TW201537239A - 用於減少在ｏｌｅｄ顯示系統和ｌｃｄ系統中的環境光之系統和方法 - Google Patents

用於減少在ｏｌｅｄ顯示系統和ｌｃｄ系統中的環境光之系統和方法 Download PDF

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Raymond Geroe Greene
Tomohiro Ishikawa
Jum-Sik Kim
Cheng-Chung Li
Michal Mlejnek
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Abstract

本案揭示用於減少在具有以OLED或LCD為基礎的顯示器之顯示系統中的環境光之系統及方法。該基礎顯示器與環境光減少(ALR)結構介接以形成該顯示系統。該ALR結構包括ALR組件。該ALR組件可為光致變色組件或固定中性密度組件。該ALR結構衰減引入的環境光，以及在該基礎顯示器內產生且隨後自該顯示系統發射並進入周圍環境中的出射重新導向環境光。相對於該基礎顯示器單獨時的環境對比度而言，此舉增加該環境對比度。

Description

用於減少在OLED顯示系統和LCD系統中的環境光之系統和方法
本申請案主張2014年2月14日申請之美國申請案第61/939982號之優先權權益，該申請案之內容以全文引用方式併入本文中。
本揭示內容係關於顯示器，尤其係關於有機發光二極體(organic light-emitting diode；OLED)顯示系統及液晶顯示器(liquid-crystal display；LCD)系統，且更特定而言，係關於用於減少此等顯示系統之環境光之系統及方法。
OLED顯示器及LCD係用於各種裝置，諸如電腦、電視螢幕、智慧型電話、平板電腦及類似物。OLED顯示器利用有機LED面板，該有機LED面板自安置於兩個電極之間的有機半導體層產生光，且因此並不背光。LCD利用液晶面板來調變來自背光或來自反射表面之光。
OLED顯示器及LCD各自由許多不同的層構成。例 如，OLED顯示器包括形成自上述有機半導體層及兩個電極(亦即，陽極及陰極)及支撐基板的OLED之陣列。同樣地，典型LCD包括偏光薄膜、具有透明電極之玻璃基板、LC層、具有透明導電電極之玻璃基板、另一偏光層以及反射表面或背光表面。此等分層結構趨向於鏡面地及漫射地重新導向自周圍環境進入顯示器之環境光。重新導向環境光之一部分退出顯示器，且由查看顯示器之人看見。此減小顯示器對比度，且因此減小顯示器之易讀性。
用於減小環境光之不利查看效果的一種習知手段係於最外顯示層或覆蓋片材上使用抗反射(antireflection；AR)塗層。雖然此適用於減少來自顯示器之鏡面反射分量，但在減少自顯示器內之各種層產生的重新導向分量方面並不是有效的。實際上，AR塗層趨向於增大漫射重新導向分量，因為其增加進入顯示器且經受重新導向的環境光之量。重新導向環境光可在明亮環境中、尤其在戶外變為特別成問題的。
揭示用於減少在OLED顯示系統和LCD系統中的環境光之系統和方法。基礎顯示器與環境光減少(ambient-light-reducing；ALR)結構介接以形成顯示系統。ALR結構包括至少一個ALR組件。ALR組件可為光致變色組件或固定中性密度組件。ALR結構使引入的環境光衰減，以及在基礎顯示器內產生且自顯示系統發射並進入周圍環境中的出射重新導向環境光。此舉相對於單獨的基礎顯示器而言增加環境對比度。
本揭示內容之一態樣為顯示系統，其在低亮周圍環境或明亮周圍環境中顯示一顯示影像。該系統包括：配置來產生顯示影像之基礎顯示器，該基礎顯示器包括OLED顯示器或LCD且具有上表面及結構，該等結構自入射於其上之環境光形成重新導向環境光；ALR結構，該ALR結構與基礎顯示器之上表面介接且具有上表面及光致變色組件，其中環境光朝向基礎顯示器行進穿過光致變色組件，且與該等結構相互作用以形成重新導向環境光，該重新導向環境光行進穿過光致變色組件且行進至ALR結構之上表面外；在低亮周圍環境中具有透明模式的光致變色組件，其中該光致變色組件實質上不衰減穿過它的環境光或重新導向環境光；以及在明亮周圍環境中具有變暗模式的光致變色組件，其中該光致變色組件實質上衰減穿過它的環境光及重新導向環境光。
本揭示內容之另一態樣為顯示系統，其在低亮周圍環境或明亮周圍環境中顯示一顯示影像。該系統包括：配置來產生顯示影像之基礎顯示器，該基礎顯示器包括OLED顯示器且具有上表面結構，該等結構自入射於其上之環境光形成重新導向環境光；ALR結構，該ALR結構與基礎顯示器之上表面介接且具有上表面及中性密度組件，其中環境光朝向基礎顯示器行進穿過中性密度組件，且與該等結構相互作用以形成重新導向環境光，該重新導向環境光行進穿過中性密度組件且行進至ALR結構之上表面外；且其中中性密度組件具有對可見光波長而言在30%T85%範圍內之固定透射率T。
本揭示內容之另一態樣為減少由顯示系統發射的重新導向環境光之量的方法，該顯示系統具有上表面且包括基礎顯示器，該基礎顯示器具有上表面及結構，該等結構自環境光形成重新導向環境光。該方法包括：將光致變色組件佈置成鄰近基礎顯示器之上表面，該光致變色組件在處於具有低亮環境光之低亮周圍環境中時具有透明模式，且在處於具有明亮環境光之明亮周圍環境中時具有變暗模式；當處於低亮環境中及透明模式下時，使低亮環境光透射穿過光致變色組件至該等結構以形成重新導向環境光，且使第一量之重新導向環境光穿過光致變色組件且傳出顯示器上表面外；以及，當處於明亮環境中及變暗模式下時，使明亮環境光透射穿過光致變色組件至該等結構以形成重新導向環境光，且使重新導向環境光穿過光致變色組件以產生自顯示器上表面發射的第二量之重新導向環境光，其中衰減的重新導向環境光之第二量小於第一量。
本揭示內容之另一態樣為減少自OLED基礎顯示器發射的重新導向環境光之量的方法，該OLED基礎顯示器具有上表面及結構，該等結構自環境光形成重新導向環境光。該方法包括：將中性密度組件佈置成鄰近基礎顯示器之上表面，該中性密度組件具有在30%T85%範圍內之固定透射率T、在0.5mmTH15mm範圍內之厚度TH1，以及直接與周圍環境介接的上表面；使環境光透射穿過中性密度組件至該等結構以形成重新導向環境光；以及使漫射地重新導向環境光穿過中性密度組件且傳出上表面外並進入周圍環境中。
其他特徵及優點將在以下的實施方式中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優點，或藉由實踐本書面描述及其申請專利範圍以及隨附圖式所述的實施例來認識該等特徵及優點。應理解，前述的一般描述及以下實施方式僅僅為示範，且意欲提供用於理解申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。
10‧‧‧顯示裝置
20‧‧‧顯示系統
30‧‧‧基礎顯示器
32‧‧‧上表面
34‧‧‧結構/內部結構
36‧‧‧顯示光/顯示影像
40‧‧‧環境光減少(ALR)結構/ALR結構
42‧‧‧上表面/顯示器上表面
44‧‧‧下表面
50‧‧‧ALR組件
51‧‧‧化學強化光致變色蓋板/光致變色蓋板
52‧‧‧上表面
60‧‧‧透明黏著層/黏著層
62‧‧‧上表面
64‧‧‧下表面
70‧‧‧抗反射塗層/AR塗層
72‧‧‧上表面
80‧‧‧通透蓋板/透明蓋板
82‧‧‧上表面
90‧‧‧周圍環境
90B‧‧‧明亮環境/明亮周圍環境
90L‧‧‧低亮環境
91‧‧‧太陽
100‧‧‧環境光
100A‧‧‧環境光
100B‧‧‧明亮環境光
100L‧‧‧昏暗環境光
100SR‧‧‧鏡面反射光
101‧‧‧重新導向環境光
102‧‧‧衰減的重新導向環境光
120‧‧‧查看者/使用者
151‧‧‧中性密度層
152‧‧‧上表面
251‧‧‧光致變色黏著層
252‧‧‧上表面
351‧‧‧光致變色層
352‧‧‧上表面
TH1‧‧‧厚度
θ‧‧‧入射角
φ‧‧‧角度範圍
隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且連同實施方式一起用以解釋各種實施例之原理及操作。因而，本揭示內容將結合隨附圖式自以下實施方式獲更全面地理解，圖示中：第1圖為包括根據本揭示內容之顯示系統的示例性顯示裝置之正視圖，其中顯示裝置及其顯示影像係以例如智慧型電話之形式來展示；第2圖為根據本揭示內容之示例性顯示裝置之橫截面圖，其中該顯示裝置包括OLED或LCD基礎顯示器及與該基礎顯示器介接的具有至少一個ALR組件之ALR結構；第3圖為類似於第2圖之示例性顯示裝置之橫截面圖，其中ALR組件包括化學強化光致變色蓋板；第4A圖為展示處於低亮環境中的第3圖之示例性顯示裝置，圖中例示環境光如何進入顯示裝置且形成由查看顯示影像之使用者看見的重新導向環境光；第4B圖類似於第4A圖，但顯示裝置處於明亮環境 中，該明亮環境致使化學強化光致變色蓋板變暗，相較於蓋板保持透明情況下的重新導向環境光之量而言，該變暗的化學強化光致變色蓋板用以減少將到達使用者的重新導向環境光之量；第5圖類似於第4B圖且例示顯示系統之示例性實施例，其中ALR結構之ALR組件包括中性密度層；第6A及6B圖類似於第4A及4B圖且例示顯示系統之示例性實施例，其中ALR結構之ALR組件包括光致變色黏著層；以及第7A及7B圖類似於第6A及6B圖且例示顯示系統之示例性實施例，其中ALR結構之ALR組件包括光致變色層。
現將詳細參考本揭示內容之各種實施例，該等實施例之實例例示於隨附圖式中。在任何可能的情況下，整個圖式中使用相同或相似的參考編號及符號來指代相同或相似部分。圖式未必按比例繪製，且熟習此項技術者將認識到圖式已獲簡化來例示本揭示內容之關鍵態樣的情況。
如以下闡述的申請專利範圍併入本實施方式中且構成本實施方式之一部分。
本文提及的任何公開案或專利文件之全部揭示內容係以引用方式併入。
在一些圖式中處於參考原因展示笛卡兒坐標，且就方向或定向而言，該等笛卡兒坐標不意欲成為限制。
本文使用的術語「環境對比度」為顯示器於日光下 之易讀性之量度，且例如描述於Kelley等人之文章中「Display daylight ambient contrast measurement methods and daylight readability」,J.Soc.Information Display 14，第11期(2006年11月)：1019-1030。
環境對比率(ambient contrast ratio；ACR)係定義為BB/BD，其中BB為顯示器展示亮影像時之亮度，且BD為顯示器展示暗影像時之亮度。ACR係於對顯示器的選擇量之環境照射存在下量測。
術語「光致變色組件」係指在低亮周圍環境中具有第一模式(或「透明」模式)及在明亮周圍環境中具有第二模式(或「變暗」模式)之組件，在該第一模式中，該組件為實質上透明的，且在該第二模式中，該組件相較於透明模式而言具有實質衰減。第一模式與第二模式之間的轉變係藉由存在於明亮環境中之實質量的活化光引起。在一實例中，活化光具有不可見(例如，紫外線)波長。第一模式與第二模式之間的轉變可為連續的，且取決於穿過光致變色組件之活化光之量。一些活化光可存在於低亮環境中，但非起始光致變色組件自第一模式至第二模式之透射率的實質變化的充分量。第一或「透明」模式中之透射率係表示T1，且第二或「變暗」模式中之透射率係表示T2。
如本文結合以下介紹的環境光減少(ALR)組件所使用的術語「透射率」係指組件之整體光透射率，亦即，其不由於表面反射之透射率損失。ALR組件之透射率可由每單位長度之吸光度α乘以ALR組件之厚度來決定。
顯示裝置
第1圖為以例如智慧型電話之形式來展示的示例性顯示裝置10之正視圖。顯示裝置10可為許多不同類型之顯示裝置中之任一顯示裝置，其可用於低亮環境及明亮環境。示例性顯示裝置包括智慧型電話、手機、平板電腦、電子閱讀器、膝上型電腦、電視等等。顯示裝置10包括根據本揭示內容且如以下更詳細所述之顯示系統20。顯示裝置10駐留於周圍環境90中，該周圍環境90包括可入射於顯示系統20上且進入顯示系統20中之環境光100。進入顯示系統20之環境光100(亦即，引入的光)可產生重新導向環境光101，該重新導向環境光101自顯示系統之上表面作為減少環境對比度之出射光而發射。
顯示系統
第2圖是如在x-z平面中截取的根據本揭示內容之顯示系統20之橫截面圖。顯示系統20包括基礎顯示器30。基礎顯示器30可為以OLED為基礎的或以LCD為基礎的。基礎顯示器30包括上表面32及一或多個結構34，該一或多個結構34漫射地重新導向自周圍環境90進入顯示系統20且入射於該或該等結構上的環境光100。結構34可漫射地及鏡面地反射入射於其上之環境光100。在一實例中，結構34係藉由基礎顯示器30之不同層之間的折射率差來界定，以便重新導向環境光101可在基礎顯示器內之不同深度處起源。
基礎顯示器30發射顯示光36，其由查看者(使用者)120看到且表示由基礎顯示器形成的相應顯示影像。因此，顯 示光36亦稱為「顯示影像」36。示例性顯示影像36係展示於第1圖中之顯示系統20上。
顯示系統20亦包括環境光減少(ALR)結構40，該結構具有界定顯示系統之上表面的上表面42及與基礎顯示器30之上表面32介接的下表面44。上表面42典型地表示顯示系統20之最外層表面，亦即，與周圍環境90介接的表面(因此，上表面42亦為顯示系統之上表面)。因此，顯示影像36係由查看者120經由ALR結構40來查看。
相較於在ALR結構不存在時由基礎顯示器30發射的重新導向環境光之量而言，ALR結構40之功能係實質上減少自顯示系統20之上表面42發射的重新導向環境光101之量。在一實例中，達成此功能之同時亦維持充分高的ACR，例如，ACR>10或ACR>50或甚至ACR>100。在一實例中，具有ALR結構40之顯示系統20之ACR大於基礎顯示器30之ACR。
ALR結構40包括具有上表面52之至少一個ALR組件50。在一個實例中，ALR組件50包括具有上述透明模式及變暗模式之光致變色組件，此取決於其是否處於低亮環境抑或明亮環境。在另一實例中，ALR組件50具有非變化(固定)中性密度，其界定每單位長度之選擇衰減度α，從而又界定針對給定厚度TH1之選擇(固定)透射率T。利用具有不同類型之ALR組件50的ALR結構40之示例性顯示系統20更詳細地描述於以下。
用於ALR組件50之示例性材料包括玻璃或聚合 物。厚度TH1之示例性厚度範圍為0.05mmTH15mm。在以聚合物為基礎的光致變色ARL組件50的狀況下，吸光度α之示例性範圍為0.2cm-1 α100cm-1。在以玻璃為基礎的光致變色ARL組件50的狀況下，吸光度α之示例性範圍為0.2cm-1 α10cm-1。
具有化學強化光致變色蓋板之顯示系統
第3圖類似於第2圖且展示示例性顯示系統20之橫截面圖。ALR結構40包括實質透明黏著層60，其置於上表面32之頂部上且包括上表面62及下表面64。用於透明黏著層60之示例性材料包括聚矽氧樹脂及光學交聯聚合物。在一實例中，黏著層60用於將(介面)ALR結構40附接至基礎顯示器30。
ALR結構40亦包括抗反射(AR)塗層70，其具有界定上表面42之上表面72。ALR組件50夾於透明黏著層60與AR塗層70之間。
ALR結構40之ALR組件50包括化學強化光致變色蓋板51，其置於透明黏著層60之上表面62之頂部上。在一實例中，ALR組件50由具有厚度TH1之單一光致變色蓋板51組成，如第3圖所示。在一實例中，光致變色蓋板51之厚度在0.5mmTH15mm範圍內。在一實例中，光致變色蓋板51由化學強化玻璃製成。此種玻璃之實例為Gorilla®玻璃(可購自紐約州康寧市Corning,Inc.)，其將諸如鹵化銀之光致變色材料併入玻璃基質內。在另一實例中，光致變色蓋板51由不同於玻璃之材料製成，該材料例如塑膠、聚合物、丙烯酸 系物等等，其包括此項技術中已知的一或多種類型之光致變色有機分子，例如三芳基甲烷、二苯乙烯、氮雜二苯乙烯、硝酮、俘精酸酐(fulgide)、螺哌喃、萘并哌喃、螺噁嗪、苯醌等等。
第4A圖類似於第3圖且例示顯示系統20在低亮環境90L中如何運作。為便於說明，顯示影像36係展示為單一大箭頭，且忽略顯示系統20內之折射效應。來自低亮環境90L之昏暗(亦即，低強度)環境光100L展示成以相對於z方向之入射角θ入射於AR塗層70之上表面72上。在低亮環境90L中，光致變色蓋板51處於透明模式，亦即，具有透射率T1(例如，80%或更大)，以便其在低亮環境中為實質上透明的。AR塗層70減少鏡面反射光100SR(點線)之量。法線入射的環境光於AR塗層70存在下之鏡面反射典型地小於4%。此意謂更多昏暗環境光100L將進入顯示系統20。
進入顯示系統20之昏暗環境光100L之一部分將藉由基礎顯示器30之結構34經角度範圍φ重新導向，以形成重新導向環境光101。角度範圍φ界定大多數重新導向環境光101行進之角度範圍。一些重新導向環境光101可駐留於角度範圍φ外部。在一實例中，重新導向環境光101包括漫射反射光及鏡面反射光。重新導向環境光101亦可包括散射光。
重新導向環境光101(虛線箭頭)之一部分行進穿過透明黏著層60、光致變色蓋板51及AR塗層70，且自顯示系統20之上表面42發射，且到達試圖查看顯示影像36之查看者120。顯示系統20於低亮環境90L中之運作就此點而言係 與利用通透蓋板之習知顯示系統之運作相同。
第4B圖類似於第4A圖，但顯示系統20係處於包括明亮環境光100B之明亮環境90B中。在第4B圖所示的實例中，明亮環境90B為日光環境，且明亮環境光100B為日光，例如來自太陽91之直接或間接日光。如在低亮環境90L的狀況下，AR塗層70減小來自光致變色蓋板51之上表面52之明亮環境光100B的反射量，以便更多明亮環境光進入顯示系統20。
明亮環境光100B之不可見(例如，紫外線)活化分量觸發光致變色蓋板51中之光致變色效應，進而引起光致變色蓋板自透明模式轉變至變暗模式，該變暗模式在可見光譜範圍具有減小的透射率T2(亦即，T2<T1)。此減小的透射率T2給予光致變色蓋板灰色色彩，此指示可見光譜中之波長之中性密度(亦即，通常均勻的)衰減。
相較於光致變色蓋板保持於透明模式時(或缺少該光致變色蓋板的情況下)所具有的明亮環境光之量而言，明亮環境光100B在其行進穿過光致變色蓋板51時之衰減減小到達基礎顯示器30之內部結構34的明亮環境光之量。到達基礎顯示器30之內部結構34的明亮環境光100B之一部分經上述角度範圍φ重新導向，以形成上述重新導向環境光101。
重新導向環境光101在其往回行進穿過光致變色蓋板51時衰減，進而形成衰減的重新導向環境光102。衰減的重新導向環境光102穿過AR塗層70，且查看顯示影像36之查看者120看見此光之一部分。
因此，當顯示系統20處於明亮環境90B中時，明亮環境光100B藉由穿過(變暗模式)光致變色蓋板51兩次而經歷兩次衰減，但當顯示系統處於低亮環境90L中時，當穿過(透明模式)光致變色蓋板兩次時，實質上不經歷衰減(或實質上較小衰減)。因此，自處於透明模式之顯示系統20發射的重新導向環境光101之量大於在變暗模式下發射的量。
此處應注意，AR塗層70通常不為自ALR結構40內行進穿過AR塗層之光的有效AR障壁，因為AR塗層係設計來利用上表面72上之空氣介面來執行其功能。
光致變色蓋板51之使用允許顯示系統20之環境對比度受動態控制。此允許達成基礎顯示器30於明亮環境90B中之改良易讀性，同時亦維持在低亮(例如，室內或夜間)環境90L中之習知易讀性。
顯示系統20於明亮環境90B中之改良易讀性具有以下優點：無須僅依賴於增加基礎顯示器30之發光元件或光源之強度來增加顯示影像36之亮度。此特徵保存能量，且在其中電池係用於對基礎顯示器30供電的狀況下，此特徵用於延長給定電池充電之操作時間。
在顯示系統20之一實例中，光致變色蓋板51在低亮環境90L中具有在可見光譜中的80%T1<100%之透射率T1，且在明亮環境90B中具有在可見光譜中的30%T285%之透射率T2，同時附加條件為T2<T1。
具有中性密度層之顯示系統
第5圖類似於第4B圖且例示顯示系統20之示例性 實施例，其中ALR組件50包括中性密度層151，其具有界定ALR結構40及因此顯示系統20之最上方表面之上表面152。在一實例中，ALR組件50由具有厚度TH1之單一中性密度層151組成，在一實例中，該厚度TH1在0.5mmTH15mm範圍內，且該ALR組件具有在30%T85%範圍內之固定透射率T。在一實例中，中性密度層151呈中性密度材料之片板形式。在一實例中，中性密度層151充當用於顯示系統20之蓋板。AR塗層70(未圖示)為可選的。
在一實例中，單一中性密度層151由中性密度玻璃、聚合物、丙烯酸系物、塑膠等等之片板製成。在一實例中，中性密度層151由包括諸如上述Gorilla®玻璃之化學強化玻璃組成，或在其他情況下包括該玻璃。中性密度層151之中性密度意謂可見光波長實質上等量地衰減。第5圖之顯示系統20之實施例中的基礎顯示器30係以OLED為基礎。已知以OLED為基礎的顯示器具有對環境光100之相對高的漫反射率。
第5圖展示自周圍環境90入射於顯示系統20上之環境光100A，該周圍環境90可為低亮、明亮或中亮環境。環境光100A之一部分自中性密度層151之上表面152鏡面反射為鏡面反射光100SR(點線)，而大多數環境光透射穿過上表面。透射環境光100A在其行進穿過中性密度層151時衰減。衰減的透射環境光100A隨後行進穿過透明黏著層60，且此光之一部分藉由以OLED為基礎的基礎顯示器30之結構34重新導向，以形成具有角度範圍φ之重新導向環境光101。 重新導向環境光101隨後行進穿過透明黏著層60，且穿過中性密度層151到達查看顯示影像36之查看者120。
因此，環境光100A藉由穿過中性密度層151兩次而經歷兩次衰減，此與周圍環境90之亮度無關。此雙重衰減可利用來改良ACR。以下表1列出如利用600勒克司環境光100A對以下者量測的ACR：具有AR塗層之習知OLED顯示器、不具有AR塗層之習知OLED顯示器，以及具有中性密度層151(呈中性密度玻璃形式)而不具有AR塗層之示例性以OLED為基礎的顯示系統20。
表1指示：利用具有80%中性密度之中性密度層151且無AR塗層70之以OLED為基礎的顯示系統20具有比習知OLED顯示器(具有或不具有AR塗層)高的ARC。
此處應注意，要廣泛理解的是：顯示器之上表面上的AR塗層用於增加顯示器之環境對比率。然而，發明人已發現：在某些情況下，AR塗層可實際上用於減少環境對比率。 一個此種狀況係就OLED基礎顯示器30而言，該OLED基礎顯示器30具有結構34，該結構34產生實質量之重新導向光101，其具有相較於鏡面分量而言大的漫射分量。AR塗層增加到達結構34之環境光100之量，進而產生到達查看者120 的增加量之重新導向光101。
具有光致變色黏著層之顯示系統
第6A圖類似於第4A圖且例示示例性顯示系統20，其中ALR結構40包括具有上表面82之通透(亦即，光學透明)蓋板80，該上表面82上置有AR塗層70。ALR組件50包括具有上表面252之光致變色黏著層251，該上表面252上置有透明蓋板80。在一實例中，ALR組件50由置換透明黏著層60之單一光致變色黏著層251組成，如圖所示。
在一實例中，光致變色黏著層251係藉由將光致變色染料與光學通透(透明)黏著劑混合來形成。一旦透明蓋板80與光致變色黏著層251介接，即可使用UV交聯來用於凝固(例如，UV固化)。
在一示例性實施例中，當光致變色黏著層251藉由在可見光波長光譜外之活化波長(例如，UV波長)照射而變暗時，其變成偏振的。換言之，光致變色黏著層251亦具有利用變暗模式而發生之偏振模式。在此狀況下，使得偏振光致變色黏著層251之偏振方向實質上與下伏基礎顯示器30之偏振方向對準，以藉由避免不利的交叉偏振體(polarizer)效應而提供顯示光36之最大透射。
在第6A圖中，來自低亮環境90L之昏暗(亦即，低強度)環境光100L展示成以相對於z方向之入射角θ入射於AR塗層70之上表面72上。AR塗層70減少展示為鏡面反射光100SR(亦即，點線)之鏡面反射，此意謂更多昏暗環境光100L將進入顯示系統20。透射昏暗環境光100L之一部分行 進穿過透明蓋板80及光致變色黏著層251，該光致變色黏著層251由於環境光100L之相對低強度或由於活化紫外光(例如，來自非UV產生室內照明)之缺乏而處於透明模式。
環境光100L隨後入射於基礎顯示器30之結構34上，且藉由該等結構重新導向以形成重新導向環境光101。重新導向環境光101(亦即，虛線箭頭)之一部分行進穿過光致變色黏著層251、透明蓋板80及AR塗層70，到達查看顯示影像36之使用者120。顯示系統20於低亮環境90L中之運作因此係與利用通透蓋板之習知顯示器之運作相同。
在第6B圖所示的實例中，顯示系統20處於包括明亮環境光100B之明亮周圍環境90B中。AR塗層70減小明亮環境光100B自顯示器上表面42之反射量，以便更多明亮環境光進入顯示系統20，且行進穿過透明蓋板80至光致變色黏著層251。
明亮環境光100B之不可見(例如，紫外線)活性波長觸發光致變色黏著層251中之光致變色效應，進而引起光致變色黏著層轉變至變暗模式，該變暗模式在可見光譜範圍具有減小的透射率T2(亦即，T2<T1)。此減小的透射率T2給予光致變色黏著層251灰色色彩，此指示可見光譜中之波長之中性密度(亦即，通常均勻的)衰減。明亮環境光100B於光致變色黏著層251內之衰減減少到達基礎顯示器30之結構34的明亮環境光之量。到達基礎顯示器30之結構34的明亮環境光100B之一部分經上述角度範圍φ重新導向，以形成重新導向環境光101。
重新導向環境光101在其往回行進穿過(變暗)光致變色黏著層251時衰減，進而形成衰減的重新導向環境光102。衰減的重新導向環境光102穿過AR塗層70，且此光之一部分到達查看者120。
在其中光致變色黏著層251在變暗後變成偏振的狀況下，明亮環境光100B之另外衰減在明亮環境光第一次穿過偏振光致變色黏著層期間發生。此點假定明亮環境光100B初始地隨機偏振，此為大多數明亮周圍環境90B、尤其是戶外環境之真實情況。穿過完全偏振體之隨機偏振光衰減一半(0.5)。明亮環境光100B藉由偏振光致變色黏著層251之衰減之精確量取決於實際偏振度(例如，如藉由使兩個此種偏振層交叉而產生的消光係數所量測)且取決於層厚度TH1。
在顯示系統20之一實例中，光致變色黏著層251在低亮環境90L中具有在可見光譜中的80%T1<100%之透明模式透射率T1，且在明亮環境90B中具有在可見光譜中的30%T285%之變暗模式透射率T2，同時條件為T2<T1。在一實例中，光致變色黏著層251具有在0.05mmTH15mm範圍內之厚度TH1。
因此，當顯示系統20處於明亮環境90B中時，明亮環境光100B藉由穿過光致變色黏著層251兩次而經歷兩次衰減(且在該層亦在變暗模式中偏振的情況下，經歷至多一半(0.5)之可選衰減)，但當顯示系統處於低亮環境90L中時，實質上不經歷衰減。
光致變色黏著層251於ALR結構40中之使用允許 顯示系統20之環境對比度之動態控制。此允許達成基礎顯示器30於明亮環境90B中之改良易讀性，同時亦維持在低亮(例如，室內或夜間)環境90L中之習知易讀性。在明亮環境90B中之改良易讀性具有以下優點：無須僅依賴於增加基礎顯示器30之發光元件或光源之強度。此特徵保存能量，且在其中電池係用於對基礎顯示器30供電的狀況下，此特徵用於延長給定電池充電之操作時間。
具有光致變色層之顯示系統
第7A圖類似於第6A圖且例示示例性顯示系統20，其中ALR結構40包括夾於透明蓋板80與透明黏著層60之間的ALR組件50，其中AR塗層70處於透明蓋板之上表面82之頂部上。
ALR組件50包括具有上表面352之光致變色層351。在一實例中，ALR組件50由單一光致變色層351組成。光致變色層351可藉由用有機光致變色染料之單體混合物塗佈玻璃基板，接著例如經由熱或UV暴露來固化而形成。
在一示例性實施例中，當光致變色層351藉由用可見光波長光譜外之活化波長(例如，UV波長)照射該層而變暗時，其變成偏振的。換言之，光致變色層351亦具有利用變暗模式而發生之偏振模式。在此狀況下，使得光致變色層351之偏振方向實質上與下伏基礎顯示器30之偏振方向對準，以藉由避免不利的交叉偏振體效應而提供顯示光36之最大透射。
在第7A圖中，來自低亮環境90L之昏暗(亦即，低 強度)環境光100L展示成以相對於z方向之入射角θ入射於(可選)AR塗層70之上表面72上。AR塗層70減少展示為鏡面反射光100SR(亦即，點線)之鏡面反射，此意謂更多昏暗環境光100L將進入顯示系統20。透射昏暗環境光100L之一部分行進穿過透明蓋板80且穿過具有透射率T1之光致變色層351，該光致變色層351由於環境光100L之相對低強度或由於活化紫外光(例如，來自非UV產生室內照明)之缺乏而為實質上透明的。
昏暗環境光100L隨後穿過透明黏著層60，且隨後入射於基礎顯示器30之結構34上，且自其漫射地反射以形成重新導向環境光101。重新導向環境光101(亦即，虛線箭頭)之一部分行進穿過透明黏著層60、穿過光致變色層351、穿過透明蓋板80及AR塗層70，且由查看顯示影像36之查看者120看見。顯示系統20於低亮環境90L中之運作因此與習知顯示之運作相同。
在第7B圖所示的實例中，顯示系統20處於包括明亮環境光100B之明亮環境90B中。AR塗層70減小明亮環境光100B自ALR結構40之上表面42之反射量，以便更多明亮環境光進入透明蓋板80，且行進至光致變色層351。
明亮環境光100B之不可見(例如，紫外線)分量觸發光致變色層351中之光致變色效應，進而引起光致變色層轉變至變暗模式，該變暗模式在可見光譜範圍具有減小的透射率T2(亦即，T2<T1)。此減小的透射率給予光致變色層351灰色色彩，此指示可見光譜中之波長之中性密度(亦即，通常 均勻的)衰減。明亮環境光100B於光致變色層351內由於減小透射率T2之衰減減少到達基礎顯示器30之結構34的明亮環境光之量。到達基礎顯示器30之結構34的明亮環境光100B之一部分經上述角度範圍φ重新導向，以形成重新導向環境光101。
重新導向環境光101在其往回行進穿過透明黏著層60且穿過光致變色層351時衰減，進而形成衰減的重新導向環境光102。衰減重新導向環境光102穿過透明蓋板80及AR塗層70，且此光之一部分由查看者120看見。
在其中光致變色層351在變暗後變成偏振的狀況下，明亮環境光100B之另外衰減在明亮環境光第一次穿過偏振光致變色層期間發生。此點假定明亮環境光100B初始地隨機極化，此為大多數明亮周圍環境90B、尤其是戶外環境之真實情況。如上所述，穿過完全偏振體之隨機偏振光衰減½。明亮環境光100B藉由偏振光致變色層351之衰減之精確量取決於偏振之實際強度(例如，如藉由使兩個此種偏振層交叉而產生的消光係數所量測)且取決於層厚度TH1。
在顯示系統20之一實例中，光致變色層351在低亮環境90L中具有在可見光譜中的80%T1<100%之透明模式透射率T1，且在明亮環境90B中具有在可見光譜中的30%T285%之變暗模式透射率T2，同時條件為T2<T1。在一實例中，光致變色層351具有在0.05mmTH15mm範圍內之厚度TH1。
因此，當顯示系統20處於明亮環境90B中時，明亮 環境光100B藉由穿過光致變色層351兩次而經歷兩次衰減(且在該層偏振的情況下，經歷至多一半(0.5)之可選衰減)，但當顯示系統處於低亮環境90L中時，實質上不經歷衰減。
光致變色層351於ALR結構40中之使用允許對到達使用者120之衰減的重新導向環境光102之量的動態控制，以改良顯示系統20之環境對比度。此允許達成基礎顯示器30之顯示影像36於明亮環境90B中之改良易讀性，同時亦維持在低亮(例如，室內或夜間)環境90L中之習知易讀性。在明亮環境90B中之改良易讀性具有以下優點：無須僅依賴於增加基礎顯示器30之發光元件或光源之強度。此特徵保存能量，且在其中電池係用於對基礎顯示器30供電的狀況下，此特徵用於延長給定電池充電之操作時間。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離如隨附申請專利範圍中所限定的本揭示內容之精神或範疇的情況下，對如本文所述的本揭示內容之較佳實施例做出各種修改。因此，本揭示內容涵蓋該等修改及變化，前提是其屬於隨附申請專利範圍及其等效物之範疇。
20‧‧‧顯示系統
30‧‧‧基礎顯示器
32‧‧‧上表面
34‧‧‧結構/內部結構
36‧‧‧顯示光/顯示影像
40‧‧‧環境光減少(ALR)結構/ALR結構
42‧‧‧上表面/顯示器上表面
44‧‧‧下表面
50‧‧‧ALR組件
120‧‧‧查看者/使用者

Claims (22)

  1. 一種顯示系統，其在一低亮周圍環境或一明亮周圍環境中顯示一顯示影像，該顯示系統包含：一基礎顯示器，該基礎顯示器經配置來產生該顯示影像，該基礎顯示器包括一有機發光二極體(OLED)顯示器或一液晶顯示器(LCD)之至少一者，該基礎顯示器具有一上表面及結構，該等結構自入射於其上之環境光形成重新導向環境光；一環境光減少(ALR)結構，該結構與該基礎顯示器之該上表面介接且具有一上表面及一光致變色組件，其中該環境光朝向該基礎顯示器行進穿過該光致變色組件，且與該等結構相互作用以形成重新導向環境光，該重新導向環境光行進穿過該光致變色組件且行進至該ALR結構之該上表面外；該光致變色組件在該低亮度周圍環境中具有一透明模式，其中該光致變色組件實質上不衰減穿過其之該環境光或該重新導向環境光；且該光致變色組件在該明亮周圍環境中具有一變暗模式，其中該光致變色組件實質上衰減穿過其之該環境光及該重新導向環境光。
  2. 如請求項1所述之顯示系統，其中該光致變色組件在該透明模式中具有80%T1100%之一透射率T1，且在該變暗模式中具有30%T285%之一透射率T2，且其中T2<T1。
  3. 如請求項1所述之顯示系統，其中該變暗模式包括一偏 振模式，其中該光致變色組件為偏振的。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之顯示系統，其中該光致變色組件包含一光致變色蓋板。
  5. 如請求項4所述之顯示系統，其中該光致變色蓋板由化學強化光致變色玻璃之一單一片板組成。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之顯示系統，其中該ALR結構包括一透明黏著層及一抗反射塗層，其夾入有該光致變色組件，且其中該透明黏著層將該ALR結構附接至該基礎顯示器之該上表面。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之顯示系統，其中該光致變色組件包括一光致變色黏著層，其將該ALR結構附接至該基礎顯示器之該上表面。
  8. 如請求項7所述之顯示系統，其中該ALR結構包括處於該光致變色黏著層之頂部上的一透明蓋板，及處於該透明蓋板之頂部上的一抗反射塗層。
  9. 如請求項1至3中任一項所述之顯示系統，其中該ALR結構包括一透明黏著劑及一透明蓋板，且其中該光致變色組件包括由該透明黏著層及該透明蓋板夾入的一光致變色層。
  10. 如請求項9所述之顯示系統，其中該ALR結構進一步包括處於該透明蓋板之頂部上的一抗反射塗層。
  11. 一種顯示系統，其在一低亮周圍環境或一明亮周圍環境中顯示一顯示影像，該顯示系統包含：一基礎顯示器，該基礎顯示器經配置來產生該顯示影像，該基礎顯示器包括一有機發光二極體(OLED)顯示器，該基礎顯示器具有一上表面及結構，該等結構自入射於其上之環境光形成重新導向環境光；一環境光減少(ALR)結構，該結構與該基礎顯示器之該上表面介接且具有一上表面及一中性密度組件，其中該環境光朝向該基礎顯示器行進穿過該中性密度組件，且與該等結構相互作用以形成重新導向環境光，該重新導向環境光行進穿過該中性密度組件且行進至該ALR結構之該上表面外；且其中該中性密度組件具有對可見光波長而言在30%T85%範圍內之一固定透射率T。
  12. 如請求項11所述之顯示系統，其中該中性密度組件由一單一中性密度玻璃片組成，該玻璃片具有在0.5mmTH15mm範圍內之一厚度TH1。
  13. 如請求項12所述之顯示系統，其中該中性密度玻璃片由一化學強化玻璃製成。
  14. 如請求項12或請求項13所述之顯示系統，其中該ALR結構由以下組成：該單一中性密度玻璃片，其具有一上表面及一下表面；以及一透明黏著層，其置於該中性密度玻璃片之該下表面與該基礎顯示器之上表面之間。
  15. 一種減少由一顯示系統發射的重新導向環境光之一量的方法，該顯示系統具有一上表面且包括一基礎顯示器，該基礎顯示器具有一上表面及結構，該等結構自環境光形成該重新導向環境光，該方法包含以下步驟：將一光致變色組件佈置成鄰近該基礎顯示器之該上表面，該光致變色組件在處於具有低亮環境光之一低亮環境中時具有一透明模式，且在處於具有明亮環境光之一明亮環境中時具有一變暗模式；當處於該低亮環境中及該透明模式下時，使該低亮環境光透射穿過該光致變色組件至該等結構以形成該重新導向環境光，且使一第一量之該重新導向環境光穿過該光致變色組件且傳出該顯示器上表面外；以及當處於該明亮環境中及該變暗模式下時，使該明亮環境光透射穿過該光致變色組件至該等結構以形成該重新導向環境光，且使該重新導向環境光穿過該光致變色組件以產生自該顯示器上表面發射的一第二量之重新導向環境光，其中重 新導向環境光之該第二量小於重新導向環境光之該第一量。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該光致變色組件包含一光致變色蓋板。
  17. 如請求項15所述之方法，其中該光致變色組件包含一光致變色黏著劑，其將一透明蓋板緊固至該基礎顯示器。
  18. 如請求項15所述之方法，其中該光致變色組件包含一光致變色層，其佈置於一透明黏著層與一透明蓋板之間。
  19. 如請求項15至18中任一項所述之方法，其中該光致變色組件在該透明模式中具有80%T1<100%之一透射率T1，且在該變暗模式中具有30%T285%之一透射率T2，其中T2<T1。
  20. 如請求項15至18中任一項所述之方法，其中該變暗模式包括一偏振模式，其中該光致變色組件為偏振的。
  21. 一種減少自一有機發光二極體(OLED)基礎顯示器發射的重新導向環境光之一量的方法，該基礎顯示器具有一上表面及結構，該等結構自環境光形成該重新導向環境光，該方法包含以下步驟：將一中性密度組件佈置成鄰近該基礎顯示器之該上表 面，該中性密度組件具有在30%T85%範圍內之一固定透射率T、在0.5mmTH15mm範圍內之一厚度TH1，以及直接與該周圍環境介接的一上表面；使該環境光透射穿過該中性密度組件至該等結構以形成該重新導向環境光；以及使該重新導向環境光穿過該中性密度組件且傳出該上表面外並進入該周圍環境中。
  22. 如請求項21所述之方法，其中該中性密度組件由中性密度玻璃之一片板組成。
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