TWI374311B - Dark state light recycling film and display - Google Patents

Dark state light recycling film and display Download PDF

Info

Publication number
TWI374311B
TWI374311B TW094140518A TW94140518A TWI374311B TW I374311 B TWI374311 B TW I374311B TW 094140518 A TW094140518 A TW 094140518A TW 94140518 A TW94140518 A TW 94140518A TW I374311 B TWI374311 B TW I374311B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polarizer
light
reflective
color filter
dark
Prior art date
Application number
TW094140518A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200636348A (en
Inventor
Xiang Dong Mi
Original Assignee
Rohm & Haas Denmark Finance As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm & Haas Denmark Finance As filed Critical Rohm & Haas Denmark Finance As
Publication of TW200636348A publication Critical patent/TW200636348A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI374311B publication Critical patent/TWI374311B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133536—Reflective polarizers
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/16—Calculation or use of calculated indices related to luminance levels in display data

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於使用偏振器之彩色LCD顯示器， 且更特定言之’係關於一使用經組合之一反射彩色濾光器 陣列與一反射偏振器以再利用否則可由一彩色濾光器陣列 或該LCD之前偏振器吸收之暗狀態光線之lcd顯示器。 【先前技術】 習知液晶裝置（LCD)顯示器經由調變入射至該顯示表面 之照明之偏振狀態形成影像。在典型背光式Lcd顯示器 中’使用偏振器之配置以支持該LCD調變，該配置包括介 於該LCD與光源間之後偏振器，其用以向該LCD空間光線 調變器提供偏振光線；及起分析器作用之前偏振器（定義 上，别偏振器指定為最靠近觀看者之偏振器在運作中， 顯示器上每一像素可具有亮狀態，其中與該前偏振器之透 射軸對準之調變光線自該顯示器發射，或具有暗狀態，其 中光線與該前偏振器之透射軸不對準且經有效阻斷而不能 發射。 參見圖11，以概要形式，藉由展示用於以下描述中之符 號與習知圖形而展示了用以處理至每一像素之入射偏振光 線之液晶顯示器之關鍵組件之行為。正交偏振狀態分 別用疊加於表π入射光線方向之箭頭上的線或圓表示。透 射袖類似地以雙側箭頭或圓表示。吸收性偏振器、働 透射與其偏㈣對準之偏振光線且吸收正交方向之偏振光 線。對比性地’反射偏振器52a、仙透射與其偏振軸對準 105861.doc 1374311 之偏振光線且反射正父方向之偏振光線。獨立LC組件 54a/54b經由以逐像素之方式調變該大體上偏振照明光束 來調變該入射光束。遵循用於此說明書中之常規，關閉狀 態LC組件54a旋轉該入射光線之偏振。開啟狀態LC組件54b 不旋轉入射光線之偏振。用於該揭示案中之一般命名"LC 組件"適用於在該LCD空間光線調節器自身上之光線調節 元件。該LCD空間光線調節器可視為lc組件54a/54b之降 列。 對於任何經由該LCD空間光線調節器調節之像素具有兩 種可能狀態：暗狀態與亮狀態。在此申請案中，術語"暗狀 態”與"亮狀態”用以描述該像素狀態；如上提及之術語"開啟 狀態"與"關閉狀態"指LC組件自身之偏振活動而不是指所 代表之像素狀態。 重要的係應注意到，每一種LCD空間光線調節器之特徵 判定每一 LC組件之開啟狀態是否提供暗狀態或亮狀態至其 相應之像素。如上所述，本申請案中說明之實例使用以下 常規： (i)開啟狀態之LC組件54b提供暗狀態像素； (Π)關閉狀態之LC組件54a提供亮狀態像素。 然而’開啟及關閉狀態與亮及暗狀態像素之相反配對亦 係可能的。在此申請案之以下描述中，除於特定提及其它 情況之處’此處陳述且於圖11中說明之常規適用。 除了用於偏振與偏振光線再利用之支持元件之外，乙^会且 件亦具有通常應用中之彩色濾光片層（CFA)。圖1展示了具 105861.doc 有前偏振器50a、後偏振器5〇b、背光翠元％、反射薄膜57 及關閉狀態之LC組件54a之LCD顯示器10之習知配置，其中 關閉狀態LC組件54a將S偏振（圓）轉換為p偏振（線）或相反將 p偏振轉換為s偏振。開啟狀態之Lc組件54b不執行偏振轉 換。關閉狀態之LC組件54a與開啟狀態之LC組件54b展示為 分割成用於每一像素之三個彩色組份的三個獨立區域。在 LC組件54a與開啟狀態lc組件54b形成之調變光束之路徑 上’彩色濾光片層（CFA)60提供相應之彩色濾光器之配置， 該等彩色濾光器中標記6〇r者用於紅色，6〇g者用於綠色及 60b者用於藍色（為了簡單起見，在下文之圖式中，獨立彩 色濾光器60r、60g及60b僅在必要時標注）。在習知之[(^组 件s又s十中，彩色濾光器陣列6〇之組份彩色濾光器6〇r、 及60b為吸收性。 眾所熟知，顯示影像通常經由在該調變光束中使用經組 合之多種色彩（如，紅+綠+藍）而形成的。為了允許更加直 接的描述，簡化了圖l_l〇D以展示每次僅單一色彩（通常 紅、綠或藍光之一）光線之處理。實務上，將如對於圖卜1〇1) 之實施例所述而處理多種色彩。 自背光56發射非偏振光線◊在此亮狀態，僅具有s_偏振 之光線經透射穿過後偏振器5〇b。每一紅（R)、綠（g)或藍（b) 色彩組份之所需光線經透射穿過彩色濾光器陣列6 〇之相應 的組份彩色濾光器60r、60g或60b ;其它色彩經其它兩個組 份彩色濾光器60r、60g或60b吸收。僅經透射穿過關閉狀態 LC組件54a之P-偏振光線經透射穿過前偏振器5〇a ; s_偏振 105861.doc 1374311 光線經由前偏振器50a吸收。 由於經由後偏振器50b之吸收與經由彩色濾光器陣列6〇 之吸收，在输出端僅能為一單一亮像素提供約1/6之可用光 線。可易於瞭解，提供增加用於每一亮像素之可用光線之 量的組件配置係有益處的。 參見圖2’展示了經由偏振再利用以提高可用光線之習知 LC顯示器1〇之配置。此處，在背光單元56與後偏振器5〇b 之間放置反射偏振器52b。此配置將比圖1之習知配置在可 用亮度方面提供大約2倍之增益。 如圖3 A之實例所示’經由使用帶有反射彩色濾光器陣列 62b之色彩再利用可以獲得額外亮度增益。使用反射彩色濾 光器陣列62b，將大大減少用於彩色濾光器陣列6〇之吸收需 求’從而產生超過圖丨之習知配置高至大約3倍之亮度增 益。圖3B展示了在後偏振器5〇b與LC組件之間使用了反射 彩色遽光器唪列62b之替代性配置。由於後偏振器5〇b為吸 收性且位於經由反射彩色濾光器陣列62b之光線再利用之 路徑上，對於一亮像素而言，圖3B之配置產生大約圖3A配 置之焭度的一半。正如R.T· Wegh、C.Doornkamp及J_ Lub 在五之第305-308頁中之標題為，，Cholesteric
Colour Filters for Reflective and Transmissive LCDs”之文章 中所描述’偏振與彩色再利用可以由單一薄膜組件提供e 參見圖4A，正如Wegh等人文章中描述，展示了使用反射偏 振彩色濾光器陣列（RPCFA)63b之習知LC顯示器1〇配置之 示意圖。圖4B與圖4C展示了 RPCFA 63b之兩個不同配置。 105861.doc 1374311 在圖4B中，相對於背光單元56，rPCFa 63b之組份反射彩 色遽光器陣列62b位於其反射偏振器52b之上。在圖4c中， 使用了相反之配置，相對於背光單元56，反射偏振器52b 位於反射彩色遽光器陣列62b之上。此組件亦可包括一四分 之一波長板》 從以上描述中可以瞭解，反射偏振器與反射彩色濾光器 陣列可有助於增加LC顯示裝置之光線輸出量。在習知實務 中，如圖2、3A、3B、4B及4C所示，許多經驗法則適用於 將該等薄臈元件放置在LC顯示器10之多層配置中。 (i)反射偏振器52b放置於背光單元56與後偏振器5 〇b之 間。否則，後偏振器50b必須吸收一半入射光線，意即，具 有與其透射軸成正交的偏振狀態的光線。 (Π)在背光單元56與LC組件54a/54b之間放置反射彩色遽 光器陣列62b。 此外’習知實務指導將反射偏振彩色濾光器陣列（RPCFA) 63b放置至背光單元56與LC組件54a/54b之間的某個位置。 如圖2A-2D概述之使用反射偏振器之習知配置描述於許 多專利揭示案中，包括：
Hara的美國專利號為6,661，482之標題為"p〇iarizing
Element，Optical Element，and Liquid Crystal Display"的專 利；
Ouderkirk等人的美國專利號為5,828,488之標題為 "Reflective Polarizer Display"；
Weber 等人的標題為"Brightness Enhancing Reflective 105861.doc 1374311
Polarizer"之美國專利申請公告2〇〇3/〇l649i4 ;及
Maeda 的標題為"Liquid Crysui Device —
Electronic APparatus"之美國專利申請公告2〇〇4/〇〇6i8i2。 吾人皆知，視如何使用顯示器而定，可以將不同類型之 偏振器與LC顧示g -起使用卩制特定效果。舉例而言， K〇tChiCk等人的美國專利號為6,642,977之標題為"Liquid
Crystal Displays with Repositionable Front Polarizers"的專 利揭不了用於攜帶型裝置之液晶顯示器模組，其中該前偏 振器可以為許多類型之任何—種且可以恰當地傾斜或定位 以達成...、員不此見度。同樣，Sah〇uani等人的標題為 "Interchangeable Polarizers for Electronic Devices Having a Liquid Crystal Display，，之美國專利申請公告 2〇〇3/〇〇i63i6 揭不了 一種裝置配置，纟中為了實現合適的顯示效果，不 同類型之前偏振器可以抽取式互換。使用反射偏振器作為 用於LC顯示器之前偏振器係，977 Kotchick等人與，16316 Sahouani等人揭示案中所提及之可能性配置之一種。重要 的係應瞭解，，977 Kotehiek等人與，16316㈣嶋岭人揭示 案強調，除非特意地需要與増加的亮度與效率不相關的特 殊的"金屬”表觀效果’在多數情形下，並不需要使用該配 置。正如’977 Kotchick等人與，16316 Sah〇uani等人揭示案所 示，已確定之實務教示如圖2之配置所示在照明源、背光單 元56及後偏振器5〇b之間使用反射偏振器52b以改良亮度與 效率。除非需要"金屬外表"的顯示表觀，已確定之實務顯 然在LC組件54a/54b之檢視側不使用反射偏振器m作為前 10586l.doc 10· 1374311 偏振器50a之不甚理想之取代物。使用反射偏振器代替前偏 振器50a導致對比率的巨大損失，有效排除了在増加亮度方 面的任何可能的益處。 雖然反射偏振器、反射彩色濾光鏡陣列及RPCFAs之習知 置放提供了為LC顯示器增加效率與亮度之措施，但在不增 加現存設計之成本或複雜性的情況下，改良顯示亮度係公 遇的需要。 本發明待解決之問題 需要具有改良的效率與增強的亮度之LC顯示器。 【發明内容】
本發明之目標在於提供能夠具有增加亮度與效率2LC 顯示器。鑒於此目標，本發明提供了一種液晶顯示器，其 包括： (a) —用於提供照明的背光單元； ⑻一經置放接近於該背光單元、用以接收人射照明及透 射大體上偏振照明之後偏振器； (c) 一經由大體上偏振昭明 ，、月之偏振之選擇性、逐像素調變 而形成調變光束之液晶空間光線調變器； (d) —用以透射來自該lc允p卩土必& 二間光線調變器之調變光束之 已選擇波長之彩色濾光器陣列； (e) 具有一用以透射該調變光走 尤果之一部分之透射轴的前偏 振器，調變光束之該部分具有鱼 、有與该透射軸對準之偏振；及 (f) 位於該液晶空間光線調變考彻分a 支益與該則偏振器之間的反射 偏振兀件，反射偏振元件朝向 #先早元反射回暗狀態光 10586l.doc 線之一部分。 反射偏振器與彩色濾光器陣列佈置於調變光束中以反射 暗狀態光線供再使用為本發明之特徵。 在顯示器冗度與效率方面提供了超過習知設計的增 加的改良為本發明之優點。 【實施方式】 本說明書尤其針對形成根據本發明之裝置之部分或直接 與根據本發明之裝置配合制的元件。應瞭解，該等元件 在未經特定展示或描述之前提下，可以採用熟悉此項技術 者所熟知之各種形式。 本發明之裝置與方法經由將一或多個反射偏振器與彩色 濾光器陣列結合使用以再利用暗狀態光線而自顯示器 獲得改良之效率與亮度。以上提及之2〇〇4年9月13日申請 (代理人案號4 88459)2USSN 1〇/939 656KXiang D〇ng 沁 名下之 Dark State Light Recyeling Film And Display”介紹 了用以增加顯示效率與亮度之暗狀態光線再利用之概念與 應用。本發明擴展了此概念之應用至使用習知、吸收型與 反射型彩色濾光器陣列之LCD顯示組態。此外，本發明亦 揭示了用以優化反射偏振彩色濾光器陣列與LC顯示裝置之 結合使用之配置。 正如以上背景部分中所提及，已指出使用反射偏振器代 替前偏振器50a對於改良亮度或對比度並非有益。本發明之 實施例採用使用於多種LCD顯示器組態中之任—者中之某 類型之反射偏振元件。該反射偏振元件自身可能實施於 105861.doc 12 1374311 單一物件或組件中，如單一薄膜片或可能使用反射偏撮與 彩色濾光器組件之組合’併入於與（例如）此前引用之Wegh 等人之文早_描述相似之更為複雜的反射偏振彩色濾光琴 陣列β在本發明之各種實施例中之每一者中，該反射偏振 元件安置於位於LCD顯示設備之液晶空間光線調節器與前 偏振器之間的該調變光束之路徑上。 暗狀態再利用 參見圖12A，展示了具有暗像素14與亮像素122LCD顯示 器20之部分的平面圖。如圖12A所表示，每一經由來自 顯不Is 20之調變光束形成之影像具有一暗像素“與亮像素 12之百分比。本發明之設備與方法充分利用暗像素14所不 需要的光線且將該光線之一部分重新導向亮像素12。此行 為概述於圖12B中，圖12B展示了如何將光線從由開啟狀態 之LC、，且件54b形成之暗像素14重新導向至由關閉狀態[匸組 件54&形成之亮像素12，在以下所描述之實施例中，此機制 中加入了-或多個彩色遽光器陣列’包括新類型之彩色濾 光器陣列組件。 為了描述實務中暗狀態再利用如何起作用，定義了以下 各變量： /〇為自背光單元56之全部光線通量 X為暗像素14佔像素總數之百分比 X為冗像素12佔像素總數之百分比 透料生偏振益（則偏振器50&與後偏振器5〇b)對於沿 細偏振之光線而言之透射率 105861.Λ -13 - 1374311 ^為液晶層之透射率。作為第一近似值，可以認定開啟 狀態與關閉狀態之匕相同。 為置放於前吸收偏振器5〇a與LC組件54a/54b之間的前 反射偏振器52a之透射率 心為置放於前吸收偏振器組件54a/54b之間的前 反射偏振器52a之反射率 C為置放於後吸收偏振器501)與1^組件54a/54b之間的後 反射偏振器52b之透射率 '為置放於後吸收偏振器501)與1^(：組件54a/54b之間的後 反射偏振器52b之反射率 Λ為背光單元56之反射率。 無習知反射偏振器之暗狀態光線再利用 根據本發明之第一實施例暗狀態之再利用可以經由將圖 13Α與13Β之光線行為與圖14八與14β中習知配置之光線行 為進行比較得到Ί全釋。 在沒有暗狀態光線再利用之情形下，如圖丨4 Α所示，當百 分比為1-x時，發射自亮像素12之光線總通量如下： ’ίοία/Ο % 〇·5/〇7|丨2J]C(1 - X) 在具有暗狀態光線再利用之情況下，意即，在該前吸收 偏振器50a與LC組件54a或54b之間置放了反射偏振器52a， 當百分比為1-x時，自亮像素丨2之光線通量大約為 a5Vii2：r/J>(l-x)。（見圖 13A)。 自百分比為X之暗像素14及自背光單元56反射回來之通 置大約為。（見圖13B)。 10586l.doc -14- 1374311 此通量具有經重新導向穿過l_x之亮像素12之可能，及經 重新導向至X之暗像素14之可能。 在第一次再利用後’來自亮像素丨2之總通量為 hotaix « 0-^) + ^-ShT^cRfRx* Q.ST^TlcTf{\ ~ x) =〇·^Ι -x)[l + Q.5T^2TllR/Rx] 在第二次再利用後’來自亮像素丨2之總通量為 hman aI,〇,〇n +(°-5I〇Ti2TicRf^)2»〇-SI0Ti2TlcT/(l-x) =〇.5I0T；TlcTf (l-x)[l + 0.5^7；^^ + {0.5T^cRfRxf ]
然後，來自亮像素12之總通量為 *0.5/()7^7^(14)(1 + 0.57^7^1/^ + (0.57^7^/^02 +·.·] = O.5I0T^Tlc(\-x)
Tf l~Q.5T^cRfRx 增益定義為 <^«DS = __ΪΙ__! I total Q 1 - 〇·57||27^7?/Λχ 在理想情形下，7；、4、7>、心與i?都等於1，因此
Gain =----1 ° 1-0.5^
當X接近100%時’最大增益為100%。當X等於50%時，增 益為33%。當X為0%時’增益為〇%。最大增益1〇〇%受到後 偏振器50b之限制，其當暗狀態光線在每一路徑上再利用 時’後偏振器50b吸收了光線之一半。使得/ = 7^0^，則 在實務中，Γ„=0.95、7；兰0.95、；Γ/Ξ〇.9、Λ/Ξ0.95、及= 0.9。/Ξ〇.7。 圖15Α、15Β及15C展示反射偏振器52a之透射率1分別為 100%、95%與80%時增益與暗像素14x之百分比之關係。在 所有情形下，對於給定的暗像素14之百分比，若因數/越 105861.doc -15· 1374311 尚，則增益越高。在固定的/情 高，增益越高。 W清况下暗像素b之百分比越 如圖以所示，當反射偏振器52a之透射率◊為職時， 增益獨立於因數/與暗像素14 刀比x為正數。當在理想 ，月形下，/ = 1時且x接近100%時，增益為1〇〇%。 參見圖15B，當反射偏振器52a之透射率[小於驅時（此 t約：95%)，對於小的X，增益可為負數，其表明對於一 像素14(或相反，具有大量亮像素12)之影像而 σ在儿度效率方面可能右音朽 此有實際㈣。但對於具有大量暗像 =!c亮，之影像，即大的X，增益為正數。 >看圖C’虽反射偏振器52a之透射率巧足夠低時，例 如8 0 %，割·於，丨、". /於j的八如，,)及所有的X介於_之間時， 增可為負數。作對於人 仁對於合理设計之1^1)系統，一般而古， /20.7»對應於/ = 〇7之曲 。 正增益β u象素之百分比咖時展示了 因此’可以觀測到，暗狀態光線 在顯示器上的影後^ 』巧日五依賴於顯不 下進—步量化增益，在各種讀^值 下计鼻了具有等權之介於_之間的U之平均增益。 均增益展示於圖〗6之圖矣φ 电 失，因數/與兮媒 。為了具有正增益而不是損 w應該獲得此表上部三角形中的值。例如，當 二叫平均增益為正數…,。9 ， +均增益亦為正數。去 ^ 心。杏採用不^ 7時，平均增益大約為 變/用不同之標準時’績◊的值的範圍亦隨著改 良。光效率之增益亦 刀了隨者衫像圖案之分佈而改變而不僅 105861.doc -16- 1374311 僅與暗像素14之原百分比有關。 與習知反射偏振器結合使用之暗狀態光線再利用 根據本發明之另一實施例’可以經由將圖18 A與18 B之光 線行為與圖17A與17B習知配置之光線行為相比較來說明 暗狀態再利用》 參見圖17A與17B ’在沒有暗狀態再利用且經由該反射偏 振器52b實施習知偏振再利用之情形下，發射自百分比為 1-x之亮像素12之光線總通量如下：
人1« 〇.5/。71丨27；(1 - χ)ΓΓ^^ 2/_。 參見圖1 8 Α與1 8Β，額外暗光線再利用藉由置放於前吸收 偏振器50a與LC組件54a或54b之間的反射偏振器52a而發 生，來自百分比為1-x之亮像素12之總通量如下：
^ ->〇.5I0TX(\-x) 1- Τ.
Tt
與具有經由習知反^偏振器之偏振再利用之情形相比較 的增益定義為=_I 1 咖I \-T^2T,2cRfRx~ 。 在理想情形下，7|丨、7；c、、心與Λ都等於丨，因此
DS
Gain 因此，理想狀態下，當x接近1〇〇%時，最大增益不具有 上限。當\為50%時，增益為1〇〇%β當乂為〇%時，增益為〇%。 若 / = ’ 則 。 在實務中，7；丨 ξΟ.95、r/cS0.95、γ,ξ〇9、心_5、^〇9。/ξ〇7。 在此情形下，當X接近100%時，Gm<=2〇〇%。當乂為5〇%時 105861.doc 1374311
Gaz>^=38% 0 第一實施例 參見圖5 A與5B，展示了用於LCD顯示器2〇之本發明之第
• —實施例之變體。遵循使用於圖K中之模式，圖5A、5B &隨後的展示了本發明之實施例之圖式展示在左邊之暗狀 態像素及在右邊之亮狀態像素。 在圖5Α與5Β中，LCD顯示器20具有置放於LC組件54a/54b 與前偏振器50a之間的起反射偏振元件4〇作用的反射偏振 ® 器52a。此外，提供了吸收性彩色濾光鏡陣列60，其緊鄰前 反射偏振器52a置放，如圖5A所示，處於前反射偏振器52a 與LC組件54a/54b之間，或如圖5B所示，處於前反射偏振器 5 2 a與則偏振器5 0 a之間。此處，且如隨後實施例所示，後 與前偏振器50b與50a之透射軸可在+/_1〇度内彼此垂直，亦 即’其中一者相對於另一者旋轉至80至1〇〇度範圍内。此 處’且如隨後實施例所示，反射偏振器52a之透射軸可在至 少大約+/- 10度内與前偏振器50a之透射轴彼此平行。對於 ® 該等透射軸之替代性的角度配置亦為可能的，包括其中後 與前偏振器50b與50a之透射轴在+/- 1〇度範圍内彼此平行 • 之組態。遵循參見圖11所描述之慣例，該LC組件54a關閉狀 態將P-偏振轉化為S-偏振且將S-偏振轉化為P-偏振》反射偏 振器52a之透射轴與吸收性前偏振器50a之透射軸平行。自 反射偏振器52a之再利用光線具有相對於前偏振器5〇a成正 交偏振。 於亮狀態中，來自背光單元56之未偏振光線入射至後偏 105861.doc -18- 1374311 振器50b ’其透射具有S-偏振之光線，吸收該p-偏振組份。 關閉狀態之LC組件54a旋轉該光線偏振以提供具有p_偏振 之輸出光線。然後，此光線經透射穿過反射偏振器52a與吸 收彩色濾光器陣列60 ’然後經過前偏振器5〇a »因此，在該 冗狀態’反射偏振器52a僅透射所需要的光線。 相對於反射偏振元件40之吸收彩色濾光器陣列6〇之位置 對於可用亮度有影響。在如圖5A所示之位置中，在左邊的 暗狀態路徑中，自開啟狀態LC組件54b之光線經透射穿過吸 收性衫色濾光器陣列60且自反射偏振器52a反射回來，在其 返回途中經透射穿過吸收性彩色濾光器陣列6〇，且經導回 以用於再利用。在通頻帶之外的光線經由吸收性彩色濾光 器陣列吸收且不能經由前反射偏振器52a再利用。此外，由 於吸收彩色濾光器陣列60之透射率不完善，即使在通頻帶 波長上，每次光線之通過亦造成一定損耗。經由對比，圖 5B之配置展示了互換的反射偏振元件與吸收性彩色渡光 器陣列組件之相對位置。在圖化之配置中，自開啟狀態lc 組件54b之光線在其可到達吸收性彩色濾光器陣列之前 自前反射偏振器52a反射回來。因此，圖5B之配置與圖5八 之配置相比將可用g度增加了大約 >，纟中_暗像素 .1-- 2 之百分比。當該暗像素之百分比父接近100%時，圖5B之配 置與圖5 A之配置相比將可用亮度增加了大約67%。 在圖5A或5B之配置中，反射偏振器…將任何具有s·偏振 之光線反射回到背光單元56。此行為具有再利用效果，使 10586I.doc 19 1374311 得此暗狀態光線可以重新用於亮狀態像素。經由與圖1與2 所示之習知之配置相比較，圖5A與5B之新穎配置使得增加 亮度之方法成為可能。 對比性實例 參見圖6，展示了使用與習知吸收彩色濾光器陣列60結合 之反射彩色濾光器陣列62a之LCD顯示器20之可能組態。在 此對比性實例中，反射彩色濾光器陣列62a置放於如在圖5B 中所示之反射偏振器52a相同之位置，亦即，位於LC組件 54a/54b與彩色濾光器陣列60之間。可以經由與圖1之習知 配置相比較瞭解到’此組態可以提供增加之光線輸出。然 而’在暗狀態像素中’經由LC組件54b、反射彩色濾光器陣 列62a及吸收彩色濾光器陣列6〇所透射之光線最終由前偏 振器50a吸收》則此實例未展示暗狀態光線再利用效果。 第二實施例 參見圖7Α、7Β與7C，展示了本發明之另一實施例之變 體’其中反射偏振彩色濾光器陣列63 a起反射偏振元件40之 作用。反射偏振彩色濾光器63a置放於LC組件54a/54b與吸 收性彩色遽光器陣列6〇及前偏振器5〇a之間。當暗像素之百 分比X接近100%時，該等不同配置已展示與習知組態之亮 度相比能提供咼至三倍之亮度增加。在圖7八中，如前面引 用之Wegh等人文章所描述，反射偏振彩色濾光器陣列63& 展不作為能夠提供彩色濾光、偏振及反射性能之單一組 件。在光線珞徑中，定位在吸收彩色濾光器陣列6〇之前的 反射偏振彩色濾光器陣列63a再利用該暗狀態光線且最小 10586l.doc -20· 1374311 化必須由吸收彩色濾光器陣列6〇吸收之光線量。 如圖7B與7C所不，可經由以所示之兩種可能分層排序彼 此疊置來使反射偏振器52a與反射彩色濾光器陣列62a組件 組合而形成反射偏振彩色濾光器陣列63a » 第三實施例 參見圖8A與8B，展示了本發明之實施例中的吸收彩色濾 光陣列60及成對的前與後反射偏振器52a與52b之兩種可 能配置。此處，前反射偏振器52a起反射偏振元件4〇之作 用。由於後反射偏振器52b再利用了否則由後偏振器5〇b吸 收掉的光線’因此圖8A之配置比圖5A之配置提供了 一些額 外之冗度β但是，僅有大約1 /3之通過吸收彩色濾光器陣列 6〇之光線可以經由前反射偏振器52a再利用。此外，該再利 用光線之部分兩次透射穿過吸收彩色濾光器陣列6〇，如之 前所提及，由於不完善之透射率，隨後導致損失。另一方 面’圖8B之配置優於圖8A之配置。定位於輸出光線路徑上 之吸收彩色濾光器陣列60之前的反射偏振器52a在此光線 到達吸收彩色濾光器陣列60之前，更為有效地反向再利用 穿過開啟狀態LC組件54b之暗狀態光線。 遵循如圖8A與8B所示之光線處理行為係很有意義的。來 自背光單元56之非偏振光線入射至後反射偏振鏡52b，其透 射一偏振（在圖8A與8B中之S-偏振），因此提供線性偏振光 線’且反射成正交之偏振返回至背光單元56用於再利用。 後偏振器50b透射具有S -偏振之光線，吸收任何殘餘的p_偏 振組份。開啟狀態之LC組件54b未執行光線偏振之旋轉。吸 105861.doc 21 1374311 收彩色濾光器陣列60根據波長選擇性地透射及吸收該光 線。然後，前反射偏振器52a將具有s-偏振之光線反射回背 光單元56。此行為具有再利用效果，允許此光線（經過暗狀 態像素）重新用於亮狀態像素。關閉狀態LC組件54a旋轉該 光線偏振以提供具有P-偏振之輸出光線。根據波長，吸收 彩色濾光器陣列60選擇性地透射與吸收光線。所透射光線 將經透射穿過反射偏振器52a及前偏振器5〇a。 第四實施例 參見圖9A與9B，展示了用於彩色濾光器陣列6〇與反射偏 振器52a之兩種可能配置。在展示的兩個實施例中反射偏 振器52a又起反射偏振元件4〇之作用。對於該等實施例每一 者之光線處理操作與以上所描述之實施例之描述在組件方 面相似，只是由於組態之不同，作出恰當的變化。 對於圖9A與9B中之兩個組態之任何一個，由於高水平之 由反射偏振器52a再利用之暗狀態光線未經由吸收性彩色 濾光器陣列60吸收，因此顯著的亮度增益係可能的。在圖 9A與9B中’反射彩色渡光器陣列㈣在排序上靠近背光單 元56而置放以將未使用光線之-部分反射回來用以 用。 第五實施例 參見圖展示了另一實施例之可能配置，其中 起反射偏振元件40之作用之前反射偏振器5。與 振彩色據光器陣列63b相結合使用。在圖i〇a與i〇B中，吸 收生彩色濾光器陣列60與前反射偏振器仏之相對位置展 105861.doc -22- 1374311 示於兩種可能之配置令。遵循前述實施例中給出之原因， 可以瞭解到，圖10A之實施例在暗狀態光線再利用方面優於 圖10B之實施例。反射偏振彩色濾光器陣列63b安置於鄰近 • f光單S56之位置，以向回反射具有非所需之？_偏振之光 . 線及具有不同於所需色彩之其它色彩的光線以再利用。 如圖10C與10D所示，在所示的可能組態之每一者中反 射偏振彩色濾光器陣列63b可以描繪為具有經疊置之反射 偏振器52a組件與反射彩色濾光器陣列62a組件之複合薄 • 膜。由於暗狀態光線經由反射偏振器52a再利用，對於任何 該等四個組態之任一者而言，超過習知配置之顯著亮度增 益係可能的。 第六實施例 再次參見圖7A、7B與7C，反射偏振彩色濾光器陣列63a 或反射偏振器52a與反射彩色濾光器陣列62a之組合藉由再 利用暗狀態光線提供了經增加之亮度。但是，在暗狀態光 線再利用中，未經偏振之光線必須經透射穿過後偏振器5〇b • 而導致光線損失，其限制了再利用效率。經由在後偏振器 5Ob與背光單元56之間添加額外反射偏振器52b可以實現進 一步亮度增強。在反射彩色濾光器陣列62a效能不完善之情 . 況下’此額外反射偏振器52b可以由反射彩色據光器陣列 62b或反射偏振彩色濾光器陣列63b代替以進—步增強齐 度。 第七實施例 在圖8A、8B之第三實施例與圖7A、7B與7C之第實施 105861.doc • 23- 1374311 例中，可以使用如圖8A中#蠄μ糾-a , 干虛線框所不之任何已知線性偏振 背光單元65代替反射偏振_ # #胃_ u , 益興才先早兀56»線性偏振背 光單元65發射偏振光線，如揭示於; b 了邮、η j C〇rnelissen及D.J. Br〇er之文章（在⑽μ仂洲第 1236-1239 l)t^ . ^ χ ^ ^ ^ ^ -'Micro-structured P〇lymeric Li_rly Polarized Light EmitUng [响㈣心如 LCD mumination”，其描述了線性偏振光線導向器之替代 性設計。線性偏振背光單元65代替背光單元56之使用在許 多LC顯示應用中可排除對於獨立後偏振器鳩及/或後反射 偏振器52b的需要。 第八實施例 在圖9A、9B之第四實施例與圖7A、7]3與7C之第六實施 例中’反射移色濾光器陣列62b與發射白光之背光單元56 可以由任何已知色彩分離背光單元67(如圖9A之虛線框所 示）代替。色钐分離背光單元67將紅、綠及藍光分離並將紅 光導向紅色濾光器，將綠色導向綠色濾光器，且將藍色導 向藍色遽光器。色彩分離背光單元67之一類型揭示於由Y. Taira等人之標題為"L〇w-p0wer LCD using a novel optical system"之文章（於灯£) 乃加以第m3_1315頁）中。此裝置 對於減少暗狀態光線再利用所需要之組件之數量十分有 利。Taira等人的文章描述了色彩分離光導之替代性設計。 該光導作為背光單元56之使用可在許多LC顯示應用中排除 對於獨立後反射彩色濾光器陣列62a之需要。 LCD系統 105861.doc -24- 1374311 根據本發明之再利用《態光線為LCD之亮狀態像素所 提供的光線，&無暗狀態再利用之習知顯*_的相同像素 所接收的光線更多。該LCD可以為此項技術所熟知之任何 類型。如在以上描述中所減，添加亮度之增量部分取决 於暗像素之百分比X。在一些情況下，較佳地為一給定像素 資料值保持-但定像素亮度水平而不管暗像素之百分比X 為何。本發明亦提供了經由基於暗像素之百分比乂動態調整 背光單7L 56之光源亮度以維持此恆定亮度行為之設備與方 法。參見圖19之方塊圖，展示了用於亮度控制之額外組件。 控制邏輯處理器7〇接收該影像資料且計算暗像素之百分比 X。基於此計算，控制邏輯處理器7〇調變提供可變訊號至背 光單元56之驅動電路72之訊號。背光單元％之光源可為發 光二極體（LED)、發光二極體陣列或某種其它類型之對變化 驅動訊號具有足夠快強度反應之光源。液晶空間光線調變 器54起空間光線調變器作用，經由調變其關閉狀態與開啟 狀態組件54a與54b之陣列而形成調變光束。 如圖20之方塊圖中之實例所示，用於亮度調整之控制邏 輯為直接的。對於每一影像，在一獲取資料步驟中存取 影像資料。然後執行暗百分比計算步驟丨1〇，其中自該資料 計算來自調變光束之暗像素之百分比χβ基於該計算執行亮 度水平計算步驟12〇 ,其中控制邏輯使用（例如）等式或使用 檢查表以計算出施加於亮狀態像素之新的亮度水平。基於 此已計算的驅動值，執行驅動訊號調整步驟130，將此值作 為類比訊號或數位訊號導引至驅動電路62。圖20之控制邏 105861.doc -25· 1374311 輯可以用於獨立影像或作為控制迴路使用，為一系列影像 中之每一者重複該控制迴路。 反射偏振類型 本發明之設備與方^•可以使用許多不同類型之反射偏振 器’包括線柵偏振器（獲自Moxtek，lnc. , 〇rem，Uuh)、具 有四分之一波長延遲器之膽固醇型液晶組件或如由3 M，s t Paul，MN製造的Vikuiti™雙亮度增強薄臈之多層基於干擾之 偏振器。在線栅偏振器中，細線形成於玻璃基板上。線可 以朝向液晶層，起電極、對準及反射偏振器之作用。亦可 以使用其它已知反射偏振器。 為了最佳效能，反射偏振器應呈現盡可能少的遲滯，以 避免對亮或暗狀態像素導致不利影響。若存在遲滯，該基 板之光學軸最好安排與該反射偏振器之透射軸平行或垂 直。亦可結合此項技術已知之補償薄膜以改良視角，對比 度及反射偏振器之色純度。對於反射偏振元件4〇而言，補 償薄膜可為與之形成一體之組件或經添加之組件，其經固 定或另外耦合於反射偏振元件4〇。 對於本文揭示之實施例，可以增加額外組件以增強亮度 與對比度。例如，可以添加任何如由3M，St. Μ，mn製 is·的Vikuiti冗度增強薄膜之已知準直薄膜以準直該照 明。用於此目的之亮度增強薄膜可加入圖5Α·ι〇ϋ之組態 中，靠近背光單元56置放。 如本文揭不之實施例所描述，如圖5Α_5Β、8α_8β、 及心則所示，反射偏振元件4阿自反射偏振器52a形 105861.doc -26 · 1374311 成，或如圖7A-7C所示自反射偏振彩色濾光器陣列63a形 成》置放於液晶空間光線調變器54與前偏振器5〇a之間的反 射偏振元件40有助於經由再利用來自暗狀態像素5仆之不 需要光線以提高亮狀態顯示像素54a之亮度。該反射偏振元 件可耦合於該液晶空間光線調變器之表面。此外，該彩色 遽光器陣列可耦合至該液晶空間光線調變器之表面。 可以瞭解到，當添加用以處理照明與調變光束之光學組 件時，存在潛在的亮度損失。為了產生足夠亮度增加以抵 消在每一光學組件處的固有損失，建立一些效能標準係有 用的。例如，已發現至少〇.75(75%)或更好之透射率τ對於 反射偏振元件40而言為特別合適的範圍。 本發明已特定參照其某些較佳實施例而得以詳細描述， 但應明白，在不背離本發明之範圍前提下，普通熟習此項 技術者可在以上描述及所附申請專利範圍内所提及之本發 明之範疇中實現變化與改進。例如LC空間光線調變器之亮 狀態與暗狀態行為可以顛倒。在前與後偏振器5〇a與5〇b之 間使用反射偏振器52a使得對該等其它偏振組件之設計作 出一些變化變得必要，此情況係熟習光學技術者所完全瞭 解。反射偏振器52a可以替代性地結合至LC組件52a/52b之 表面，以使得該空間光線調變器自身包括該反射偏振組件。 雖然LC顯示器20之組件示意性地展示在獨立層中，取決 於光學需求，常常需要將—個組件黏附或另外耦合至另一 組件上。例如後偏振器50b、反射偏振器52b及反射偏振彩 色濾光器陣列63a或63b可直接固定至背光單元56之表面， 105861.doc -27- 1374311 因此提供了一種類型之線性偏振光導。 可使用線性偏振光導，如揭示於由H. J. B. Jagt、H. J. Cornelissen 與 D.J. Broer 之標題為”Micro-structured Polymeric Linearly Polarized Light Emitting Lightguide for LCD Illumination"之文章（S/Z) Dz.gew第 1236-1239 頁）中 者。Jagt等人之文章描述了線性偏振光導之替代性設計。該 光導作為背光單元5 6之使用可以排除在許多LC顯示應用中 對於獨立後偏振器50b及/或後反射偏振器52b之需要。 如揭示於由Y. Taira等人之標題為"Low-power LCD using a novel optical system"之文章（57/) Μ Dz.geji 第 1313-1315 頁）中者’色彩分離光導可能對於減少暗狀態光線再利用所 需之組件數量特別有利。Taira等人文章描述了色彩分離光 導之替代性設計。該光導作為背光單元56之使用可在許多 LC顯示器應用中避免對於獨立後反射彩色濾光器陣列62& 之需要。 如a寸論於由S-F. Chen與H-P. D. Shieh之標題為"Design issues in using thin-film optical intereference filters as color filters for LCD system applications”之文章 第411-416頁）中，反射彩色濾光器可以為具有如Ti〇2/Si〇2 之交替結構之薄膜光學干擾濾光器。 因此，本發明揭示了將反射偏振器與彩色濾光器陣列結 合使用以再利用暗狀態光線’從而提供改良之效率與亮度 的LC顯示器。 【圖式簡單說明】 105861.doc -28- 1374311 圖1為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前偏振 器、一後偏振器及一吸收性彩色濾光器陣列之[CD顯示 器’展示了暗與亮狀態像素之光線行為； 圖2為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前偏振 器、一後偏振器、一反射偏振器及一吸收彩色濾光器陣列 之LCD顯示器，展示了暗與亮狀態像素之光線行為； 圖3 A與3B為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前 偏振器、一後偏振器、一吸收性彩色濾光器陣列及一反射 彩色濾光器陣列之LCD顯示器之實施例，展示了暗與亮狀 態像素之光線行為； 。。圖4A為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前偏振 窃、一後偏振器、一反射性偏振彩色濾光器陣列及一吸收 性彩色遽光器陣列之LCD顯示器，展示了暗與亮狀態像素 之光線行為； 圖4B及4C為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前 偏振器、一後偏振器、示於兩個可能配置之一者的反 射據光器陣列及一吸收性彩色濾光器陣列之㈣顯 不益，展示了暗與亮狀態像素之光線行為； 一圖5A為—示意圖，其自截面側視圖展示了本發明的具有 一前偏振器、-後偏振器、—反射偏振器及―吸收性彩色 ^光^陣列之LCD顯示器的實施例，4示了暗與亮狀態像 素之光線行為； :::為—示意圖’其自截面側視圖展示了本發明的具有 則偏振益、-後偏振器、—反射偏振器及—吸收性彩色 105861.doc -29. 遽光器陣列之LCD顯示器的實施例，展示了暗與亮狀態像 素之光線行為； 圖6為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前偏振 器、一後偏振器、一反射彩色濾光器陣列及一吸收性彩色 渡光器陣列之LCD顯示器的對比性實例，展示了暗與亮狀 態像素之光線行為； 圖7A、7B及7C為一示意圖，其自截面側視圖展示了本發 明的具有一前偏振器、一後偏振器、一包含一反射偏振器 及一反射彩色濾光器陣列之反射偏振彩色濾光器陣列及一 吸收性彩色濾光器陣列之LCD顯示器的實施例，展示了暗 與亮狀態像素之光線行為； 圖8 A與8B為-示意圖，其自截面側視圖展示了本發明之 具有一刖偏振器、一後偏振器、一對反射偏振器及一吸收 性彩色渡光“車列之LCD顯示H的實施例，展* 了暗與亮 狀態像素之光線行為； 圖9A與9B為-示意圖，其自截面側視圖展示了本發明的 具有-前偏振器、一後偏振器、—反射偏振器、一反射彩 色濾光器陣列及一吸收性彩色濾光器陣列之l C D顯示器的 實施例，展示了暗與亮狀態像素之光線行為； 圖i〇a、1gb、1()c及湖為—示意圖，其自截面側視圖展 不了本發明的具有-前偏振器、—後偏振器、-反射偏振 器、-吸收性彩色據光器陣列及兩個可能配置中一反射偏 振彩色渡光器陣列之LCD顯示器的實施例，展示了暗與意 狀態像素之光線行為； 、& 105861.doc -30- 圖11為一組展示了本發明組件之命名、符號及行為之截 面側視圖； 圖12A為一展示了典型影像之像素圖案之頂視圖； 圖12B為一示意圖，其自截面側視圖展示了 一個處於關閉 狀態、一個處於開啟狀態之兩個相鄰之LC組件。 圖13 A為一示意圖，其自截面側視圖展示了根據本發明之 —關鍵原則具有一前偏振器及一後偏振器及一位於該前偏 振器與該LC組件之間的反射偏振器之處於亮狀態之LCD顯 示器的LC組件； 圖13B為一示意圖，其自截面側視圖展示了根據本發明之 一關鍵原則具有一前偏振器及一後偏振器及一位於該前偏 振器與該LC組件之間的反射偏振器之處於暗狀態之LCD顯 示器的LC組件； 圖14A為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前偏振 器與一後偏振器之處於亮狀態iLCD顯示器之一 組件； 圖14B為一示意圖，其自截面側視圖展示了具有一前偏振 态與一後偏振器之處於暗狀態2LCD顯示器之一^L(：組件； 圖15A-15C為展示了基於暗像素與亮像素整體比率之相 對效率增益之圖表。 圖16為一展示了使用本發明之方法相對於透射率之增益 的所計算值之表格。 圖17A為一示意圖，其自戴面側視圖展示了具有習知配置 &中的一前偏振器與一後偏振器及一反射偏振器之處於亮狀 態之LCD顯示器之LC組件； I0586l.doc •31 - 1374311 圖17B為一示意圖’其自截面側視圖展示了具有習知配置 中的一前偏振器與一後偏振器及一反射偏振器之處於暗狀 態之LCD顯示器之LC組件； •. 圖18A與18B為一示意圖，其自截面側視圖展示了在該後 • 偏振器與該背光單元之間使用了第二反射偏振器之本發明 之一組實施例之運作原則； 圖1 9展示了一實施例中用於亮度控制之組件之示意方塊 圖，及 • 圖20展示了用以基於整個影像亮度調整背光單元亮度之 邏輯之流程圖。 【主要元件符號說明】 10 LCD顯示器 12 亮像素 14 暗像素 20 LCD顯示器 40 反射偏振元件 50a 前吸收偏振器 50b 後吸收偏振器 52a 反射偏振器 52b 反射偏振器 54 液晶空間光線調節器 54a 關閉狀態LC組件 54b 開啟狀態LC組件 56 背光單元 10586 丨.doc -32- 1374311 57 反射薄膜 60 吸收彩色濾光器陣列（CFA) 62a ' 62b 反射彩色濾光器陣列 夢 63a ' 63b 反射偏振彩色濾光器陣列 蠢 65 線性偏振背光單元 67 色彩分離背光單元 70 控制邏輯處理器 72 驅動電路 • 100 獲得資料步驟 110 暗百分比計算步驟 120 亮度水平計算步驟 130 驅動訊號調整步驟 105861.doc -33 -

Claims (1)

1374311 第94140518號專利申請案 101年4月24日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1. 一種用以調整顯示器亮度之方法，包括： a) 向透射性液晶顯示器組件提供背光照明； b) 根據影像資料（image data)藉由該背光照明之 偏振之逐像素調變形成調變光束。 c) 將反射偏振彩色濾光器陣列安置於該調變光束 之路徑上； d) 基於該影像資料，判定暗像素與亮像素之相對 比例；及 e) 基於用於經顯示之影像之暗像素與亮像素之相 對比例調變該背光照明亮度水平。 2. 如請求項1之方法，其中調變該背光照明亮度水平之步 驟包含改變至發光二極體之驅動電流之步驟。
34 94026L修正本
TW094140518A 2004-11-19 2005-11-18 Dark state light recycling film and display TWI374311B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/992,923 US7301592B2 (en) 2004-11-19 2004-11-19 Dark state light recycling film and display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200636348A TW200636348A (en) 2006-10-16
TWI374311B true TWI374311B (en) 2012-10-11

Family

ID=35985186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094140518A TWI374311B (en) 2004-11-19 2005-11-18 Dark state light recycling film and display

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7301592B2 (zh)
JP (1) JP5128952B2 (zh)
KR (1) KR20070086425A (zh)
CN (1) CN100543545C (zh)
TW (1) TWI374311B (zh)
WO (1) WO2006055469A2 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060055838A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-16 Eastman Kodak Company Light recycling film and display
CN1306288C (zh) * 2005-04-27 2007-03-21 中国科学院上海技术物理研究所 具有平整谐振腔层的滤光片列阵
KR20060135151A (ko) * 2005-06-24 2006-12-29 삼성전자주식회사 액정 표시 장치
KR20070010472A (ko) * 2005-07-19 2007-01-24 삼성전자주식회사 하이브리드형 편광자와, 이의 제조 방법 및 이를 갖는표시장치
JP4968656B2 (ja) * 2005-07-26 2012-07-04 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 光源装置、液晶表示装置及び端末装置
TWI273287B (en) * 2005-07-29 2007-02-11 Taiwan Tft Lcd Ass Integrated type optical film with wire grid polarizer structure and manufacturing method thereof
US7286196B1 (en) 2006-12-29 2007-10-23 Vitera Llc LCD with complimentary heterogeneous polarizers for polarization light recycling
US11488545B2 (en) 2007-06-13 2022-11-01 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Device for displaying images comprising two modulation stages
US7379130B1 (en) 2007-10-03 2008-05-27 Vitera Llc LCD with hetero polar light guide
TW201009441A (en) * 2008-08-27 2010-03-01 Innovision Flextech Corp Reflection structure for segmental color LCD
US8698716B2 (en) 2010-05-18 2014-04-15 Pixel Qi Corporation Low power consumption transflective liquid crystal displays
US8830426B2 (en) 2010-11-17 2014-09-09 Pixel Qi Corporation Color shift reduction in transflective liquid crystal displays
CN202771132U (zh) * 2012-06-01 2013-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示设备
CN103487954B (zh) * 2012-06-13 2016-06-01 联想(北京)有限公司 显示屏幕以及包含该显示屏幕的终端设备
US20170061894A1 (en) * 2015-08-26 2017-03-02 Canon Kabushiki Kaisha Image display apparatus
IL287642B (en) 2015-10-30 2022-07-01 Seurat Tech Inc Add-on and device creation system
JP7118672B2 (ja) * 2018-03-08 2022-08-16 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
US11624916B2 (en) 2020-03-26 2023-04-11 Innovega Inc. Apparatus and method for pixelated occlusion

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06130424A (ja) * 1992-10-15 1994-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 液晶表示装置
US6025897A (en) * 1993-12-21 2000-02-15 3M Innovative Properties Co. Display with reflective polarizer and randomizing cavity
US5828488A (en) * 1993-12-21 1998-10-27 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Reflective polarizer display
US6573961B2 (en) 1994-06-27 2003-06-03 Reveo, Inc. High-brightness color liquid crystal display panel employing light recycling therein
GB2306741A (en) * 1995-10-24 1997-05-07 Sharp Kk Illuminator
JPH09258221A (ja) * 1996-03-18 1997-10-03 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP4185614B2 (ja) * 1998-03-18 2008-11-26 株式会社日立製作所 液晶表示装置
JP2000292788A (ja) * 1999-04-09 2000-10-20 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP2002090725A (ja) * 1999-10-29 2002-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶パネルと液晶表示装置
JP3526250B2 (ja) * 1999-11-30 2004-05-10 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2002082227A (ja) * 2000-06-30 2002-03-22 Casio Comput Co Ltd 偏光素子及びそれを用いた液晶表示装置
JP4467840B2 (ja) * 2000-07-31 2010-05-26 東芝モバイルディスプレイ株式会社 照明装置、及び導光板の製造方法
JP3523170B2 (ja) * 2000-09-21 2004-04-26 株式会社東芝 表示装置
US6642977B2 (en) * 2001-06-20 2003-11-04 3M Innovative Properties Company Liquid crystal displays with repositionable front polarizers
US20030016316A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-23 3M Innovative Properties Company Interchangable polarizers for electronic devices having a liquid crystal display
US6661482B2 (en) * 2001-10-05 2003-12-09 Nitto Denko Corporation Polarizing element, optical element, and liquid crystal display
JP3873835B2 (ja) * 2002-07-22 2007-01-31 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置及び電子機器
JP3934006B2 (ja) 2002-08-09 2007-06-20 株式会社リコー 撮像装置
JP2004117750A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Sharp Corp 液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006055469A2 (en) 2006-05-26
US7301592B2 (en) 2007-11-27
JP5128952B2 (ja) 2013-01-23
CN101061421A (zh) 2007-10-24
KR20070086425A (ko) 2007-08-27
CN100543545C (zh) 2009-09-23
WO2006055469A3 (en) 2006-08-10
JP2008521059A (ja) 2008-06-19
TW200636348A (en) 2006-10-16
US20060109398A1 (en) 2006-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI374311B (en) Dark state light recycling film and display
US5822021A (en) Color shutter liquid crystal display system
JP4527314B2 (ja) ２パネル投写システム
US6667784B2 (en) Color filters, sequencers and displays using color selective light modulators
US6273571B1 (en) Display architectures using an electronically controlled optical retarder stack
US6882384B1 (en) Color filters and sequencers using color selective light modulators
KR101405026B1 (ko) 고 동적 범위 투사 시스템
US7364302B2 (en) Projection display system using multiple light sources and polarizing element for using with same
US20080094528A1 (en) LED illuminator filters
JP2005514655A (ja) 単独パネル投影ディスプレイシステム用のカラープレフィルタ
JP2008020921A (ja) 光モジュレータおよびシーケンサー
JP4637370B2 (ja) 変調カラー画像を形成するための光学システム
JP4471560B2 (ja) カラーフィルタクロストーク補償つき反射型表示装置
WO2006031734A2 (en) Dark state light recycling film and display
WO2006046168A1 (en) Display panel with a light valve layer
JP2004294699A (ja) 表示装置
JP4141813B2 (ja) 投射型表示装置
CN1225220A (zh) 选色光调制器