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TWI539225B - 顯示設備及其操作方法 - Google Patents

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TWI539225B
TWI539225B TW100142484A TW100142484A TWI539225B TW I539225 B TWI539225 B TW I539225B TW 100142484 A TW100142484 A TW 100142484A TW 100142484 A TW100142484 A TW 100142484A TW I539225 B TWI539225 B TW I539225B
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TW
Taiwan
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light
electrode
pixel
optical filter
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TW100142484A
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TW201243469A (en
Inventor
任相薰
宋英宇
鄭鎮九
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三星顯示器有限公司
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Publication date
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Publication of TWI539225B publication Critical patent/TWI539225B/zh

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Description

顯示設備及其操作方法
相關申請案的交互參照
本申請案主張於2011年4月25日向韓國智慧財產局申請，申請號為10-2011-0038440之韓國專利申請案之優先權效益，其全部內容納入此處作為參考。
實施例係有關於一種顯示設備，特別是有關於一種可以根據模式而改變光穿透率之顯示設備及其操作方法。
有機發光顯示器由於廣視角、高對比、反應時間短，以及低能量耗損，在應用上已經由個人可攜式裝置，例如MP3播放器或手機，逐漸增加並擴展至電視機。有機發光顯示器具有發光特性，因此，不像液晶顯示裝置，有機發光顯示器不需要額外的光源。因此，有機發光顯示器的厚度與重量可以降低。此外，有機發光顯示器可藉由以透明形成之薄膜電晶體及有機發光裝置，且藉由形成與像素區分開之透明區(或透明視窗)而形成為透明顯示裝置。
根據一實施例，一種顯示設備可包括第一基板，以像素區與相鄰像素區之穿透區所定義，像素區以第一方向發射光線，而穿透區傳輸外部光線；第二基板，面對第一基板且密封定義在第一基板上之像素；光學濾光片，其係配置在顯示設備光線射出之第一側，光學濾光片係設置以傳輸以預定方向旋轉之圓偏振光；以及光反射轉換裝置，其係配置在顯示設備相對於第一側之第二側，光反射轉換裝置係設置以根據顯示設備之操作模式而改變外部光線之反射率。
像素之一像素可包括像素電路單元，其係位於第一基板上之像素區中，像素電路單元包括至少一薄膜電晶體；第一絕緣膜，覆蓋至少像素電路單元；位於第一絕緣膜上且電性連接像素電路單元之第一電極，其係位於像素區且並未與像素電路單元重疊，而第一電極以透明導電材料形成；第二電極，其係設置以反射朝向第一電極發射的光線，第二電極面對第一電極且位於像素區中；以及有機膜，其係介於第一電極與第二電極之間且包括發光層。
光學濾光片可位於第一基板之外側，且光反射轉換裝置可位於第二基板之外側。
像素可包括穿透區與複數個像素區，複數個像素區係以穿透區介於其中而相互隔開。
顯示設備可進一步包括並未覆蓋部分第一電極之第二絕緣膜，第二絕緣膜至少位於像素區之像素區部分以及位於第一絕緣膜之穿透區上，其中有機膜係位於未被第二絕緣膜覆蓋之第一電極之第一電極部分。
像素之一像素可包括像素電路單元，其係位於第一基板之像素區中且包括至少一薄膜電晶體；覆蓋至少像素電路單元之第一絕緣膜；第一電極， 其係位於第一絕緣膜上且電性連接至像素電路單元，第一電極位於像素區且與像素電路單元重疊，而第一電極包括導電材料反射膜；面對第一電極之第二電極，其係設置以反射相反於第一電極方向發射之光線；以及介於第一電極與第二電極之間之有機膜，有機膜包括發光層。
光學濾光片可位於第二基板之外側，且光反射轉換裝置可位於第一基板之外側。
像素可包括穿透區與複數個像素區，且複數個像素區以穿透區介於其中而相互隔開。
顯示設備可進一步包括並未覆蓋部分第一電極之第二絕緣膜，第二絕緣膜係位於像素區之像素區部分且位於第一絕緣膜之穿透區上，其中有機膜位於未被第二絕緣膜覆蓋之第一電極之第一電極部分。
光學濾光片可為線性偏光片與一1/4 λ阻片之組合或為圓偏振濾光片。
光反射轉換裝置可具有外部光線的反射率與外部光線之穿透率之和為1的限制。
光反射轉換裝置可為液晶裝置或電致變色裝置。
電致變色裝置可包括電源施加其上之一對透明電極層；以及電致變色材料層，其係介於透明電極層之間，且包括電致變色材料，電致變色材料之狀態係藉由施加於透明電極層之電源而改變以控制顯示設備之光反射率。
在第一模式中，光反射轉換裝置可傳輸透過光學濾光片與顯示裝置進入之外部光線。
在第二模式中，光反射轉換裝置可反射透過光學濾光片與顯示裝置進入之外部光線。
在第二模式中，經由光反射轉換裝置反射之外部光線光可不再經由光學濾光片再傳輸。
在第三模式中，光反射轉換裝置可反射透過光學濾光片與顯示裝置進入之外部光線之外部光線部分，且傳輸外部光線之其他外部光線部分。
在第三模式中，經由光反射轉換裝置反射之外部光線之外部光線部分可不再經由光學濾光片而再傳輸。
根據另一實施例，一種顯示設備之操作方法，該顯示設備可包括顯示裝置、配置在顯示設備發射光線之第一側的光學濾光片，光學濾光片係設置以傳輸以預定方向旋轉之圓偏振光，以及配置在顯示設備相對於第一側之第二側的光反射轉換裝置，光反射轉換裝置係設置以根據顯示設備之操作模式而改變外部光線之反射率，該方法包括藉由施加不同電源至光反射轉換裝置，而控制透過光學濾光片與顯示裝置傳輸之外部光線之反射率，以實現第一模式、第二模式、與第三模式。
實現第一模式的步驟可包括施加第一電源在光反射轉換裝置上；以第一方向於顯示裝置中顯示影像；以及經由光學濾光片、顯示裝置、與光反射轉換裝置，以相對於第一方向之第二方向傳輸外部光線。
實現第二模式的步驟可包括施加第二電源在光反射轉換裝置上；以第一方向於顯示裝置中顯示影像；經由光學濾光片與顯示裝置，以相對於第一方向之第二方向傳輸外部光線；藉由光反射轉換裝置，反射經由光學濾 光片與顯示裝置以第一方向傳輸之外部光線；以及經由顯示裝置傳輸反射之外部光線，但不經由光學濾光片。
實現第三模式的步驟可包括施加第三電源在光反射轉換裝置上；以第一方向於顯示裝置中顯示影像；經由光學濾光片與顯示裝置，以相對於第一方向之第二方向傳輸外部光線；藉由光反射轉換裝置，反射經由光學濾光片與顯示裝置以第一方向傳輸之外部光線之第一部分，以及經由光反射轉換裝置以第二方向傳輸外部光線之第二部分；以及經由顯示裝置傳輸反射之外部光線，但不經由光學濾光片。
1‧‧‧第一基板
2‧‧‧第二基板
3‧‧‧光學濾光片
4‧‧‧光反射轉換裝置
10‧‧‧顯示裝置
31‧‧‧像素區
32‧‧‧穿透區
50‧‧‧影像
51、51’、51”‧‧‧第一外部光線
52、52’、52”、52'''‧‧‧第二外部光線
100‧‧‧顯示設備
101、102‧‧‧基板
111、112‧‧‧透明電極層
113‧‧‧電致變色材料層
114‧‧‧附加層
211‧‧‧緩衝膜
212‧‧‧半導體主動層
213‧‧‧閘極絕緣膜
214‧‧‧閘極電極
215‧‧‧層間絕緣膜
216‧‧‧源極電極
217‧‧‧汲極電極
218‧‧‧鈍化膜
219‧‧‧像素定義膜
219a‧‧‧第一開口
221‧‧‧第一電極
222‧‧‧第二電極
223‧‧‧有機膜
311‧‧‧像素電路單元
312‧‧‧發光單元
EL‧‧‧有機發光裝置
Pr‧‧‧紅色次像素
Pg‧‧‧綠色次像素
Pb‧‧‧藍色次像素
TR‧‧‧薄膜電晶體
D1、D2‧‧‧方向
藉由參考圖式詳細描述例示實施例可使所屬技術領域者更顯見本發明的特徵及優點，其中：第1圖 係根據一實施例之顯示設備之剖面圖；第2圖 係根據一實施例，顯示包括在第1圖之顯示裝置中一像素的平面圖；第3圖 係根據另一實施例，包括在第1圖之顯示裝置中一像素的平面圖；第4圖 係根據另一實施例，繪示於第2圖與第3圖中複數個次像素之一的剖面圖；第5圖 係根據另一實施例之顯示設備之剖面圖；第6圖 係根據另一實施例，包括在第5圖之顯示裝置中一像素之平面圖；第7圖 係根據另一實施例，包括在第5圖之顯示裝置中一像素之平面圖；第8圖 係根據另一實施例，繪示於第6圖與第7圖中複數個次像素之一的剖面圖； 第9圖至第11圖 係根據一實施例之顯示設備在每一模式之操作方法的示意圖；以及第12圖 係根據一實施例，包括在顯示設備中光反射轉換裝置之示意圖。
現將參考附圖於後文更充分描述本發明的範例實施例。然而，其可以不同形式實施，而不應理解為限於此處之實施例。
需要了解的是，雖然第一、第二等術語用於下文中以描述不同元件，這些元件並不受此些術語所限制，這些術語僅用以區分不同元件。
以下使用的詞彙僅為描述特定實施例使用，而並非限制實施例。當使用單數形式“一”以及“該”時將同樣包括複數形式，除非內容詳細註明。當使用以下詞彙如“包括”(comprise,comprising)，“包含”(include,including)及類似詞彙時，特別描述現存的特徵、個數、步驟、操作、元件及/或構件，但並不排除現存或是額外的一個或多個其他元件特徵、個數、步驟、操作、元件及/或構件的出現。
現將參考顯示例示性實施例的附圖更完整地描述本實施例。全文中，相似的參考符號代表相似的元件。
第1圖係顯示一實施例之顯示設備100之剖面圖。
參照第1圖，顯示設備100包括光學濾光片(optical filter)3，以及位於透明顯示裝置10之上且外部光線可穿透之光反射轉換裝置4。
顯示裝置10可為底發射(bottom emission)式有機發光顯示裝置，且可包括第一基板1、形成於第一基板1上之顯示單元(display unit)、以及密封顯示 單元之第二基板2。顯示單元可定義為複數個像素，而像素可包括朝向第一基板1之方向發射光線之像素區31、以及相鄰像素區31而使外部光線穿透之穿透區32。
光學濾光片3係配置在第一基板1之外側，而顯示裝置10由此發射光線。光學濾光片3之一態樣係允許以預定方向旋轉之圓偏振光從中穿透。於是，光學濾光片3可為線性偏振濾光片與相位轉換裝置(phase change device)之1/4 λ阻片(retarder)之組合、或為圓偏振光濾光片。
光反射轉換裝置4係配置在第二基板2之外側，而顯示裝置10未經由此發射光線。光反射轉換裝置4根據模式而改變外部光線的反射率。光反射轉換裝置4可為液晶裝置，其可根據電場的應用以藉由改變液晶的排列而改變光穿透度或反射率，光反射轉換裝置4或可為電致變色元件(electro-chromic device)，其可根據施加之電源以藉由改變電致變色材料而改變光穿透度或反射率。
光反射轉換裝置4具有反射率與穿透率的總和需滿足1(或100%)之限制。顯示設備100的對比度如方程式1所示，且顯示設備100的對比度可以藉由利用光反射轉換裝置4而輕易地控制。若無上述限制，則顯示裝置的對比度必須藉由兩參數控制，也就是反射率與穿透率。然而，由於光反射轉換裝置4具有如上之限制，顯示設備100之對比度可以簡單地藉由控制反射率或穿透率其中之一而控制。
根據目前的實施例，當光反射轉換裝置4為光穿透模式，位於影像實現一側的使用者透過朝向第一基板1之外側傳輸之第一外部光線，可觀察到 顯示在第二基板2之外側的影像。此外，由於第二外部光線經由顯示設備100而傳輸，因此第二外部光線可能不會影響顯示設備100的對比度。此時，第一外部光線與影像之光以同方向傳輸，而第二外部光線由與第一外部光源相反方向傳輸。
當光反射轉換裝置4為光反射模式時，第一外部光線可能不會穿透顯示設備100。然而，在此模式下，由第一基板1外側朝向第二基板2外側穿透的第二外部光線藉由光反射轉換裝置4而反射，因此朝向第一基板1外側傳輸，進而減少顯示設備100之對比度。根據本實施例，為了解決上述問題，藉由配置光學濾光片3以預防顯示設備100對比度的降低。根據本實施例顯示設備100的操作，將於第9圖至第11圖詳述如下。
第2圖係根據一實施例，顯示包括在第1圖中顯示裝置10之像素的平面圖；第3圖係根據另一實施例，顯示包括在第1圖中顯示裝置10之像素另一範例的平面圖。
像素可包括複數個次像素，例如，紅色、綠色、與藍色次像素Pr、Pg、與Pb。
每一紅色、綠色、與藍色次像素Pr、Pg、與Pb包括像素區31以及穿透區32。每一像素區31包括像素電路單元311與發光單元312，其中像素電路單元311與發光單元312係相鄰配置而未重疊。此係由於當發光單元312朝向第一基板1發射光線時，也就是底發光型顯示裝置，光路徑不會被像素電路單元311所干擾。
可使外在光穿透之穿透區32係與像素區31相鄰配置。
如第2圖所示，每一穿透區32係獨立地形成在紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb中。如第3圖所示，每一穿透區32可以經由紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb而相互連接。換句話說，以顯示單元整體來看，一像素可包括複數個像素區31以共同的穿透區32置於其中而相互分開。如第3圖之穿透區32，穿透區32的面積增加，因此顯示單元的整體穿透度也因此增加。
第3圖中，穿透區中的紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb係相互連接，然而，本實施例並不限於此，而紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb之任二穿透區32可以相互連接。
第4圖係根據另一實施例，繪示第2圖與第3圖中複數個紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb其中之一之剖面圖。
參照第4圖，薄膜電晶體TR係配置在像素電路單元311中，然而，像素電路單元311並不必需包括薄膜電晶體TR，但可包括具有薄膜電晶體TR之像素電路。像素電路更可包括複數個薄膜電晶體與儲存電容，且更可包括掃描線、資料線、以及連接到薄膜電晶體與儲存電容之Vdd(電壓-汲極-汲極)線。
作為發光裝置之有機發光裝置EL係配置在發光單元312之中，有機發光裝置EL係電性連接至像素電路單元311之薄膜電晶體TR。
首先，緩衝膜211係形成在第一基板1上，且具有薄膜電晶體TR之像素電路係形成在緩衝膜211上。
半導體主動層212係形成在緩衝膜211上。
緩衝膜211防止雜質的穿透且平坦化表面。緩衝膜211可以各種材料形成，例如，選自由氧化矽、氮化矽、矽氧氮化物、氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦與氮化鈦所組成群組之一無機材料，或選自由聚亞醯胺(polyimide)、聚酯 (polyester)、以及丙烯醯基(acryl)所組成群組之一有機材料、或此類材料之堆疊層。緩衝膜211並非基礎構成元件，因此當不需要時可不包括在內。
半導體主動層212可以多晶矽形成，但並不限於此。半導體主動層212可以氧化半導體氧化物形成，也就是[(In2O3)a(Ga2O3)b(ZnO)c](G-I-Z-O)層(其中a、b、c為實數，分別滿足a≧0,b≧0,c>0)。當半導體主動層212以氧化半導體形成時，像素區31中像素電路單元311之穿透度可增加。於是，整體顯示單元之外部光線穿透度可增加。
覆蓋半導體主動層212之閘極絕緣膜213係形成在緩衝膜211上，且閘極電極214係形成在閘極絕緣膜213上。
覆蓋閘極電極214之層間絕緣膜215係形成在閘極絕緣膜213上，且源極電極216與汲極電極217係形成在層間絕緣膜215上。源極電極216與汲極電極217經由接觸孔分別與半導體主動層212連接。
薄膜電晶體TR的結構並不限於此，也就是，薄膜電晶體TR可有各種型式構造。
鈍化膜218係形成以覆蓋薄膜電晶體TR，鈍化膜218可以為單一層或是具有平坦化表面之多層絕緣膜。鈍化膜218可以無機材料或有機材料形成，鈍化膜218係形成以覆蓋像素區31與穿透區32。
如第4圖所示，電性連接至薄膜電晶體TR之有機發光裝置EL之第一電極221係形成在鈍化膜218上。第一電極221以一島狀電極獨立地形成在每一紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb中。第一電極221配置在像素區31之發光單元312中，且不與像素電路單元311重疊。
像素定義膜219利用有機及/或無機絕緣材料形成在鈍化膜上218。
像素定義膜219包括第一開口219a以覆蓋第一電極221之邊緣且暴露出第一電極221之中央區。此時，像素定義膜219可以形成而覆蓋像素區31。 然而，像素定義膜219非必需覆蓋整個像素區31，但可覆蓋至少一部分像素區31，也就是第一電極221之邊緣。像素定義膜219不配置在穿透區32中。由於像素定義膜219並不配置在穿透區32，穿透區32外部光線的光穿透效率可更增加。
有機膜223與第二電極222依序形成在經由第一開口219a暴露出之第一電極221上。第二電極222面對第一電極221，覆蓋有機膜223以及像素定義膜219，且位於像素區31中。第二電極222並未配置在穿透區32中。
有機膜223可以為低分子量有機膜、或高分子有機膜。當有機膜223為低分子量有機膜時，有機膜223可以單一層形成或是藉由堆疊電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、發光層(EML)、電子傳輸層(ETL)、電子注入層(EIL)之複合層結構形成，且可以各種材料形成，包括銅酞菁(copper phthalocyanine,CuPc)、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-二苯基-聯苯胺(N,N’-Di(naphthalene-1-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine,NPB)、三-8-羥基喹啉鋁(tris-8-hydroxyquinoline aluminum,Alq3)。低分子量有機膜可以使用蒸鍍方式形成。此時，電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、電子傳輸層(ETL)、與電子注入層(EIL)為共同層，可共同應用在紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb。
第一電極221可做為陽極，而第二電極222可作為陰極，然而，第一電極221與第二電極222之極性可以互換。
根據目前實施例，第一電極221可為透明電極，第二電極222可為反射電極，第一電極221可由透明導電材料形成，例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)與三氧化二銦(In2O3)。第二電極222可為金屬銀(Ag)、 鎂(Mg)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)與鈣(Ca)。於是，有機發光裝置EL為底發光型有機發光裝置，其可以在朝向第一電極221的方向產生影像。此時，第二電極222形成且具有一厚度足以預防顯示單元之整體電壓下降，因此可能足夠應用在大面積之顯示設備100。
第5圖係根據另一實施例之顯示設備100之剖面圖。
第5圖之顯示設備100，不像第1圖之顯示設備100，可為頂發光型有機發光裝置，其中顯示裝置10為頂發光型裝置。因此，光學濾光片3係置於顯示裝置10發出光線之第二基板2的外側。光反射轉換裝置4置於第一基板1之外側，顯示裝置10不由此處發出光線。第5圖其餘的構成元件，對應到第1圖之構成元件，具有如前述第1圖所示構成元件之相同或相似功能。因此，相關描述不再贅述。
如第5圖所示，根據目前實施例，當光反射轉換裝置4為光穿透模式時，位於影像實現一側之使用者可由朝向第二基板2外側方向之第一外部光線的穿透而看到影像顯示在第一基板1的外側。此外，由於第二外部光線穿透顯示設備100，因此第二外部光線不會影響對比度。
當光反射轉換裝置4為光反射模式時，第一外部光線可不傳輸通過顯示設備100。然而，此模式之問題在於，由第二基板2的外側朝向第一基板1外側穿透的第二外部光線被光反射轉換裝置4反射，因此朝第二基板2的外側發光，從而降低顯示設備100的對比度。為了解決上述問題，本實施例之一態樣為設置光學濾光片3以提升對比度。根據本實施例顯示設備100之操作將參照第9圖至第11圖詳述。
第6圖係根據另一實施例，顯示包括在第5圖中顯示裝置10之一像素的平面圖，第7圖係根據另一實施例，顯示包括在第5圖中顯示裝置10之一像素的平面圖。
第6圖與第7圖所示之像素，不像第2圖與第3圖所示之像素，像素電路單元311與包括在像素區31的發光單元312相互重疊。由於發光單元312朝向第二基板2的方向發光，也就是，發光單元312為頂發光型顯示裝置，因此像素電路單元311與發光單元312的重疊不會影響顯示設備100之對比度。此外，由於發光單元312覆蓋包含像素電路之像素電路單元311，因此可避免像素電路引起的光干擾。第6圖與第7圖其餘的構成元件，對應到第2圖與第3圖之構成元件，且具有如前述第2圖與第3圖所示構成元件之相同或相似功能。因此，相關描述不再贅述。
如第6圖所示，每一穿透區32可獨立地形成在紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb中。此外如第7圖所示，每一穿透區32可經由紅色、綠色與藍色次像素Pr、Pg、與Pb而相互連接。
第8圖係根據另一實施例，繪示於第6圖與第7圖中複數個次像素其中之一的剖面圖。
參照第8圖，薄膜電晶體TR係配置在像素電路單元311，而作為發光裝置之有機發光裝置EL係配置在發光單元312之中。
緩衝膜211係形成在第一基板1上，半導體主動層212係形成在緩衝膜211上。閘極絕緣膜213、閘極電極214、與層間絕緣膜215係形成在半導體主動層212上。源極電極216與汲極電極217形係成在層間絕緣膜215上。為一種 絕緣膜之鈍化膜218係形成以覆蓋薄膜電晶體TR，鈍化膜218覆蓋像素區31與穿透區32。
如第8圖所示，電性連接至薄膜電晶體TR之有機發光裝置EL之第一電極221係形成在鈍化膜上218。第一電極221係配置在像素區31的發光單元312，且藉由與像素電路單元311重疊而覆蓋像素電路單元311。
像素定義膜219使用有機及/或無機絕緣材料形成在鈍化膜218之上。
像素定義膜219包括第一開口219a以覆蓋第一電極221的邊緣且暴露出第一電極221之中心區域。此時，像素定義膜219可形成以覆蓋整個像素區31。然而，像素定義膜219可不需覆蓋整個像素區31，但可能覆蓋至少像素區31之一部分，也就是第一電極221之邊緣。像素定義膜219不配置在穿透區32。由於像素定義膜219不配置在穿透區，外部光線的光穿透效率可增加。
有機膜223與第二電極222依序堆疊在第一開口219a所暴露之第一電極221上。
根據本實施例，第8圖所繪示之次像素中，第一電極221可以透明導體以及反射膜之堆疊結構形成，而第二電極222可為半反射與半穿透電極。此時，透明導體可以具有高功函數(work function)之材料形成，例如可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物，氧化鋅與三氧化二銦其中之一。反射膜可以銀(Ag)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)或鉬(Mo)，或以上金屬之合金之至少一金屬形成。第一電極221係形成在像素區31中。
第二電極222可以銀(Ag)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)或鉬(Mo)，或以上金屬之合金之一金屬形成。第二電極222可以形成為厚度約為100Å(埃)至300Å(埃)之薄膜而具有高光穿透率。於是，有機發光裝置EL為朝向第二電極222之方向產生影像之頂發光有機發光裝置。
第9圖至第11圖係根據一實施例之顯示設備100在每一模式之操作方法之示意圖。
顯示設備100在三個模式中操作。每一模式根據光反射轉換裝置4之光反射率而有所區隔，且光反射率根據施加在光反射轉換裝置4之電源而決定。
參照第9圖，當光反射轉換裝置4傳輸所有光線時為第一模式，在第一模式中，第一電源施加在光反射轉換裝置4上。
影像50在顯示裝置10中以D1方向發出。此時，位於發出影像50方向之使用者，由於第一外部光線51以D1方向穿透顯示設備100，將觀察到位於光反射轉換裝置4外側之一物件。
第二外部光線52可以以D2方向穿透光學濾光片3、顯示裝置10與透明的光反射轉換裝置4。然而，穿透光學濾光片3的第二外部光線52’變成以預定方向旋轉之圓偏振光。
第10圖顯示第二模式，其中光反射轉換裝置4不穿透但反射光線。在第二模式中，不同於第一電源之第二電源施加在光反射轉換裝置4。
影像50在顯示裝置10中以D1方向發出。此時，位於影像發出方向之使用者將不會觀察到位在光反射轉換裝置4外側之物件。此係由於光反射轉換裝置4反射所有光線，使第一外部光線51並不經由D1方向而穿透顯示設備100。
同時，第二外部光線可以D2方向穿透光學濾光片3與顯示裝置10。又，穿過光學濾光片3之第二外部光線52’成為以預定方向旋轉之圓偏振光。此外，所有第二外部光線52’被光反射轉換裝置4以D1方向反射，而轉變成第二外部光線52”。被光反射轉換裝置4反射的第二外部光線52”具有轉換的旋轉方向，因此，成為與第二外部光線52’以不同方向旋轉之圓偏振光。於是，第二外部光線52”可以穿透透明的顯示裝置10，但不能穿透光學濾光片3。
根據本實施例，由於由光反射轉換裝置4反射的第二外部光線52”不會穿透光學濾光片3，因此第二外部光線52”不會到達位在影像50發出一側的使用者。於是移除外部光反射，因此可實現顯示設備100之最大對比度。當使用如上所述之顯示設備100時，可在明亮的環境中清楚地實現黑色而不會有外部光線反射。
第11圖顯示第三模式，其中光反射轉換裝置4傳輸部分光線，且同時反射剩下的光線。此時，光反射轉換裝置4具有反射率與穿透率之和為1之限制。在第三模式中，施加與第一電源、第二電源不同之第三電源在光反射轉換裝置4。
影像50在顯示裝置10中以D1方向發出，此時，使用者位於影像50發出的方向可以觀察到位於光反射轉換裝置外側物件的部分物件(影像)。此係由於光反射轉換裝置4傳輸部分第一外部光線51，而反射剩餘之第一外部光線51”。傳輸通過光反射傳輸裝置4之第一外部光線51’藉由以D1方向前進通過顯示 裝置10與光學濾光片3到達使用者，第一外部光線51”係由光反射轉換裝置4反射，故光反射轉換裝置4之反射率與穿透率之和必為1(或100%)。
第二外部光線52可以D2方向傳輸通過光學濾光片3與顯示裝置10。傳輸通過光學濾光片3的第二外部光線52’轉變成以預定方向旋轉之圓偏振光。第二外部光線52’之一部分藉由光反射轉換裝置4以D1方向反射，且變成第二外部光線52”。第二外部光線52’剩餘部分以D2方向傳輸通過光反射轉換裝置4而變成第二外部光線52'''。此時，由於光反射轉換裝置4之反射率與穿透率之和為1(100%)，當加入第二外部光線52”與第二外部光線52'''，總和結果可為第二外部光線52’。此時，藉由光反射轉換裝置4而反射的第二外部光線52”具有轉換的旋轉方向，因此，圓偏振光以與第二外部光線52’不同之方向而旋轉。於是，第二外部光線52”可以經由顯示裝置10而傳輸，但無法通過光學濾光片3。做為參考，已經穿透過光反射轉換裝置4之第二外部光線52'''為圓偏振光，而以與第二外部光線52’相同的方向旋轉。
根據本實施例，由於經由光反射轉換裝置4反射之第二外部光線52”不能傳輸通過光學濾光片3，因此第二外部光線52”無法到達位於影像發出方向的使用者。於是在光反射轉換裝置4為半透明之第三模式中可移除外部光線反射，因此顯示設備100之對比度不會降低。
第12圖係根據一實施例，顯示包括在顯示設備100之光反射轉換裝置4之示意圖。如第12圖所示之光反射轉換裝置為一種電致變色裝置。然而，根據本實施例之光反射轉換裝置4並不限於第12圖所示之電致變色裝置，而可以是具有各種結構之電致變色裝置。
參照第12圖，電致變色裝置之一態樣為一電致變色裝置，其具有接收電壓之一對透明電極層111與112以及插設於該對透明電極層111與112之間之電致變色材料層113。
透明電極層111與112可由銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)、與三氧化二銦(In2O3)之導電材料而形成。基板101與102可進一步分別包括在透明電極層111與112之外側。
電致變色材料層113包括電致變色材料。當電流或電壓V施加在電致變色材料上時，電致變色材料之狀態改變，藉此控制顯示設備100之光反射率。例如，電致變色材料可為鎂(Mg)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋁(Al)、五氧化二鉭(Ta2O5)、氧化鎢(WO3)之還原體(HxWO3)、氧化鎢(WO3)、與鎳氧化氫(NiOxHy)其中之一。
當一預定電源施加在透明電極層111與112時，電致變色裝置的電致變色材料藉由在電解液中與離子或電子反應，由透明狀態改變為鏡像狀態。例如，在第一電源施加在光反射轉換裝置4之狀態時，光反射轉換裝置4是透明的。然而，在第二電源施加之狀態時，光反射轉換裝置4顯示猶如不透光鏡之金屬反射特性。當第三電源施加時，光反射轉換裝置4顯示半透明鏡特性。當製造產品時，電源的大小與光反射轉換裝置4的反射改變程度將可決定。光反射轉換裝置4的製造技術已為所屬技術領域者所熟知。
電致變色裝置之結構並不限於此，而包括鈀(Pd)之催化層、包括鋁之緩衝層、以及增進電致變色材料之離子導電性的電解層，可進一步在電致變色材料層113上形成而做為一附加層(additional layer)114。此些層可增加電致變色效率或穩定電致變色裝置。
藉由總結，透明顯示設備具有固定穿透率。因此，透明顯示設備的穿透率無法被使用者所控制，而可因外部光線的反射而降低對比度。即使反射光可藉由貼附在透明顯示設備上表面之光學濾光片而遮蔽，經透明區域而由顯示設備後面進入之外部光線將降低顯示設備之對比度。因此，必須發展可降低對比且具有透明度之顯示裝置設備。
實施例係為一種透明顯示設備，其可藉由配置光學濾光片與光反射轉換裝置於透明顯示設備之每一操作模式而降低對比度、以及透明顯示設備之操作方法。
本文已揭露例示實施例，且雖然使用特定的術語，其僅以一般且描述性的意義使用並解釋而非用於限制。
3‧‧‧光學濾光片
4‧‧‧光反射轉換裝置
10‧‧‧顯示裝置
50‧‧‧影像
51、51’、51’’‧‧‧第一外部光線
52、52’、52’’、52'''‧‧‧第二外部光線
100‧‧‧顯示設備
D1、D2‧‧‧方向

Claims (22)

  1. 一種顯示設備，其包括：一第一基板，其係由一像素區與相鄰該像素區之一穿透區所定義，該像素區以一第一方向發射光線，而該穿透區傳輸一外部光線；一第二基板，其係面對該第一基板且密封定義於該第一基板上之像素；一光學濾光片，其係配置在該顯示設備光線射出之一第一側，該光學濾光片係設置以傳輸以一預定方向旋轉之圓偏振光；以及一光反射轉換裝置，其係配置在該顯示設備相反於該第一側之一第二側，該光反射轉換裝置係設置以根據該顯示設備之操作模式而改變該外部光線之一反射率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中該些像素之一像素包括：一像素電路單元，其係位於該第一基板上之該像素區中，該像素電路單元包括至少一薄膜電晶體；一第一絕緣膜，其覆蓋至少該像素電路單元；一第一電極，其係位於該第一絕緣膜上，且電性連接該像素電路單元，該第一電極位於該像素區且並未與該像素電路單元重疊，而該第一電極係以一透明導電材料形成；一第二電極，其係設置以反射朝向該第一電極發射的光線，該第二電極面對該第一電極且位於該像素區中；以及 一有機膜，其係位於該第一電極與該第二電極之間，該有機膜包括一發光層。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示設備，其中該光學濾光片係位於該第一基板之一外側，且該光反射轉換裝置係位於該第二基板之一外側。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示設備，其中該像素包括該穿透區與複數個像素區，該複數個像素區係以該穿透區介於其中而相互隔開。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之顯示設備，更包括並未覆蓋部分該第一電極之一第二絕緣膜，該第二絕緣膜至少位於該像素區之一像素區部分及位於該第一絕緣膜之該穿透區上，其中該有機膜係位於未被該第二絕緣膜覆蓋之該第一電極之一第一電極部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中該些像素之一像素包括：一像素電路單元，其係位於該第一基板之該像素區中，該像素電路單元包括至少一薄膜電晶體；一第一絕緣膜，其覆蓋至少該像素電路單元；一第一電極，其係位於該第一絕緣膜上，且電性連接至該像素電路單元，該第一電極係位於該像素區且與該像素電路單元重疊，而該第一電極包括一導電材料反射膜；一第二電極，其係面對該第一電極，且設置以反射相反於該第一電極方向發射之光線；以及 一有機膜，其係位於該第一電極與該第二電極之間，該有機膜包括一發光層。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示設備，其中該光學濾光片係位於該第二基板之外側，且該光反射轉換裝置係位於該第一基板之外側。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示設備，其中該像素包括該穿透區與複數個像素區，該複數個像素區係以該穿透區介於其中而相互隔開。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示設備，更包括未覆蓋部分該第一電極之一第二絕緣膜，該第二絕緣膜位於該像素區之一像素區部分且位於該第一絕緣膜之該穿透區上，其中該有機膜位於未被該第二絕緣膜覆蓋之該第一電極之一第一電極部分。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中該光學濾光片為一線性偏光濾光片與一1/4λ延遲板之組合或一圓偏振光濾光片。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中該光反射轉換裝置具有該外部光線的該反射率與該外部光線之一穿透率之和為1的限制。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中該光反射轉換裝置為一液晶裝置或一電致變色裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示設備，其中該電致變色裝置包括：一對透明電極層，一電源係供應於該對透明電極層上；以及 一電致變色材料層，其係位於該些透明電極層之間，且包括一電致變色材料，該電致變色材料之一狀態係藉由供應於該些透明電極層之該電源而改變以控制該顯示設備之一光反射率。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中在一第一模式中，該光反射轉換裝置傳輸透過該光學濾光片與一顯示裝置而進入之該外部光線。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中在一第二模式中，該光反射轉換裝置反射透過該光學濾光片與一顯示裝置而進入之該外部光線。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示設備，其中在該第二模式中，經該光反射轉換裝置反射之該外部光線不再經由該光學濾光片再傳輸。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之顯示設備，其中在一第三模式中，該光反射轉換裝置反射透過該光學濾光片與一顯示裝置而進入之該外部光線之一外部光線部分，且傳輸該外部光線之其他外部光線部分。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之顯示設備，其中在該第三模式中，經該光反射轉換裝置反射之該外部光線之該外部光線部分不再經由該光學濾光片而再傳輸。
  19. 一種操作顯示設備之方法，該顯示設備包括一顯示裝置、一光學濾光片，其係配置在該顯示設備發射光線之一第一側，該光學濾光片係設置以傳輸以一預定方向旋轉之圓偏振光、以及一光反射轉換裝置，其係配置在該顯示設備相反於該第一側之一 第二側，該光反射轉換裝置係設置以根據該顯示設備之操作模式而改變一外部光線之一反射率，該方法包括：藉由供應不同電源至該光反射轉換裝置，而控制透過該光學濾光片與該顯示裝置傳輸之該外部光線之該反射率。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該方法進一步包括：供應一第一電源於該光反射轉換裝置上；以一第一方向於該顯示裝置中顯示一影像；以及經由該光學濾光片、該顯示裝置、與該光反射轉換裝置，以相反於該第一方向之一第二方向傳輸該外部光線。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該方法進一步包括：供應一第二電源於該光反射轉換裝置上；以一第一方向於該顯示裝置中顯示一影像；經由該光學濾光片與該顯示裝置，以相對於該第一方向之一第二方向傳輸該外部光線；藉由該光反射轉換裝置，反射經由該光學濾光片與該顯示裝置以該第一方向傳輸之該外部光線；以及經由該顯示裝置傳輸反射之該外部光線，但不經由該光學濾光片。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該方法進一步包括：供應一第三電源於該光反射轉換裝置上； 以一第一方向於該顯示裝置中顯示一影像；經由該光學濾光片與該顯示裝置，以相反於該第一方向之一第二方向傳輸該外部光線；藉由該光反射轉換裝置，反射經由該光學濾光片與該顯示裝置以該第一方向傳輸之該外部光線之一第一部分，以及經由該光反射轉換裝置以該第二方向傳輸該外部光線之一第二部分；以及經由該顯示裝置傳輸反射之該外部光線，但不經由該光學濾光片。
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