狀況下，有可能得到中間霧階。
顯示器可包含x-y可定址像素，各個x-y可定址像素具有至少一x-y可存取圖案化之像素接點。各個x-y可定址像素能夠予以切換，使得臨近x-y可定址像素接點之聚合物穩定膽固醇紋 理層從一透明狀態變成一漫射狀態(在本文中亦稱為朦朧狀態)。圖3繪示具有若干處於透明狀態之像素以及若干處於漫射狀態之像素的一顯示螢幕350。顯示於圖3左邊呈第一組態之一透明顯示螢幕350，在背景部分352中具有一或多個x-y可定址像素，並且在環形部分354中具有一或多個x-y可定址像素，前兩者係設定成一漫射狀態，而在環形部分353中的一或多個x-y可定址像素以及在中心部分356中的一或多個x-y可定址像素則設定成一透明狀態。顯示螢幕350可經控制而變更成第二組態，如圖3右邊所示。在第二組態中，漫射及透明狀態下的像素係變更自第一組態。背景部分352中的像素依舊設定成漫射狀態，353中的像素也仍然設定成透明狀態，但現將環形部分354中的像素設定成透明狀態，而將中心部分356中的像素設定成漫射狀態。
可將第一透明導體或第二透明導體之一者或兩者予以圖案化。在根據本文所述之各項實施例的x-y可定址顯示螢幕中，第一透明導體之圖案化提供像素接點，該等像素接點允許透過圖案化之第一透明導體及未圖案化、共同之第二透明導體對x-y可定址像素陣列進行電存取。在一些應用中，圖案化之透明導體可包括設置於一透明基板上之一透明導體，其中透明導體包括至少兩個彼此電隔離的區段。各電隔離的區段具有附接於其上之單獨電引線，使得各區段可如期望加以選擇且單獨予以通電以形成一複合顯示器。
圖4提供可用於顯示系統中之顯示螢幕400之實施例之透視圖。顯示螢幕包括配置成一5×5陣列的25個可個別定址像素。圖4繪示的顯示螢幕400具有圖案化之第一透明導電體403，其係已經過蝕刻或以其它方式形成為設置在第一透明基板401上呈x-y陣列的25個區域。未圖案化之第二透明導電體409設置於第二透明基板411上。含有間隔物元件403之聚合物穩定膽固醇紋理層407設置於圖案化之第一透明導電體403與未圖案化之第二透明導電體409之間，並與圖案化之第一透明導電體403及未圖案化之第二透明導電體409相接觸。可對25個像素(圖中未示)之每一者定址之個別電連接部已經蝕刻或以其它方式形成在介於圖案化之第一透明導電體403之區域之間的間隙中。
圖5描繪能夠啟動25個個別可定址像素之顯示螢幕之一部分的平面圖。圖5顯示設置於一第一基板501上之一圖案化之第一透明導電體503。第一透明導電體503之圖案化形成25個像素接點503a之陣列，以及在像素接點503a之間的間隙中形成的25個個別電連接部503b。在本實施例中，各像素接點503a係可透過電連接部503b單獨定址。第一透明導電體所形成的可單獨定址之像素接點可與一未圖案化之第二透明導電體配合使用。
在本文中根據一些實施例所述的顯示螢幕可為被動矩陣驅動式(被動矩陣顯示器)。在一些組態中，便於令被動矩陣顯示器包括電連接部之網格或陣列，例如可在電連接交會處將一像素定址的水平(x)及垂直(y)電連接部網格。雖然可如圖6A至6C所示 以實質上直線方式配置x-y可定址像素陣列，舉例而言，其他x-y可定址像素陣列配置仍在本揭示內容的範圍內。例如，可將像素陣列的像素以斜角方式定址，如平行四邊形或其他非直線的形狀或各種二維或三維形狀中的斜角。
圖6A圖解繪示一種根據一些實施例之顯示螢幕600的側視圖，該顯示螢幕600可當作一具有16個像素配置成一4×4 x-y可定址陣列的被動矩陣顯示器。顯示螢幕600包括設置於一第一基板601上的一圖案化之第一透明導電體603，以及設置於一第二基板611上之一第二圖案化之透明導電體609。第一透明導電體603經圖案化以形成第一像素接點604及設置於第一像素接點604之間的間隙中之電連接部605。在本實例中，電連接部605沿著x軸電連接成列之第一像素接點604。第二透明導電體609經圖案化以形成第二像素接點607及設置於第二像素接點607之間的間隙中之電連接部608。電連接部608沿著y軸電連接成行之第二像素接點607。包括第一間隔物元件630之一聚合液晶組成物607設置於透明導電體603與第二透明導電體609之間，並與透明導電體603與第二透明導電體609相接觸。聚合液晶組成物607包括一聚合物穩定膽固醇紋理層。
圖6B描繪設置於第一基板601上之第一透明導電體603的平面圖。第一透明導電體603經圖案化以形成第一像素接點604及電連接部605。電連接部605沿著y軸電連接成行之第一像素接點604。可理解的是，雖然圖6A及6B所示的電連接部605與第 一像素接點604相比較，沿著y軸有不同的寬度且沿著z軸有不同的高度，仍將理解的是，在一些組態中，像素接點及電連接部可具有相同的寬度及/或高度。
圖6C描繪圖案化之第二透明導電體609的平面圖，該透明導電體係設置於第二基板611上。第二透明導電體經圖案化以形成第二像素接點607及電連接部608。電連接部608沿著x軸電連接成列之第二像素接點607。可理解的是，雖然圖6A及6C所示的電連接部608與像素607相比較，沿著x軸有不同的寬度且沿著z軸有不同的高度，仍將理解的是，在一些組態中，像素接點及電連接部可具有相同的寬度及/或高度。
如圖7所示，在一些實施例中，一顯示系統700包括一顯示螢幕701(例如結合圖1、3、4、5或6所述的顯示螢幕)以及一顯示控制器710。顯示控制器710經組態以產生將對應於影像(例如靜止影像或移動影像(視訊))之數位資料傳送至顯示螢幕701的電信號。對應於影像的數位資料可予以從外部裝置(例如主機電腦)輸入至顯示控制器710，及/或可予以儲存於顯示控制器710的記憶體711中。藉由處於透明狀態之第一組像素703以及處於漫射狀態之第二組像素702，可在顯示螢幕701上形成一影像。
舉例來說，在搭配一顯示螢幕(例如圖6A所示之顯示螢幕600)使用時，顯示控制器710可將成列電連接部609當作選擇線並將成行電連接部605當作資料線以傳送數位資料。在此一實作中，顯示控制器710經組態以用來產生一選擇信號並且將選擇 信號施加至成列電連接部609以選擇列中的像素。顯示控制器710在選擇列的同時，產生資料信號並且將資料信號施加至成行電連接部605。資料信號將對應於靜止影像或視訊之數位資料之一部分傳送至選擇的像素列。顯示控制器710產生循序選擇各像素列的信號，並且將對應於靜止影像或視訊的數位資料傳送至循序選擇之像素列。
如圖8所示，在一些實施例中，一顯示系統800包括經組態用以產生光並且將光821投射到或投射穿過可切換式顯示螢幕801的一照明裝置820(例如：背投影機)。在一些組態中，光821a係從照明裝置820朝向顯示螢幕801的背面801a投射到顯示螢幕801的漫射部分802上。漫射部分802令光散射，容許一些散射光821b離開顯示螢幕801的正面801b。離開顯示螢幕801的正面801b之散射光821b可由位於臨近顯示螢幕正面處的觀察者899觀察。在一些組態中，來自照明裝置820的投影包括對應於顯示螢幕801之透明部分803的暗區，這些投射的暗區之功用在於降低光穿過顯示螢幕之透明部分803的透射性。在一些實施例中，可放置一產品898，使得觀察者899可透過透明部分803觀察產品898。
在正面投影實施例中，從一照明裝置投射光朝向顯示螢幕的正面且到顯示螢幕的漫射部分上。站立於顯示螢幕正面的一觀察者可觀察於顯示螢幕正面朝漫射部分導向的光。
在一透明狀態下，投射到顯示螢幕上的光將行經穿過處於一透明狀態的所有像素。然在一漫射狀態下，投射到顯示螢幕 的光將自處於一漫射狀態之像素散射開來。各像素皆可從一穩定透明狀態切換為一穩定漫射狀態、或從一穩定漫射狀態切換為一穩定透明狀態。PCST層的半雙穩定性(semi-bistablity)在變更像素狀態所需的臨限切換電壓中提供遲滯性(hysteresis)，允許將被動矩陣定址用於驅動像素。由於切換電壓的遲滯性，從透明狀態切換為漫射狀態所需的臨限電壓與從漫射狀態切換為透明狀態所需的臨限電壓有所不同。
本文所述根據實施例的顯示螢幕可用於包括用於將光投射到顯示螢幕上的照明裝置的一顯示系統中。可將顯示系統用於形成一成型顯示，其中可由下列一或多者提供顯示的形狀：1)一組可定址像素在漫射狀態下之形狀；2)一組可定址像素在透明狀態下之形狀；3)投射到顯示螢幕上之一影像的形狀。
處於其漫射狀態之該組可定址像素可界定一形狀，並且照明裝置可將一影像投射到顯示螢幕上，該顯示螢幕僅在處於漫射狀態下的像素上顯示影像。在一些實施例中，可放置一照明裝置以將光投射穿過顯示螢幕(背投影)。在這些實施例中，一投射影像有可能經由處於漫射狀態之像素散射。在此實施例中，由處於漫射狀態之像素所散射之光在從顯示螢幕正面觀看時會是可見的。在此實施例中，處於其透明狀態之該組可定址像素或處於其漫射形狀之該組可定址像素可界定顯示的形狀。本揭示所考慮的是，投射影像的任意配置，以及由可切換式顯示螢幕上的透明像素或漫射像素之任一者所形成影像之透射或散射的任意配置。
在一些實施例中，成型顯示係由來自照明裝置之投射光所形成，其具有投射穿過實體或虛擬遮罩或藉由直接光柵掃描(rastering)形成的成型內容。成型內容可為任何具有一形狀的影像，例如：一商品的形狀、一商標、一標誌、及/或文數字元。投射光的成型內容可隨時間而變，尤其是當來自照明裝置之投射光通過一虛擬遮罩時。在一些實施例中，投射光之成型內容可與一可定址像素陣列之一或多個像素的漫射狀態同步。在一些實施例中，投射光之成型內容可實質上與顯示螢幕中處於漫射狀態之一組可定址區域或像素的形狀匹配。在一些實施例中，當投射光的成型內容變更時，該組可定址區域或像素之形狀，可與投射光之成型內容的變更同步，從一透明狀態變更成一漫射狀態或從一漫射狀態變更成一透明狀態。
一成型顯示可具有由投射穿過一遮罩到顯示螢幕的影像所界定。在一些實施例中，此遮罩可為一實體遮罩中的實體切斷區。如圖9A及圖9B所示，來自照明裝置930之影像的形狀可藉由使光從照明裝置930穿過一實體遮罩990予以至少部分界定。圖9A顯示一實體遮罩990之表面圖，該實體遮罩具有一或多個使光透射的透明區域990a以及一或多個使光散射的漫射區域990b。圖9B顯示附有遮罩990的一顯示系統900，遮罩插入於照明裝置930與顯示螢幕910之間。遮罩990阻擋照明裝置930所發射光的第一部分，並且使照明裝置930所發射光的第二部分透射。圖9B所示的顯示系統900包括一電耦接至顯示螢幕910的控制器920。控制器 920產生控制顯示螢幕910之漫射區域910b及透明區域910a狀態的信號。
在一些其他實施例中，如圖10所描繪，一顯示系統1000包括一能夠投射一靜態或動態影像的照明裝置1030，該靜態或動態影像具有與顯示螢幕1010實質上相同的形狀，另或使投射的影像匹配於顯示螢幕1010之透明區段1010a或漫射區段1010b的形狀。在此實施例中，顯示系統1000包括可儲存於照明裝置中或別處的一虛擬遮罩1031。虛擬遮罩1031(例如：數位遮罩)可因儲存之資料圖案而存在。虛擬遮罩1031將一影像投射於顯示螢幕形狀外側的部分實質上阻擋。影像被數位遮罩所阻擋的部分係如圖10虛線1021所繪示，而影像未被數位遮罩阻擋的部分係如實線1022所繪示。
投射光的成型內容可隨著時間而變。在一些實施例中，投射光之成型內容可與一或多個像素的漫射狀態同步。在這些實施例中，可使用同步化信號1041以使照明裝置1030的操作與顯示控制器1040同步。投射光之成型內容可實質上與顯示螢幕中處於漫射狀態之一組可定址區域或像素的形狀匹配。在一些實作中，該組可定址區域或像素之形狀，可與投射光之成型內容的變更同步，從一透明狀態變更成一漫射狀態或從一漫射狀態變更成一透明狀態。
在一實施例中，虛擬遮罩界定一主影像區，其界定了一實質上與顯示螢幕形狀對應的形狀，以及位於主影像區外側的一 區域係以光限制內容(例如：均勻黑色或印刷圖形)予以填充。例如，遮罩可用光吸收色(例如黑色)填充投影區之在主影像區外側的區域，使得投影機投射黑色於顯示螢幕外側。可將加入虛擬遮罩之一影像檔(例如視訊檔)輸入至投影機內以供投射到顯示螢幕上。在一實施例中，加入虛擬遮罩作為由顯示螢幕所投射的一層影像。可根據一界定顯示螢幕期望形狀的虛擬形狀模板以產生虛擬遮罩及顯示螢幕。而在一些實施例中，則可根據相同的虛擬形狀模板以產生虛擬遮罩及顯示螢幕。在這些實施例中，一共同虛擬形狀模板界定了顯示螢幕的期望形狀以及遮罩主影像區的期望形狀。在一些實施例中，虛擬形狀模板可包括一界定期望形狀的向量輪廓。一包含向量輪廓或另一類型向量式圖形之虛擬形狀模板可有其用途，理由在於可按比例調整向量式圖形而成任何合宜的尺寸而無需實質降低解析度。
可使用低頻寬同步化或高頻寬同步化，令一顯示系統之投射光與一x-y可定址像素陣列之在一漫射狀態下之複數個x-y可定址像素之至少一者的漫射狀態同步。在許多實施例中，一顯示系統之投射光可與在任何瞬間形成一影像之複數個x-y可定址像素同步。在一顯示系統中，複數個可定址像素所顯示之影像與光投射內容之低頻寬同步化，可包括使用音訊音調或將所顯示之影像之各圖框編碼成圖形介面格式。慮及低頻寬要求，當使用附有變動顯示影像之圖形介面格式資訊時，只有變動像素的資料才必須送至顯示螢幕。
一些實作涉及針對使用音訊音調的顯示螢幕而將一控制信號編碼。例如，控制信號可為正弦或方波，其中波的頻率決定傳送的資料集。頻率可屬於超音波範圍，用以更快速地傳送資料，並且不需要傳統用於隨著視訊提供音訊的音頻線路。這個信號也可為一連串雙音多頻(DTMF)音調。各音調或連串音調可代表不同的資料集。使用立體聲可傳送更多資料或進行誤差校正。可使用控制信號對x-y可定址透明顯示中的像素資料編碼。
圖11為用於資料音訊編碼之一系統1110的方塊圖。系統1110包括一解碼器1112，用於將音訊信號解碼以將一同步化信號提供給(如本文所述之)一可定址顯示器。解碼器1112包括用於將信號解碼之一處理器1120、或控制器或電路系統。一記憶體1121可儲存供處理器1120執行的軟體指令。音訊信號可為方波，其頻率用以決定主動(漫射)像素。音訊信號亦可為正弦波。有許多方法可用來將像素資訊編碼成正弦波。針對各像素配置可使用單一頻率完成編碼，也可使用DTMF音調將其編碼，其中各DTMF音調(或連串音調)可代表一像素狀態。另外，一連串音調可在視訊開始時播放，並且可含有視訊期間用於同步化像素切換的資料。一比較器1116接受一正弦或方波1114以產生對應之數位方波1118。處理器1120接收數位方波1118後並予解碼以產生一像素資料輸出信號1126。另外，處理器1120也可替代性地接收DTMF音調1124並予解碼以產生像素資料輸出信號1126。
圖12為一方塊圖，說明使用資料音訊編碼而令一透明顯示螢幕與視訊同步。一投影機1230投射內容1231以供用於顯示在一可定址顯示螢幕1232(例如本文所述的任何一種顯示螢幕)上。一視訊及音訊源1234將與音訊內容相關聯的視訊內容提供至投影機1230以供用於投影至顯示螢幕1232上。來自視訊及音訊源1234的音訊內容經解碼後得到解碼之音訊1236，與像素資料輸出1226對應，其係用於使顯示螢幕1232與投射於其上的視訊內容同步。如本文中所述，「視訊內容」係包括靜止影像及移動影像。
顯示螢幕的像素必須匹配視訊內容，以將視訊內容投射到具有漫射狀態的像素上。在產生視訊內容時，經編碼之像素資料被記錄在視訊及音訊源1234中視訊之音軌上。當視訊內容被投射到顯示螢幕1232來播放視訊時，經編碼之資料將被播放成一音軌，並且使用解碼之音訊1236來控制顯示螢幕1232中像素的切換，使得投射的視訊係顯示於漫射狀態下的像素上。較佳的是，亦使用解碼之音訊1236來將未接收投射視訊之像素設定成透明狀態。
圖13為一種用於資料音訊編碼之方法1340的流程圖。可用軟體方式(例如：由系統1110中的處理器1120執行)實現方法1340。在方法1340中，系統等待系統從視訊及音訊源1234中之音訊內容接收的音訊輸入(步驟1342)。在接收音訊輸入同時，系統在一短時間周期進行信號升緣數量之計數(步驟1344)。計數會隨著頻率提高而增加。使各計數與一特定像素圖案相關聯(步驟1346)。根據相關聯的計數，輸出一數位高信號以將顯示螢幕1232 中之一特定像素切換為開啟，以及輸出一數位低信號以將顯示螢幕1232中之一特定像素切換為關閉(步驟1348)。重複本方法以持續將音訊信號解碼，使得來自視訊及音訊源1234之投射視訊內容與顯示螢幕1232中像素的切換同步。關於使用音訊音調用於針對本文所述顯示螢幕將一控制信號編碼之方法及裝置，係予以在共同擁有、同時提出申請之名稱為「AUDIO ENCODING OF CONTROL SIGNALS FOR DISPLAYS」的專利申請案(代理人案號為71489US002)予以進一步說明，其完整內容係引用方式併入於本文中。
一些實施例涉及能夠投影對準之一顯示系統。如圖14所描繪，一顯示系統1400包括含有一可定址像素或區域x-y陣列之一可切換式顯示螢幕1410(各像素或區域皆能夠予以從一透明狀態切換為一漫射狀態)、一照明裝置1420(例如經組態用以將光投射到可切換式顯示螢幕1410上的投影機)、一影像感測器1430(例如經組態用以擷取一連串投射對準內容之相機或電荷耦合裝置(CCD))、以及包含一處理器或其他以電子方式耦接至影像感測器1430之電路系統的一處理單元1440。處理單元1440經組態用以接收來自影像感測器1430之一連串擷取對準內容，並且對準照明裝置1420所投射之光與顯示螢幕1410之至少一個在一漫射狀態下之區域，或是對準照明裝置1420所投射之光與顯示螢幕1410之至少一個在一透明狀態下之區域。
在一些實施例中，顯示系統1400能夠自動或半自動對準來自照明裝置1420的投射光，該投射光係投射到可切換式顯示螢幕1410之複數個可定址像素上或投射穿過該複數個可定址像素，依據不同應用，該複數個可定址像素可處於其漫射狀態或透明狀態。在一些實施例中，顯示系統1400可包括可投射到顯示螢幕1410至少一部分上之一或多個對準記號1431或影像。顯示螢幕1410可經組態用以接收投射光(包括對準記號1431)，並且顯示投射光(投射到一x-y可定址陣列之處於其漫射狀態之複數個x-y可定址像素)。而在其他實施例中，顯示螢幕1410可經組態用以接收投射光(包括對準記號1431)，並且顯示投射光(投射到一可定址陣列之處於其透明狀態之複數個可定址像素上)。
在一些實施例中，一或多個對準記號1431可臨近顯示螢幕之邊界，或臨近處於其漫射狀態之複數個x-y可定址像素之區域的邊界。例如，可在圖14實施例中所示邊界附近將對準記號1431配置成一L形圖案。在其他實施例中，該一或多個對準記號亦可位於顯示螢幕上的其他位置。
影像感測器1430可經組態用以擷取可包括對準記號1431的投射光，並且產生對應於所擷取投射光的一感測器信號1432。在一些實施例中，影像感測器1430可經配置成用以擷取整個顯示螢幕之影像(例如包括對準記號1431)。處理單元1440可以電子方式耦接至影像感測器1430且可經組態用以接收感測器信號 1432，並根據感測器信號1432以判定一或多個對準記號1431的位置。
在一些實作中，可將顯示螢幕配置成具有若干中間霧階。例如，可使用多個堆疊顯示螢幕達成中間霧階，如圖15所繪示。圖15的上部顯示能夠有兩個霧階之顯示螢幕1500的俯視圖。圖15的下部顯示出顯示螢幕1500穿過C-C’的剖面圖。顯示螢幕1500包括兩個可定址螢幕1501、1502，舉例而言，其中的一者或二者可類似於圖1的螢幕100或圖4的螢幕400。在此組態中，與螢幕1502在一清透狀態下之區域1502b重疊的螢幕1501在朦朧狀態下之區域1501a，產生堆疊螢幕1500具有一第一霧階(霧階1)的區域。與螢幕1502同樣處於一朦朧狀態之區域1502a重疊的螢幕1501處於朦朧狀態之區域1501a，產生堆疊螢幕1500具有一第二霧階(霧階2)的區域。與螢幕1502同樣在清透狀態下之一或多個區域1502b重疊的螢幕1501在一清透狀態下之區域1501b，產生堆疊螢幕1500之一或多個清透的區域。可使用另外的堆疊螢幕獲得另外的霧階。
在一些實施例中，可使用一相機及/或信號處理器(例如圖14所示的相機1430及處理單元1440)以令投射到顯示器上的影像有影像增強效果。影像增強可包括例如色彩校正、邊緣增強及/或對比修飾。顯示系統中若包括一相機或其他影像感測器，可將相機所擷取影像的回饋作為調整運用於投射影像的影像增強程度。
或者，替代性地，可藉由一信號處理單元(例如：圖14的處理單元1440)實作影像增強，而無需相機或影像感測器。在 此情境下，可將影像增強程度調整成適合此情形(高環境光條件等)或觀看者的個人偏好。
可藉由處理單元運用各種類型的影像增強軟體，包括空間域及頻域技術兩者。影像增強技術可包括但不限於例如直方圖調整或對比伸展、模糊遮罩、反摺積以及光譜轉換。
本文所述之一些方法係針對操作一可切換式顯示系統，其包括用於將光投射到一可切換式顯示螢幕上的一照明裝置，其中可切換式顯示螢幕包含設置於一第一透明基板上的一第一透明導體層、以及設置於一第二透明基板上的一第二透明導體層。包含第一間隔物元件的一第一聚合液晶組成物設置於第一透明導體層與第二透明導體層之間，並與第一透明導體層與第二透明導體層相接觸。第一聚合液晶組成物包含一聚合物穩定膽固醇紋理層。第一透明導體與第二透明導體之至少一者包含複數個可定址像素。像素係能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態。圖16中的流程圖繪示一種可包括將顯示螢幕之至少一些像素切換1610成漫射狀態，並且將影像投射1620到漫射狀態下的像素之方法。在一些選擇性實作中，一種方法包括將光投射穿過一遮罩以提供1630具有一成型內容的光。可使投射光的成型內容與複數個x-y可定址像素之至少一者的漫射狀態同步1640。在一些實作中，使用音訊音調而令投射光的成型內容與x-y可定址像素陣列之複數個x-y可定址像素之至少一者的漫射狀態同步。
一些方法涉及使用包含至少一視訊信號及一音訊信號之高頻寬資訊，令投射光之成型內容與可定址像素中複數個x-y可定址像素之至少一者的漫射狀態同步。一些方法則是涉及使用亮度定限(brightness thresholding)，令投射光之成型內容與複數個可定址像素之至少一者的漫射狀態同步。亮度定限係為投射內容中的各像素決定一亮度值。若顯示螢幕之一像素或一部分之亮度超出一特定值，則顯示控制器將顯示螢幕之該部分切換為其漫射狀態。
可令投射光之成型內容與複數個可定址像素之至少一者對準1650。例如，可令投射光之成型內容與一組處於漫射狀態的複數個可定址像素對準。可使用投射到顯示螢幕上的對準記號，達成投射光與可定址像素之對準。
本發明的至少一些態樣係針對一種自動或半自動對準一顯示系統之方法，包括下列步驟：藉由投影機將一件對準內容投射至一可切換式顯示螢幕，臨近在顯示螢幕上處於其漫射狀態之複數個x-y可定址像素之區域的邊界提供一基標；在顯示螢幕上處於其漫射狀態之複數個x-y可定址像素之區域的至少一部分上顯示該件對準內容；在由一影像感測器顯示該件對準內容時，擷取顯示螢幕之至少部分之一影像，其中擷取之影像包含基標之視覺表示；以及藉由一處理系統根據擷取之影像判定基標的位置，其中投射光在成型投影螢幕具有一投影區。成型顯示螢幕上來自一照明裝置之投射光之對準方法可參考例如揭露於申請共同擁有且未決之美國臨時性專利申請案序號第61/782,958號及第61/783,206號，兩者皆是 在2013年3月14日申請，且名稱分別為「Alignments for a Projecting System With a Shaped Projection Screen Using Alignment Marks」及「Alignments for a Projection System With a Shaped Projection Screen Using Alignment Content」。
在一些實施例中，顯示系統的處理單元可經組態用以根據來自影像感測器所擷取投射對準內容而決定一對準因子。處理單元可進一步經組態根據對準因子來調整呈現內容，並且將調整之呈現內容提供至投影機。處理單元更可進一步經組態根據一或多個對準記號的位置來決定一對準因子。在一些實施例中，處理單元可進一步經組態根據對準因子以調整擷取之內容，並且將調整之內容提供至照明裝置。
本文之實施例係關於一種包含一像素化液晶螢幕及一投影機之透明顯示系統。透明液晶螢幕可包括一聚合物穩定膽固醇紋理(PSCT)層。PSCT螢幕為投影提供高霧狀狀態(漫射/散射)並為高透明性提供低霧狀/高清晰度清透狀態。螢幕可由被動矩陣驅動，相較於直接驅動顯示器，可容許更大量像素及更高的解析度。螢幕某些部分可經驅動成清透，而其他部分則維持朦朧，導致一顯示螢幕含有高透射區，同時在顯示螢幕的漫射區中顯示一影像。PSCT螢幕擁有更高解析度而得以使用大量顯示形狀。顯示螢幕可經組態以匹配投影機內容。也可運用另外的特徵，例如在螢幕不同部分周圍移動影像。
可使用各式各樣的不同方法以令PSCT螢幕之切換與來自投影機之視訊內容同步。在一些實作中，也可使用音訊音調完成同步化。可使用音訊編碼的資料以令PSCT螢幕上的一組預定形狀與投影機內容同步。若投影機內容變更，則可選擇新的螢幕形狀。由於音訊屬於低頻寬，故可使用的形狀數量會有所限制。
另一種同步化方法涉及將各圖框編碼成一點陣影像或圖形交換格式(gif)。若各圖框中的影像有變更，僅像素有變動的資料才必須傳送至顯示器。此種資料壓縮允許透過音訊頻道傳送更多資訊。
可使用一高頻寬選項以令視訊與PSCT螢幕上的所有像素同步，並且不限於與預定形狀之同步化。可使用例如用於3D顯示的標準編碼技術，完成PSCT螢幕視訊及像素的同步化。3D頻道之一者可將資訊提供至PSCT螢幕，而其他3D頻道則將視訊內容提供至投影機。
另一選項涉及用於顯示螢幕的亮度定限。若視訊內容中各像素的亮度值超出一特定值，則顯示控制器電路系統可經組態以將PSCT螢幕之該部分切換為其朦朧/漫射狀態。在此實作中，控制器電路經組態用以辨識螢幕上應被切換以匹配視訊之像素。螢幕與投影機解析度及/或PSCT螢幕之非全視訊速率之切換速度失配之類的情境，可能對這個方法添加某種程度的複雜性。
可使用含有對準記號或投射對準記號之一螢幕以完成顯示螢幕與投射內容之間的對準。一相機系統擷取資訊後，系統 以數位方式校正任何失真。針對一像素化顯示器，可使用額外用於決定並且維持對準之方法。一種方法是投射各像素或一定數量的像素之白色影像，並且驗證其位置。可使用如投射影像預失真等類似的補償方法。用於色彩校正或對比修飾的影像增強軟體也可與透明顯示系統一起使用。本文所述顯示系統的應用包括用於商店櫥窗、辦公室、資訊站(kiosk)、互動式展示台(interactive table)、模擬器等的數位商品化、消費性顯示器、資訊顯示器或互動式顯示器。
下列為本揭示內容之實施例清單。
項目1係一種顯示系統，其包含：一可切換式顯示螢幕，其包括：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板；一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上；以及一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，該聚合物穩定膽固醇紋理層與該等間隔物元件設置於該第一透明導電層與該第二導電層之間，並與該第一透明導電層及該第二導電層相接觸，其中該顯示螢幕包含複數個可定址區域，各該等區域都能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態。
項目2係如項目1之顯示系統，其中該第一透明導電層及該第二透明導電層之至少一者經圖案化，以形成用於該等可定址區域之接點及電引線。
項目3係如項目1至2中任一項之顯示系統，其中：該第一透明導電層及該第二透明導電層之兩者都經圖案化，以形成用於該等可定址區域之接點及電引線；以及該等可定址區域經組態成為被動矩陣所驅動。
項目4係項目1至3中任一項之顯示系統，其中該第一透明導電層及該第二透明導電層之至少一者包含氧化銦錫、氧化銻錫、摻氟氧化錫、摻雜型氧化鋅、石墨烯、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-二氧乙烯噻吩)[PEDOT]：聚(苯乙烯磺酸酯)PSS、奈米線、或摻雜型聚(4,4-二辛基環戊二噻吩)。
項目5係如項目1至4中任一項之顯示系統，其更包括含有一遮罩之一照明裝置，該照明裝置及該遮罩經配置以將具有一成型內容的光投射到該顯示螢幕上。
項目6係如項目5之顯示系統，其中該遮罩包含一虛擬遮罩。
項目7係如項目5至6中任一項之顯示系統，其中該投射光之該成型內容與該複數個可定址區域之至少一者的該漫射狀態同步。
項目8係如項目7之顯示系統，其中該投射光之該成型內容實質上匹配該複數個可定址區域在該漫射狀態下的形狀。
項目9係如項目7之顯示系統，其中當該投射光之該成型內容變更時，該等可定址區域之形狀與該投射光的變更同步，從一透明狀態變更成一漫射狀態、或從一漫射狀態變更成一透明狀態。
項目10係如項目7之顯示系統，其中使用低頻寬同步化，令投射光與該複數個可定址區域之至少一者之該漫射狀態同步。
項目11係如項目10之顯示系統，其中該低頻寬同步化包含音訊音調。
項目12係如項目7之顯示系統，其中使用高頻寬同步化，令投射光與該複數個可定址區域之至少一者之該漫射狀態同步。
項目13係一種顯示系統，其包含：一可切換式顯示螢幕，其包含複數個可定址區域，各該等區域皆能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態；一照明裝置，其用於將光投射到該可切換式顯示螢幕上；一影像感測器，其經組態以擷取一連串投射對準內容；以及一處理單元，該處理單元係以電子方式耦接至該影像感測器，並且經組態以接收該連串擷取對準內容、及將該投射光與該等可定址區域中之在一漫射狀態下之至少一者對準、或與該等電隔離區域中之在一透明狀態下之至少一者對準。
項目14係如項目13之顯示系統，其中該等可定址區域包含經組態成為被動矩陣所驅動之一x-y可定址陣列。
項目15係項目13至14中任一項之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據自該影像感測器擷取之該投射對準內容來決定一對準因子。
項目16係如項目13至15中任一項之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據該對準因子調整呈現內容，並將調整之呈現內容提供給該照明裝置。
項目17係如項目13至16中任一項之顯示系統，其更包括臨近該顯示螢幕之一邊界之一或多個對準記號。
項目18係如項目13至17中任一項之顯示系統，其中該一或多個對準記號係投射之對準記號。
項目19係項目13至18中任一項之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據一或多個對準記號之位置來決定一對準因子。
項目20係如項目13至19中任一項之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據該對準因子調整該擷取對準內容，並將該調整之呈現內容提供至該照明裝置。
項目21係一種操作一可切換式顯示系統之方法，其包含：將一可切換式顯示螢幕之一或多個區域從一透明狀態切換為一漫射狀態，其中該可切換式顯示螢幕包含：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板； 一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上；以及一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，該聚合物穩定膽固醇紋理層與該等間隔物元件設置於該第一透明導電層與該第二導電薄膜之間，並與該第一透明導電層與該第二導電薄膜相接觸；以及將光投射到該漫射狀態下之該一或多個可定址區域。
項目22係如項目21之操作一可切換式顯示系統之方法，其中將光投射包含：使用一遮罩將具有成型內容之光投射。
項目23係如項目21至22中任一項之操作一可切換式顯示系統之方法，其更包括：使具有該成型內容之投射光與該可切換式顯示器之切換區域同步。
項目24係如項目21至23中任一項之操作一可切換式顯示系統之方法，其更包括：使用音訊音調令具有該成型內容之投射光與該可切換式顯示器之切換區域同步。
項目25係如項目21至24中任一項之操作一可切換式顯示系統之方法，其更包括：使用含有至少一視訊信號與一音訊信號之高頻寬資訊，令具有該成型內容之投射光與該可切換式顯示器之切換區域同步。
項目26係如項目23之操作一可切換式顯示系統之方法，其更包括：使用亮度定限令具有該成型內容之投射光與該可切換式顯示器之切換區域同步。
項目27係如項目21至26中任一項之操作一可切換式顯示系統之方法，其更包括：將該投射光與該漫射狀態下之該一或多個可定址區域對準。
項目28係如項目27之操作一可切換式顯示系統之方法，其中：將光投射包含：將具有成型內容之光投射；以及將該投射光對準包含：將該成型內容與該漫射狀態下之該一或多個可定址區域對準。
項目29係如項目27之操作一可切換式顯示系統之方法，其中將該投射光之該成型內容對準包含：使用對準記號將該成型內容對準。
項目30係如項目27之操作一可切換式顯示系統之方法，其中將該投射光之該成型內容對準包含：使用投射對準內容將該成型內容對準。
上述各種處理都可使用相互作用以提供特定結果之電路系統及/或軟體模組予以實作。可使用所屬領域普遍已知的知識，在模組層級或以整體方式進行功能之實作。例如，可將本文中繪示的流程圖用於產生可供一處理器執行的電腦可讀取指令/程式碼。此類指令可予以儲存在一電腦可讀取媒體上，並且予以傳送至處理器以供執行，如所屬領域已知者。以上所示的結構及程序僅是可有助於控制如上所述顯示螢幕之實施例之一代表性實例。
所揭露實施例之各種改良及改變對於所屬技術領域中具有通常知識者將變得顯而易知而未背離本揭示的範圍及原理， 並且應理解的是，本揭示無意要過度受限於本文所提的例示性實施例。
100‧‧‧顯示螢幕
101‧‧‧第一基板
103‧‧‧第一透明導電體
107‧‧‧第一聚合液晶組成物
109‧‧‧第二透明導電體
111‧‧‧第二基板
130‧‧‧第一間隔物元件

Claims (30)

  1. 一種顯示系統，其包含：一可切換式顯示螢幕，其包括：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板；一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上；以及一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，該聚合物穩定膽固醇紋理層與該等間隔物元件設置於該第一透明導電層與該第二導電層之間，並與該第一透明導電層及該第二透明層相接觸，其中該顯示螢幕包含複數個可定址區域，各區域皆能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態。
  2. 如請求項1之顯示系統，其中該第一透明導電層及該第二透明導電層之至少一者經圖案化，以形成用於該等可定址區域之接點及電引線。
  3. 如請求項1之顯示系統，其中：該第一透明導電層及該第二透明導電層之兩者都經圖案化，以形成用於該等可定址區域之觸點及電引線；以及該等可定址區域經組態成被動矩陣驅動的。
  4. 如請求項1之顯示系統，其中該第一透明導電層及該第二透明導電層之至少一者包含氧化銦錫、氧化銻錫、摻氟氧化錫、經摻雜的氧化鋅、石墨烯、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-二氧乙烯噻吩)[PEDOT]：聚(苯乙烯磺酸酯)PSS、奈米線、或經摻雜的聚(4,4-二辛基環戊二噻吩)。
  5. 如請求項1之顯示系統，其進一步包括包含一遮罩之一照明裝 置，該照明裝置及該遮罩經配置以將具有一成型內容的光投射到該顯示螢幕上。
  6. 如請求項5之顯示系統，其中該遮罩包含一虛擬遮罩。
  7. 如請求項5之顯示系統，其中該投射光之該成型內容與該複數個可定址區域之至少一者之該漫射狀態同步。
  8. 如請求項7之顯示系統，其中該投射光之該成型內容實質上匹配該複數個可定址區域在該漫射狀態中的形狀。
  9. 如請求項7之顯示系統，其中當該投射光之該成型內容變更時，該等可定址區域之形狀與該投射光的變更同步，從一透明狀態變更成一漫射狀態、或從一漫射狀態變更成一透明狀態。
  10. 如請求項7之顯示系統，其中使用低頻寬同步化，以使投射光與該複數個可定址區域之至少一者之該漫射狀態同步。
  11. 如請求項10之顯示系統，其中該低頻寬同步化包含音訊音調。
  12. 如請求項7之顯示系統，其中使用高頻寬同步化，令投射光與該複數個可定址區域之至少一者之該漫射狀態同步。
  13. 一種顯示系統，其包含：一可切換式顯示螢幕，其包含複數個可定址區域，各區域皆能夠從一透明狀態切換為一漫射狀態；一照明裝置，其用於將光投射到該可切換式顯示螢幕上；一影像感測器，其經組態以擷取一系列投射對準內容；以及一處理單元，該處理單元以電子方式耦接至該影像感測器，並且經組態以接收該系列之經擷取對準內容及將該投射光與該等可定址區域中之在一漫射狀態中之至少一者或電隔離區域中之在一透明狀態中之至少一者對準。
  14. 如請求項13之顯示系統，其中該等可定址區域包含經組態成被動矩陣驅動之一x-y可定址陣列。
  15. 如請求項14之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據自該影像感測器擷取之該投射對準內容來決定一對準因子。
  16. 如請求項15之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據該對準因子來調整呈現內容，並將調整之呈現內容提供給該照明裝置。
  17. 如請求項14之顯示系統，其進一步包括緊鄰該顯示螢幕之一邊界之一或多個對準記號。
  18. 如請求項17之顯示系統，其中該一或多個對準記號係投射之對準記號。
  19. 如請求項14之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據一或多個對準記號之位置來決定一對準因子。
  20. 如請求項19之顯示系統，其中該處理單元更經組態根據該對準因子來調整該擷取對準內容，並將該調整之呈現內容提供至該照明裝置。
  21. 一種操作一可切換式顯示系統之方法，其包含：將一可切換式顯示螢幕之一或多個區域從一透明狀態切換為一漫射狀態，其中該可切換式顯示螢幕包含：一第一透明基板；一第一透明導電層，其設置於該第一透明基板上；一第二透明基板；一第二透明導電層，其設置於該第二透明基板上；以及一聚合物穩定膽固醇紋理層與多個間隔物元件，該聚合物穩定膽固醇紋理層與該等間隔物元件設置於該第一透明導電層與該第二導電層之間，並與該第一透明導電層與該第二導電層相接觸；以及將光投射到該漫射狀態中之該一或多個可定址區域。
  22. 如請求項21之操作一可切換式顯示系統之方法，其中投射光包 含：使用一遮罩投射具有成型內容之光。
  23. 如請求項22之操作一可切換式顯示系統之方法，其進一步包括：使具有該成型內容之投射光與該可切換式顯示器之切換區域同步。
  24. 如請求項23之操作一可切換式顯示系統之方法，其進一步包括：使用音訊音調令投射具有該成型內容之光與切換該可切換式顯示器之區域同步。
  25. 如請求項23之操作一可切換式顯示系統之方法，其進一步包括：使用含有至少一視訊信號與一音訊信號之高頻寬資訊，令投射具有該成型內容之光與切換該可切換式顯示器之區域同步。
  26. 如請求項23之操作一可切換式顯示系統之方法，其進一步包括：使用亮度定限令投射具有該成型內容之光與切換該可切換式顯示器之區域同步。
  27. 如請求項21之操作一可切換式顯示系統之方法，其進一步包括：將該投射光與該漫射狀態中之該一或多個可定址區域對準。
  28. 如請求項27之操作一可切換式顯示系統之方法，其中：投射光包含：投射具有成型內容之光；以及將該投射光對準包含：將該成型內容與該漫射狀態中之該一或多個可定址區域對準。
  29. 如請求項27之操作一可切換式顯示系統之方法，其中將該投射光之該成型內容對準包含：使用對準記號將該成型內容對準。
  30. 如請求項27之操作一可切換式顯示系統之方法，其中將該投射光之該成型內容對準包含：使用投射對準內容將該成型內容對準。
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