TWI424229B - 具有背光之顯示器 - Google Patents

Description

具有背光之顯示器 發明領域

本發明大體上係有關顯示器，並更特別係有關具有背光之顯示器。

發明背景

反射式顯示器通常使用低功率，而且在日光或明亮的室內照明下能夠很好的使用。由於反射式顯示器通常不是發光體，當環境光線不足時，它們的表現就不太好。前方光能被用來照明反射式顯示器，例如，藉著使用一結構化光學薄膜以從顯示器側面取用光並將它導回至顯示器，而顯示器則向外反射該光至使用者。然而，此種光學薄膜是很複雜的，而且會由於將入射光散射回使用者而減少該顯示器的對比度。

發明概要

依照本發明的一實施例，一顯示器包括有一背光。此外，該顯示器包括針對至少一波段中的每一波段設置於該背光上的多數層，該等多數層包括有一吸收層、一發光層、以及一反射層。該吸收層能夠吸收一波段中的光而讓其他波段中的光實質通透過去。該發光層能夠回應來自該背光的光而發射在該波段內的光。該反射層適於反射該波段中的光。第1圖係按照本發明的一實施例之一反射式顯示器裝置的示意剖面圖。

圖式簡單說明

第1圖係按照本發明的一實施例之一反射式顯示器裝置的示意剖面圖；第2圖係按照本發明的另一實施例之一反射式顯示器裝置的示意剖面圖。

較佳實施例之詳細說明

第1圖係包括一背光40之一反射式顯示器裝置41的示意剖面圖。舉例而言，背光40提供具有300到380奈米範圍內的波長之紫外(UV)光或是具有380到420奈米範圍內的波長之深藍光。

反射式顯示器裝置40包括可用來吸收不同顏色的光之吸收層12、22及32。舉例而言，吸收層12、22及32係為由諸如下列各項之選擇性光吸收材料所組成的電光層：例如液晶主體中的二向色性染料、電泳式致動顏料粒子、或能控制來做出從透明變到可吸收特定波段中的顏色之另一已知選擇性光吸收材料。舉例而言，每一吸收層12、22、及32的厚度為3微米。

吸收層12、22、及32係被夾在透明傳導材料之間。此處所指的透明材料是能讓光通過的材料。故透明材料一詞指的是，包括其中有相當數量散射光的半透明材料，以及其中有相對來說較少量或甚至可忽略之散射光的澄澈透明材料。

舉例而言，吸收層12係介於一透明傳導層11與一透明傳導層13之間。吸收層22係介於一透明傳導層21與一透明傳導層23之間。吸收層32係介於一透明傳導層31與一透明傳導層33之間。舉例而言，每一透明傳導層11、13、21、23、31、及33係為50到100奈米厚，且由例如下列成分所組成：銦錫氧化物(ITO)、或聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸鹽)(Pedot-PSS)、或在顯示器製造之領域中熟於此技者所知的一些其他透明傳導材料。該透明傳導材料載送電氣控制信號，該等電氣控制信號能控制選定光波段在該顯示器哪個位置被吸收。

如第1圖所示，透明傳導層係緊鄰著相對應吸收層以將操作所需電壓降到最低。但是，在某些情況下，可以有介於中間的層。例如，在一液晶致動二向色性染料從主系統中用於液晶之一配向層，可能將一吸收層與一或兩個其相對應透明傳導層分隔開。

在吸收層12、22、及32之下，由上述該等吸收層所吸收的波長之光被反射。舉例而言，光的反射是藉由多個反射層來實現。一反射層15如同一波長選擇鏡而運作。反射層15位於吸收層12下方，且選擇性地反射能被吸收層12所吸收的光。一反射層25如同一波長選擇鏡而運作。反射層25位於吸收層22下方，且選擇性地反射能被吸收層22所吸收的光。反射層25也能選擇性地反射能被層12所吸收的光，而不反射能被層32所吸收的光。一反射層35如同一波長選擇鏡而運作。反射層35位於吸收層32下方，且選擇性地反射能被吸收層32所吸收的光。反射層35也能選擇性地反射能被層12以及被層22所吸收的光。

舉例而言，反射層15、25、及35係由反應性液晶原膽固醇薄膜所構成。例如，默克材料(Merck material)RMSO3-008能被使用來選擇性地反射藍光。默克材料RMSO3-010能被使用來選擇性地反射綠光。默克材料RMSO3-009能被使用來選擇性地反射紅光。

有關建構反射層15、25、及35的更多資訊，可參見針對反射式顯示器於2009年6月4日公開的美國專利申請公開案第2009/0140961 A1號。

緊隨著每一反射層15、25、及35之上，係為一發光層，其在被來自背光40的光所激發時，發射主要地在能被相對應吸收層所吸收的波長範圍內之光。因此，一發光層14發射在主要地落於能被吸收層12所吸收的波長範圍內之一波段內的光。一發光層24發射在主要地落於能被吸收層22所吸收的波長範圍內之一波段內的光。一發光層34發射在主要地落於能被吸收層32所吸收的波長範圍內之一波段內的光。舉例而言，該等發光層係為螢光或磷光性。例如，每一發光層14、24、及34吸收大約三分之一由發光背光40所發射的光。或者，根據基於所用材料與所期望性能而定的設計選擇，發光層14、24、及34能吸收不成比例份量之由發光背光40所發射的光。假如發光層內的發光體之發光效率夠高且在原色間的發射能平衡，則發光體可選擇性地選擇來吸收一些可見光波長，而不僅是來自該背光的光波長。允許此可見光吸收能擴大發光材料的選擇。反射層15、25、及35在由背光40所發射之激發該等發光層之光的波長下實質呈透明性。

發光層14、24、及34的組成成分可基於吸收層12、22、及32的組成成分來做選擇。舉例而言，假如在吸收層12、22、及32中，一電泳胞元被用來將色素顏料掃進或掃出像素區以達到色彩吸收，在發光層14、24、及34中就不需要偏極化。在此情形下，發光層14、24、及34可由例如具有1到20微米厚度的發光染料摻雜透明聚合物或發光聚合物或樹枝狀聚合物所組成。

而假如吸收層12、22、及32是基於偏極化而達到色彩吸收，發光層14、24、及34可能也需要偏極化。這可藉著使用例如能在一可固化液晶聚合物層中被對齊的二向色性螢光染料來組成發光層14、24、及34而達成。此類染料描述於：XUELONG ZHANG、GOROHMARU Hideki、KADOWAKI Masami、KOBAYASHI Takako、ISHI-I Tsutomu、THIEMANN Thies、MATAKA Shuntaro，用於螢光主從液晶顯示器的苯並-2,1,3-噻二唑為基礎的高度二向色性螢光染料，材料化學期刊(Journal of Material Chemistry)，ISSN 0959-9428 2004，第15卷，第12期，第1901-1904n頁。

第1圖顯示了依據色譜來分組之層。層10包括吸收層12、發光層14、反射層15、以及基體層11與13，其等實施一第一色的顯示。層20包括吸收層22、發光層24、反射層25、以及基體層21與23，其等實施一第二色的顯示。層30包括吸收層32、發光層34、反射層35、以及基體層31與33，其等實施一第三色的顯示。例如，第一色為藍色，第二色為綠色，以及第三色為紅色。或者，第一色為紅色，第二色為綠色，以及第三色為藍色。大體來說，顏色的順序是基於例如所選材料的顏色吸收與反射性、和當顯示器係使用主要環境光而操作以及當顯示器係使用由該等發光層所產生出的光而操作時該顯示器所欲性能最佳化，而作的一設計選擇。

或者，該等顏色能以一不同順序來配置或是可使用不同的顏色。雖然標準做法是使用三原色來實現一彩色顯示器，但是本發明也能夠用來以一、二、四、五、或更多種原色來實現一顯示器。

當環境光很強時，顯示器41則作為一反射式顯示器，其中環境光基於被吸收層所選擇性吸收的光波長而選擇性地反射給一使用者。因此，當有足夠的環境光時，可以不需要背光40產生足敷使用者需求的一顯示。當背光40開啟時，環境光的反射能為在該背光的激發下在該發光層內產生之光致發光的光予以增強。此光致發光的光基於該等吸收層所選擇性吸收的光波長而被選擇性地允許脫離該顯示器。

雖然第1圖顯示了一堆疊順序，但在替代實施例中，該等層體係依據色譜來分組，且可使用其他體系來將諸層體做分組。例如，第2圖顯示了具有不同之層體順序的一反射式顯示器裝置42。如第2圖所示，透明傳導層11、吸收層12及透明傳導層13被分組於反射式顯示器裝置42的頂部。接著放置如所示之透明傳導層21、吸收層22及透明傳導層23、透明傳導層31、吸收層32及透明傳導層33。配置於這些層之下的是發光層34、反射層35、發光層24、反射層25、發光層14及反射層15。或者，反射層35、選擇鏡25、以及選擇鏡15能用一置於發光層14、發光層24、以及發光層34之下的單一寬頻帶鏡來取代。

舉例而言，在替代實施例中，發光層14、發光層24、以及發光層34皆置於反射層15、反射層25、及反射層35(或取代反射層15、25、及35的一單一寬頻帶鏡)之上，且皆置於吸收層11、吸收層21、及吸收層31之下。針對每一顏色，發光層係置於相對應吸收層之下，且置於相對應反射鏡之上。

10、20、30．．．層

11、13、21、23、31、33．．．透明傳導層/基體層

12、22、32．．．吸收層

14、24、34．．．發光層

35．．．反射層

15、25．．．反射層/選擇鏡

40．．．背光

41、42．．．顯示器(裝置)

第1圖係按照本發明的一實施例之一反射式顯示器裝置的示意剖面圖；

第2圖係按照本發明的另一實施例之一反射式顯示器裝置的示意剖面圖。

10、20、30．．．層

11、13、21、23、31、33．．．透明傳導層/基體層

12、22、32．．．吸收層

14、24、34．．．發光層

15、25．．．反射層/選擇鏡

35．．．反射層

40．．．背光

41、42．．．顯示器(裝置)

Claims (15)

1. 一種顯示器，其包含有：一背光；針對至少一波段中的每一波段設置於該背光之上的多數層，該等多數層包括有：能夠吸收一波段內的光而讓其他波段內的光實質通透過去之一吸收層；以及能夠回應來自該背光的光而發射在該波段內的光之一發光層；以及至少一反射層，該至少一反射層係適於反射該至少一波段內的光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該背光發射紫外光及深藍光其中一者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該至少一波段恰包括有三波段。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該至少一波段包含有一紅光波段、一藍光波段、以及一綠光波段。
5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該發光層被偏極化。
6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該發光層係使用二向色性發光染料來偏極化。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該吸收層係一電光層。
8. 一種用於顯示的方法，其包含下列步驟：藉一背光來產生光；通過適於反射一第一波段內的光之一第一反射層來傳播來自該背光的該光；回應從該背光到達一第一發光層的該光，從該第一發光層發射在該第一波段內的光；以及傳播在該第一波段內的該經發射之光至一第一吸收層，該第一吸收層能夠吸收該第一波段內的光而讓其他波段內的光實質通透過去，該第一吸收層取決於控制信號而吸收或不吸收該第一波段內的該光。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中更包含下列步驟：回應從該背光到達一第二發光層的該光，從該第二發光層發射在第二波段內的光；以及傳播在該第二波段內的該經發射之光至一第二吸收層，該第二吸收層能夠吸收該第二波段內的光而讓其他波段內的光實質通透過去，該第二吸收層係取決於控制信號而吸收或不吸收該第二波段內的該光。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中更包含下列步驟：回應從該背光到達一第三發光層的該光，從該第三發光層發射在第三波段內的光；以及傳播在該第三波段內的該經發射之光至一第三吸收層，該第三吸收層能夠吸收該第三波段內的光而讓其他波段內的光實質通透過去，該第三吸收層係取決於控制信號而吸收或不吸收該第三波段內的該光。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該第一波段係一藍光波段、該第二波段係一綠光波段、以及該第三波段係一紅光波段。
12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該第一發光層、該第二發光層、以及該第三發光層中的每一者被偏極化。
13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該第一發光層、該第二發光層、以及該第三發光層中的每一者係使用二向色性發光染料來偏極化。
14. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一吸收層係一電光層。
15. 如申請專利範圍第8項所述之方法，更包含下列步驟：接收通過該第一吸收層到該第一反射層之環境光；以及藉著該第一反射層將該環境光通過該第一吸收層而反射回去。