TWI806298B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置，包括相位延遲裝置以及膽固醇液晶層。膽固醇液晶層設置於相位延遲裝置上。當一光束自膽固醇液晶層上入射顯示裝置，膽固醇液晶層反射光束中具有第一偏振態的第一子光束，光束中具有第二偏振態的第二子光束穿透膽固醇液晶層後入射相位延遲裝置並自相位延遲裝置反射，且該相位延遲裝置提供的相位延遲為(m+3/4)×λ，其中m為正整數，λ為該第二子光束的主波長。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

膽固醇液晶是具有雙穩態以及反射特性的顯示介質，其可以藉由例如在向列型液晶中添加旋光劑(Chiral Dopant)來形成。然而，由於膽固醇液晶的特殊螺旋結構選擇性的讓不同偏振態的入射光穿透與反射(例如：左旋圓偏光反射且右旋圓偏光穿透，或右旋圓偏光反射且左旋圓偏光穿透)，僅有最多50%的光的偏振態符合反射條件。現行膽固醇液晶顯示裝置的最高反射率僅落在29%至32%的範圍內。因此，亟需發展一種提高膽固醇液晶顯示裝置的反射率以及對比度的技術。

本發明提供一種顯示裝置，具備高的反射率以及對比度。

根據本發明一實施例，提供一種顯示裝置，包括相位延遲裝置以及膽固醇液晶層。膽固醇液晶層設置於相位延遲裝置 上。當一光束自膽固醇液晶層上入射顯示裝置，膽固醇液晶層反射光束中具有第一偏振態的第一子光束，光束中具有第二偏振態的第二子光束穿透膽固醇液晶層後入射相位延遲裝置並自相位延遲裝置反射，且該相位延遲裝置提供的相位延遲為(m+3/4)×λ，其中m為正整數，λ為該第二子光束的主波長。

基於上述，本發明實施例提供的顯示裝置利用相位延遲裝置，對於穿透膽固醇液晶層的光束進行反射，並改變光束的相位，使其能夠反向穿透膽固醇液晶層，藉此提高顯示裝置的反射率及對比度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1、2、3:顯示裝置

100、100A:相位延遲裝置

101:第一相位延遲層

102、112:第二相位延遲層

200:膽固醇液晶層

201:第一子層

202:第二子層

203:第三子層

300:吸光層

G11、G12、G21、G22、G31、G32:玻璃基板

S1:第一子光束

S2:第二子光束

S11、S21:第一色光

S12、S22:第二色光

S13、S23:第三色光

W:光束

圖1是根據本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。

圖2是根據本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。

圖3是根據本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。

參照圖1，顯示裝置1包括相位延遲裝置100以及膽固醇液晶層200。膽固醇液晶層200設置於相位延遲裝置100上。光束W自顯示裝置1外部入射顯示裝置1，光束W包括第一子光束S1 及第二子光束S2，兩者偏振態不同。在本實施例中，第一子光束S1的偏振態為左旋，第二子光束S2的偏振態為右旋，膽固醇液晶層200被設置以反射左旋圓偏光，且右旋圓偏光得以穿透膽固醇液晶層200，但是本發明不以此為限。在其他實施例中，第一子光束S1的偏振態為右旋，第二子光束S2的偏振態為左旋，膽固醇液晶層200被設置以反射右旋圓偏光，且左旋圓偏光得以穿透膽固醇液晶層200。

膽固醇液晶層200包括第一子層201、第二子層202以及第三子層203，其中第一子層201被設置以反射第一子光束S1中的第一色光S11，第二子層202被設置以反射第一子光束S1中的第二色光S12，第三子層203被設置以反射第一子光束S1中的第三色光S13。換言之，第一子光束S1中具有不同波長的部分分別在膽固醇液晶層200的不同位置處被反射。

根據本發明一實施例，第一色光S11、第二色光S12以及第三色光S13分別是藍色、綠色及紅色，但是本發明不以此為限。在其他實施例中，可以透過改變上述各子層中膽固醇液晶的螺距來改變各色光的顏色。

對應地，穿透膽固醇液晶層200的第二子光束S2具有第一色光S21、第二色光S22以及第三色光S23，且第一色光S21的波長與第一色光S11的波長相同，第二色光S22的波長與第二色光S12的波長相同，且第三色光S23的波長與第三色光S13的波長相同。

本發明實施例的相位延遲裝置100被設置以提供(m+3/4)×λ的相位延遲，其中m為正整數，λ為第二子光束S2的主波長。主波長λ可以指具備一定頻寬的波長範圍。

由於穿透膽固醇液晶層200第二子光束S2為右旋圓偏光，在其入射相位延遲裝置100前，具備主波長的子光束的兩個振動方向互相垂直的電場之間的相位差為(n+1/4)×λ，其中n為正整數。當第二子光束S2入射相位延遲裝置100並自相位延遲裝置100反射(第二子光束S2朝下透射相位延遲裝置100一次，再朝上透射相位延遲裝置100一次)，具備主波長的子光束的兩個振動方向互相垂直的電場之間的相位差可以下列關係式來表示：(n+1/4)×λ+2×(m+3/4)×λ+λ/2=(k+1/4)×λ；其中k=n+2m+2

在上述的關係式中，2×(m+3/4)×λ係來自於透射相位延遲裝置100兩次所造成的相位延遲，λ/2係來自於反射所造成的相位延遲。可以看到，當第二子光束S2入射相位延遲裝置100並自相位延遲裝置100反射，具備主波長的子光束為右旋圓偏光，因此可以朝上穿透膽固醇液晶層200，射出顯示裝置1，提高顯示裝置1的亮度。

根據一未繪示的比較例，當顯示裝置不包括上述的相位延遲裝置100，且光束W自顯示裝置外部入射，光束W中的第一子光束S1被膽固醇液晶層200反射，顯示裝置的最大反射率約為30%。相對地，在圖1所示的實施例中，光束W中的第一子光束 S1被膽固醇液晶層200反射，且光束W中的第二子光束S2得以朝上穿透膽固醇液晶層200而射出顯示裝置1，使得圖1所示的顯示裝置1的最大反射率達到約55%，大幅增加了顯示裝置1的反射率。相較於上述的比較例(最大反射率30%)，圖1所示的顯示裝置1的對比提高為1.83倍。

在本發明一實施例中，相位延遲裝置100包括第一相位延遲層101以及第二相位延遲層102，其中第一相位延遲層101設置於膽固醇液晶層200以及第二相位延遲層102之間。在一實施例中，第一相位延遲層101是對應主波長λ的1/4波片，第二相位延遲層102包括可調式相位延遲層。當第一相位延遲層101是對應主波長λ的1/4波片，具備主波長的子光束在第一相位延遲層101以及第二相位延遲層102之間時的偏振態為線性偏振，其兩個振動方向互相垂直的電場之間的相位差為n×λ或(n+1/2)×λ。

具體而言，藉由控制可調式相位延遲層的相位延遲量，可以改變第二子光束S2射出顯示裝置1的強度。在一實施例中，第二相位延遲層102為一液晶調控式相位延遲層，藉由電壓控制液晶分子的定向來調控第二相位延遲層102提供的相位延遲量，其中液晶分子可以是染料液晶、向列型液晶、層列型液晶、盤狀液晶或網狀液晶中的至少一者。

在本實施例中，顯示裝置1還包括吸光層300，相位延遲裝置100設置於吸光層300以及膽固醇液晶層200之間，吸光層300可以包括染料液晶。

在本發明一實施例中，第二子光束S2在第二相位延遲層102部分反射，且第二子光束S2部分穿透第二相位延遲層102。例如，第二相位延遲層102可以包括半穿反偏光片以及液晶層，液晶層設置於半穿反偏光片與第一相位延遲層101之間。利用液晶層提供相位延遲，使得向下穿透該液晶層的第二子光束S2的偏振方向部分平行半穿反偏光片的反射軸，部分平行半穿反偏光片的穿透軸，達到部分穿透第二相位延遲層102且部分自第二相位延遲層102反射的效果。穿透第二相位延遲層102的第二子光束S2受到吸光層300的吸收。具體而言，藉由調控第二相位延遲層102的穿透率及反射率，可以改變朝上穿透膽固醇液晶層200而射出顯示裝置1的第二子光束S2的強度，以達到預定的反射率及對比度。

為了充分說明本發明的各種實施態樣，將在下文描述本發明的其他實施例。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

參照圖2，顯示裝置2包括相位延遲裝置100A、膽固醇液晶層200以及吸光層300。膽固醇液晶層200中的第一子層201被夾設於玻璃基板G11及G12之間，第二子層202被夾設於玻璃基板G21及G22之間，第三子層203被夾設於玻璃基板G31及G32之間。

相位延遲裝置100A包括第一相位延遲層101及第二相位延遲層112。與圖1所示實施例中的第二相位延遲層102不同，第二相位延遲層112還包括多個像素以及可調式相位延遲層，且可調式相位延遲層在不同像素中被獨立地控制。在這樣的情況下，不同的像素可以提供不同的相位延遲，使得射出顯示裝置2的第二子光束S2的強度可以隨像素而不同。

在本實施例中，由於像素的開口率會影響射出顯示裝置1的第二子光束S2的強度，顯示裝置2的最大反射率達到約48.25%，相較於上述的比較例(最大反射率30%)，顯示裝置2的對比提高為1.6倍。

參照圖3，顯示裝置3包括相位延遲裝置100A、膽固醇液晶層200以及吸光層300。顯示裝置3與顯示裝置2不同在於，膽固醇液晶層200中的第一子層201被夾設於玻璃基板G11及G12之間，第二子層202被夾設於玻璃基板G12及G31之間，第三子層203被夾設於玻璃基板G31及G32之間。

綜上所述，本發明提供的顯示裝置利用相位延遲裝置，對於穿透膽固醇液晶層的光束進行反射，並改變光束的相位，使其能夠反向穿透膽固醇液晶層，藉此提高顯示裝置的反射率及對比度。

1:顯示裝置

100:相位延遲裝置

101:第一相位延遲層

102:第二相位延遲層

200:膽固醇液晶層

201:第一子層

202:第二子層

203:第三子層

300:吸光層

S1:第一子光束

S2:第二子光束

S11、S21:第一色光

S12、S22:第二色光

S13、S23:第三色光

W:光束

Claims (11)

1. 一種顯示裝置，包括： 一相位延遲裝置；以及 一膽固醇液晶層，設置於該相位延遲裝置上， 其中當一光束自該膽固醇液晶層上入射該顯示裝置，該膽固醇液晶層反射該光束中具有一第一偏振態的一第一子光束，該光束中具有一第二偏振態的一第二子光束穿透該膽固醇液晶層後入射該相位延遲裝置並自該相位延遲裝置反射，且該相位延遲裝置提供的相位延遲為(m+3/4) ×λ，其中m為正整數，λ為該第二子光束的主波長。
2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該相位延遲裝置包括一第一相位延遲層以及一第二相位延遲層，其中該第一相位延遲層設置於該膽固醇液晶層以及該第二相位延遲層之間，且該第二相位延遲層包括一可調式相位延遲層。
3. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第一相位延遲層為四分之一波片。
4. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第二相位延遲層為一液晶調控式相位延遲層。
5. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第二相位延遲層包括染料液晶、向列型液晶、層列型液晶、盤狀液晶或網狀液晶。
6. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第二相位延遲層包括多個像素，該可調式相位延遲層在不同像素中被獨立地控制。
7. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第二子光束的主波長在該第一相位延遲層以及該第二相位延遲層之間時的偏振態為線性偏振。
8. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第二子光束在該第二相位延遲層部分反射，且該第二子光束部分穿透該第二相位延遲層。
9. 如請求項1所述的顯示裝置，還包括一吸光層，其中該相位延遲裝置設置於該吸光層以及該膽固醇液晶層之間。
10. 如請求項9所述的顯示裝置，其中該吸光層包括染料液晶。
11. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一子光束中具有不同波長的部分分別在該膽固醇液晶層的不同位置處被反射。

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