TWI432800B - 用於液晶顯示器之偏光板 - Google Patents

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Description

用於液晶顯示器之偏光板
本發明之標的物大體係關於液晶顯示器，且更特定言之，係關於用於液晶顯示器中之偏光板。
習知之液晶顯示器包括反射腔室(reflective cavity)、光源、顯示面板及漫射體。光源之位置使得其可將光射入反射腔室中。反射腔室可呈若干一般形式，諸如反射表面，其形成圍繞光源之外殼之一或多面。該等反射腔室可包括透明光導，透明光導被照明或沿一或多個邊緣被邊緣照明。顯示面板與反射腔室隔開且可包括後偏光器(rear polarizer)，該後偏光器經架構以允許具有大體上與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過。漫射體通常經設置於反射腔室與顯示面板之間且經架構以提高離開反射腔室之光(包括具有大體上與預定偏光軸對準之偏光平面之光)的均一性。
製造商通常併入液晶顯示器組件，該等組件能夠最佳化能量利用，同時具有最小的重量、厚度及成本。例如，製造商傳統上包括由薄的高度透光材料形成之漫射體，其在一面或兩面上具有表面紋理以提高光漫射。通常置放漫射體以使在漫射體與其他顯示器組件之間保持氣隙(air gap)。氣隙提高漫射體之漫射特性，且另外減少漫射體附近之非理想組件之光吸收的可能性。為進一步提高能量效率，可包括預偏光薄塑膠膜，其再循環未通過之光以便隨 後通過漫射體或反射腔室。習知地已將預偏光膜設置於漫射體與顯示面板之間。在一些顯示器架構中，預偏光膜將光鏡面地反射回至漫射體及反射腔室(漫射體及反射腔室接著朝顯示面板返回一部分光以使反射光之一些得以重新定向)且允許大體上與顯示面板之偏光軸對準之光通過。在其他架構中，預偏光膜背向散射未通過之光但允許大體上與顯示面板偏光軸對準之光通過。
儘管上述架構對於較小顯示器而言足夠，但其表現出缺點。特定言之，當液晶顯示器尺寸增加時，膜之特定部分之結構完整性可變得難於維持。例如，當顯示器經震盪、掉落或暴露於極熱或極潮濕之環境時，膜之中心可能會變形或可能會無意中與其他顯示器組件接觸。
一種可最小化膜損壞之先前技術方法為，將鏡面預偏光膜層壓至後偏光器且將此二者作為單片(single sheet)應用於顯示面板上。然而，已發現，將兩個偏光器層壓在一起可能會不當地改變液晶顯示器之一些光學及物理特性，且可能不適於諸如航空電子學或軍事目的之特定應用。舉例而言，液晶顯示器之亮度、視角、均一性、或環境效能可能不滿足對於航空電子學或軍事應用中所使用之顯示器所設置之特定規則。
因此，需要具有在以大尺寸生產或在苛刻環境使用時維持結構及環境完整性之液晶顯示器。另外，需要液晶顯示器有效地操作且產生適用於航空電子學、軍事應用及商業應用之高亮度。此外，需要液晶顯示器具有與習知顯示器 相比較寬的照射角及視角。而且，需要液晶顯示器的製造相對簡單且廉價。此外，自隨後之實施方式及所附申請專利範圍結合隨附圖式及此背景，本發明標的物之其他期望特徵及特性將變得顯而易見。
本發明提供一種用於一液晶顯示器之一光源與一顯示面板之間的組件，該光源經架構以發出具有一或多個偏光平面之光，且該顯示面板經架構具有一預定偏光軸。本發明亦提供包括該組件之顯示裝置。
在一實施例中，且僅舉例說明，該組件包括一板、一再偏光區域及一預偏光區域。該板包括一第一主表面、一與第一主表面相反之第二主表面及一接合第一主表面及第二主表面之邊緣。第一主表面經架構以允許來自光源之入射光之大部分通過其透射至第二主表面。再偏光區域位於第一主表面與第二主表面之間且經架構以接收通過第一主表面透射之光的大部分。再偏光區域經架構以將通過其之光予以漫射且改變該光之偏光或旋轉該光之至少一偏光平面。預偏光區域在第一主表面與第二主表面之間形成為與再偏光區域相鄰且接觸。預偏光區域經架構成大體上無吸收性以允許具有大體上與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面，且防止具有大體上未與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面。光未經射入再偏光區域與預偏光區域之間且未通過板邊緣射入。
在另一實施例中，僅舉例說明，該組件包括一板、一再 偏光區域、一介面及一預偏光區域。該板包括一第一主表面、一與第一主表面相反之第二主表面及一接合第一主表面及該二主表面之邊緣，且第一主表面經架構以允許來自光源之入射光之大部分通過其透射至第二主表面。再偏光區域位於第一主表面與第二主表面之間且經架構以接收通過第一主表面透射之光的大部分。再偏光區域經架構以將通過其之光予以漫射且改變該光之偏光或旋轉該光之至少一偏光平面。介面位於第一主表面與第二主表面之間且具有第一面及第二面。介面第一面經設置成與再偏光區域相鄰且接觸。預偏光區域在第一主表面與第二主表面之間形成為與介面相鄰且接觸，且經架構成大體上無吸收性以允許具有大體上與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面，且防止具有大體上未與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面。光未經射入再偏光區域與預偏光區域或介面之間且未通過板邊緣射入。
在另一實施例中，僅舉例說明，顯示裝置包括一光源、一反射表面、一偏光顯示面板(polarized display panel)及一組件。該反射表面經設置成接近於光源且經架構以反射自光源發出之光。偏光顯示面與反射表面隔開，偏光顯示面板具有預定偏光軸。該組件經設置於反射表面與偏光顯示面板之間且經架構以接收反射光。偏光板包括一板、一再偏光區域及一預偏光區域。該板包括一第一主表面、一與第一主表面相反之第二主表面及接合第一主表面及第二主表面之邊緣，且第一主表面經架構以允許來自光源之入 射光之大部分通過其透射至第二主表面。再偏光區域位於第一主表面與第二主表面之間且經架構以接收通過第一主表面透射之光的大部分。再偏光區域經架構以將通過其之光予以漫射且改變該光之偏光或旋轉該光之至少一偏光平面。預偏光區域在第一與第二主表面之間形成為與再偏光區域相鄰且接觸。預偏光區域經架構成大體上無吸收性以允許具有大體上與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面，且防止具有大體上未與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面。光未經射入再偏光區域與預偏光區域之間且未通過板邊緣射入。
又在另一實施例中，僅舉例說明，顯示裝置包括：一光源；一反射表面，其經設置成接近於光源且經架構以反射自光源發出之光；一與反射表面隔開之偏光顯示面板，該偏光顯示面板具有一預定偏光軸；及一組件，其經設置於於反射表面與偏光顯示面板之間且經架構以接收經反射之漫射光。該組件包括一板、一再偏光區域、一介面及一預偏光區域。該板包括一第一主表面、一與第一主表面相反之第二主表面及一接合第一主表面及第二主表面之邊緣，且第一主表面經架構以允許來自光源之入射光之大部分通過其透射至第二主表面。再偏光區域位於第一與第二主表面之間且經架構以接收通過第一主表面透射之光的大部分。再偏光區域經架構以將通過其之光予以漫射且改變該光之偏光或旋轉該光之至少一偏光平面。介面位於第一主表面與第二主表面之間且具有第一面及第二面。介面第一 面經設置成與再偏光區域相鄰且接觸。預偏光區域在第一主表面與第二主表面之間與介面相鄰且接觸。預偏光區域經架構成大體上無吸收性以允許具有大體上與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面，且防止具有大體上未與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過第二主表面。光未經射入再偏光區域與預偏光區域或介面之間且未通過板邊緣射入。
又在另一實施例中，僅舉例說明，一組件包括一板、一再偏光區域及一預偏光區域。該板包括一第一主表面、一與第一主表面相反之第二主表面及一接合第一主表面及第二主表面之邊緣，且第一主表面經架構以允許來自光源之入射光之大部分通過其透射至第二主表面。再偏光區域位於第一主表面與第二主表面之間且經架構以接收並漫射來自光源之光且將通過該再偏光區域之光予以去偏光或旋轉其至少一偏光平面。預偏光區域在第一主表面與第二主表面之間與再偏光區域相鄰且接觸。預偏光區域經架構成大體上無吸收性以允許具有第一偏光之光通過，且防止具有第二偏光之光通過。光未經射入再偏光區域與預偏光區域或介面之間且未通過板邊緣射入。
將在下文中結合以下圖式來描述本發明之標的物，其中相同數字表示相同元件。
以下對本發明標的物之詳細描述實際上僅為例示性的且不欲限制本發明標的物或本發明標的物之應用及用途。此 外，無意受先前技術中提出之任何理論或以下詳細描述的約束。
現轉至圖1，展示根據一實施例之顯示裝置100之簡化橫截面圖。顯示裝置100可為藉由為了顯示器將光偏光於預定方向中來操作的無數類型顯示裝置之任一者。適宜之顯示裝置100包括液晶顯示裝置，其包括(但不限於)主動式矩陣液晶顯示裝置、被動式矩陣液晶顯示裝置及直接定址式液晶顯示裝置。
顯示裝置100包括光源102、反射表面104、偏光顯示面板106及偏光板108。光源102可與電源(未圖示)可操作連通或可為自供電的。在一實施例中，光源102可產生非偏振光，其可為漫射光或直射光。在另一實施例中，光源102可產生具有特定定向之可經偏振的光。適合用作光源102之裝置包括(但不限於)一或多種螢光燈、發光二極體、白熾燈、雷射器及放電燈。光源102經設置以使來自光源102之光之至少一部分被引導至反射表面104或引導至偏光板108。
反射表面104朝偏光顯示面板106及偏光板108反射來自光源102之光之至少一部分。該光在被反射時可改變偏光。反射表面104可由能夠反射光或可塗覆有反射材料之材料製成。適宜之材料包括(但不限於)可為光滑且為白色之材料或可具有鏡式表面之材料。為最大化對來自光源102之光的利用，反射表面104可為外殼112之內表面之一部分，外殼112經架構以形成光所射入之腔室。雖然在圖1 中描述簡單的盒狀腔室，但亦可使用諸如邊緣照明腔室(edgelit cavity)之其他習知腔室。在邊緣照明腔室中，反射表面104可另外包括透明光導以幫助均勻地分布光。
偏光顯示面板106與光源102及反射表面104隔開且經架構成接收來自光源102及反射表面104之光之一部分。在一實施例中，該偏光顯示面板106具有預定偏光軸114，使得通過僅限於被偏光於大體上與預定偏光軸114對準之特定定向中的入射光。就此而言，偏光顯示面板106可為主動式矩陣液晶顯示器、超扭轉向列式液晶顯示器、鐵電式液晶顯示器或其他能夠操縱對光的偏光之光調變器。在許多該等顯示器中，偏光軸114可表示如此項技術中已熟知之偏光平面。在該等情況下，所示之偏光軸114可為偏光平面與表面平面之交叉，且可對應於被允許通過之法向入射光之電場向量。
偏光顯示面板106可另外包括設置於一面上之後偏光器116。後偏光器116可經架構以確保進入偏光顯示面板106之光與預定偏光軸114對準。在另一實施例中，偏光顯示面板106亦可包括設置於相反面上之前偏光器118。前偏光器118可進一步過濾光以提高顯示器100之檢視器之清晰度或對比度。就此而言，前偏光器118可藉由允許與偏光軸對準之光通過來操作，此偏光軸可與後偏光器116之預定偏光軸114大體上相似或不相似。
在任一情況下，光在由偏光顯示面板106接收之前通過偏光板108。可將偏光板108沿其周邊附著至外殼112。例 如可由機械夾具(mechanical fixturing)提供附著，機械夾具最小化圍繞附著區域之周邊的光洩漏。在一實施例中，偏光板108之中心區域未直接附著至外殼112、反射表面104或光源102，且可由諸如空氣之低折射率介質將其與彼等組件分離。偏光板108經架構成使來自光源102及反射表面104之入射光到達偏光顯示面板106之前漫射且預偏光該入射光之至少一部分。在一實施例中，偏光板108將大體上與預定偏光軸114對準之光預偏光於預定定向中，且經架構成允許光通過。在另一實施例中，為提高顯示裝置100之能量效率，可另外將偏光板108架構成不斷再循環該光之未與預定偏光軸114適當對準的一部分直至其得以重定向且大體上類似地與預定偏光軸114對準且被允許通過至偏光顯示面板106。
圖2為根據一實施例之可實施於圖1所示之顯示裝置100中的偏光板之橫截面圖。偏光板108為具有一第一主表面109、一與第一主表面109相反之第二主表面111及一邊緣113之整體結構。第一主表面109及第二主表面111由邊緣113接合在一起。在一實施例中，第一主表面109經架構以允許來自光源及反射表面104之入射光之大部分通過其透射至第二主表面111。
偏光板108亦包括再偏光區域120及預偏光區域122，其各設置於第一主表面109與第二主表面111之間。再偏光區域120經架構以將通過其之光予以漫射且去偏光或旋轉該光之至少一偏光平面。在一實施例中，再偏光區域120可 具有允許其為半剛性及自我支撐結構之厚度。在該實施例中，再偏光區域120可經架構以具有與體積漫射體相似之特性，其允許入射光之一部分被通過或前向散射且入射光之一部分被背向散射。舉例而言，再偏光區域120可具有到處極小變化之折射率。
在另一實施例中，再偏光區域120可經架構而以與表面漫射體相似的方式來漫射光。在一實例中，再偏光區域120可具有到處大體上相同之雙折射折射率(birefringent refraction index)，且可在一表面上包括表面紋理。在又一實施例中，再偏光區域120可為相對薄且可撓的，諸如為膜。
預偏光區域122接收已通過再偏光區域120之光。在一實施例中，預偏光區域122經架構以藉由允許具有大體上與預定偏光軸114對準之偏光平面之光通過且防止具有大體上未與預定偏光軸對準之偏光平面之光通過來進一步過濾所通過之光。為進一步提高能量效率，預偏光區域122可為非吸收性結構。舉例而言，預偏光區域122可經架構以鏡面反射或背向散射大體上未與預定偏光軸114對準之光。雖然圖2中所示之預偏光區域122具有與空氣建立界面之外表面，但任何其他介質亦可與預偏光區域122接觸。舉例而言，預偏光區域122可包括與其相鄰之吸收性偏光器(未圖示)。吸收偏光器可具有大體上與預偏光區域122之預定偏光軸114相同之偏光軸，且可作為顯示面板106之後偏光器116被附著。
圖3至圖6中展示可實施於預偏光區域122中之適宜結構之一些實例。在圖3中所示之一實施例中，預偏光區域122可為背向散射之單軸結構，其包括分散於聚合物基質304中之液晶小滴(liquid crystal droplet)302。液晶小滴302可在聚合物基質304中得以均質對準且可為分離的或互連的，且具有對稱或不對稱形狀。可選擇製小滴302所用之液晶以使液晶之正常或異常折射率與相應聚合物基質304之折射率匹配。在一實施例中，可用物理方式(諸如藉由拉伸)來誘發小滴302中之液晶之對準。在另一實施例中，可藉由例如經由可選電極306在適當場方向中應用電場或磁場來誘發液晶對準。在另一與圖3相符之實施例中，區域302可另外表示具有對於第一偏光軸而言與聚合物基質304之折射率匹配且對於第二偏光軸而言不匹配之折射率之聚合物域。
在如圖4中所示之另一背向散射實施例中，預偏光區域122可包括透明纖維402，該等透明纖維402相互對準且嵌入與聚合物基質404中。透明纖維402可具有或可不具有雙折射。在雙折射透明纖維402之情況下，可使用非雙折射聚合物基質404。在非雙折射透明纖維(例如玻璃纖維)之情況下，可使用雙折射聚合物基質(例如聚合液晶)。
圖5中展示預偏光區域122之適宜背向散射結構之另一實例。在此實施例中，預偏光區域122可包括沿軸504對準之雙折射晶體502。可將雙折射晶體502嵌入非雙折射聚合物基質506中。
根據如圖6中所示之另一實施例，預偏光區域122可由具有不同雙折射率之聚合物材料之交替層602及604製成。此處，層602及604之折射率對於第一偏光軸而言大體上匹配且對於第二偏光軸而言不匹配。
在一例示性實施例中，預偏光區域122可經架構以具有與自St.Paul(Minnesota)的3M公司購得之VikuitiTM 漫反射式偏光膜(Diffuse Reflective Polarizer Film)相似之特性。在另一實施例中，預偏光區域122可經架構以與自St.Paul(Minnesota)的3M公司購得之VikuitiTM 雙重增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film)相似地操作。亦可使用其他非吸收性偏光器，包括(但不限於)膽固醇型結構及線柵偏光結構。
再次參看圖2，兩個區域120、122可相互接觸或以任何適宜方式相互黏附。舉例而言，若再偏光區域120為半剛性的且預偏光區域122為可撓性的，則可將預偏光區域122直接層壓於再偏光區域120上。在可撓性再偏光區域120及半剛性預偏光區域122之情況下，可將兩個區域120、122(例如)相互層壓，或可將再偏光區域120作為塗層應用於預偏光區域122。在再偏光區域120及預偏光區域122皆為可撓性之實施例中，可將兩個區域120、122相互層壓或相互共擠。或者，可用適合於形成預偏光區域122之材料塗覆再偏光區域120。在另一實施例中，將兩個區域120、122形成為連續分級之結構。
在如圖7中所示之另一實施例中，偏光板108可包括設置 於或形成於兩個區域120與122之間的介面124。該介面124可為具有大體上與再偏光區域120及預偏光區域122之折射率相似之折射率的透明材料。在另一實施例中，介面124可經架構成將光之至少一偏光平面自第一定向調整至第二定向。舉例而言，在一實施例中，可與四分之一波長延遲器(quarterwave retarder)相似地建構介面124，且可架構再偏光區域120以保持偏光。在該情況下，再偏光區域120與介面124協作以完成偏光旋轉。
介面124可充當可撓性再偏光區域120及可撓性預偏光區域122所黏附之半剛性結構。在該情況下，可將再偏光區域120及預偏光區域122層壓於介面124上。或者，可使用形成再偏光區域120及預偏光區域122之適宜材料來塗覆介面124之每一面。在一實施例中，再偏光區域120、預偏光區域122及介面124(若包括)沿垂直於顯示面板106法線之方向的厚度及構造大體上均一。
圖8為傳播通過偏光板108之光之實施例的簡單說明。在此實施例中，偏光板108包括相鄰之再偏光區域120及預偏光區域122，再偏光區域120及預偏光區域122在介面124處大體上為指數匹配。再偏光區域120及預偏光區域122皆經架構成使光漫射。然而，再偏光區域120另外經架構成接收來自預偏光區域122之偏光(polarized light)，且將大體上非偏光或隨機偏光返回至預偏光區域122，而預偏光區域122另外經架構成允許沿大體上未偏轉之預定軸被偏光之光通過且使沿另一軸被偏光之光背向散射。
光係通過第一主表面109射入且未在再偏光區域120與預偏光區域122之間或偏光板邊緣113射入。當光通過再偏光區域120時，一些光線130可入射於再偏光區域120之次區域132上。儘管所示光線130來自單一方向，例如來自圖1之光源102或反射表面104，但應瞭解，光線130可包括自一個以上方向入射於次區域132上的其他光線。光線130亦可包括來自相鄰之次區域134之光線及其他未圖示之光線。自光源102或反射表面104到達之光線130之子集可通過偏光板108之第一主表面109入射。第一主表面109可與空氣建立界面。
次區域132可在隨機方向中散射具有隨機偏光之光線130。舉例而言，光線之第一部分138在預偏光區域122之偏光軸的一般方向中被自次區域132散射且具有匹配預偏光區域122之偏光軸的偏光。光線之第一部分138接著可以一入射角到達偏光板108之第二主表面111，該入射角允許大部分光能量折射至諸如空氣之外部介質中。此部分非常適合於匹配圖1之預定偏光軸114。光線之第二部分142被自次區域132散射，但具有可由預偏光區域122背向散射之偏光。在該情況下，與光線之第二部分142相關聯之大部分光能量可以背向散射光線144之形式被返回至再偏光區域120而不到達第二主表面111。
光線之第三部分146可離開次區域132且具有可由預偏光區域122透射但可超過對於折射出偏光板108之臨界或可接受角度之偏光。結果，光線之第三部分146可經由全內反 射("TIR")反射回至再偏光區域120。光線之第三部分146中之光能量接著可返回至再偏光區域120，例如返回至相鄰之次區域134，從而以與光線之第一部分138相似之方式有另一散射且離開再偏光區域120的機會。在一實施例中，光線之另一部分148在與預偏光區域122相反之方向中被背向散射且離開再偏光區域120。
在另一實施例中，光線之一部分150在偏光板108之第一主表面109處經歷TIR。當所返回光線150(或其他光線)相對於相應介面表面法線的入射角超過TIR之臨界角時，可發生此結果。在任一種涉及TIR之情況下，在基質-空氣邊界(諸如在空氣154與偏光板108之第一主表面109或第二主表面111之間的邊界)處的TIR臨界角("空氣臨界角")可隨著製造該特定區域所用之材料的特定折射率而改變。舉例而言，諸如塑膠或玻璃之光學材料通常表現出之空氣臨界角在27度(n=2.2)至49度(n=1.33)的範圍內。對於諸如特定普通玻璃或塑膠材料之折射率為n=1.5之材料而言，空氣臨界角可為距法線約42度。在圖8之實施例中，顯然，例如為光線之部分142、144及146之光以超過相應區域之材料的空氣臨界角之角度通過再偏光區域120與預偏光區域122之間且通過介面124。
當與包括由氣隙相互分離之漫射體、預偏光膜及後偏光器之習知液晶顯示器相比，上述偏光板108可提供自各種視角得以增加之亮度。在一特定實驗中，在保持0度垂直視角之同時在一水平視角範圍上量測相對亮度。接著將相 對亮度標繪於圖表900上，如圖9中所示。表示具有預偏光膜之習知液晶顯示器之相對亮度的資料經展示為線902，而表示包括偏光板108之液晶顯示器之相對亮度的資料經展示為線904。如圖表900中所示，包括偏光板108之液晶顯示器尤其在廣視角下具有相比習知裝置得以增加之亮度。與非漫射層之層壓總成直接比較無意義，因為漫射之存在引起複雜之相互作用，如圖8中所例示。舉例而言，並非是可與消除表面反射相關聯之簡單改良，而是直接將漫射體層壓於後偏光器上之先前發現已展示出效率的總體下降。
除增加顯示裝置100之效率以外，偏光板108之引入還可減少顯示裝置100之總體尺寸及/或厚度。此外，包括偏光板108之顯示裝置相比具有可比較功能性之習知顯示裝置可更為結構穩固。
雖然在對本發明標的物之以上詳細描述中提出了至少一例示性實施例，但應瞭解，存在大量變體。亦應瞭解，該或該等例示性實施例僅為實例，且不欲以任何方式限制本發明標的物之範疇、應用或架構。實情為，以上詳細描述將給熟習該項技術者提供便利路圖來實現本發明標的物之例示性實施例。應瞭解，可對一例示性實施例中所描述之元件之功能及排列進行各種改變，而不會偏離如所附申請專利範圍所闡明之本發明標的物之範圍。
100‧‧‧液晶顯示器
102‧‧‧光源
104‧‧‧反射表面
106‧‧‧顯示面板
108‧‧‧偏光板；板
109‧‧‧第一主表面
111‧‧‧第二主表面
112‧‧‧外殼
113‧‧‧邊緣
114‧‧‧預定偏光軸
116‧‧‧後偏光器
118‧‧‧前偏光器
120‧‧‧再偏光區域
122‧‧‧預偏光區域
124‧‧‧介面
130‧‧‧光線
132‧‧‧次區域
134‧‧‧次區域
138‧‧‧光線之第一部分
142‧‧‧光線之第二部分
144‧‧‧光線；背向散射光線
146‧‧‧光線之第三部分
148‧‧‧光線之另外部分
150‧‧‧光線之一部分；返回光線
154‧‧‧空氣
302‧‧‧液晶小滴
304‧‧‧聚合物基質
306‧‧‧電極
402‧‧‧透明纖維；雙折射透明纖維
404‧‧‧聚合物基質；非雙折射聚合物基質
502‧‧‧雙折射晶體
504‧‧‧軸
506‧‧‧非雙折射聚合物基質
602‧‧‧交替層
604‧‧‧交替層
900‧‧‧圖表
902‧‧‧線
904‧‧‧線
圖1為根據一實施例之顯示裝置的簡化橫截面圖； 圖2為根據一實施例之可實施圖1所示之顯示裝置中的偏光板之橫截面圖；圖3至圖6為根據若干實施例之若干偏光板之預偏光區域的橫截面圖；圖7為根據另一實施例之可實施於圖1所示之顯示裝置中的偏光板之橫截面圖；圖8為傳播通過偏光板之光之一實施例的簡化說明；及圖9為比較自習知液晶顯示器獲得之相對亮度量測結果與自包括偏光板之顯示器獲得之相對亮度量測結果之圖表。
108‧‧‧偏光板；板
109‧‧‧第一主表面
111‧‧‧第二主表面
113‧‧‧邊緣
120‧‧‧再偏光區域
122‧‧‧預偏光區域
124‧‧‧介面
130‧‧‧光線
132‧‧‧次區域
134‧‧‧次區域
138‧‧‧光線之第一部分
142‧‧‧光線之第二部分
144‧‧‧光線；背向散射光線
146‧‧‧光線之第三部分
148‧‧‧光線之另一部分
150‧‧‧光線之一部分；返回光線
154‧‧‧空氣

Claims (8)

  1. 一種用於一液晶顯示器(100)之一光源(102)與一顯示面板(106)之間的組件，該光源(102)經架構成發出具有一或多個偏光平面之光，且該顯示面板(106)經架構成具有一預定偏光軸(114)，該組件包含：一板(108)，其包括一第一主表面(109)、一與該第一主表面(109)相反之第二主表面(111)及一接合該第一主表面(109)及該第二主表面(111)之邊緣(113)，該第一主表面(109)經架構以允許來自光源(102)之入射光之大部分通過其透射至該第二主表面(111)；一再偏光區域(120)，其位於該第一主表面(109)與該第二主表面(111)之間且經架構成接收通過該第一主表面(109)透射之光的大部分，該再偏光區域(120)經架構以將通過其之光予以漫射且予以去偏光該光之至少一偏光平面；及一預偏光區域(122)，其在該第一主表面(109)與該第二主表面(111)之間形成為與該再偏光區域(120)相鄰且接觸且大體上為指數匹配，該預偏光區域(122)經架構成大體上無吸收性以允許具有一大體上與預定偏光軸(114)對準之偏光平面之光通過該第二主表面(111)，且防止具有一大體上未與該預定偏光軸(114)對準之偏光平面之光通過該第二主表面(111)，其中達到該預偏光區域(122)但未通過該第二主表面(111)之光被返回至該再偏光區域(120)，其中一部分該被 返回之光經去偏光且在再偏光區域(120)中被漫射地背向散射且導向該預偏光區域(122)。
  2. 如請求項1之組件，其中該再偏光區域(120)具有一厚度，該厚度具有一變化之折射率。
  3. 如請求項1之組件，其中該再偏光區域(120)與該預偏光區域(122)經層壓。
  4. 如請求項1之組件，其中該再偏光區域(120)及預偏光區域(122)包含一分級結構。
  5. 如請求項1之組件，其中該預偏光區域(122)進一步經架構成使光漫射。
  6. 如請求項1之組件，其中該預偏光區域(122)進一步經架構成使光反射。
  7. 如請求項1之組件，其中該預偏光區域(122)進一步經架構成使光背向散射。
  8. 如請求項1之組件，其中該預偏光區域(122)包含經架構成反射具有一預定偏光平面之光且透射不具有該預定偏光平面之光的雙折射層。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101408501B1 (ko) * 2010-01-12 2014-06-17 가부시키가이샤 니콘 표시 장치 및 표시 방법
US10708575B2 (en) 2012-06-25 2020-07-07 Sharp Kabushiki Kaisha Display system with diffuse and specular reflective modes
US9679506B2 (en) * 2012-06-25 2017-06-13 Sharp Kabushiki Kaisha Multiple function display system
US10699612B2 (en) 2014-10-27 2020-06-30 Sharp Kabushiki Kaisha Display system with specular reflective mode
JPWO2017200106A1 (ja) * 2016-05-20 2019-02-07 富士フイルム株式会社 導光部材およびバックライトユニット並びに液晶表示装置
WO2017221993A1 (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 富士フイルム株式会社 導光部材および液晶表示装置
KR102576988B1 (ko) * 2019-08-02 2023-09-08 삼성에스디아이 주식회사 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3060656B2 (ja) * 1990-11-26 2000-07-10 セイコーエプソン株式会社 液晶表示素子
US5422756A (en) * 1992-05-18 1995-06-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Backlighting system using a retroreflecting polarizer
CN1152358A (zh) * 1994-05-31 1997-06-18 菲利浦电子有限公司 具有散射显示板的显示装置
US5751388A (en) * 1995-04-07 1998-05-12 Honeywell Inc. High efficiency polarized display
WO1998002774A1 (fr) 1996-07-12 1998-01-22 Hitachi, Ltd. Dispositif a affichage a cristaux liquides et a eclairage par l'arriere
JPH10339872A (ja) 1997-06-09 1998-12-22 Nitto Denko Corp 液晶表示装置
JP3303278B2 (ja) 1998-02-02 2002-07-15 日東電工株式会社 偏光面光源装置及び液晶表示装置
US6025890A (en) * 1998-02-20 2000-02-15 Displaytech, Inc. Beam splitter element including a beam splitting layer and a polarizing layer for use in a light polarization modulating display system
US6392727B1 (en) 1998-12-31 2002-05-21 Honeywell International Inc. Reduced reflectance polarized display
US6933991B2 (en) 1999-01-22 2005-08-23 White Electronic Designs Corp. Super bright low reflectance liquid crystal display
JP2002540557A (ja) * 1999-03-24 2002-11-26 エルジー ケミカル エルティーディー． バックライトシステム
JP4856805B2 (ja) 2000-03-31 2012-01-18 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学積層体
US6853413B2 (en) 2000-04-18 2005-02-08 Honeywell International Inc. Polarized display with wide-angle illumination
US6597504B2 (en) 2000-12-29 2003-07-22 Honeywell International Inc. Optical devices employing beam folding with polarizing splitters
US6930737B2 (en) * 2001-01-16 2005-08-16 Visteon Global Technologies, Inc. LED backlighting system
US6985291B2 (en) 2001-10-01 2006-01-10 3M Innovative Properties Company Non-inverting transflective assembly
EP1315022A1 (en) 2001-11-27 2003-05-28 Thomson Licensing, Inc. Polarization recycler
US7015640B2 (en) * 2002-09-11 2006-03-21 General Electric Company Diffusion barrier coatings having graded compositions and devices incorporating the same
JP2004354678A (ja) 2003-05-29 2004-12-16 Sumitomo Chem Co Ltd 偏光光源装置及び液晶表示装置
EP1668405B1 (en) * 2003-09-23 2007-12-05 TPO Hong Kong Holding Limited Light recycling in a transflective lcd
JP4570377B2 (ja) 2004-03-16 2010-10-27 日本ゼオン株式会社 光学積層体及び輝度向上フィルム
US7710511B2 (en) 2004-10-15 2010-05-04 3M Innovative Properties Company Liquid crystal displays with laminated diffuser plates
US7446827B2 (en) 2004-10-15 2008-11-04 3M Innovative Properties Company Direct-lit liquid crystal displays with laminated diffuser plates
US20070030415A1 (en) 2005-05-16 2007-02-08 Epstein Kenneth A Back-lit displays with high illumination uniformity
US20060291055A1 (en) 2005-06-15 2006-12-28 3M Innovative Properties Company Diffuse Multilayer Optical Article

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US9285523B2 (en) 2016-03-15
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US20140307202A1 (en) 2014-10-16
KR20080086394A (ko) 2008-09-25
JP2008276193A (ja) 2008-11-13

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