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TW202247128A - 具有偏極化發光增強的色彩轉換顯示器 - Google Patents

具有偏極化發光增強的色彩轉換顯示器 Download PDF

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TW202247128A
TW202247128A TW111113236A TW111113236A TW202247128A TW 202247128 A TW202247128 A TW 202247128A TW 111113236 A TW111113236 A TW 111113236A TW 111113236 A TW111113236 A TW 111113236A TW 202247128 A TW202247128 A TW 202247128A
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TW
Taiwan
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TW111113236A
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English (en)
Inventor
呂璐
黄玉格
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美商元平台技術有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種顯示器。該顯示器包括複數個發光元件,該複數個發光元件經配置以發射與一第一預定波長帶相關聯之一第一光。該顯示器亦包括一光學組合件,該光學組合件包括一反射偏極化器、一色彩轉換層及一彩色濾光片層。該光學組合件經配置以將與該第一預定波長帶相關聯之該第一光至少部分地轉換成與一第二預定波長帶相關聯之一第二光,該第二光係具有一預定偏極化之一偏極化光。

Description

具有偏極化發光增強的色彩轉換顯示器
本發明大體上關於光學裝置,且更特定言之,關於具有偏極化發光增強之色彩轉換顯示器。 相關申請之交叉引用
本申請案主張於2021年5月17日申請之第63/189,487號美國臨時申請案之優先權的利益。上述申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
顯示技術已廣泛用於日常生活之多種應用中,所述應用諸如智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦、監視器、TV、投影機、車輛、虛擬實境(virtual reality;「VR」)裝置、擴增實境(augmented reality;「AR」)裝置、混合實境(mixed reality;「MR」)裝置等。非發光顯示器(諸如液晶顯示器(liquid crystal display;「LCD」)、矽上液晶(liquid-crystal-on-silicon;「LCoS」)顯示器或數位光處理(digital light processing;「DLP」)顯示器)可需要背光單元以照明顯示面板。LCD為用於透明顯示器及高亮度顯示器之有吸引力的候選項。自發光顯示器可藉由自發光元件發射具有不同強度及色彩之光來顯示影像。自發光顯示器亦可充當具有高動態範圍之LCD之局部可調光背光單元。諸如有機發光二極體(organic light-emitting diode;「OLED」)顯示器之自發光顯示器已在過去幾年快速地發展並實施。OLED顯示器可提供高功率效率、優良暗態、薄厚度及自由外觀尺寸,且已在TV及智慧型手機中廣泛使用。新興自發光顯示器(諸如微型有機發光二極體(micro organic light-emitting diode;「微型OLED」)顯示器、微型發光二極體(micro light-emitting diode;「微型LED」)顯示器、小型LED顯示器為用於下一代顯示器之有前景的技術。此等顯示器提供超高亮度及長壽命,其高度符合日光可讀取顯示器(諸如智慧型手機顯示器、公共資訊顯示器及車輛顯示器)之需要。
根據本發明之一態樣,提供一種顯示器。該顯示器包括複數個發光元件,該複數個發光元件經配置以發射與第一預定波長帶相關聯之第一光。該顯示器亦包括光學組合件,該光學組合件包括反射偏極化器、色彩轉換層及彩色濾光片層。該光學組合件經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光至少部分地轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光,該第二光係具有預定偏極化之偏極化光。
本發明之其他態樣可由所屬技術領域中具有通常知識者鑒於本發明之描述、申請專利範圍及圖式而理解。
將參考隨附圖式描述與本發明一致的具體實例,所述隨附圖式僅為用於說明性目的之實例且並不意欲限制本發明之範圍。在任何可能之處,在整個圖式中使用相同參考編號來指代相同或類似部分,且可省略其詳細描述。
另外,在本發明中,可組合所揭示具體實例與所揭示具體實例之特徵。所描述具體實例為本發明之一些但並非全部具體實例。基於所揭示具體實例,所屬技術領域中具有通常知識者可推導出與本發明一致的其他具體實例。舉例而言,可基於所揭示具體實例進行修改、調適、取代、添加或其他變化。所揭示具體實例之此類變化仍在本發明之範圍內。因此,本發明不限於所揭示具體實例。替代地,本發明之範圍界定於隨附申請專利範圍中。
如本文中所使用,術語「耦接(couple/coupled/coupling)」或其類似者可涵蓋光學耦接、機械耦接、電耦接、電磁耦接或其任何組合。兩個光學元件之間的「光學耦接」係指兩個光學元件以光學系列方式配置,且自一個光學元件輸出之光可由另一光學元件直接地或間接地接收之配置。光學系列係指複數個光學元件在光路徑中之光學定位,使得自一個光學元件輸出之光可由其他光學元件中之一或多者透射、反射、繞射、轉換、修改或以其他方式處理或操控。在一些具體實例中,配置有複數個光學元件之序列可或可不影響複數個光學元件之整體輸出。耦接可為直接耦接或間接耦接(例如,經由中間元件進行耦接)。
片語「A或B中之至少一者」可涵蓋A及B之所有組合,諸如僅A、僅B或A及B。同樣地,片語「A、B或C中之至少一者」可涵蓋A、B及C之所有組合,諸如僅A、僅B、僅C、A及B、A及C、B及C,或A及B及C。片語「A及/或B」可以與片語「A或B中之至少一者」類似之方式進行解譯。舉例而言,片語「A及/或B」可涵蓋A及B之所有組合,諸如僅A、僅B或A及B。同樣,片語「A、B及/或C」具有與片語「A、B或C中之至少一者」之意義類似的意義。舉例而言,片語「A、B及/或C」可涵蓋A、B及C之所有組合,諸如僅A、僅B、僅C、A及B、A及C、B及C,或A及B及C。
當將第一元件描述為「附接」、「設置」、「形成」、「固接」、「安裝」、「固定」、「連接」、「接合」、「記錄」或「安置」至第二元件、在第二元件上、在第二元件處或至少部分地在第二元件中,可使用諸如沈積、塗佈、蝕刻、接合、膠合、旋擰、壓入配合、搭扣配合、夾持等任何合適之機械或非機械方式將第一元件「附接」、「設置」、「形成」、「固接」、「安裝」、「固定」、「連接」、「接合」、「記錄」或「安置」至第二元件、在第二元件上、在第二元件處或至少部分地在第二元件中。另外,第一元件可與第二元件直接接觸,或第一元件與第二元件之間可存在中間元件。第一元件可安置於第二元件之任何合適之側處,諸如左側、右側、前方、後方、頂部或底部。
當第一元件展示或描述為安置或配置在第二元件「上」時,術語「在…上」僅用於指示第一元件與第二元件之間的實例相對取向。描述可基於圖中所展示之參考座標系統,或可基於圖中所展示之當前視圖或實例配置。舉例而言,當描述圖式中所展示之視圖時,第一元件可描述為安置於第二元件「上」。應理解,術語「在…上」可能未必意味著第一元件在豎直重力方向上位於第二元件之上。舉例而言,當將第一元件及第二元件之組合件轉動180度時,第一元件可在第二元件「之下」(或第二元件可在第一元件「上」)。因此,應理解,當圖展示第一元件「位於第二元件上」時,配置僅為說明性實例。第一元件可相對於第二元件以任何合適之位向安置或配置(例如,在第二元件上方或以上、在第二元件下方或下、在第二元件左側、在第二元件右側、在第二元件後方、在第二元件前方等)。
當第一元件描述為安置在第二元件「上」時,第一元件可直接地或間接地安置在第二元件上。第一元件直接安置在第二元件上指示無額外元件安置在第一元件與第二元件之間。第一元件間接地安置在第二元件上指示一或多個額外元件安置在第一元件與第二元件之間。
本文中所使用之術語「處理器」可涵蓋任何合適之處理器,諸如中央處理單元(central processing unit;「CPU」)、圖形處理單元(graphics processing unit;「GPU」)、特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit;「ASIC」)、可程式化邏輯裝置(programmable logic device;「PLD」)或其任何組合。亦可使用上文未列出之其他處理器。處理器可實施為軟體、硬體、韌體或其任何組合。
術語「控制器」可涵蓋經配置以產生用於控制裝置、電路、光學元件等之控制信號的任何合適電路、軟體或處理器。「控制器」可實施為軟體、硬體、韌體或其任何組合。舉例而言,控制器可包括處理器,或可包括為處理器之一部分。
術語「非暫時性電腦可讀取媒體」可涵蓋用於儲存、傳送、傳達、廣播或傳輸資料、信號或資訊之任何合適媒體。舉例而言,非暫時性電腦可讀取媒體可包括記憶體、硬碟、磁碟、光碟、磁帶等。記憶體可包括唯讀記憶體(read-only memory;「ROM」)、隨機存取記憶體(random-access memory;「RAM」)、快閃記憶體等。
術語「膜」、「層」、「塗層」或「板」可包括可安置於支撐基板上或基板之間的剛性或可撓性、自撐式或自立式膜、層、塗層或板。術語「膜」、「層」、「塗層」及「板」可為可互換的。
片語「平面內方向」、「平面內取向」、「平面內旋轉」、「平面內對準模式」及「平面內間距」分別指代膜或層之平面(例如,膜或層之表面平面,或平行於膜或層之表面平面的平面)中之方向、取向、旋轉、對準模式及間距。術語「平面外方向」或「平面外取向」指示不平行於膜或層之平面(例如,垂直於膜或層之表面平面,例如垂直於平行於表面平面之平面)的方向或取向。舉例而言,當「平面內」方向或取向係指表面平面內之方向或取向時,「平面外」方向或取向可指代垂直於表面平面之厚度方向或取向,或不平行於表面平面之方向或取向。
如「正交偏極化(orthogonal polarization)」中所使用之術語「正交(orthogonal)」或如「正交偏極化(orthogonally polarized)」中所使用之術語「正交(orthogonally)」意謂表示兩個偏極化之兩個向量之內積實質上為零。舉例而言,具有正交偏極化之兩個光或兩個正交偏極化光可為在兩個正交方向上具有偏極化之兩個經線性偏極化光(例如,笛卡爾座標系統中之x軸方向及y軸方向)或具有相反偏手性(handedness)之兩個經圓形偏極化光(例如,左旋圓形偏極化光及右旋圓形偏極化光)。
用於修飾描述光之處理之光學回應動作,諸如透射、反射、繞射、阻擋或其類似者的術語「實質上」或「主要」意謂光之大部分,包括所有經透射、反射、繞射或阻擋等。大部分可為可基於特定應用需要而判定之整個光之預定百分比(大於50%),諸如100%、95%、90%、85%、80%等。
習知LCD顯示器具有有限功率效率,此係由於偏極化器及彩色濾光片阻擋超過70%之背光。習知OLED顯示器可比LCD顯示器更加高能效。OLED顯示器可包括OLED面板及與OLED面板層疊之圓形吸收性偏極化器。圓形吸收性偏極化器經配置以經由吸收阻擋自OLE之底部反射式電極反射的環境光,藉此增加OLED顯示器之對比率。然而,圓形偏極化器亦可吸收約一半自OLED發射之光,藉此導致至少50%的效率損失。圓形反射偏極化器可代替圓形吸收性偏極化器以改良OLED顯示器之功率效率。然而,圓形反射偏極化器亦反射至少一半落在顯示器上之環境光,籍此在環境光較強時導致雙重影像及低對比率。在各種應用中需要具有高功率效率、高對比率以及高影像品質的顯示器。
鑒於習知技術的侷限性,本發明提供透光率增強且表面反射減少的各種顯示裝置或顯示器。在一些具體實例中,本發明提供一種顯示器,其包括經配置以發射與第一預定波長帶相關聯之第一光的複數個發光元件。顯示器亦可包括光學組合件,該光學組合件包括反射偏極化器、色彩轉換層及彩色濾光片層。光學組合件可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光至少部分地轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光,該第二光具有預定偏極化之偏極化光。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以在光與第一預定波長帶相關聯時取決於光之偏極化而選擇性地反射或透射光,且在光與第一預定波長帶外之波長帶相關聯時獨立於光之偏極化而透射光。在一些具體實例中,色彩轉換層可經配置以實質上維持光之偏極化,同時將光自與第一預定波長帶相關聯轉換為與第二預定波長帶相關聯。
在一些具體實例中,色彩轉換層可包括在預定方向上對準的各向異性材料。舉例而言,色彩轉換層可包括在預定方向上對準的奈米晶體或有機分子中之至少一者。在一些具體實例中,有機分子可包括有機染料。在一些具體實例中,色彩轉換層可包括在預定方向上對準的量子棒。在一些具體實例中,反射偏極化器可為圖案化反射偏極化器。
在一些具體實例中,第一預定波長帶可為藍色波長帶,且顯示器可包括第二子像素,該第二子像素與第一預定波長帶相關聯之第一子像素及與第二預定波長帶相關聯。在一些具體實例中,反射偏極化器可包括對應於第一子像素之第一偏極化器單元以及對應於第二子像素之第二偏極化器單元。在一些具體實例中,第二偏極化器單元可包括子反射偏極化器,且第一偏極化器單元可不包括子反射偏極化器。
在一些具體實例中,色彩轉換層可包括對應於第一子像素之第一色彩轉換單元及對應於第二子像素之第二色彩轉換單元。在一些具體實例中,第二色彩轉換單元可包括色彩轉換材料,該色彩轉換材料經配置以吸收與第一預定波長帶相關聯之光且發射與第二預定波長帶相關聯之光。在一些具體實例中,第一色彩轉換單元可經配置以在不改變第一預定波長帶的情況下透射與第一預定波長帶相關聯之光。
在一些具體實例中,彩色濾光片層可包括第一彩色濾光片,該第一彩色濾光片經配置以透射與第一預定波長帶相關聯之光且吸收與第二預定波長帶相關聯之光;以及第二彩色濾光片,該第二彩色濾光片經配置以透射與第二預定波長帶相關聯之光且吸收與第一預定波長帶相關聯之光。在一些具體實例中,第一預定波長帶可為紫外(「UV」)波長帶,且反射偏極化器可為具有在UV波長帶內或與其對應之設計工作波長帶的均勻反射偏極化器。
在一些具體實例中,顯示器可進一步包括線性偏極化器。光學組合件可安置於線性偏極化器與發光元件之間。在一些具體實例中,彩色濾光片陣列可安置於線性偏極化器與色彩轉換層之間。
在一些具體實例中,顯示器可進一步包括反射器。發光元件可安置於光學組合件與反射器之間。在一些具體實例中,發光元件可包括反射器,且反射器及光學組合件可安置於發光元件之不同側處。在一些具體實例中,在光學組合件中,色彩轉換層可安置於反射偏極化器與彩色濾光片層之間。在一些具體實例中,在光學組合件中,反射偏極化器可安置於色彩轉換層與彩色濾光片陣列之間。在一些具體實例中,光學組合件可進一步包括安置於反射偏極化器與色彩轉換層之間的波板。在一些具體實例中,顯示器可進一步包括安置於光學組合件與發光元件之間的波板。在一些具體實例中,顯示器可進一步包括波板,且波板及光學組合件可安置於發光元件之不同側處。
圖1A示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置或顯示器100之y-z截面視圖。顯示裝置100可為發光顯示裝置,例如OLED顯示裝置、LED顯示裝置、微型OLED顯示裝置或微型LED顯示裝置等。如圖1A中所示,顯示裝置100可包括顯示面板105、反射偏極化器110、色彩轉換層120以及彩色濾光片層125。在一些具體實例中,反射偏極化器110、色彩轉換層120以及彩色濾光片層125可安置於顯示面板105之光輸出側處,例如,安置於顯示面板105之面向顯示裝置100之檢視者的一側(例如,第一側或表面)處。在一些具體實例中,反射偏極化器110可安置於顯示面板105與色彩轉換層120之間,且色彩轉換層120可安置於反射偏極化器110與彩色濾光片層125之間。
在一些具體實例中,為了顯示全色影像,顯示裝置100可包括經配置以輸出不同色彩之影像光的複數個子像素150a、150b及150c。舉例而言,為了顯示全部色彩,顯示裝置100可包括紅色(「R」)子像素、綠色(「G」)子像素及藍色(「B」)子像素。舉例而言,第一子像素150a、第二子像素150b及第三子像素150c可分別為紅色(「R」)子像素、綠色(「G」)子像素及藍色(「B」)子像素。在一些具體實例中,顯示裝置100可包括除紅色(「R」)子像素、綠色(「G」)子像素及藍色(「B」)子像素以外的子像素。
顯示面板105可包括自發光面板,該自發光面板包括以陣列方式配置之複數個發光元件(例如,發光晶片、發光二極體)107。舉例而言,顯示面板105可包括OLED顯示面板、LED顯示面板、微型OLED顯示面板或微型LED顯示面板等,其中OLED晶片、LED晶片、微型OLED晶片或微型LED晶片等可充當發光元件107。在一些具體實例中,發光元件107可經配置以在前向方向(例如,+z軸方向)及後向方向(例如,-z軸方向)兩者上發射非偏極化光(例如,影像光)。在一些具體實例中,發光元件107可經配置以在前向方向(例如,+z軸方向)或後向方向(例如,-z軸方向)中之僅一者上發射非偏極化光(例如,影像光)。在一些具體實例中,發光元件107可經配置以僅在前向方向上發射非偏極化光(例如,影像光)。在一些具體實例中,發光元件107可經配置以發射藍色影像光,例如,發光元件107可包括藍色OLED、藍色LED、藍色微型OLED或藍色微型LED等。在一些具體實例中,發光元件107可經配置以發射紫外(「UV」)影像光,例如,發光元件107可包括UV OLED、UV LED、UV微型OLED或UV微型LED等。
在一些具體實例中,反射偏極化器110可配置有在發光元件107之發射波長帶(或光譜)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶。反射偏極化器110亦可被稱為色彩選擇性反射偏極化器。舉例而言,設計工作波長帶(或光譜)可包括藍色波長帶(亦即,對應於藍色之波長帶)及/或UV波長帶。在一些具體實例中,反射偏極化器110可不為覆蓋例如整個可見波長帶之寬帶反射偏極化器。
反射偏極化器110可經配置以取決於光之偏極化選擇性地反射或透射波長在設計工作波長帶(例如,藍色及/或UV波長帶)內之光。舉例而言,反射偏極化器110可經配置以在光具有第一偏極化時實質上反射波長在設計工作波長帶內之光,且在光具有正交於第一偏極化之第二偏極化時實質上透射波長在設計工作波長帶內之光。在一些具體實例中,反射偏極化器110可經配置以實質上維持波長在設計工作波長帶內之偏極化光的偏極化,同時選擇性地反射或透射偏極化光。
在一些具體實例中,對於波長在設計工作波長帶外之光,反射偏極化器110可經配置以獨立於光之偏極化(亦即,不管光之偏極化)透射光。反射偏極化器110可在透射光時維持波長在設計工作波長帶外之光的偏極化。在一些具體實例中,對於波長在設計工作波長帶外之光,反射偏極化器110亦可經配置以取決於光之偏極化選擇性地透射或反射光。在一些具體實例中,反射偏極化器110可經配置以改變波長在設計工作波長帶外之偏極化光的偏極化,同時反射偏極化光。舉例而言,具有藍色工作波長帶之反射偏極化器110可將波長在藍色波長帶外之偏極化光的偏極化自第一偏極化改變為正交於第一偏極化之第二偏極化,同時反射偏極化光。在一些具體實例中,反射偏極化器110可經配置以透射波長在設計工作波長帶外之偏極化光,同時維持偏極化光之偏極化或將偏極化光之偏極化自第一偏極化改變為正交於第一偏極化之第二偏極化。
出於論述目的,在以下描述中,假定反射偏極化器110獨立於光之偏極化(亦即,不管光之偏極化)透射波長在設計工作波長帶外之光。此外,假定反射偏極化器110在透射光時維持波長在設計工作波長帶外之光的偏極化。
在一些具體實例中,反射偏極化器110可為圓形反射偏極化器,例如膽固醇型液晶反射偏極化器等。在一些具體實例中,圓形反射偏極化器可包括雙軸液晶及/或單軸液晶。在一些具體實例中,反射偏極化器110可為線性反射偏極化器,例如四分之一波長堆疊反射偏極化器、線柵反射偏極化器或凹口薄膜反射偏極化器等。四分之一波長堆疊反射偏極化器可包括在預定主軸上具有交替的高折射率及低折射率之一系列層。每一層之光學厚度(例如,d*Δn,其中d為層之厚度,且Δn為層之雙折射率)可對應於設計工作波長的四分之一。凹口薄膜反射偏極化器可包括在預定主軸上具有交替的高折射率及低折射率之一系列波板。可分別配置用於工作波長帶之各別波板之光學厚度。舉例而言,用於工作波長帶之波板之光學厚度可為四分之一波長。與四分之一波長堆疊反射偏極化器相比,凹口薄膜反射偏極化器可具有減小之側帶反射。在本發明中,光可與特定波長相關聯,或可與波長帶(亦即,波長範圍)相關聯。出於論述目的,在一些描述中,光可被稱作具有波長之光。應理解,光可與波長帶相關聯。
色彩轉換層120可包括色彩轉換材料,該色彩轉換材料經配置以將由發光元件107發射之光轉換成預定色彩之光,該預定色彩可不同於由發光元件107發射之光的色彩。出於論述目的,由發光元件107發射之光的色彩可被稱作發光色彩,且藉由色彩轉換材料轉換之光的色彩可被稱作轉換色彩。轉換色彩可不同於發光色彩。在一些具體實例中,色彩轉換材料可具有與發光元件107之發射波長帶至少部分地重疊(例如,實質上相同)的吸收帶。色彩轉換材料可吸收由發光元件107發射之影像光且發射具有轉換色彩之光。在一些具體實例中,色彩轉換層120可包括經配置以將由發光元件107發射之光轉換成複數個轉換色彩之光的複數個色彩轉換材料。
在一些具體實例中,色彩轉換層120可包括對應於第一(例如,紅色)子像素150a之複數個第一色彩轉換單元120a、對應於第二(例如,綠色)子像素150b之複數個第二色彩轉換單元120b以及對應於第三(例如,藍色)子像素150c之複數個第三色彩轉換單元120c。在一些具體實例中,當顯示裝置100包括額外子像素(例如,黃色子像素)時,色彩轉換層120亦可包括對應於額外子像素的額外色彩轉換單元。
在一些具體實例中,發光元件107可經配置以發射藍色影像光。反射偏極化器110可為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的經圖案化反射偏極化器。舉例而言,反射偏極化器110可為經圖案化藍色反射偏極化器。在一些具體實例中,反射偏極化器110可包括具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的複數個子反射偏極化器。另外,經圖案化反射偏極化器可包括分別對應於第一(例如,紅色)子像素150a、第二(例如,綠色)子像素150b及第三(例如,藍色)子像素150c的複數個第一偏極化器單元110a、第二偏極化器單元110b及第三偏極化器單元110c。在一些具體實例中,第一偏極化器單元110a以及第二偏極化器單元110b兩者可包括子反射偏極化器。第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。
在一些具體實例中,第一色彩轉換單元120a可包括經配置以吸收藍色影像光且發射第一(例如,紅色)經轉換影像光之第一色彩轉換材料。第二色彩轉換單元120b可包括經配置以吸收藍色影像光並發射第二(例如,綠色)轉換影像光之第二色彩轉換材料。第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料,且可直接透射由發光元件107發射之藍色影像光。
在一些具體實例中,發光元件107可經配置以發射UV光。在一些具體實例中,反射偏極化器110可不為經圖案化反射偏極化器。替代地,反射偏極化器110可為具有在UV波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的均勻反射偏極化器,例如UV反射偏極化器。第一偏極化器單元110a、第二偏極化器單元110b以及第三偏極化器單元110c可各自包括子反射偏極化器中之一或多者。在一些具體實例中,第一色彩轉換單元120a可包括經配置以吸收UV影像光且發射第一(例如,紅色)影像光之第一色彩轉換材料,第二色彩轉換單元120b可包括經配置以吸收UV影像光且發射第二(例如,綠色)影像光之第二色彩轉換材料,且第三色彩轉換單元120c可包括經配置以吸收UV影像光且發射第三(例如,藍色)影像光之第三色彩轉換材料。
在一些具體實例中,反射偏極化器110可經配置以將自發光元件107發射之非偏極化影像光轉換成具有增強光透射效率之偏極化影像光。發光色彩之偏極化影像光可朝向色彩轉換層120傳播。在一些具體實例中,色彩轉換層120可經配置以將發光色彩之偏極化影像光轉換成一或多種轉換色彩之一或多個偏極化影像光。在一些具體實例中,當轉換發光色彩之偏極化影像光時,色彩轉換層120可實質上維持偏極化影像光之偏極化。
在一些具體實例中,色彩轉換層120可包括任何適合之色彩轉換材料,該色彩轉換材料經配置以將發光色彩之光轉換成可不同於發光色彩的轉換色彩之光,且在色彩轉換過程期間實質上維持光之偏極化。舉例而言,色彩轉換層120可包括奈米晶體、有機分子或其組合。在一些具體實例中,奈米晶體或有機分子可在預定方向上對準,藉此確保發光色彩之光之吸收及/或轉換色彩之光之發射的宏觀各向異性。
在一些具體實例中,奈米晶體可包括量子棒及/或半導體奈米片。在一些具體實例中,量子棒可具有球核心及棒殼,該球核心亦可稱為棒中之量子點球體。在一些具體實例中,量子棒可具有棒核心及棒殼,該棒核心亦可稱為棒中之量子點棒。量子棒可具有縱向軸線(或在長度方向上之軸線)及橫向軸線(或在寬度方向上之軸線)。量子棒之縱向軸線可被稱為量子棒之方向性。在一些具體實例中,可使量子棒在預定方向上對準(或可使量子棒之方向性定向),且對準之量子棒可展現發光色彩之光的各向異性吸收及/或轉換色彩之光的各向異性發射。在一些具體實例中,半導體奈米片具有量子井電結構。
在一些具體實例中,有機分子可包括有機染料,諸如螢光染料。在一些具體實例中,有機染料在縱向軸線(或在長度方向上之軸線)及橫向軸線(或在寬度方向上之軸線)上可具有棒狀形狀。有機染料之縱向軸線可被稱為有機染料之方向性。在一些具體實例中,可使有機染料在預定方向上對準(或可使有機染料之方向性定向),且對準之有機染料可展現發光色彩之光的各向異性吸收及/或轉換色彩之光的各向異性發射。
在一些具體實例中,奈米晶體(例如,量子棒及/或半導體奈米片)、有機分子或有機染料可經由任何適合之機制對準,該機制諸如拉伸量子棒聚合物薄膜、電紡絲、電場或磁場感應、機械摩擦、狹縫型擠壓式塗佈、流動對準(例如,噴墨列印)、光對準或其組合。在一些具體實例中,可部分地藉由量子棒及/或半導體奈米片之縱橫比判定色彩轉換層120之轉換效率。在一些具體實例中,量子棒/半導體奈米片之較高縱橫比可使得色彩轉換層120的轉換效率較高。在一些具體實例中,可部分地藉由對準奈米晶體(例如,量子棒及/或半導體奈米片)、有機分子(例如,有機染料)判定色彩轉換層120之轉換效率。在一些具體實例中,奈米晶體(例如,量子棒及/或半導體奈米片)、有機分子(例如,有機染料)之較均勻對準可使得色彩轉換層120之轉換效率較高。在一些具體實例中,色彩轉換層120之轉換效率可為約60%至約100%。
彩色濾光片層125可為吸收性彩色濾光片層。彩色濾光片層125可包括以陣列方式配置的複數個彩色濾光片。在一些具體實例中,彩色濾光片層125可包括對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一彩色濾光片125a、對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二彩色濾光片125b以及對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三彩色濾光片125c。在一些具體實例中,當顯示裝置100包括額外子像素(例如,黃色子像素)時,彩色濾光片層125亦可包括對應於額外子像素的額外彩色濾光片(例如,黃色濾光片)。在一些具體實例中,彩色濾光片125可包括彩色光阻,該彩色光阻經配置以實質上透射具有預定色彩之光,且實質上吸收具有除預定色彩以外之色彩的光。舉例而言,第一彩色濾光片125a可實質上透射紅光,且實質上吸收綠光及藍光。第二彩色濾光片125b可實質上透射綠光,且實質上吸收紅光及藍光。第三彩色濾光片125c可實質上透射藍光,且實質上吸收紅光及綠光。
在一些具體實例中,顯示裝置100亦可包括安置於顯示面板105之底部的反射器135。反射器135亦可被稱作底部反射器135。舉例而言,反射器135可安置於顯示面板105之與顯示裝置100之檢視者觀看側處之光輸出側(例如,第一側或表面)相對的一側(例如,第二側或表面)處。反射器135可經配置以將在後向方向上傳播的光反射成在前向方向上傳播。在一些具體實例中,對於偏極化光,反射器135可經配置以將偏極化光之偏極化改變為相對偏極化,同時反射偏極化光。在一些具體實例中,發光元件107可包括一或多個基板、陽極、發射層及安置於基板上之陰極。在一些具體實例中,陽極及陰極兩者可為透明電極,且反射器135可鄰近陽極及陰極中之一者安置。在一些具體實例中,陽極及陰極中之一者可為透明電極且另一者可為反射電極,諸如具有高反射率之金屬電極。反射電極可配置於顯示面板105之底部(或第二表面)處,且可充當反射器135。
在一些具體實例中,顯示裝置100亦可包括安置於反射偏極化器110與色彩轉換層120之間的波板115。波板115可經配置以將經線性偏極化光轉換成經圓形偏極化光,或將經圓形偏極化光轉換成經線性偏極化光。在此具體實例中,波板115可經配置以充當具有在可見光譜及/或UV光譜內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的四分之一波板(「QWP」)。在一些具體實例中,對於消色差設計,波板115可包括多層雙折射材料(例如聚合物、液晶或有機固體晶體),該多層雙折射材料經配置以跨寬光譜範圍產生四分之一波長雙折射(或四分之一波長相位延遲)。在一些具體實例中,對於單色設計,波板115之偏極化軸(亦即,快軸)與輸入經線性偏極化光之偏極化方向之間的角度可為大約45度。
在一些具體實例中,當選擇性地反射或透射偏極化光時,反射偏極化器110可在偏極化光之兩個正交偏極化分量之間引入非所要相位延遲,籍此導致偏極化光之偏極化的改變(亦被稱作偏極化偏差)。在此具體實例中,波板115可經配置以補償由反射偏極化器110引入之非所要相位延遲。換言之,波板115可經配置以充當補償板及QWP兩者。舉例而言,除了將四分之一波長相位延遲提供至自反射偏極化器110輸出的偏極化光之外,波板115亦可經配置以提供與非所要相位延遲之量相反的補償相位延遲之量。在一些具體實例中,補償相位延遲及非所要相位延遲之絕對值可實質上相同,且正負號可相反。歸因於此類補償,非所要相位延遲可能不會在自反射偏極化器110及波板115之堆疊輸出的光中引起非所要效應。
在一些具體實例中,顯示裝置100亦可包括安置於彩色濾光片層125處的線性偏極化器130。彩色濾光片層125可安置於線性偏極化器130與色彩轉換層120之間。線性偏極化器130可為吸收性線性偏極化器。在一些具體實例中,線性偏極化器130之偏極化軸(或透射軸)相對於波板115之偏極化軸(亦即,快軸)之位向可經配置以使得波板115可經配置以將自線性偏極化器130輸出之經線性偏極化光轉換成朝向反射偏極化器110之經圓形偏極化光。
出於說明之目的,在圖1A中,線性偏極化器130、彩色濾光片層125、色彩轉換層120、波板115、反射偏極化器110、顯示面板105以及反射器135被繪製為具有平坦表面。在一些具體實例中,線性偏極化器130、彩色濾光片層125、色彩轉換層120、波板115、反射偏極化器110、顯示面板105以及反射器135中之一或多者可具有彎曲表面。在圖1A中所展示之具體實例中,線性偏極化器130、彩色濾光片層125、色彩轉換層120、波板115、反射偏極化器110、顯示面板105以及反射器135展示為藉由間隙彼此間隔開。在一些具體實例中,線性偏極化器130、彩色濾光片層125、色彩轉換層120、波板115、反射偏極化器110、顯示面板105以及反射器135可堆疊而無間隙(例如,彼此直接接觸)。顯示裝置100亦可包括圖1A中未展示之其他元件。在一些具體實例中,可省去圖1A中所展示之一或多個組件。
在圖1A中所展示之具體實例中,發光元件107可發射藍色之影像光,且反射偏極化器110可為具有在發光元件107之發射波長帶(例如,藍色波長帶)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的圓形反射偏極化器。圖1B示意地示出根據本發明之具體實例的在圖1A中所展示之顯示裝置100中傳播的影像光141之光學路徑。圖1C示意地示出根據本發明之具體實例的在圖1A中所展示之顯示裝置100中傳播的環境光161之光學路徑。出於論述目的,圖1B或圖1C展示傳播通過單個第二子像素(例如,綠色子像素) 150b之影像光141或環境光161之光學路徑的一部分。傳播通過顯示裝置100之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光141或環境光161的光學路徑可實質上與圖1B或圖1C中所示的光學路徑相同。在圖1B及圖1C中,「R」表示右旋圓形偏極化(「RHCP」)之光,「L」表示左旋圓形偏極化(「LHCP」)之光,「s」表示經s偏極化之光,且「p」表示經p偏極化之光。經s偏極化之光及經p偏極化之光為具有正交偏極化之經線性偏極化光。RHCP光及LHCP光為具有正交偏極化之經圓形偏極化光。
出於論述目的,在圖1B中,發光元件107可發射影像光141,該影像光為非偏極化藍色影像光。亦即,影像光141可與第一預定波長帶,例如藍色波長帶相關聯。影像光141可在前向方向上朝向反射偏極化器110傳播。反射偏極化器110可為具有在發光元件107之發射波長帶,例如藍光或藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的圓形反射偏極化器。出於論述目的,反射偏極化器110可為經配置以實質上反射LHCP光,並實質上透射RHCP光之左旋圓形反射偏極化器。出於論述目的,反射偏極化器110可實質上維持偏極化光之偏極化,同時反射或透射偏極化光。
如圖1B中所示,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將影像光(例如,藍色影像光) 141之RHCP分量作為朝向波板115傳播之RHCP影像光142R透射,且實質上將影像光(例如,藍色影像光) 141之LHCP分量作為朝向顯示面板105及反射器135傳播之LHCP影像光143L反射。在一些具體實例中,顯示面板105可直接透射LHCP影像光143L,同時實質上維持透射穿過其影像光之偏極化。反射器135可經配置以將LHCP影像光143L作為RHCP影像光145R反射回反射偏極化器110。反射偏極化器110可實質上將RHCP影像光145R作為朝向波板115傳播之RHCP影像光147R透射。
在一些具體實例中,顯示面板105可部分透射LHCP影像光143L,且部分吸收LHCP影像光143L並發射朝向反射偏極化器110傳播之非偏極化影像光(例如,類似於影像光141)。在一些具體實例中,顯示面板105可改變透射穿過其之影像光(例如,藍色影像光)之偏極化,例如,顯示面板105可將LHCP影像光143L作為具有除左旋圓形偏極化外之偏極化的影像光(圖中未示)透射。舉例而言,所透射影像光可包括LHCP分量及RHCP分量兩者。反射器135可經配置以將所透射影像光之LHCP分量及RHCP分量分別作為RHCP影像光及LHCP影像光反射回反射偏極化器110。反射偏極化器110可實質上將RHCP影像光作為朝向波板115傳播之RHCP影像光透射,且實質上將LHCP影像光作為朝向顯示面板105及反射器135傳播之LHCP影像光反射。LHCP影像光之光學路徑可類似於LHCP影像光143L之光學路徑。
出於論述目的,在以下描述中,假定顯示面板105直接透射光,同時實質上維持透射通過其之光的偏極化。波板115可經配置以將RHCP影像光142R及147R轉換成經線性偏極化影像光,例如朝向色彩轉換層120傳播的經p偏極化影像光144p及149p,同時透射RHCP影像光142R及147R。包括於色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的經p偏極化影像光144p及149p分別轉換成綠色的經p偏極化影像光146p及151p。亦即,經p偏極化影像光146p及151p可與第二預定波長帶,例如綠色波長帶(亦即,對應於綠色之波長帶)相關聯。舉例而言,第二色彩轉換單元120b可包括第二色彩轉換材料,該第二色彩轉換材料經配置以吸收藍色的經p偏極化影像光144p及149p且發射綠色的經p偏極化影像光146p及151p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光144p及149p不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光146p及151p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光144p及149p之部分可作為藍色的經p偏極化影像光148p及153p透射通過第二色彩轉換單元120b。綠色的經p偏極化影像光146p及151p以及藍色的經p偏極化影像光148p及153p可朝向彩色濾光片層125傳播。
第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光146p及151p作為朝向線性偏極化器130傳播之經p偏極化影像光154p及155p透射,且實質上阻擋藍色的經p偏極化影像光148p及153p。線性偏極化器130可經配置以實質上透射經p偏極化光並實質上阻擋經s偏極化光。因此,綠色的經p偏極化影像光154p及155p可作為由顯示裝置100的檢視者感知的綠色的經p偏極化影像光152p及157p透射通過線性偏極化器130。
歸因於反射偏極化器110之偏極化選擇性及反射器135之偏極化逆轉,可實現自發光元件107發射之影像光141的偏極化再循環,此可顯著提高顯示裝置100之光透射效率。因此,可顯著提高顯示裝置100之功率效率。
參見圖1A及1B,傳播通過顯示裝置100之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光141的光學路徑可實質上與圖1B中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a之影像光141可作為紅色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。傳播通過顯示裝置100之藍色子像素150c傳播的影像光141可不經受反射偏極化器110的偏極化選擇性反射或透射,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。實際上,藍色之影像光141可直接透射穿過反射偏極化器110之第三偏極化器單元110c。另外,傳播通過顯示裝置100之藍色子像素150c的影像光141可不經受色彩轉換層120之色彩轉換過程,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料。實際上,藍色之影像光141可直接透射穿過色彩轉換層120之第三色彩轉換單元120c。傳播通過顯示裝置100之藍色子像素150c的影像光141可作為藍色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。因此,顯示裝置100可顯示具有增強亮度之全色影像。
如圖1C中所示,環境光161可為包括紅色部分、綠色部分以及藍色部分之多色可見光。出於論述目的,環境光161可為非偏極化光。線性偏極化器130可經配置以將環境光161轉換成朝向彩色濾光片層125傳播的經p偏極化光163p。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將經p偏極化光163p之綠色部分作為朝向色彩轉換層120傳播之綠色的經p偏極化光165p透射,且實質上阻擋經p偏極化光163p之紅色及藍色部分。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光165p作為朝向波板115傳播之綠色的經p偏極化光167p透射。波板115可經配置以將綠色的經p偏極化光167p轉換成朝向反射偏極化器110傳播之綠色的RHCP光169R。
反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色之RHCP光169R作為朝向顯示面板105及反射器135傳播的綠色之RHCP光171R透射。反射器135可經配置以將綠色之RHCP光171R作為綠色之LHCP光173L反射回顯示面板105,且反射回反射偏極化器110。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色之LHCP光173L作為朝向波板115傳播的綠色之LHCP光175L透射。波板115可經配置以將綠色之LHCP光175L轉換成朝向色彩轉換層120傳播之綠色的經s偏極化光177s。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光177s作為朝向彩色濾光片層125傳播之綠色的經s偏極化光179s透射。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光179s作為朝向線性偏極化器130傳播的綠色的經s偏極化光181s透射。線性偏極化器130可經由吸收阻擋自顯示裝置100輸出之綠色的經s偏極化光181s。
歸因於彩色濾光片層125之色彩選擇性吸收及反射器135之偏極化逆轉,環境光161之紅色及藍色部分可被彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b吸收,且由反射器135反射之環境光161的綠色部分可被線性偏極化器130吸收。參見圖1A及圖1C,傳播通過顯示裝置100之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之環境光161的光學路徑可實質上與圖1C中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a及藍色子像素150c之環境光161可轉換成紅色的經s偏極化光及藍色的經s偏極化光,其可由線性偏極化器130阻止自顯示裝置100輸出。因此,可減少反射器135對環境光161之反射。顯示裝置100對環境光161之反射可不為顯示裝置100之檢視者所感知。顯示裝置100之對比率可顯著增大,且顯示裝置100之影像效能可顯著增強。
包括發光顯示面板及與發光顯示面板層疊之吸收性圓形偏極化器的習知發光顯示裝置可具有約50%之功率效率,此係因為自發光顯示面板發射的影像光之一半可被吸收性圓形偏極化器吸收。在圖1A至1C中所展示之所揭示顯示裝置100中,對於自顯示面板105發射之非偏極化影像光141,反射偏極化器110可經配置以輸出具有約50%至約100%之光透射效率的偏極化影像光(例如,RHCP光142R與147R之組合)。換言之,相比於習知發光顯示裝置中包括的吸收性圓形偏極化器,反射偏極化器110可經配置以提供約100%至200%的偏極化發光增強。在一些具體實例中,色彩轉換層120之轉換效率可為約60%至約100%。
在一些具體實例中,當反射偏極化器110之光透射效率為約80%(或反射偏極化器110之偏極化發光增強經配置為約160%)且色彩轉換層120之轉換效率經配置為約80%時,所揭示之顯示裝置100的總功率效率可為約64%。相較於習知發光顯示裝置之總功率效率(例如,50%),所揭示顯示裝置100之總功率效率可提高約28%。換言之,相較於習知發光顯示裝置,所揭示顯示裝置100之影像亮度可提高約28%。
另外,歸因於彩色濾光片層125之色彩選擇性吸收及反射器135之偏極化逆轉,顯示裝置100對環境光161之反射可不自顯示裝置100輸出且為檢視者所感知。相較於包括發光顯示面板及與發光顯示面板層疊之反射偏極化器的習知發光顯示裝置,顯示裝置100之對比率可顯著提高,且顯示裝置100之影像效能可顯著增強。
圖1D示意地示出根據本發明之具體實例的在圖1A中所展示之具有額外反射器之顯示裝置100中傳播的未經轉換之影像光之光學路徑。在一些具體實例中,如圖1D中所示,顯示裝置100可包括經配置以再循環未經轉換之影像光(例如,圖1B中所示之藍色的經p偏極化光148p及153p)的反射器137,藉此進一步增強顯示裝置100之總功率效率及亮度。在一些具體實例中,如圖1D中所示,反射器137可安置於色彩轉換層120與彩色濾光片層125之間。在一些具體實例中,反射器137可為具有在發光元件107之發射波長帶(例如,藍色波長帶、UV波長帶)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的窄帶反射器。
在一些具體實例中,反射器137可包括窄頻反射偏極化器或分散式布拉格反射器(「DBR」)等等。在一些具體實例中,反射器137可經配置以在發光色彩之影像光具有預定偏極化時實質上反射發光色彩之影像光。在一些具體實例中,反射器137可獨立於發光色彩之影像光的偏極化而反射發光色彩之影像光。具有在發光元件107之發射波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的反射器137可經配置以實質上透射轉換色彩之影像光(例如,綠色之影像),而與轉換色彩之影像光的偏極化無關。另外,反射器137可經配置以實質上維持轉換色彩之影像光的偏極化,同時透射轉換色彩之影像光。
出於論述目的,在圖1D中,未經轉換之影像光可為自色彩轉換層120輸出之藍色的經p偏極化影像光148p。反射器137可為線性反射偏極化器。在一些具體實例中,發光元件107可經配置以發射藍色影像光。反射器137可為包括複數個子反射偏極化器之經圖案化反射偏極化器。反射器137亦可包括對應於第一(例如,紅色)子像素150a的複數個第一偏極化器單元(圖中未示)、對應於第二(例如,綠色)子像素150b的第二偏極化器單元137b以及對應於第三(例如,藍色)子像素150c的第三偏極化器單元(圖中未示)。在一些具體實例中,對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一偏極化器單元(圖中未示)及對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二偏極化器單元137b兩者可包括子反射偏極化器。對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元(圖中未示)可不包括任何子反射偏極化器。
在一些具體實例中,發光元件107可經配置以發射UV光。在一些具體實例中,反射器137可不為經圖案化反射偏極化器。替代地,反射器137可為具有在UV波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的均勻反射偏極化器。對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一偏極化器單元(圖中未示)、對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二偏極化器單元137b以及對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元(圖中未示)可包括子反射偏極化器。
出於說明之目的,在圖1D中,反射器137示出為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的經圖案化反射偏極化器。出於論述目的,反射器137可經配置以實質上反射藍色的經p偏極化光。反射器137可經配置以實質上維持偏極化光之偏極化,同時選擇性地反射或透射偏極化光。如圖1D中所示,反射器137中之第二偏極化器單元137b可實質上將自色彩轉換層120輸出之藍色的經p偏極化影像光148p反射回色彩轉換層120。舉例而言,反射器137中之第二偏極化器單元137b可將藍色的經p偏極化影像光148p作為朝向色彩轉換層120傳播的藍色的經p偏極化影像光182p反射。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可將藍色的經p偏極化影像光182p部分轉換成綠色的經p偏極化影像光(圖中未示),且將藍色的經p偏極化影像光182p作為藍色的經p偏極化影像光184p朝向波板115部分透射。波板115可將藍色的經p偏極化影像光184p轉換成朝向反射偏極化器110傳播之藍色的RHCP影像光186R。反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可實質上朝向顯示面板105及反射器135透射藍色之RHCP影像光186R。
反射器135可將藍色之RHCP影像光186R作為藍色之LHCP影像光188L反射回顯示面板105及反射偏極化器110。反射偏極化器110可實質上將藍色的LHCP影像光188L作為藍色的LHCP影像光190L朝向顯示面板105及反射器135反射。反射器135可將藍色的LHCP影像光190L作為藍色的RHCP影像光192R朝向顯示面板105及反射偏極化器110反射。
反射偏極化器110中之第二單元110b可實質上朝向波板115透射藍色的RHCP影像光192R。波板115可將藍色的RHCP影像光192R轉換成朝向色彩轉換層120傳播的藍色的經p偏極化影像光194p。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可將藍色的經p偏極化影像光194p部分轉換成綠色的經p偏極化影像光196p,且部分地將藍色的經p偏極化影像光194p作為藍色的經p偏極化影像光198p透射。綠色的經p偏極化影像光196p及藍色的未經轉換之經p偏極化影像光198p可朝向反射器137傳播。
反射器137可朝向彩色濾光片層125及線性偏極化器130透射綠色的經p偏極化影像光196p。綠色的經p偏極化影像光196p可透射穿過彩色濾光片層125及線性偏極化器130,且可為顯示裝置100之檢視者所感知。未經轉換之藍色的經p偏極化影像光198p可經歷與未經轉換之藍色的經p偏極化影像光148p相同的光學路徑。
圖2A示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置200之y-z截面視圖。顯示裝置200可為發光顯示裝置,例如OLED顯示裝置、LED顯示裝置、微型OLED顯示裝置或微型LED顯示裝置等。顯示裝置200可包括與包括於圖1A至1C中所展示之顯示裝置100中的元件相同或類似的元件。相同或類似元件之描述可指代結合圖1A至1C呈現之以上描述。
舉例而言,如圖2A中所示,顯示裝置200可包括顯示面板105,該顯示面板包括發光元件107、反射偏極化器110、色彩轉換層120及彩色濾光片層125。在一些具體實例中,反射偏極化器110、色彩轉換層120以及彩色濾光片層125可安置於面向顯示裝置200之檢視者的顯示面板105之光輸出側(例如,第一側或表面)處。在一些具體實例中,反射偏極化器110可安置於顯示面板105與色彩轉換層120之間,且色彩轉換層120可安置於反射偏極化器110與彩色濾光片層125之間。
在一些具體實例中,顯示裝置200亦可包括安置於顯示面板105之底部處,例如安置於顯示面板105之與顯示裝置200的檢視者之側處之光輸出側相對的一側(例如,第二側或表面)處的反射器135。在一些具體實例中,顯示裝置200亦可包括安置於反射偏極化器110與顯示面板105之間的波板115。在一些具體實例中,顯示裝置200亦可包括安置於面向檢視者之彩色濾光片層125之光輸出側處的線性偏極化器130,且彩色濾光片層125可安置於線性偏極化器130與色彩轉換層120之間。在圖2A中所展示之具體實例中,發光元件107可發射藍色之影像光,且反射偏極化器110可為具有在發光元件107之發射波長帶(例如,藍色波長帶)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。
圖2B示意地示出根據本發明之具體實例的在圖2A中所展示之顯示裝置200中傳播的影像光241之光學路徑。圖2C示意地示出根據本發明之具體實例的在圖2A中所展示之顯示裝置200中傳播的環境光261之光學路徑。出於論述目的,圖2B或圖2C展示傳播通過單個第二子像素(例如,綠色子像素) 150b之影像光241或環境光261之光學路徑的一部分。傳播通過顯示裝置200之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光241或環境光261的光學路徑可實質上與圖2B或圖2C中所示的光學路徑相同。在圖2B及圖2C中,「R」表示右旋圓形偏極化(「RHCP」)之光,「L」表示左旋圓形偏極化(「LHCP」)之光,「s」表示經s偏極化之光,且「p」表示經p偏極化之光。
出於論述目的,在圖2B中,發光元件107可發射影像光241,該影像光為非偏極化藍色影像光。亦即,影像光241可與第一預定波長帶,例如藍色波長帶相關聯。影像光241可在前向方向(例如,+z軸方向)上朝向波板115傳播。波板115可經配置以將非偏極化影像光241作為朝向反射偏極化器110傳播之非偏極化影像光242透射。在圖2B中所展示之具體實例中,反射偏極化器110可為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之預定工作波長帶的線性反射偏極化器。出於論述目的,反射偏極化器110可經配置以實質上反射波長在藍色波長帶內之經s偏極化光,且實質上透射波長在藍色波長帶內之經p偏極化光。出於論述目的,反射偏極化器110可實質上維持偏極化光之偏極化,同時反射或透射偏極化光。如圖2B中所示,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將非偏極化影像光242之經p偏極化分量作為朝向色彩轉換層120傳播之經p偏極化影像光244p透射,且實質上將非偏極化影像光242之經s偏極化分量作為經s偏極化影像光243s反射回波板115。
波板115可經配置以將經s偏極化影像光243s轉換成朝向反射器135傳播之LHCP影像光245L。反射器135可經配置以將LHCP影像光245L作為RHCP影像光247R反射回波板115。波板115可經配置以將RHCP影像光247R轉換成朝向反射偏極化器110傳播之經p偏極化影像光249p。反射偏極化器110可實質上將經p偏極化影像光249p作為朝向色彩轉換層120傳播的經p偏極化影像光251p透射。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的經p偏極化影像光244p及251p分別轉換成綠色的經p偏極化影像光246p及253p。舉例而言,第二色彩轉換單元120b可包括第二色彩轉換材料,該第二色彩轉換材料經配置以吸收藍色的經p偏極化影像光244p及251p且發射綠色的經p偏極化影像光246p及253p。亦即,經p偏極化影像光246p及253p可與第二預定波長帶,例如綠色波長帶相關聯。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光244p及251p不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光246p及253p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光244p及251p之部分可作為藍色的經p偏極化影像光248p及255p透射通過第二色彩轉換單元120b。綠色的經p偏極化影像光246p及253p以及藍色的經p偏極化影像光248p及255p可朝向彩色濾光片層125傳播。
彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光246p及253p作為朝向線性偏極化器130傳播之經p偏極化影像光250p及257p透射,且實質上阻擋藍色的經p偏極化影像光248p及255p。線性偏極化器130可經配置以實質上透射經p偏極化光並實質上阻擋經s偏極化光。因此,綠色的經p偏極化影像光250p及257p可作為可由顯示裝置200的檢視者感知的綠色的經p偏極化影像光252p及259p透射通過線性偏極化器130。
歸因於反射偏極化器110之偏極化選擇性及反射器135之偏極化逆轉,可實現自發光元件107發射之影像光241的偏極化再循環,此可顯著提高顯示裝置200之光透射效率。因此,可顯著提高顯示裝置200之功率效率。
參見圖2A及2B,傳播通過顯示裝置200之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光241的光學路徑可實質上與圖2B中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a之影像光241可作為紅色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。傳播通過顯示裝置200之藍色子像素150c的影像光241可不經受反射偏極化器110的偏極化選擇性反射或透射,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。實際上,藍色之影像光241可直接透射穿過反射偏極化器110之第三偏極化器單元110c。另外,傳播通過顯示裝置200之藍色子像素150c的影像光241可不經受色彩轉換層120之色彩轉換過程,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料。實際上,藍色之影像光241可直接透射穿過色彩轉換層120之第三色彩轉換單元120c。傳播通過顯示裝置200之藍色子像素150c的影像光241可作為藍色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。因此,顯示裝置200可顯示具有增強亮度之全色影像。
如圖2C中所示,環境光261可為包括紅色部分、綠色部分以及藍色部分之多色可見光。出於論述目的,環境光261可為非偏極化光。線性偏極化器130可經配置以將環境光261轉換成朝向彩色濾光片層125傳播的經p偏極化光263p。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將經p偏極化光263p之綠色部分作為朝向色彩轉換層120傳播之綠色的經p偏極化光265p透射,且實質上阻擋經p偏極化光263p之紅色及藍色部分。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光265p作為朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經p偏極化光267p透射。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經p偏極化光267p作為朝向波板115傳播的綠色的經p偏極化光269p透射。波板115可經配置以將綠色的經p偏極化光269p轉換成朝向顯示面板105及反射器135傳播之綠色的RHCP光271R。
反射器135可經配置以將綠色之RHCP光271R作為綠色之LHCP光273L反射回顯示面板105,且反射回波板115。波板115可經配置以將綠色之LHCP光273L轉換成朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經s偏極化光275s。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經s偏極化光275s作為朝向色彩轉換層120傳播的綠色的經s偏極化光277s透射。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光277s作為朝向彩色濾光片層125傳播之綠色的經s偏極化光279s透射。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光279s作為朝向線性偏極化器130傳播的綠色的經s偏極化光281s透射。線性偏極化器130可經由吸收阻擋自顯示裝置200輸出之綠色的經s偏極化光281s。
歸因於彩色濾光片層125之色彩選擇性吸收及反射器135之偏極化逆轉,環境光261之紅色及藍色部分可被彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b吸收,且環境光261的綠色部分在由反射器135反射之後可被線性偏極化器130吸收。參見圖2A及圖2C,傳播通過顯示裝置200之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之環境光261的光學路徑可實質上與圖2C中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a及藍色子像素150c之環境光261可轉換成紅色的經s偏極化光及藍色的經s偏極化光,其可由線性偏極化器130阻止自顯示裝置200輸出。因此,可減少反射器135對環境光261之反射。顯示裝置200對環境光261之反射可不為顯示裝置200之檢視者所感知。顯示裝置200之對比率可顯著增大,且顯示裝置200之影像效能可顯著增強。
圖3A示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置300之y-z截面視圖。顯示裝置300可為發光顯示裝置,例如OLED顯示裝置、LED顯示裝置、微型OLED顯示裝置或微型LED顯示裝置等。顯示裝置300可包括與包括於圖1A至1C中所展示之顯示裝置100中或圖2A至2C中所展示之顯示裝置200中之元件相同或類似的元件。相同或類似元件之描述可指代結合圖1A至1C或圖2A至2C呈現之以上描述。
舉例而言,如圖3A中所示,顯示裝置300可包括顯示面板105,該顯示面板包括發光元件107、反射偏極化器110、色彩轉換層120及彩色濾光片層125。在一些具體實例中,反射偏極化器110、色彩轉換層120以及彩色濾光片層125可安置於面向顯示裝置300之檢視者的顯示面板105之光輸出側(例如,第一側或表面)處。在一些具體實例中,反射偏極化器110可安置於顯示面板105與色彩轉換層120之間,且色彩轉換層120可安置於反射偏極化器110與彩色濾光片層125之間。
在一些具體實例中,顯示裝置300亦可包括安置於顯示面板105之底部處,例如安置於顯示面板105的與顯示裝置300之檢視者之側處之光輸出側(例如,第一側或表面)相對的一側(例如,第二側或表面)處的反射器135。在一些具體實例中,顯示裝置300亦可包括安置於顯示面板105之第二側或表面處且安置於反射器135與顯示面板105之間的波板115。在一些具體實例中,顯示裝置300亦可包括安置於彩色濾光片層125頂部上之線性偏極化器130,且彩色濾光片層125可安置於線性偏極化器130與色彩轉換層120之間。在圖3A中所展示之具體實例中,發光元件107可發射藍色之影像光,且反射偏極化器110可為具有在發光元件107之發射波長帶(例如,藍色波長帶)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。
圖3B示意地示出根據本發明之具體實例的在圖3A中所展示之顯示裝置300中傳播的影像光341之光學路徑。圖3C示意地示出根據本發明之具體實例的在圖3A中所展示之顯示裝置300中傳播的環境光361之光學路徑。出於論述目的,圖3B或圖3C展示傳播通過單個第二子像素(例如,綠色子像素) 150b之影像光341或環境光361之光學路徑的一部分。傳播通過顯示裝置300之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光341或環境光361的光學路徑可實質上與圖3B或圖3C中所示的光學路徑相同。在圖3B及圖3C中,「R」表示右旋圓形偏極化(「RHCP」)之光,「L」表示左旋圓形偏極化(「LHCP」)之光,「s」表示經s偏極化之光,且「p」表示經p偏極化之光。
出於論述目的,在圖3B中,發光元件107可發射影像光341,該影像光為非偏極化藍色影像光。亦即,影像光341可與第一預定波長帶,例如藍色波長帶相關聯。影像光341可在前向方向上朝向反射偏極化器110傳播。在圖3B中所展示之具體實例中,反射偏極化器110可為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。出於論述目的,反射偏極化器110可經配置以實質上反射具有藍色波長帶之經s偏極化光,且實質上透射具有藍色波長帶之經p偏極化光。出於論述目的,反射偏極化器110可實質上維持偏極化光之偏極化,同時反射或透射偏極化光。如圖3B中所示,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將非偏極化影像光341之經p偏極化分量作為朝向色彩轉換層120傳播之經p偏極化影像光342p透射,且實質上將非偏極化影像光341之經s偏極化分量作為經s偏極化影像光343s反射至顯示面板105及波板115。
波板115可經配置以將經s偏極化影像光343s轉換成朝向反射器135傳播之LHCP影像光345L。反射器135可經配置以將LHCP影像光345L作為RHCP影像光347R反射回波板115。波板115可經配置以將RHCP影像光347R轉換成朝向顯示面板105及反射偏極化器110傳播之經p偏極化影像光349p。反射偏極化器110可實質上將經p偏極化影像光349p作為朝向色彩轉換層120傳播的經p偏極化影像光351p透射。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的經p偏極化影像光342p及351p分別轉換成綠色的經p偏極化影像光344p及353p。舉例而言,第二色彩轉換單元120b可包括第二色彩轉換材料,該第二色彩轉換材料經配置以吸收藍色的經p偏極化影像光342p及351p且發射綠色的經p偏極化影像光344p及353p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光342p及351p不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光344p及353p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光342p及351p之部分可作為藍色的經p偏極化影像光346p及355p透射通過第二色彩轉換單元120b。綠色的經p偏極化影像光344p及353p以及藍色的經p偏極化影像光346p及355p可朝向彩色濾光片層125傳播。
彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光344p及353p作為朝向線性偏極化器130傳播之經p偏極化影像光348p及357p透射,且實質上阻擋藍色的經p偏極化影像光346p及355p。線性偏極化器130可經配置以實質上透射經p偏極化光並實質上阻擋經s偏極化光。因此,綠色的經p偏極化影像光348p及357p可作為可由顯示裝置300的檢視者感知的綠色的經p偏極化影像光350p及359p透射通過線性偏極化器130。
歸因於反射偏極化器110之偏極化選擇性及反射器135之偏極化逆轉,可實現自發光元件107發射之影像光341的偏極化再循環,此可顯著提高顯示裝置100之光透射效率。因此,可顯著提高顯示裝置300之功率效率。
參見圖3A及3B,傳播通過顯示裝置300之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光341的光學路徑可實質上與圖3B中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a之影像光341可作為紅色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。傳播通過顯示裝置300之藍色子像素150c的影像光341可不經受反射偏極化器110的偏極化選擇性反射或透射,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。實際上,藍色之影像光341可直接透射穿過反射偏極化器110之第三偏極化器單元110c。另外,傳播通過顯示裝置300之藍色子像素150c的影像光341可不經受色彩轉換層120之色彩轉換過程,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料。實際上,藍色之影像光341可直接透射穿過色彩轉換層120之第三色彩轉換單元120c。傳播通過顯示裝置300之藍色子像素150c的影像光341可作為藍色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。因此,顯示裝置300可顯示具有增強亮度之全色影像。
如圖3C中所示,環境光361可為包括紅色部分、綠色部分以及藍色部分之多色可見光。出於論述目的,環境光361可為非偏極化光。線性偏極化器130可經配置以將環境光361轉換成朝向彩色濾光片層125傳播的經p偏極化光363p。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將經p偏極化光363p之綠色部分作為朝向色彩轉換層120傳播之綠色的經p偏極化光365p透射,且實質上阻擋經p偏極化光363p之紅色及藍色部分。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光365p作為朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經p偏極化光367p透射。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經p偏極化光367p作為朝向顯示面板105及波板115傳播的綠色的經p偏極化光369p透射。波板115可經配置以將綠色的經p偏極化光369p轉換成朝向反射器135傳播之綠色的RHCP光371R。
反射器135可經配置以將綠色的RHCP光371R作為綠色的LHCP光373L反射回波板115。波板115可經配置以將綠色的LHCP光373L轉換成朝向顯示面板105及反射偏極化器110傳播之綠色的經s偏極化光375s。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經s偏極化光375s作為朝向色彩轉換層120傳播的綠色的經s偏極化光377s透射。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光377s作為朝向彩色濾光片層125傳播之綠色的經s偏極化光379s透射。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光379s作為朝向線性偏極化器130傳播的綠色的經s偏極化光381s透射。線性偏極化器130可經由吸收阻擋自顯示裝置300輸出之綠色的經s偏極化光381s。
歸因於彩色濾光片層125之色彩選擇性吸收及反射器135之偏極化逆轉,環境光361之紅色及藍色部分可被彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b吸收,且環境光361的綠色部分在由反射器135反射之後可被線性偏極化器130吸收。參見圖3A及圖3C,傳播通過顯示裝置300之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之環境光361的光學路徑可實質上與圖3C中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a及藍色子像素150c之環境光361可轉換成紅色的經s偏極化光及藍色的經s偏極化光,其可由線性偏極化器130阻止自顯示裝置300輸出。因此,可減少反射器135對環境光361之反射。落在顯示裝置300之環境光361可不為顯示裝置300之檢視者所感知。顯示裝置300之對比率可顯著提高,且顯示裝置300之影像效能可顯著增強。
圖4A示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置400之y-z截面視圖。顯示裝置400可為發光顯示裝置,例如OLED顯示裝置、LED顯示裝置、微型OLED顯示裝置或微型LED顯示裝置等。顯示裝置400可包括與包括於圖1A至1C中所展示之顯示裝置100中、圖2A至2C中所展示之顯示裝置200中或圖3A至3C中所展示之顯示裝置300中之元件相同或類似的元件。相同或類似元件之描述可指代結合圖1A至1C、圖2A至2C或圖3A至3C呈現之以上描述。舉例而言,如圖4A中所示,顯示裝置400可包括顯示面板105,該顯示面板包括發光元件107、色彩轉換層120、反射偏極化器110及彩色濾光片層125。在一些具體實例中,色彩轉換層120、反射偏極化器110以及彩色濾光片層125可安置於面向顯示裝置400之檢視者的顯示面板105之光輸出側(例如,第一側或表面)處。在圖4A中所展示之具體實例中,反射偏極化器110可安置於色彩轉換層120與彩色濾光片層125之間,且色彩轉換層120可安置於反射偏極化器110與顯示面板105之間。
在一些具體實例中,顯示裝置400亦可包括安置於顯示面板105之底部處,例如安置於顯示面板105之與顯示裝置400之檢視者之側處之光輸出側(例如,第一側或表面)相對的一側(例如,第二側或表面)處的反射器135。在一些具體實例中,顯示裝置400亦可包括安置於色彩轉換層120與顯示面板105之間的波板115。在一些具體實例中,顯示裝置400亦可包括安置於彩色濾光片層125之光輸出側(例如,檢視者之側)處的線性偏極化器130,且彩色濾光片層125可安置於線性偏極化器130與反射偏極化器110之間。在圖4A中所展示之具體實例中,發光元件107可發射藍色之影像光,且反射偏極化器110可為具有在發光元件107之發射波長帶(例如,藍色波長帶)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。
圖4B示意地示出根據本發明之具體實例的在圖4A中所展示之顯示裝置400中傳播的影像光441之光學路徑。圖4C示意地示出根據本發明之具體實例的在圖4A中所展示之顯示裝置400中傳播的環境光471之光學路徑。出於論述目的,圖4B或圖4C展示傳播通過單個第二子像素(例如,綠色子像素) 150b之影像光441或環境光471之光學路徑的一部分。傳播通過顯示裝置400之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光441或環境光471的光學路徑可實質上與圖4B或圖4C中所示的光學路徑相同。在圖4B及圖4C中,「R」表示右旋圓形偏極化(「RHCP」)之光,「L」表示左旋圓形偏極化(「LHCP」)之光,「s」表示經s偏極化之光,且「p」表示經p偏極化之光。
出於論述目的,在圖4B中,發光元件107可發射影像光441,該影像光為非偏極化藍色影像光。亦即,影像光441可與第一預定波長帶,例如藍色波長帶相關聯。影像光441可在前向方向上朝向波板115傳播。波板115可經配置以將非偏極化影像光441作為朝向色彩轉換層120傳播之非偏極化影像光442透射。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的非偏極化影像光442轉換成綠色的經p偏極化影像光444p。亦即,影像光444p可與第二波長帶,例如綠色波長帶相關聯。舉例而言,第二色彩轉換單元120b可包括第二色彩轉換材料,該第二色彩轉換材料經配置以吸收藍色的非偏極化影像光442且發射綠色的經p偏極化影像光444p。在一些具體實例中,藍色的非偏極化影像光442不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光444p。在一些具體實例中,藍色之非偏極化影像光442之一部分可作為藍色之非偏極化影像光446透射通過第二色彩轉換單元120b。綠色的經p偏極化影像光444p及藍色的非偏極化影像光446可朝向反射偏極化器110傳播。
在圖4B中所展示之具體實例中,反射偏極化器110可為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。出於論述目的,反射偏極化器110可經配置以實質上反射具有藍色波長帶之經s偏極化光,且實質上透射具有藍色波長帶之經p偏極化光。出於論述目的,反射偏極化器110可實質上維持偏極化光之偏極化,同時反射或透射偏極化光。如圖4B中所示,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化影像光444p作為綠色的經p偏極化影像光448p透射。此外,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將藍色的非偏極化影像光446之經p偏極化分量作為朝向彩色濾光片層125傳播之藍色的經p偏極化影像光450p透射,且實質上將藍色的非偏極化影像光446之經s偏極化分量作為藍色的經s偏極化影像光443s反射回色彩轉換層120。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以在任何適合偏極化(例如,s偏極化或p偏極化等)之情況下將藍色的經s偏極化影像光443s轉換成綠色之影像光(圖中未示)。在一些具體實例中,藍色的經s偏極化影像光443s不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的影像光(圖中未示)。在一些具體實例中,藍色的經s偏極化影像光443s之一部分可作為藍色的經s偏極化影像光445s透射通過第二色彩轉換單元120b。藍色的經s偏極化影像光445s可朝向波板115傳播。
波板115可經配置以將藍色的經s偏極化影像光445s轉換成朝向顯示面板105及反射器135傳播之藍色的LHCP影像光447L。反射器135可經配置以將藍色的LHCP影像光447L作為藍色的RHCP影像光449R反射回顯示面板105及波板115。波板115可經配置以將藍色的RHCP影像光449R轉換成朝向色彩轉換層120傳播的藍色的經p偏極化影像光451p。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的經p偏極化影像光451p轉換成綠色的經p偏極化影像光453p。亦即,經p偏極化影像光453p可與第二預定波長帶,例如綠色波長帶相關聯。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光451p不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光453p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光451p之一部分可作為藍色的經p偏極化影像光455p透射通過第二色彩轉換單元120b。
綠色的經p偏極化影像光453p及藍色的經p偏極化影像光455p可朝向反射偏極化器110傳播。反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上分別將綠色的經p偏極化影像光453p及藍色的經p偏極化影像光455p作為綠色的經p偏極化影像光457p及藍色的經p偏極化影像光459p透射。綠色的經p偏極化影像光457p及藍色的經p偏極化影像光459p可朝向彩色濾光片層125傳播。
彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化影像光457p作為綠色的經p偏極化影像光461p透射,且實質上將綠色的經p偏極化影像光448p作為綠色的經p偏極化影像光452p透射。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上阻擋藍色的經p偏極化影像光459p及藍色的經p偏極化影像光450p。
線性偏極化器130可經配置以實質上透射經p偏極化光並實質上阻擋經s偏極化光。因此,線性偏極化器130可經配置以實質上將綠色的經p偏極化影像光461p作為綠色的經p偏極化影像光463p透射,以及將綠色的經p偏極化影像光452p作為綠色的經p偏極化影像光454p透射。綠色的經p偏極化影像光463p及綠色的經p偏極化影像光454p可為顯示裝置400之檢視者所感知。
歸因於反射偏極化器110之偏極化選擇性及反射器135之偏極化逆轉,可實現自發光元件107發射之影像光441的偏極化再循環,此可顯著提高顯示裝置400之光透射效率。因此,可顯著提高顯示裝置400之功率效率。
參考圖4A及4B,傳播通過顯示裝置400之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光441的光學路徑可實質上與圖4B中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a之影像光441可作為紅色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。傳播通過顯示裝置400之藍色子像素150c傳播的影像光441可不經受反射偏極化器110的偏極化選擇性反射或透射,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。實際上,藍色之影像光441可直接透射穿過反射偏極化器110之第三偏極化器單元110c。另外,傳播通過顯示裝置400之藍色子像素150c的影像光441可不經受色彩轉換層120之色彩轉換過程,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料。實際上,藍色之影像光441可直接透射穿過色彩轉換層120之第三色彩轉換單元120c。傳播通過顯示裝置400之藍色子像素150c的影像光441可作為藍色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。因此,顯示裝置400可顯示具有增強亮度之全色影像。
如圖4C中所示,環境光471可為包括紅色部分、綠色部分以及藍色部分之多色可見光。出於論述目的,環境光471可為非偏極化光。線性偏極化器130可經配置以將環境光471轉換成朝向彩色濾光片層125傳播的經p偏極化光473p。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上阻擋經p偏極化光473p之紅色及藍色部分,且實質上將經p偏極化光473p之綠色部分作為朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經p偏極化光475p透射。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經p偏極化光475p作為朝向色彩轉換層120傳播的綠色的經p偏極化光477p透射。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光477p作為朝向波板115傳播之綠色的經p偏極化光479p透射。波板115可經配置以將綠色的經p偏極化光479p轉換成朝向顯示面板105及反射器135傳播之綠色的RHCP光481R。
反射器135可經配置以將綠色之RHCP光481R作為綠色之LHCP光483L反射回顯示面板105,且反射回波板115。波板115可經配置以將綠色之LHCP光483L轉換成朝向色彩轉換層120傳播之綠色之經s偏極化光485s。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光485s作為朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經s偏極化光487s透射。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經s偏極化光487s作為朝向彩色濾光片層125傳播的綠色的經s偏極化光489s透射。
彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光489s作為朝向線性偏極化器130傳播的綠色的經s偏極化光491s透射。線性偏極化器130可經由吸收阻擋自顯示裝置400輸出之綠色的經s偏極化光491s。
歸因於彩色濾光片層125之色彩選擇性吸收及反射器135之偏極化逆轉,環境光471之紅色及藍色部分可被彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b吸收,且由反射器135反射之環境光471的綠色部分可被線性偏極化器130吸收。參見圖4A及圖4C,傳播通過顯示裝置400之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之環境光471的光學路徑可實質上與圖4C中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a及藍色子像素150c之環境光471可轉換成紅色的經s偏極化光及藍色的經s偏極化光,其可由線性偏極化器130阻止自顯示裝置400輸出。因此,可減少反射器135對環境光471之反射。顯示裝置400對環境光471之反射可不為顯示裝置400之檢視者所感知。顯示裝置400之對比率可顯著增大,且顯示裝置400之影像效能可顯著增強。
圖5A示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置500之y-z截面視圖。顯示裝置500可為發光顯示裝置,例如OLED顯示裝置、LED顯示裝置、微型OLED顯示裝置或微型LED顯示裝置等。顯示裝置500可包括與包括於圖1A至1C中所展示之顯示裝置100中、圖2A至2C中所展示之顯示裝置200中、圖3A至3C中所展示之顯示裝置300中或圖4A至4C中所展示之顯示裝置400中之元件相同或類似的元件。相同或類似元件之描述可指代結合圖1A至1C、圖2A至2C、圖3A至3C或圖4A至4C呈現之以上描述。
舉例而言,如圖5A中所示,顯示裝置500可包括顯示面板105,該顯示面板包括發光元件107、色彩轉換層120、反射偏極化器110及彩色濾光片層125。在一些具體實例中,色彩轉換層120、反射偏極化器110以及彩色濾光片層125可安置於面向顯示裝置500之檢視者的顯示面板105之光輸出側(例如,第一側或表面)處。在圖5A中所展示之具體實例中,反射偏極化器110可安置於色彩轉換層120與彩色濾光片層125之間,且色彩轉換層120可安置於反射偏極化器110與顯示面板105之間。
在一些具體實例中,顯示裝置500亦可包括安置於顯示面板105之底部處,例如安置於顯示面板105的與顯示裝置500之檢視者之側處之光輸出側(例如,第一側或表面)相對的一側(例如,第二側或表面)處的反射器135。在一些具體實例中,顯示裝置500亦可包括安置於顯示面板105之第二側處、反射器135與顯示面板105之間的波板115。在一些具體實例中,顯示裝置500亦可包括安置於彩色濾光片層125之光輸出側(例如,檢視者之側)處的線性偏極化器130,且彩色濾光片層125可安置於線性偏極化器130與反射偏極化器110之間。在圖5A中所展示之具體實例中,發光元件107可發射藍色之影像光,且反射偏極化器110可為具有在發光元件107之發射波長帶(例如,藍色波長帶)內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。
圖5B示意地示出根據本發明之具體實例的在圖5A中所展示之顯示裝置500中傳播的影像光541之光學路徑。圖5C示意地示出根據本發明之具體實例的在圖5A中所展示之顯示裝置500中傳播的環境光571之光學路徑。出於論述目的,圖5B或圖5C展示傳播通過單個第二子像素(例如,綠色子像素) 150b之影像光541或環境光571之光學路徑的一部分。傳播通過顯示裝置500之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光541或環境光571的光學路徑可實質上與圖5B或圖5C中所示的光學路徑相同。在圖5B及圖5C中,「R」表示右旋圓形偏極化(「RHCP」)之光,「L」表示左旋圓形偏極化(「LHCP」)之光,「s」表示經s偏極化之光,且「p」表示經p偏極化之光。
出於論述目的,在圖5B中,發光元件107可發射影像光541,該影像光為非偏極化藍色影像光。亦即,影像光541可與第一預定波長帶,例如藍色波長帶相關聯。藍色的非偏極化影像光541可在前向方向上朝向色彩轉換層120傳播。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的非偏極化影像光541轉換成綠色的經p偏極化影像光542p。舉例而言,第二色彩轉換單元120b可包括第二色彩轉換材料,該第二色彩轉換材料經配置以吸收藍色的非偏極化影像光541且發射綠色的經p偏極化影像光542p。在一些具體實例中,藍色的非偏極化影像光541不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光542p。在一些具體實例中,藍色的非偏極化影像光541之一部分可作為藍色的非偏極化影像光544透射通過第二色彩轉換單元120b。綠色的經p偏極化影像光542p及藍色的非偏極化影像光544可朝向反射偏極化器110傳播。
在圖5B中所展示之具體實例中,反射偏極化器110可為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的線性反射偏極化器。出於論述目的,反射偏極化器110可經配置以實質上反射具有藍色波長帶之經s偏極化光,且實質上透射具有藍色波長帶之經p偏極化光。出於論述目的,反射偏極化器110可實質上維持偏極化光之偏極化,同時反射或透射偏極化光。如圖5B中所示,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化影像光542p作為綠色的經p偏極化影像光546p透射。此外,反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上將藍色的非偏極化影像光544之經p偏極化分量作為朝向彩色濾光片層125傳播之藍色的經p偏極化影像光548p透射,且實質上將藍色的非偏極化影像光544之經s偏極化分量作為藍色的經s偏極化影像光543s反射回色彩轉換層120。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的經s偏極化影像光543s轉換成綠色的影像光(圖中未示)。在一些具體實例中,藍色的經s偏極化影像光543s不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的影像光(圖中未示)。在一些具體實例中,藍色之經s偏極化影像光543s之一部分可作為藍色之經s偏極化影像光545s透射通過第二色彩轉換單元120b。藍色之經s偏極化影像光545s可朝向顯示器105及波板115傳播。
波板115可經配置以將藍色的經s偏極化影像光545s轉換成朝向反射器135傳播之藍色的LHCP影像光547L。反射器135可經配置以將藍色的LHCP影像光547L作為藍色的RHCP影像光549R反射回波板115。波板115可經配置以將藍色的RHCP影像光549R轉換成朝向顯示面板105及色彩轉換層120傳播的藍色的經p偏極化影像光551p。
色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以將藍色的經p偏極化影像光551p轉換成綠色的經p偏極化影像光553p。亦即,經p偏極化影像光553p可與第二預定波長帶,例如綠色波長帶相關聯。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光551p不可藉由第二色彩轉換單元120b完全轉換為綠色的經p偏極化影像光553p。在一些具體實例中,藍色的經p偏極化影像光551p之一部分可作為藍色的經p偏極化影像光555p透射通過第二色彩轉換單元120b。
綠色的經p偏極化影像光553p及藍色的經p偏極化影像光555p可朝向反射偏極化器110傳播。反射偏極化器110中之第二偏極化器單元110b可經配置以實質上分別將綠色的經p偏極化影像光553p及藍色的經p偏極化影像光555p作為綠色的經p偏極化影像光557p及藍色的經p偏極化影像光559p透射。綠色的經p偏極化影像光557p及藍色的經p偏極化影像光559p可朝向彩色濾光片層125傳播。
彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化影像光557p作為綠色的經p偏極化影像光561p透射,且實質上將綠色的經p偏極化影像光546p作為綠色的經p偏極化影像光550p透射。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上阻擋藍色的經p偏極化影像光559p及藍色的經p偏極化影像光548p。
線性偏極化器130可經配置以實質上透射經p偏極化光並實質上阻擋經s偏極化光。因此,線性偏極化器130可經配置以實質上將綠色的經p偏極化影像光561p作為綠色的經p偏極化影像光563p透射,且實質上將綠色的經p偏極化影像光550p作為綠色的經p偏極化影像光552p透射。綠色的經p偏極化影像光563p及綠色的經p偏極化影像光552p可由顯示裝置500之檢視者所感知。
歸因於反射偏極化器110之偏極化選擇性及反射器135之偏極化逆轉,可實現自發光元件107發射之影像光541的偏極化再循環,此可顯著提高顯示裝置200之光透射效率。因此,可顯著提高顯示裝置500之功率效率。
參見圖5A及5B,傳播通過顯示裝置500之其他子像素(例如,紅色子像素150a)之影像光541的光學路徑可實質上與圖5B中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a之影像光541可作為紅色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。傳播通過顯示裝置500之藍色子像素150c傳播的影像光541可不經受反射偏極化器110的偏極化選擇性反射或透射,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。實際上,藍色之影像光541可直接透射穿過反射偏極化器110之第三偏極化器單元110c。另外,傳播通過顯示裝置500之藍色子像素150c的影像光541可不經受色彩轉換層120之色彩轉換過程,此係因為對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料。實際上,藍色之影像光541可直接透射穿過色彩轉換層120之第三色彩轉換單元120c。傳播通過顯示裝置500之藍色子像素150c的影像光541可作為藍色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。因此,顯示裝置500可顯示具有增強亮度之全色影像。
如圖5C中所示,環境光571可為包括紅色部分、綠色部分以及藍色部分之多色可見光。出於論述目的,環境光571可為非偏極化光。線性偏極化器130可經配置以將環境光571轉換成朝向彩色濾光片層125傳播的經p偏極化光573p。彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上阻擋經p偏極化光573p之紅色及藍色部分,且實質上將經p偏極化光573p之綠色部分作為朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經p偏極化光575p透射。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經p偏極化光575p作為朝向色彩轉換層120傳播的綠色的經p偏極化光577p透射。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經p偏極化光577p作為朝向顯示面板105及波板115傳播之綠色的經p偏極化光579p透射。波板115可經配置以將綠色的經p偏極化光579p轉換成朝向反射器135傳播之綠色的RHCP光581R。
反射器135可經配置以將綠色的RHCP光581R作為綠色的LHCP光583L反射回波板115。波板115可經配置以將綠色之LHCP光583L轉換成朝向顯示面板105及色彩轉換層120傳播之綠色之經s偏極化光585s。色彩轉換層120中之第二色彩轉換單元120b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光585s作為朝向反射偏極化器110傳播之綠色的經s偏極化光587s透射。反射偏極化器110中之具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的第二偏極化器單元110b可將綠色的經s偏極化光587s作為朝向彩色濾光片層125傳播的綠色的經s偏極化光589s透射。
彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b可經配置以實質上將綠色的經s偏極化光589s作為朝向線性偏極化器130傳播的綠色的經s偏極化光591s透射。線性偏極化器130可經由吸收阻擋綠色的經s偏極化光591s。因此,綠色的經s偏極化光591s可不自顯示裝置500輸出。
歸因於彩色濾光片層125之色彩選擇性吸收及反射器135之偏極化逆轉,環境光571之紅色及藍色部分可被彩色濾光片層125中之第二彩色濾光片(例如,綠色濾光片) 125b吸收,且由反射器135反射之環境光571的綠色部分可被線性偏極化器130吸收。參見圖5A及圖5C,傳播通過顯示裝置500之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之環境光571的光學路徑可實質上與圖5C中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a及藍色子像素150c之環境光571可轉換成紅色的經s偏極化光及藍色的經s偏極化光,其可由線性偏極化器130阻止自顯示裝置500輸出。因此,可減少反射器135對環境光571之反射。顯示裝置500對環境光571之反射可不為顯示裝置500之檢視者所感知。顯示裝置500之對比率可顯著增大,且顯示裝置500之影像效能可顯著增強。
出於說明之目的,圖1B及1C、圖2B及2C、圖3B及3C、圖4B及4C以及圖5B及5C展示發光元件107發射藍色影像光。在此具體實例中,反射偏極化器110可為具有在藍色波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的經圖案化反射偏極化器。在一些具體實例中,對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一偏極化器單元110a及對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二偏極化器單元110b兩者可包括子反射偏極化器。對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可不包括任何子反射偏極化器。在色彩轉換層120中,對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一色彩轉換單元120a可包括經配置以吸收藍色影像光且發射第一(例如,紅色)影像光之第一色彩轉換材料。對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二色彩轉換單元120b可包括經配置以吸收藍色影像光且發射第二(例如,綠色)影像光之第二色彩轉換材料。對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可不包括色彩轉換材料,且可直接透射由發光元件107發射之藍色影像光。
在一些具體實例中,展示於圖1A至1C、圖2A至2C、圖3A至3C、圖4A至4C或圖5A至5C中之顯示面板105中的發光元件107可發射UV影像光。在此具體實例中,反射偏極化器110可不為經圖案化反射偏極化器。替代地,反射偏極化器110可為具有在UV波長帶內、至少部分地與其重疊或與其對應(例如,實質上與其相同)之設計工作波長帶的均勻反射偏極化器。對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一偏極化器單元110a、對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二偏極化器單元110b以及對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三偏極化器單元110c可包括子反射偏極化器。在色彩轉換層120中,對應於第一(例如,紅色)子像素150a之第一色彩轉換單元120a可包括經配置以吸收UV影像光且發射第一(例如,紅色)影像光之第一色彩轉換材料。對應於第二(例如,綠色)子像素150b之第二色彩轉換單元120b可包括經配置以吸收UV影像光且發射第二(例如,綠色)影像光之第二色彩轉換材料。對應於第三(例如,藍色)子像素150c之第三色彩轉換單元120c可包括經配置以吸收UV影像光且發射第三(例如,藍色)影像光之第三色彩轉換材料。
傳播通過顯示裝置100、200、300、400或500之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之UV影像光的光學路徑可實質上與圖1B、圖2B、圖3B、圖4B或圖5B中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a之UV影像光可作為紅色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。傳播通過藍色子像素150c的UV影像光可作為藍色的經p偏極化影像光自線性偏極化器130輸出。因此,顯示裝置100、200、300、400或500可顯示具有增強亮度之全色影像。
傳播通過顯示裝置100、200、300、400或500之其他子像素(例如,紅色子像素150a、藍色子像素150c)之環境光的光學路徑可實質上與圖1C、圖2C、圖3C、圖4C或圖5C中所示的光學路徑相同。舉例而言,傳播通過紅色子像素150a及藍色子像素150c之環境光可轉換成紅色的經s偏極化光及藍色的經s偏極化光,其可由線性偏極化器130阻止自顯示裝置100、200、300、400或500輸出。因此,可減少底部反射器135對環境光之反射。落在顯示裝置100、200、300、400或500上之環境光可不為檢視者所感知。顯示裝置500之對比率可顯著增大,且顯示裝置100、200、300、400或500之影像效能可顯著增強。
出於說明之目的,圖1B及1C、圖2B及2C、圖3B及3C、圖4B及4C以及圖5B及5C展示自發光元件411發射之影像光在向上或前向方向(例如,+z軸方向)上的光學路徑。在一些具體實例中,自發光元件107發射之影像光可在後向方向(例如,-z軸方向)上傳播。在後向方向上傳播之影像光可由底部反射器135反射以在向上或前向方向上傳播回顯示面板105。來自底部反射器135之經反射影像光(圖中未示)在經反射影像光傳播通過包括於顯示裝置中之元件時之光學路徑可類似於影像光141、241、341、441或541之光學路徑。
出於論述目的,圖1A至1D、圖2A至2C、圖3A至3C、圖4A至4C或圖5A至5C中之顯示裝置100、200、300、400或500展示為具有高亮度及對比率之多色顯示裝置,例如,包括以陣列方式配置之紅色子像素150a、綠色子像素150b及藍色子像素150c的紅-綠-藍(red-green-blue;「RGB」)顯示裝置。具有高亮度及對比率之單色顯示裝置亦可遵循上文所描述之用於多色顯示裝置的相同設計原理配置。舉例而言,具有高亮度及對比率之綠色、紅色或藍色單色顯示裝置可經配置以包括以陣列方式配置之複數個綠色、紅色或藍色子像素。在一些具體實例中,當發光元件發射UV影像光時,每一綠色、紅色或藍色子像素可經配置以具有類似於圖1B至1D、圖2B及2C、圖3B及3C、圖4B及4C或圖5B及5C中所示之結構的結構。
在一些具體實例中,當發光元件發射藍色影像光時,每一綠色或紅色子像素可經配置以具有類似於圖1B至1D、圖2B及2C、圖3B及3C、圖4B及4C或圖5B及5C中所示之結構的結構。在一些具體實例中,當發光元件發射藍色影像光時,藍色子像素可不包括反射偏極化器及色彩轉換層。在所揭示之單色顯示裝置中,反射偏極化器可為均勻反射偏極化器,而非經圖案化反射偏極化器。色彩轉換層可為包括色彩轉換材料,而非包括具有不同色彩轉換材料之複數個色彩轉換單元的均勻色彩轉換層。在一些具體實例中,亦可藉由堆疊具有高亮度及對比率之複數個單色顯示裝置來配置具有高亮度及對比率之多色顯示裝置。舉例而言,具有高亮度及對比率的RGB顯示裝置可包括具有高亮度及對比率的紅色、綠色及藍色單色顯示裝置之堆疊。在一些具體實例中,亦可藉由群組化具有高亮度及對比率之複數個單色顯示裝置來配置具有高亮度及對比率之多色顯示裝置。舉例而言,具有高亮度及對比率之RGB顯示裝置可包括具有高亮度及對比率的一組紅色、綠色及藍色單色顯示裝置。
在圖1A至1D、圖2A至2C、圖3A至3C、圖4A至4C或圖5A至5C中所示之顯示裝置100、200、300、400或500中,出於說明性目的,顯示面板105包括發光元件107,諸如OLED、LED、微型OLED或微型LED。在一些具體實例中,顯示面板105可包括不同於發光二極體之其他合適發光元件,諸如雷射二極體(或二極體雷射器)或超發光二極體。
本文中揭示之具有增強偏極化發光及減小表面反射之顯示裝置可在許多領域中具有眾多應用,例如,近眼顯示器(「NED」)、平視顯示器(head-up display;「HUD」)、頭戴式顯示器(head-mounted display;「HMD」)、智慧型手機、膝上型電腦、電視、車輛等,其皆在本發明之範圍內。舉例而言,本文所揭示之顯示裝置可經實施至光學系統中以提昇顯示亮度,改良電池時間,並減少重影影像及增加亮環境中之對比率。將在下文解釋擴增實境(「AR」)、虛擬實境(「VR」)、混合實境(「MR」)領域或其某一組合中之一些例示性應用。近眼顯示器(「NED」)已經廣泛用於多種應用中,諸如航空、工程技術、科學、醫藥、電腦遊戲、視訊、運動、訓練及模擬。NED之一個應用為實現VR、AR、MR或其某一組合。
NED之所要特性包括緊湊性、輕重量、高解析度、較大視場(field of view;「FOV」)及小外觀尺寸。NED可包括經配置以產生影像光之顯示元件及經配置以朝向使用者之眼睛引導影像光之透鏡系統。透鏡系統可包括用於將影像光聚焦至使用者之眼睛之複數個光學元件,諸如透鏡、波板、反射器等。為了實現小尺寸及輕重量且維持令人滿意的光學特性,NED可採用透鏡系統中之餅狀透鏡組合件以摺疊光學路徑,藉此減小NED中之後焦距。
圖6A示出根據本發明之具體實例的光學系統600之示意圖。光學系統600可包括顯示裝置650,及耦接至顯示裝置650之餅狀透鏡組合件601。顯示裝置650可經配置以顯示具有高亮度及對比率之虛擬影像。在一些具體實例中,顯示裝置650可為單色顯示裝置,例如紅色、綠色或藍色顯示裝置。在一些具體實例中,顯示裝置650可為多色顯示裝置,例如紅-綠-藍(「RGB」)顯示裝置。在一些具體實例中,顯示裝置650可為包括複數個單色顯示器之堆疊的多色顯示裝置,例如包括紅色、綠色及藍色顯示裝置之堆疊的RGB顯示裝置。顯示裝置650可為本文所揭示之顯示裝置之具體實例,諸如圖1A至1D中所展示之顯示裝置100、圖2A至2C中所展示之顯示裝置200、圖3A至3C中所展示之顯示裝置300、圖4A至4C中所展示之顯示裝置400或圖5A至5C中所展示之顯示裝置500。
如圖6A中所展示,顯示裝置650可經配置以朝向餅狀透鏡組合件601輸出偏極化影像光621(其形成虛擬影像)。餅狀透鏡組合件601可經配置以將偏極化影像光621聚焦至位於出射光瞳660處之眼睛可視範圍。出射光瞳660可在當使用者穿戴NED時眼睛665定位在眼睛可視範圍區中之位置處。在一些具體實例中,餅狀透鏡組合件601可包括第一光學元件605及第二光學元件610。在一些具體實例中,餅狀透鏡組合件601可配置為單體式餅狀透鏡組合件而在包括於餅狀透鏡組合件中之光學元件之間無任何氣隙。在一些具體實例中,第一光學元件605及第二光學元件610之一或多個表面可經塑形(例如,彎曲)以補償場曲。在一些具體實例中,第一光學元件605及/或第二光學元件610之一或多個表面可經塑形為球體凹面(例如,球體之一部分)、球體凸面、旋轉對稱非球面、自由形式形狀,或可減輕場曲的某一其他形狀。在一些具體實例中,第一光學元件605及/或第二光學元件610之一或多個表面的形狀可經設計以另外補償其他形式之光學像差。
在一些具體實例中,餅狀透鏡組合件601內之光學元件中之一或多者可具有一或多個塗層,諸如抗反射塗層,以減少雙重影像且增強對比度。在一些具體實例中,第一光學元件605及第二光學元件610可藉由黏著劑615耦接在一起。第一光學元件605及第二光學元件610中之每一者可包括一或多個光學透鏡。在一些具體實例中,第一光學元件605或第二光學元件610中之至少一者可具有至少一個平坦表面。
第一光學元件605可包括面向顯示裝置650之第一表面605-1及面向眼睛665之相對第二表面605-2。第一光學元件605可經配置以在第一表面605-1處接收來自顯示裝置650之影像光且在第二表面605-2處輸出性質改變之影像光。餅狀透鏡組合件601亦可包括鏡面606,該鏡面可為安置在第一光學元件605處(例如,接合至或形成於該第一光學元件處)之個別層、膜或塗層。鏡面606可安置於(例如,接合至或形成於)第一光學元件605之第一表面605-1或第二表面605-2處。
出於論述目的,圖6A展示安置於(例如,接合至或形成於)第一表面605-1處之鏡面606。在一些具體實例中,鏡面606可安置於第一光學元件605之第二表面605-2處。在一些具體實例中,鏡面606可為部分地反射以反射所接收光之一部分的部分反射器。在一些具體實例中,鏡面606可經配置以透射約50%且反射約50%之所接收光,且可被稱為「50/50鏡面」。
第二光學元件610可具有面向第一光學元件605之第一表面610-1及面向眼睛665之相對第二表面610-2。餅狀透鏡組合件601亦可包括線性反射偏極化器608,該線性反射偏極化器可為安置於(例如,接合至或形成於)第二光學元件610處之個別層、膜或塗層。線性反射偏極化器608可安置於(例如,接合至或形成於)第二光學元件610之第一表面610-1或第二表面610-2處且可接收自鏡面606輸出之光。出於論述目的,圖6A展示線性反射偏極化器608安置於(例如,接合至或形成於)第二光學元件610之第一表面610-1處。亦即,線性反射偏極化器608可安置於第一光學元件605與第二光學元件610之間。在一些具體實例中,線性反射偏極化器608可安置於第二光學元件610之第二表面610-2處。
圖6A中所展示之餅狀透鏡組合件601僅出於說明性目的。在一些具體實例中,第一光學元件605之第一表面605-1及第二表面605-2以及第二光學元件610的第一表面610-1及第二表面610-2中之一或多者可為彎曲表面或平坦表面。在一些具體實例中,餅狀透鏡組合件601可具有一個光學元件或多於兩個光學元件。
圖6B示出根據本發明之具體實例的在圖6A中所展示之餅狀透鏡組合件601中傳播的影像光之光學路徑680的示意性橫截面視圖。在光傳播路徑680中,展示影像光之偏極化之改變。為說明簡單起見,省去經假定為並不影響光之偏極化之透鏡的第一光學元件605及第二光學元件610。在圖6B中,「s」表示經s偏極化光,且「p」表示經p偏極化光。出於說明性目的,顯示裝置650、鏡面606及線性反射偏極化器608在圖6B中示出為平坦表面。在一些具體實例中,顯示裝置650、鏡面606及線性反射偏極化器608中之一或多者可包括彎曲表面。
出於論述目的,顯示裝置650可輸出覆蓋預定光譜之經p偏極化影像光621p,該預定光譜諸如為可見光譜範圍之一部分或實質上整個可見光譜範圍。鏡面606可朝向顯示裝置650將經p偏極化影像光621p之第一部分作為經s偏極化影像光623s反射,且將經p偏極化影像光621p之第二部分作為經p偏極化影像光625p朝向線性反射偏極化器608透射。經s偏極化影像光623s可由顯示裝置650之線性偏極化器(例如,類似於圖1A至5C中所展示的線性偏極化器130)吸收。出於論述目的,線性反射偏極化器608可經配置以實質上反射經p偏極化光,且實質上透射經s偏極化光。因此,線性反射偏極化器608可將經p偏極化影像光625p作為經p偏極化影像光627p反射回鏡面606。鏡面606可朝向線性反射偏極化器608將經p偏極化影像光627p作為經s偏極化影像光629s反射,該經s偏極化影像光可作為經s偏極化影像光631s透射通過線性反射偏極化器608。經s偏極化影像光631s可聚焦至眼睛665上。
圖7A示出根據本發明之具體實例的近眼顯示器(「NED」) 700之示意圖。圖7B係根據本發明之具體實例的圖7A中所展示之NED 700之一半的橫截面視圖。出於說明的目的,圖7B展示與左眼顯示系統710L相關聯之橫截面視圖。NED 700可包括控制器(圖中未示)。NED 700可包括經配置以安裝至使用者頭部之框架705。框架705僅為NED 700之各種組件可安裝至的實例結構。其他合適夾具可代替框架705或與該框架組合使用。NED 700可包括安裝至框架705之右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L。NED 700可充當VR裝置、AR裝置、MR裝置或其任何組合。在一些具體實例中,當NED 700充當AR或MR裝置時,自使用者之角度看,右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可為完全或部分透明的,此可向使用者提供周圍真實世界環境之視圖。在一些具體實例中,當NED 700充當VR裝置時,右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可為不透明的,使得使用者可沉浸在基於電腦產生之影像的VR影像中。
右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可包括影像顯示組件,所述影像顯示組件經配置以將電腦產生之虛擬影像投影至視場(「FOV」)中之左顯示窗715L及右顯示窗715R中。右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可為任何合適的顯示系統。在一些具體實例中,右眼顯示器系統710R及左眼顯示器系統710L可包括本文中所揭示之一或多個顯示裝置。出於說明之目的,圖7A展示右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可包括耦接至框架705之投影機735。投影機735可產生表示虛擬影像之影像光。投影機735可包括本文所揭示的一或多個顯示裝置。
如圖7B中所示,NED 700亦可包括透鏡系統(或觀察光學系統) 785及物件追蹤系統750(例如,眼睛追蹤系統及/或人臉追蹤系統)。透鏡系統785可安置於物件追蹤系統750與左眼顯示系統710L之間。透鏡系統785可經配置以將自左眼顯示系統710L輸出之影像光導引至出射光瞳760。出射光瞳760可為使用者之眼睛765的眼睛瞳孔755定位在左眼顯示系統710L之眼睛可視範圍區730中的位置。在一些具體實例中,透鏡系統785可經配置以校正自左眼顯示系統710L輸出之影像光中之像差,放大自左眼顯示系統710L輸出之影像光,或對自左眼顯示系統710L輸出之影像光執行另一類型之光學調整。透鏡系統785可包括多個光學元件,諸如透鏡、波板、反射器等。在一些具體實例中,透鏡系統785可包括餅狀透鏡組合件,該餅狀透鏡組合件經配置以摺疊光學路徑,藉此減小NED 700中之後焦距。餅狀透鏡組合件可為本文所揭示之餅狀透鏡組合件之任何具體實例,諸如圖6A中所展示的餅狀透鏡組合件601。物件追蹤系統750可包括經配置以照明眼睛765及/或臉部之IR光源751、經配置以使由眼睛765反射之IR光偏轉的偏轉元件752,以及經配置以接收藉由偏轉元件752偏轉之IR光且產生追蹤信號之光學感測器753。
在一些具體實例中,本發明可提供一種裝置,其包括經配置以發射與第一預定波長帶相關聯之第一光的光源。裝置亦可包括光學堆疊,該光學堆疊包括反射偏極化器、色彩轉換層及彩色濾光片陣列,該光學堆疊經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光。與第二預定波長帶相關聯之第二光可為具有預定偏極化之偏極化光。
在一些具體實例中,裝置可包括線性偏極化器,其中光學堆疊安置於線性偏極化器與光源之間。在一些具體實例中,裝置可包括反射器,其中光源安置於光學堆疊與反射器之間。在一些具體實例中,在光學堆疊中,色彩轉換層可安置於反射偏極化器與彩色濾光片陣列之間。
在一些具體實例中,裝置可包括波板及反射器。波板可安置於反射偏極化器與色彩轉換層之間,且光源可安置於反射偏極化器與反射器之間。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以透射與第一波長帶相關聯之第一光之第一部分。波板可經配置以將第一光之第一部分的第一偏極化轉換成第二偏極化。色彩轉換層可經配置以將與第一波長帶相關聯之第一光的第一部分轉換成與第二波長帶相關聯之第二光的第一部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射與第二波長帶相關聯之第二光的第一部分。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以將第一光之第二部分朝向反射器反射。反射器可經配置以將第一光之第二部分朝向反射偏極化器反射,且將第一光之第二部分的偏極化變為第一偏極化。反射偏極化器可經進一步配置以透射具有第一偏極化之第一光的第二部分。波板可經配置以將第一光之第二部分的第一偏極化轉換成第二偏極化。色彩轉換層可經配置以將第一光的第二部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第二部分。
在一些具體實例中,裝置亦可包括線性偏極化器。線性偏極化器可經配置以將非偏極化環境光轉換成具有第二偏極化之偏極化環境光。彩色濾光片陣列可經配置以透射與第二預定波長帶相關聯之偏極化環境光的第一部分,且阻擋與除第二預定波長帶以外的波長帶相關聯的偏極化環境光之其餘部分。色彩轉換層可經配置以透射自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。波板可經配置以將偏極化環境光之第一部分的第二偏極化轉換成第一偏極化。反射偏極化器可經配置以透射自波板輸出之具有第一偏極化之偏極化環境光的第一部分。反射器可經配置以反射偏極化環境光之第一部分且將第一偏極化變為第三偏極化。反射偏極化器可經配置以透射具有第三偏極化之偏極化環境光的第一部分。波板可經配置以將偏極化環境光之第一部分的第三偏極化轉換成第四偏極化。色彩轉換層可經配置以透射具有第四偏極化之偏極化環境光的第一部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射具有第四偏極化之偏極化環境光的第一部分。線性偏極化器可經配置以吸收具有第四偏極化之偏極化環境光的第一部分。
在一些具體實例中,裝置亦可包括波板及反射器。波板可安置於反射偏極化器與光源之間,且光源可安置於波板與反射器之間。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以透射與第一預定波長帶相關聯之第一光的第一部分,該第一光之第一部分具有第一偏極化。色彩轉換層可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光的第一部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第一部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射第二光之第一部分。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以將第一光之第二部分朝向波板及反射器反射,該第一光之第二部分具有第二偏極化。波板可經配置以將第一光之第二部分的第二偏極化轉換成第三偏極化。反射器可經配置以將具有第三偏極化之第一光的第二部分作為具有第四偏極化之第一光的第二部分反射。波板可經配置以將第一光之第二部分的第四偏極化轉換成第一偏極化。反射偏極化器可經配置以透射具有第一偏極化之第一光的第二部分。色彩轉換層可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光的第二部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第二部分。
在一些具體實例中,裝置可包括線性偏極化器。線性偏極化器可經配置以將非偏極化環境光轉換成具有第一偏極化之偏極化環境光。彩色濾光片陣列可經配置以透射與第二預定波長帶相關聯之偏極化環境光的第一部分,且阻擋與除第二預定波長帶以外的波長帶相關聯的偏極化環境光之其餘部分。色彩轉換層可經配置以透射自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。反射偏極化器可經配置以透射自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。波板可經配置以將偏極化環境光之第一部分的第一偏極化轉換成第四偏極化。反射器可經配置以反射自波板輸出之偏極化環境光之第一部分且將第四偏極化變為第三偏極化。波板可經配置以將由反射器反射之偏極化環境光之第一部分的第三偏極化轉換成第二偏極化。反射偏極化器可經配置以透射自波板輸出之具有第二偏極化之偏極化環境光的第一部分。色彩轉換層可經配置以透射自反射偏極化器輸出之偏極化環境光的第一部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射自色彩轉換層輸出之偏極化環境光的第一部分。線性偏極化器可經配置以吸收自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。
在一些具體實例中,裝置可包括波板及反射器。波板可安置於光源與反射器之間,且光源可安置於波板與反射偏極化器之間。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以透射與第一預定波長帶相關聯之第一光的第一部分,該第一光之第一部分具有第一偏極化。在一些具體實例中,色彩轉換層可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光的第一部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第一部分。在一些具體實例中,彩色濾光片陣列可經配置以透射第二光之第一部分。
在一些具體實例中,反射偏極化器可經配置以將第一光之第二部分朝向波板及反射器反射,該第一光之第二部分具有第二偏極化。波板可經配置以將第一光之第二部分的第二偏極化轉換成第三偏極化。反射器可經配置以將具有第三偏極化之第一光的第二部分作為具有第四偏極化之第一光的第二部分反射。波板可經配置以將第一光之第二部分的第四偏極化轉換成第一偏極化。反射偏極化器可經配置以透射具有第一偏極化之第一光的第二部分。色彩轉換層可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光的第二部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第二部分。
在一些具體實例中,裝置可包括線性偏極化器。線性偏極化器可經配置以將非偏極化環境光轉換成具有第一偏極化之偏極化環境光。彩色濾光片陣列可經配置以透射與第二預定波長帶相關聯之偏極化環境光的第一部分,且阻擋與除第二預定波長帶以外的波長帶相關聯的偏極化環境光之其餘部分。色彩轉換層可經配置以透射自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。反射偏極化器可經配置以透射自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。波板可經配置以將偏極化環境光之第一部分的第一偏極化轉換成第四偏極化。反射器可經配置以反射自波板輸出之偏極化環境光之第一部分且將第四偏極化變為第三偏極化。波板可經配置以將由反射器反射之偏極化環境光之第一部分的第三偏極化轉換成第二偏極化。反射偏極化器可經配置以透射自波板輸出之具有第二偏極化之偏極化環境光的第一部分。色彩轉換層可經配置以透射自反射偏極化器輸出之偏極化環境光的第一部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射自色彩轉換層輸出之偏極化環境光的第一部分。線性偏極化器可經配置以吸收自彩色濾光片陣列輸出之偏極化環境光的第一部分。
在一些具體實例中,在光學堆疊中,反射偏極化器可安置於色彩轉換層與彩色濾光片陣列之間。在一些具體實例中,裝置可包括波板及反射器。波板可安置於光源與色彩轉換層之間,且光源可安置於波板與反射器之間。
在一些具體實例中,色彩轉換層可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光的第一部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第一部分。反射偏極化器可經配置以透射第二光之第一部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射第二光之第一部分。色彩轉換層可經配置以透射與第一預定波長帶相關聯之第一光的第二部分。反射偏極化器可經配置以反射具有第一偏極化之第一光的第二部分。色彩轉換層可經配置以透射自反射偏極化器輸出之具有第一偏極化之第一光的第二部分。波板可經配置以將第一光之第二部分的第一偏極化轉換成第二偏極化。反射器可經配置以反射第一光之第二部分且將第二偏極化變為第三偏極化。波板可經配置以將自反射器輸出之第一光之第二部分的第三偏極化轉換成第四偏極化。色彩轉換層可經配置以將與第一預定波長帶相關聯之第一光的第二部分轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光的第二部分。彩色濾光片陣列可經配置以透射第二光之第二部分。在一些具體實例中,裝置可包括波板及反射器。光源可安置於波板與色彩轉換層之間,且波板可安置於光源與反射器之間。
本文中所描述之步驟、操作或過程中之任一者可藉由一或多個硬體及/或軟體模組單獨地執行或實施或與其他裝置組合地執行或實施。在一個具體實例中,軟體模組藉由電腦程式產品實施,其包括含有電腦程式碼之電腦可讀取媒體,其可藉由電腦處理器執行以執行所描述之任何或所有步驟、操作或過程。在一些具體實例中,硬體模組可包括硬體組件,諸如裝置、系統、光學元件、控制器、電路、邏輯閘極等。
此外,當圖式中所說明之具體實例展示單一元件時,應理解,具體實例或未展示於諸圖中但在本發明之範圍內的另一具體實例可包括複數個此類元件。同樣地,當圖式中所說明之具體實例展示複數個此類元件時,應理解,具體實例或未在諸圖中展示但在本揭示之範圍內之另一具體實例可僅包括一個此元件。圖式中所說明之元件之數目僅出於說明之目的,且不應被視為限制具體實例之範圍。此外,除非另外指出,否則圖式中所展示之具體實例並不相互排斥,且其可以任何合適之方式組合。舉例而言,在一個圖式/具體實例中展示但在另一圖式/具體實例中未展示之元件可仍然包括於另一圖式/具體實例中。在本文中所揭示之包括一或多個光學層、膜、板或元件之任何光學裝置中,在諸圖中所展示之層、膜、板或元件之數目僅出於說明之目的。在仍在本發明之範圍內的在圖式中未展示之其他具體實例中,相同或不同的圖/具體實例中所展示的相同或不同的層、膜、板或元件可以各種方式組合或重複以形成堆疊。
已描述各種具體實例以繪示例示性實施方式。基於所揭示具體實例,在不脫離本發明之範圍的情況下,一般熟習此項技術者可進行各種其他改變、修改、重新配置及取代。因此,雖然已參考以上具體實例詳細描述本發明,但本發明不限於上文所描述之具體實例。在不脫離本發明之範圍的情況下,可以其他等效形式實施本發明。本發明之範圍由隨附申請專利範圍界定。
100:顯示裝置/顯示器 105:顯示面板 107:發光元件 110:反射偏極化器 110a:第一偏極化器單元 110b:第二偏極化器單元 110c:第三偏極化器單元 115:波板 120:色彩轉換層 120a:第一色彩轉換單元 120b:第二色彩轉換單元 120c:第三色彩轉換單元 125:彩色濾光片層 125a:第一彩色濾光片 125b:第二彩色濾光片 125c:第三彩色濾光片 130:線性偏極化器 135:底部反射器 137:反射器 141,241,242,341,441,442,446,541:非偏極化影像光 143L,188L,190L,245L,345L,447L,547L:LHCP影像光 142R,145R,147R,186R,192R,247R,347R,449R,549R:RHCP影像光 144p,146p,148p,149p,151p,152p,153p,154p,155p,157p,182p,184p,194p,196p,198p,244p,246p,248p,249p,250p,251p,252p,253p,255p,257p,259p,342p,344p,346p,348p,349p,350p,351p,353p,355p,357p,359p,444p,448p,450p,451p,452p,453p,454p,455p,457p,459p,461p,463p,542p,546p,548p,550p,551p,552p,553p,555p,557p,559p,561p,563p,621p,625p,627p:經p偏極化影像光 150a:第一子像素/紅色子像素 150b:第二子像素/綠色子像素 150c:第三子像素/藍色子像素 161,261,361,471,571:環境光 163p,165p,167p,263p,265p,267p,269p,363p,365p,367p,369p,473p,475p,477p,479p,573p,575p,577p,579p:經p偏極化光 169R,171R,271R,371R,481R,581R:RHCP光 173L,175L,273L,373L,483L,583L:LHCP光 177s,179s,181s,275s,277s,279s,281s,375s,377s,379s,381s,485s,487s,489s,491s,585s,587s,589s,591s:經s偏極化光 200,300,400,500,650:顯示裝置 243s,343s,443s,445s,543s,545s,623s,629s,631s:經s偏極化影像光 544:非偏極化影像光 600:光學系統 601:餅狀透鏡組合件 605:第一光學元件 605-1,610-1:第一表面 605-2,610-2:第二表面 606:鏡面 608:線性反射偏極化器 610:第二光學元件 615:黏著劑 621:偏極化影像光 660,760:出射光瞳 665,765:眼睛 680:光學路徑/光傳播路徑 700:近眼顯示器 705:框架 710L:左眼顯示系統 710R:右眼顯示系統 715L:左顯示窗 715R:右顯示窗 730:眼睛可視範圍區 735:投影機 750:物件追蹤系統 751:IR光源 752:偏轉元件 753:光學感測器 755:眼睛瞳孔 785:透鏡系統
以下圖式係根據各種所揭示具體實例出於說明之目的而提供且並不意欲限制本發明之範圍。在圖式中: [圖1A]示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置; [圖1B]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖1A中所展示之顯示裝置中傳播的影像光之光學路徑; [圖1C]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖1A中所展示之顯示裝置中傳播的環境光之光學路徑; [圖1D]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖1A中所展示之具有額外反射器之顯示裝置中傳播的未經轉換之影像光之光學路徑; [圖2A]示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置; [圖2B]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖2A中所展示之顯示裝置中傳播的影像光之光學路徑; [圖2C]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖2A中所展示之顯示裝置中傳播的環境光之光學路徑; [圖3A]示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置; [圖3B]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖3A中所展示之顯示裝置中傳播的影像光之光學路徑。 [圖3C]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖3A中所展示之顯示裝置中傳播的環境光之光學路徑; [圖4A]示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置; [圖4B]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖4A中所展示之顯示裝置中傳播的影像光之光學路徑; [圖4C]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖4A中所展示之顯示裝置中傳播的環境光之光學路徑; [圖5A]示意地示出根據本發明之具體實例的顯示裝置; [圖5B]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖5A中所展示之顯示裝置中傳播的影像光之光學路徑; [圖5C]示意地示出根據本發明之具體實例的在圖5A中所展示之顯示裝置中傳播的環境光之光學路徑; [圖6A]示意地示出根據本發明之具體實例的光學系統之圖式; [圖6B]示意地示出根據本發明之具體實例的傳播通過圖6A中所展示之光學系統的影像光之光學路徑的橫截面視圖; [圖7A]示出根據本發明之具體實例的近眼顯示器(near-eye display;「NED」)之示意圖;以及 [圖7B]示出根據本發明之具體實例的圖7A中所展示之NED之一半的示意性橫截面視圖。
100:顯示裝置/顯示器
105:顯示面板
107:發光元件
110:反射偏極化器
110a:第一偏極化器單元
110b:第二偏極化器單元
110c:第三偏極化器單元
115:波板
120:色彩轉換層
120a:第一色彩轉換單元
120b:第二色彩轉換單元
120c:第三色彩轉換單元
125:彩色濾光片層
125a:第一彩色濾光片
125b:第二彩色濾光片
125c:第三彩色濾光片
130:線性偏極化器
135:底部反射器
150a:第一子像素/紅色子像素
150b:第二子像素/綠色子像素
150c:第三子像素/藍色子像素

Claims (20)

  1. 一種顯示器,其包含: 複數個發光元件,其經配置以發射與第一預定波長帶相關聯之第一光;以及 光學組合件,其包括反射偏極化器、色彩轉換層及彩色濾光片層,該光學組合件經配置配置以將與該第一預定波長帶相關聯之該第一光至少部分地轉換成與第二預定波長帶相關聯之第二光,該第二光具有預定偏極化之偏極化光。
  2. 如請求項1之顯示器,其中該反射偏極化器經配置以在一光與該第一預定波長帶相關聯時,根據於該光之偏極化而選擇性地反射或透射該光;且在該光與該第一預定波長帶之外的一波長帶相關聯時,與該光之該偏極化無關而透射該光。
  3. 如請求項1之顯示器,其中該色彩轉換層經配置以實質上維持一光之偏極化,同時將該光從與該第一預定波長帶相關聯而轉換為與該第二預定波長帶相關聯。
  4. 如請求項1之顯示器,其中該色彩轉換層包括在預定方向上對準的奈米晶體、有機分子或有機染料中之至少一者。
  5. 如請求項1之顯示器,其中該色彩轉換層包括在預定方向上對準的量子棒或半導體奈米片中之至少一者。
  6. 如請求項1之顯示器,其中該反射偏極化器是圖案化反射偏極化器。
  7. 如請求項6之顯示器,其中該第一預定波長帶是藍色波長帶,且該顯示器包括與該第一預定波長帶相關聯之第一子像素及與該第二預定波長帶相關聯之第二子像素。
  8. 如請求項7之顯示器,其中 該反射偏極化器包括對應於該第一子像素之第一偏極化器單元及對應於該第二子像素之第二偏極化器單元,且 該第二偏極化器單元包括子反射偏極化器,且該第一偏極化器單元不包括子反射偏極化器。
  9. 如請求項7之顯示器,其中 該色彩轉換層包括對應於該第一子像素之第一色彩轉換單元及對應於該第二子像素之第二色彩轉換單元, 該第二色彩轉換單元包括色彩轉換材料,該色彩轉換材料經配置以吸收與該第一預定波長帶相關聯之一光且發射與該第二預定波長帶相關聯之一光,且 該第一色彩轉換單元經配置以在不改變該第一預定波長帶的情況下透射與該第一預定波長帶相關聯之該光。
  10. 如請求項1之顯示器,其中 該彩色濾光片層包括第一彩色濾光片,該第一彩色濾光片經配置以透射與該第一預定波長帶相關聯之一光且吸收與該第二預定波長帶相關聯之一光;以及第二彩色濾光片,該第二彩色濾光片經配置以透射與該第二預定波長帶相關聯之該光且吸收與該第一預定波長帶相關聯之該光。
  11. 如請求項1之顯示器,其中該第一預定波長帶是紫外(「UV」)波長帶,且該反射偏極化器是均勻反射偏極化器,該均勻反射偏極化器具有在該UV波長帶內或與其對應的設計工作波長帶。
  12. 如請求項1之顯示器,其進一步包含線性偏極化器,其中該光學組合件安置於該線性偏極化器與所述發光元件之間。
  13. 如請求項12之顯示器,其中該彩色濾光片陣列安置於該線性偏極化器與該色彩轉換層之間。
  14. 如請求項1之顯示器,其進一步包含反射器,其中所述發光元件安置於該光學組合件與該反射器之間。
  15. 如請求項1之顯示器,其中所述發光元件包括反射器,且該反射器及該光學組合件安置於所述發光元件之不同側。
  16. 如請求項1之顯示器,其中在該光學組合件中,該色彩轉換層安置於該反射偏極化器與該彩色濾光片層之間。
  17. 如請求項1之顯示器,其中在該光學組合件中,該反射偏極化器安置於該色彩轉換層與彩色濾光片陣列之間。
  18. 如請求項1之顯示器,其中該光學組合件進一步包括波板,該波板安置於該反射偏極化器與該色彩轉換層之間。
  19. 如請求項1之顯示器,其進一步包含波板,該波板安置於該光學組合件與所述發光元件之間。
  20. 如請求項1之顯示器,其進一步包含波板,其中該波板及該光學組合件安置於所述發光元件之不同側。
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