TWI789925B

TWI789925B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI789925B
Application number: TW110135959A
Authority: TW
Inventors: 陳冰彥; 王文俊; 方崇仰
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-01-11
Also published as: US12253700B2; CN115458551B; TW202248689A; US20220397714A1; CN115458551A

Abstract

一種顯示裝置包括電路基板、發光層、偏光層、四分之一波片及帶通偏光反射層。發光層具有多個發光結構。這些發光結構包括多個第一發光結構。偏光層位於發光層背離電路基板的一側。四分之一波片設置在偏光層與發光層之間，且重疊於發光層與偏光層。帶通偏光反射層設置在四分之一波片與發光層之間，且包括重疊於這些第一發光結構的第一帶通偏光反射圖案。第一帶通偏光反射圖案對於波長在第一波長範圍內的光線的反射率大於20%。第一波長範圍為第一發光結構的第一主發光波長±10nm。本發明提供的顯示裝置，能兼顧光能利用率與暗態對比。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

近年來，有機發光二極體（Organic light-emitting diode，OLED）顯示面板與微型發光二極體顯示（Micro LED Display）面板因具有高色彩飽和度、應答速度快及高對比的顯示品質而逐漸受到青睞。為了增加此類自發光型顯示面板的出光效率，發光二極體遠離出光面一側的電極大多是反射電極。由於此類的反射電極會反射外部環境光線，因此，當顯示面板呈現整面性黑畫面或局部暗態時，人眼容易察覺經由反射電極反射的外部環境光線，造成顯示品質或外觀品味的下降。

為了解決上述的問題，一種在自發光型顯示面板的出光面的一側設置圓偏光片的技術方案被提出。透過圓偏光片的設置使通過的外部環境光線形成具有特定旋性的圓偏光，而此圓偏光在經由反射電極的反射後形成具有反向旋性的圓偏光，且此具有反向旋性的圓偏光並無法通過圓偏光片。據此，來降低此類自發光型顯示面板對於外部環境光線的反射率。然而，此類的圓偏光片會降低自發光型顯示面板的整體出光量，例如造成出光亮度至少衰減55%。

本發明提供一種顯示裝置，能兼顧光能利用率與暗態對比。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種顯示裝置。顯示裝置包括電路基板、發光層、偏光層、四分之一波片以及帶通偏光反射層。發光層設置於電路基板上，且具有多個發光結構。這些發光結構電性連接電路基板，且包括多個第一發光結構。這些第一發光結構具有第一主發光波長。偏光層重疊設置於發光層，且位於發光層背離電路基板的一側。四分之一波片設置在偏光層與發光層之間，且重疊於發光層與偏光層。帶通偏光反射層設置在四分之一波片與發光層之間。帶通偏光反射層包括重疊於這些第一發光結構的第一帶通偏光反射圖案。第一帶通偏光反射圖案對於波長在第一波長範圍內的光線的反射率大於20%。第一波長範圍為第一主發光波長±10nm。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的帶通偏光反射層包括膽固醇液晶層。膽固醇液晶層具有多個液晶分子。這些液晶分子以螺距扭轉排列，產生偏光反射特性。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的帶通偏光反射層還包括基板、以及多個表面微結構。膽固醇液晶層設置在基板上。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的多個表面微結構設置在基板上。重疊於這些表面微結構的部分液晶分子的分子長軸相對於基板的傾斜角互不相同。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的帶通偏光反射層還包括第二帶通偏光反射圖案。多個發光結構還包括多個第二發光結構。這些第二發光結構具有第二主發光波長。第一主發光波長不同於第二主發光波長。第二帶通偏光反射圖案重疊設置於這些第二發光結構。第二帶通偏光反射圖案對於波長在第二波長範圍內的光線的反射率大於20%。第二波長範圍為第二主發光波長±10nm。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的多個發光結構還包括多個第二發光結構。這些第二發光結構具有第二主發光波長。偏光層具有重疊於這些第二發光結構的多個開口。這些開口內設有多個帶通偏光圖案。這些帶通偏光圖案與偏光層具有吸收軸，且對於波長在第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%。第二波長範圍為第二主發光波長±10nm，且在可見光的範圍內，這些帶通偏光圖案對於波長在第二波長範圍外且偏振方向平行於吸收軸的光線的平均穿透率小於20%。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的多個發光結構還包括多個第二發光結構。這些第二發光結構具有第二主發光波長。第二主發光波長不同於第一主發光波長。偏光層重疊於多個第一發光結構和多個第二發光結構，且具有吸收軸。偏光層對於波長在第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%。第二波長範圍為第二主發光波長±10nm。偏光層對於波長在第二波長範圍外且偏振方向平行於吸收軸的光線的平均穿透率小於20%。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的多個發光結構還包括多個第二發光結構。這些第二發光結構具有第二主發光波長。第二主發光波長不同於第一主發光波長。帶通偏光反射層還包括第二帶通偏光反射層。第一帶通偏光反射圖案重疊於多個第一發光結構及多個第二發光結構。第一帶通偏光反射圖案和第二帶通偏光反射層彼此重疊。第二帶通偏光反射層對於波長在第二波長範圍內的光線的反射率大於20%。第二波長範圍為第二主發光波長±10nm。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的第一主發光波長與第二主發光波長的差值大於30nm。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的帶通偏光反射層的反射頻譜包括具有涵蓋第一主發光波長的第一波形以及涵蓋第二主發光波長的第二波形，且第一波形與第二波形各自的半高寬小於100nm，最佳值為小於50nm。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的這些發光結構還包括多個第二發光結構，這些第二發光結構具有第二主發光波長，第二主發光波長不同於第一主發光波長，第一帶通偏光反射圖案重疊於這些第一發光結構及這些第二發光結構。偏光層為帶通偏光膜，偏光層重疊於這些第一發光結構和這些第二發光結構，且具有吸收軸，偏光層對於波長在第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%，第二波長範圍為第二主發光波長±10nm，偏光層對於波長在第二波長範圍外且偏振方向平行於吸收軸的光線的平均穿透率小於20%。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括吸光層，設置在多個發光結構之間，且位於帶通偏光反射層與電路基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括調光層，設置在帶通偏光反射層與吸光層之間。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的吸光層具有對應多個第一發光結構設置的多個第一吸光圖案以及對應多個第二發光結構設置的多個第二吸光圖案。第二主發光波長大於第一主發光波長，且各個第一吸光圖案沿著垂直於電路基板的方向的第一高度不同於各個第二吸光圖案沿著該方向的第二高度。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的帶通偏光反射層還包括輔助帶通偏光反射層。輔助帶通偏光反射層重疊於多個第一發光結構及多個第二發光結構，且輔助帶通偏光反射層位於偏光層與第二帶通偏光反射層之間。輔助帶通偏光反射層對於波長在輔助波長範圍內具有至少一輔助反射峰值，至少一輔助反射峰值的±10nm內的光線的反射率大於10%。輔助波長範圍落在650nm至770nm的範圍內。

基於上述，在本發明的一實施例的顯示裝置中，四分之一波片和發光層之間且重疊於發光結構的位置設有帶通偏光反射層。據此，可有效降低顯示裝置對於外部環境光的整體反射率，同時降低偏光層對於內部顯示光線的光能損耗，從而提升顯示裝置的光能利用率及暗態表現。

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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1A至圖1C是依照本發明的第一實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖2是依照本發明的第一實施例的帶通偏光反射層的剖視示意圖。圖3A及圖3B是圖2的帶通偏光反射層的另一些變形實施例的剖視示意圖。

請參照圖1A，顯示裝置10包括電路基板100、發光層EML、偏光層110與四分之一波片120。發光層EML設置於電路基板100上。發光層EML具有多個發光結構，且這些發光結構電性連接電路基板100。在本實施例中，電路基板100例如包括可個別地控制多個顯示畫素的驅動電路層（未繪示）。進一步而言，發光層EML可包括多個發光結構ES1、多個發光結構ES2、多個發光結構ES3、第一電極層E1與第二電極層E2。這些發光結構ES1、這些發光結構ES2與這些發光結構ES3例如沿著方向X依序交替排列，並且作為多個顯示畫素。沿著方向Y排列的多個發光結構例如為同一種發光結構或是交替排列，但本發明不限於此。在其他的實施例中，顯示裝置10可為單色灰階顯示器或黑白灰階顯示器，意即顯示裝置10可僅包含一種發光結構。

舉例來說，發光結構ES1、發光結構ES2與發光結構ES3適於分別發出不同主發光波長的激發光，例如紅光（例如主發光波長大於600nm的光線）、綠光（例如主發光波長介於500nm至600nm的光線）與藍光（例如主發光波長小於500nm的光線），並經由這些光線以不同的光強度比例進行混光來達到彩色顯示的效果。也就是說，本實施例的顯示裝置10為自發光型顯示器，例如是有機發光二極體（organic light emitting diode，OLED）顯示器，但不以此為限。在其他實施例中，顯示裝置10也可以是微型發光二極體（micro light emitting diode，micro-LED）顯示器或次毫米發光二極體（mini light emitting diode，mini-LED）顯示器。

在本實施例中，第一電極層E1與第二電極層E2分別設置於多個發光結構的相對兩側，且此兩電極層電性連接這些發光結構。舉例來說，第一電極層E1位於這些發光結構與電路基板100之間，且例如是整面性電極。第二電極層E2例如是分別重疊設置於這些發光結構的多個電極圖案，且這些電極圖案分別電性連接電路基板100的多個主動元件（未繪示）。更具體地說，流經這些發光結構的電流可分別經由這些主動元件進行個別地控制，以產生相同或不同的出光強度來達到顯示的效果。

第一電極層E1例如是反射式電極層，反射式電極層的材質包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其他合適的材料、或是金屬材料與其他導電材料的堆疊層。第二電極層E2例如是光穿透式電極層，光穿透式電極層的材質包括金屬氧化物，例如：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少兩者之堆疊層。

在本實施例中，偏光層110具有吸收軸AX，且此吸收軸AX的軸向與四分之一波片120的光軸（未繪示）的軸向之間的夾角為45度，但不以此為限。偏光層110重疊設置於發光層EML，且位於發光層EML背離電路基板100的一側。顯示裝置10的四分之一波片120重疊設置於發光層EML的多個發光結構（例如發光結構ES1、發光結構ES2與發光結構ES3）與偏光層110，且位於偏光層110與發光層EML之間。值得一提的是，本發明的四分之一波片120可為多層補償膜組合，例如四分之一波片及二分之一波片的組合。在本實施例中，為了保護發光層EML，顯示裝置10還可選擇性地包括設置在發光層EML與四分之一波片120之間的封裝層140，且封裝層140覆蓋發光層EML，但不以此為限。

進一步而言，顯示裝置10還包括設置在四分之一波片120與發光層EML之間的帶通偏光反射層130和透光膠層150。在本實施例中，帶通偏光反射層130可包括多個帶通偏光反射圖案，例如是沿著方向X交替排列的多個帶通偏光反射圖案131、多個帶通偏光反射圖案132和多個帶通偏光反射圖案133。透光膠層150覆蓋這些帶通偏光反射圖案。

更具體地說，這些帶通偏光反射圖案131分別重疊於多個發光結構ES1，這些帶通偏光反射圖案132分別重疊於多個發光結構ES2，這些帶通偏光反射圖案133分別重疊於多個發光結構ES3。需說明的是，此處兩構件的重疊關係是指這兩構件沿著方向Z的投影重疊。以下若未特別提及，則兩構件的重疊關係都是以相同的方式來界定，因此不再贅述。

在本實施例中，帶通偏光反射圖案131對於波長在第一波長範圍內的光線的反射率大於20%，而第一波長範圍為發光結構ES1的主發光波長±10nm（例如610nm至630nm）。帶通偏光反射圖案132對於波長在第二波長範圍內的光線的反射率大於20%，而第二波長範圍為發光結構ES2的主發光波長±10nm（例如515nm至535nm），發光結構ES1的主發光波長不同於發光結構ES2的主發光波長。帶通偏光反射圖案133對於波長在第三波長範圍內的光線的反射率大於20%，而第三波長範圍為發光結構ES3的主發光波長±10nm（例如450nm至470nm）。

特別注意的是，這些帶通偏光反射圖案各自對於波長位於上述波長範圍以外的光線並不會產生實質上的反射效果。舉例來說，來自發光結構ES1且具有非偏振態的光線LB1在入射帶通偏光反射圖案131後，一部分的光線LB1會直接通過帶通偏光反射圖案131並形成具有第一圓偏振態CP1的光線LB1a，而另一部分的光線LB1會被帶通偏光反射圖案131反射並形成具有第二圓偏振態CP2的光線LB1b。也就是說，帶通偏光反射圖案131會反射光線LB1中具有第二圓偏振態CP2的光分量，並且讓光線LB1中具有第一圓偏振態CP1的光分量通過。

來自帶通偏光反射圖案131的光線LB1a在通過四分之一波片120後，其偏振態會由第一圓偏振態CP1轉變成第一線偏振態LP1。由於第一線偏振態LP1的偏振方向垂直於偏光層110的吸收軸AX的軸向，因此光線LB1a可直接通過偏光層110並出射顯示裝置10。另一方面，被帶通偏光反射圖案131反射的光線LB1b在經由第一電極層E1的反射後，其偏振態會由第二圓偏振態CP2轉變成第一圓偏振態CP1。此時，具有第一圓偏振態CP1的光線LB1b可直接通過帶通偏光反射圖案131，並且在通過四分之一波片120形成具有第一線偏振態LP1的光線LB1b。因此，經由帶通偏光反射圖案131和第一電極層E1反射的光線LB1b也可通過偏光層110而出射顯示裝置10。換句話說，帶通偏光反射圖案131的設置並不會對發光結構ES1發出的光線LB1產生實質上的光能損耗。

由於帶通偏光反射圖案132對於來自發光結構ES2的光線所產生的作用以及帶通偏光反射圖案133對於來自發光結構ES3的光線所產生的作用都相似於帶通偏光反射圖案131對光線LB1所產生的作用，於此便不再贅述。

請參照圖1B，另一方面，來自外部且具有非偏振態的環境光EB1在通過偏光層110和四分之一波片120後形成具有第一圓偏振態CP1的光線。特別注意的是，當環境光EB1的波長位於前述第一波長範圍外時，無論環境光EB1的偏振態為何，帶通偏光反射圖案131並不會對環境光EB1產生實質性的反射。例如：通過偏光層110和四分之一波片120且具有第一圓偏振態CP1的環境光EB1以及經由第一電極層E1反射而具有第二圓偏振態CP2的環境光EB1都可直接通過帶通偏光反射圖案131。

來自帶通偏光反射圖案131的環境光EB1在通過四分之一波片120後，其偏振態會由第二圓偏振態CP2轉變成第二線偏振態LP2。由於第二線偏振態LP2的偏振方向平行於偏光層110的吸收軸AX的軸向，因此，經由第一電極層E1反射的環境光EB1無法出射顯示裝置10。舉例來說，環境光EB1可以是波長位於第一波長範圍外的綠光或藍光，但不以此為限。

請參照圖1C，當環境光EB2的波長位於前述第一波長範圍內時，部分的環境光EB2會經由帶通偏光反射圖案131的一次反射和第一電極層E1的兩次反射後出射顯示裝置10。詳細而言，環境光EB2在通過偏光層110和四分之一波片120後形成具有第一圓偏振態CP1的光線。此具有第一圓偏振態CP1的環境光EB2在通過帶通偏光反射圖案131並經由第一電極層E1的反射後，其偏振態會由第一圓偏振態CP1轉變成第二圓偏振態CP2。因此，具有第二圓偏振態CP2的環境光EB2可經由帶通偏光反射圖案131反射回第一電極層E1，並且再經由第一電極層E1的第二次反射後形成具有第一圓偏振態CP1的光線。此具有第一圓偏振態CP1的環境光EB2再一次通過帶通偏光反射圖案131和四分之一波片120後形成具有第一線偏振態LP1的光線，並且通過偏光層110出射顯示裝置10。

由於帶通偏光反射圖案132和帶通偏光反射圖案133對於外部環境光所產生的作用相似於帶通偏光反射圖案131對外部環境光所產生的作用，於此便不再贅述。

請同時參照圖1A至圖1C，藉由帶通偏光反射圖案131的設置，可有效降低顯示裝置10對環境光EB1的反射率。雖然，無法完全抑制波長位於前述第一波長範圍內的環境光EB2的反射，但由於環境光EB2在顯示裝置10內會經過第一電極層E1的兩次反射而產生實質上的光能耗損，因此對於環境光EB2的反射還是能產生實質上的抑制效果。也就是說，上述的配置方式能降低顯示裝置10對外部環境光的整體反射率，有助於提升顯示裝置10的顯示品質（例如暗態表面或顯示對比）。

此外，雖然一般的顯示裝置僅利用偏光層和四分之一波片的架構就可以達到對於外部環境光反射的抑制效果，但也同時造成來自內部發光元件的光線產生明顯的光能損耗（例如造成大於50%的顯示亮度衰減）。因此，本實施例的帶通偏光反射圖案131的設置除了可降低顯示裝置10對於外部環境光的整體反射率外，還可避免顯示裝置10因設置偏光層110和四分之一波片120而對內部顯示光線（例如光線LB1）產生光能的損耗。換句話說，可同時提升顯示裝置10的光能利用率和顯示品質。

請參照圖2，在本實施例中，帶通偏光反射層130例如包括基板SUB1和膽固醇液晶層LCL。膽固醇液晶層LCL設置在基板SUB1上，且具有多個液晶分子LC。這些液晶分子LC例如是以螺距（pitch）P扭轉排列於基板SUB1上。特別說明的是，膽固醇液晶層LCL的平均折射率和螺距P的乘積等於反射波長的峰值。也就是說，為了對應不同發光結構的主發光波長，帶通偏光反射圖案131、帶通偏光反射圖案132和帶通偏光反射圖案133各自的膽固醇液晶層LCL的螺距P都互不相同。

進一步而言，帶通偏光反射層130還可選擇性地包括配向層AL1，配向層AL1設置在膽固醇液晶層LCL與基板SUB1之間。因此，膽固醇液晶層LCL鄰近配向層的液晶分子LC大致上都朝著配向方向排列，且其分子長軸n（或光軸）的軸向與配向層的膜面的夾角（例如接近0度的角度）大致上相同。

然而，本發明不限於此。如圖3A所示，在其他實施例中，帶通偏光反射層130A的基板上也可不設有配向層。因此，可增加膽固醇液晶層LCL-A中不同區域內的液晶分子LC，其光軸的軸向與基板表面間的夾角的多樣性。舉例來說，部分的液晶分子LC的分子長軸n1軸向與基板SUB1的表面SUB1s的夾角θ1實質上不同於另一部分的液晶分子LC的分子長軸n2軸向與基板SUB1的表面SUB1s的夾角θ2。亦即，膽固醇液晶層LCL-A在多個區域的液晶分子LC的分子長軸相較於基板SUB1的傾斜角可互不相同。據此，可抑制顯示裝置在不同視角下對於外部環境光的反射率變化。在本發明的實施例中，若基板與膽固醇液晶層的結合力弱，亦可以將基板取下，降低厚度。

在另一實施例中，帶通偏光反射層130B還可選擇性地包括多個表面微結構MS，且這些表面微結構MS設置在基板SUB1上，例如設置在基板SUB1與膽固醇液晶層LCL-A之間，如圖3B所示。藉由這些表面微結構MS的設置能夠讓膽固醇液晶層LCL-A的多個液晶分子LC的分子長軸與基板間的傾斜關係產生更有秩序性的變化。例如：可調整這些表面微結構MS的外型或排列間距來控制顯示裝置在不同視角下對於外部環境光的反射率。

以下將列舉另一些實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。

圖4是依照本發明的第二實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖4，本實施例的顯示裝置10A與圖1A的顯示裝置10的差異在於：帶通偏光反射層和偏光層的配置方式不同。具體而言，顯示裝置10A的帶通偏光反射層130A僅具有多個帶通偏光反射圖案131。亦即，帶通偏光反射層130A不具有如圖1A中重疊於發光結構ES2和發光結構ES3的帶通偏光反射圖案132和帶通偏光反射圖案133。

另一方面，本實施例的偏光層110A可具有重疊於多個發光結構ES2和多個發光結構ES3的多個開口110OP，且這些開口110OP內設有多個帶通偏光圖案。例如：重疊於發光結構ES2的開口110OP內設有帶通偏光圖案110P1，而重疊於發光結構ES3的開口110OP內設有帶通偏光圖案110P2。這些帶通偏光圖案的吸收軸（未繪示）和偏光層110A的吸收軸AX為平行或是垂直。

舉例來說，在本實施例中，帶通偏光圖案110P1對於波長在前述第二波長範圍內的光線的偏極化效果較不明顯。因此，帶通偏光圖案110P1對於波長在前述第二波長範圍內的光線的最高穿透率可大於45%，甚至70%以上。相反地，帶通偏光圖案110P1對於波長在可見光範圍內且在前述第二波長範圍外的光線的偏極化效果顯著。更具體地說，帶通偏光圖案110P1對於波長在第二波長範圍外且偏振方向平行於偏光層110A的吸收軸AX的光線的平均穿透率可小於20%。

由於帶通偏光圖案110P2對於波長在第三波長範圍內或外的光線所產生的作用相似於帶通偏光圖案110P1對於波長在第二波長範圍內或外的光線所產生的作用，於此便不再贅述。

特別說明的是，本實施例的顯示裝置10A利用帶通偏光圖案的上述特性來取代圖1A中的部分帶通偏光反射圖案，也可取得與帶通偏光反射圖案相似的技術效果。例如：除了降低顯示裝置10A對於外部環境光的整體反射率外，還可避免顯示裝置10A因設置偏光層110A和四分之一波片120而讓內部顯示光線產生光能的損耗。換句話說，可同時提升顯示裝置10A的光能利用率和顯示品質（例如暗態表現或顯示對比）。

圖5是依照本發明的第三實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖5，本實施例的顯示裝置10B與圖1A的顯示裝置10的差異在於：本實施例的偏光層110B為不分區的帶通偏光膜，且此帶通偏光膜具有平行於方向X的吸收軸AX”。亦即，帶通偏光膜同時重疊於發光層EML的所有發光結構。另一方面，本實施例的帶通偏光反射層130A僅具有多個帶通偏光反射圖案131。亦即，帶通偏光反射層130A不具有如圖1A中重疊於發光結構ES2和發光結構ES3的帶通偏光反射圖案132和帶通偏光反射圖案133。

舉例來說，在本實施例中，偏光層110B（即帶通偏光膜）對於波長在前述第二波長範圍或第三波長範圍內的光線的偏極化效果較不明顯。因此，偏光層110B對於波長在前述第二波長範圍或第三波長範圍內的光線的最高穿透率可大於45%，甚至70%以上。也就是說，偏光層110B對於來自發光結構ES2和發光結構ES3的光線並不會產生明顯的吸收。

相反地，偏光層110B對於波長在可見光範圍內且在前述第二波長範圍和第三波長範圍外的光線的偏極化效果較顯著。更具體地說，偏光層110B對於波長在第二波長範圍和第三波長範圍外且偏振方向平行於偏光層110B的吸收軸AX”的光線（例如第一波長範圍內的光線）的平均穿透率可小於20%。特別注意的是，來自發光結構ES1的光線在通過帶通偏光反射圖案131後形成如圖1A中具有第一圓偏振態CP1的光線。此光線在通過四分之一波片120後，其偏振態會由第一圓偏振態CP1轉變成如圖1A的第一線偏振態LP1。因此，來自發光結構ES1的光線也可通過偏光層110B。

由於本實施例的偏光層110B對於波長在第二波長範圍或第三波長範圍內的外部環境光的吸收效果（即偏極化效果）較不明顯，因此對於這些波長範圍內的外部環境光的反射抑制效果較差。然而，相較於圖4的顯示裝置10A來說，本實施例的偏光層110B是整面性地分布在發光層EML上，因此可具有較簡化的製程。

圖6是依照本發明的第四實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖7是圖6的帶通偏光反射層的反射率對波長的曲線圖。圖8是圖6的顯示裝置與一比較例的顯示裝置各自在不同出光波長下的光功率對波長的曲線圖。圖9是環境光以及環境光經由圖6的顯示裝置反射後的光功率對波長的曲線圖。圖10是圖6的顯示裝置的環境光反射率對其反射電極層反射率的曲線圖。圖11是圖7的帶通偏光反射層的另一種變形實施例的反射率對波長的曲線圖。

請參照圖6，本實施例的顯示裝置10C與圖1A的顯示裝置10的差異在於：帶通偏光反射層的設置方式不同。具體而言，顯示裝置10C的帶通偏光反射層130C可包括第一帶通偏光反射層130L1（帶通偏光反射圖案）、第二帶通偏光反射層130L2和第三帶通偏光反射層130L3。

在本實施例中，由於第一帶通偏光反射層130L1、第二帶通偏光反射層130L2和第三帶通偏光反射層130L3的光學特性分別相似於圖1A中的帶通偏光反射圖案131、帶通偏光反射圖案132和帶通偏光反射圖案133，因此詳細的說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

相較於圖1A的帶通偏光反射層130，本實施例是以整面分布的帶通偏光反射層130C來取代圖1A的帶通偏光反射圖案，即第一帶通偏光反射層130L1重疊於這些發光結構ES1及這些發光結構ES2，第一帶通偏光反射層130L1和第二帶通偏光反射層130L2彼此重疊。因此，無須針對不同的發光結構設計而對應調整帶通偏光反射層的結構設計，有助於簡化顯示裝置10C的設計和製造流程。

值得一提的是，圖6 的偏光層110亦可使用帶通偏光膜，舉例而言，若第二帶通偏光反射層130L2為可反射發光結構ES2的光線時，若帶通偏光膜對於發光結構ES2 的光線偏極化不明顯時，此時第二帶通偏光反射層在第二波長範圍的反射率可低於20%。具體而言，顯示裝置10C的發光結構ES2具有主發光波長，發光結構ES2的主發光波長不同於發光結構ES1的主發光波長，第一帶通偏光反射層130L1（帶通偏光反射圖案）重疊於發光結構ES1及發光結構ES2。偏光層110為帶通偏光膜，偏光層110同樣重疊於發光結構ES1和發光結構ES2，且具有吸收軸AX，偏光層110對於波長在第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%，第二波長範圍為發光結構ES2的主發光波長±10nm，偏光層110對於波長在第二波長範圍外且偏振方向平行於吸收軸AX的光線的平均穿透率小於20%。

在另外一個實施例中，帶通偏光膜可取代其中一層帶通偏光反射層，舉例而言，若第二帶通偏光反射層130L2為可反射發光結構ES2的光線時，若帶通偏光膜對於ES2 的光線偏極化不明顯時，可取代第二帶通偏光反射層130L2，可進一步減少成本與厚度。

請同時參照圖6至圖8，在本實施例中，帶通偏光反射層130C的反射頻譜包括具有涵蓋發光結構ES1的主發光波長的波形WF1、涵蓋發光結構ES2的主發光波長的波形WF2以及涵蓋發光結構ES3的主發光波長的波形WF3。為了取得與圖1A的實施例相似的技術效果，即提升顯示裝置10C的光能利用率和顯示品質（例如暗態表現或顯示對比），上述波形WF1、波形WF2和波形WF3各自的半高寬（full width at half maximum，FWHM）要小於100nm，較佳為小於50nm。舉例來說，如圖7所示，波形WF1的半高寬FWHM1約為54nm，波形WF2的半高寬FWHM2約為46nm，而波形WF3的半高寬FWHM3約為40nm。

另一方面，發光結構ES1的主發光波長PW1、發光結構ES2的主發光波長PW2和發光結構ES3的主發光波長PW3的任兩者之間的差值要大於30nm（如圖8所示）。舉例來說，在本實施例中，發光結構ES1、發光結構ES2和發光結構ES3各自的主發光波長分別為623nm、525nm和460nm。

圖8示出本實施例的顯示裝置10C與一比較例的顯示裝置在不同波長範圍內出光功率的比較，其中曲線C1、曲線C2和曲線C3分別代表比較例的顯示裝置（未設有帶通偏光反射層130C）在第一波長範圍、第二波長範圍和第三波長範圍內的出光功率對波長的分布，而曲線C4、曲線C5和曲線C6分別代表本實施例的顯示裝置10C在第一波長範圍、第二波長範圍和第三波長範圍內的出光功率對波長的分布。由圖8可知，在任一波長範圍內，本實施例的顯示裝置10C因設有帶通偏光反射層130C而具有明顯較佳的出光功率。

另一方面，圖9中的曲線D1示出一D65環境光的光功率對波長的分布，而曲線D2示出利用此D65環境光照射本實施例的顯示裝置10C後所取得的反射光頻譜。由圖9可知，D65環境光經顯示裝置10C反射後的亮度衰減幅度可達90%。

進一步而言，在本實施例中，第一電極層E1的反射率可介於30%至80%之間。由於部分的環境光在顯示裝置內會經歷第一電極層E1的兩次反射（如圖1C所示），因此降低第一電極層E1的反射率可有效抑制顯示裝置對環境光的整體反射率。如圖10所示，顯示裝置10C對於環境光的反射率與第一電極層E1的反射率呈現正相關。

此外，請同時參照圖2及圖6，在本實施例中，帶通偏光反射層130C的反射頻寬與膽固醇液晶層LCL（如圖2所示）的折射率異向性（refractive index anisotropy）和螺距P呈正相關。因此，調整膽固醇液晶層LCL的上述特性（例如縮小螺距），可取得較窄的反射頻寬。如圖11所示，調整後的帶通偏光反射層，其波形WF1”的半高寬FWHM1”約為42nm，波形WF2”的半高寬FWHM2”約為35nm，而波形WF3”的半高寬FWHM3”約為31nm。據此，可進一步提升顯示裝置的出光功率，例如其亮度增益相較於前述比較例（即未設有帶通偏光反射層的顯示裝置）可提升約40%，而顯示裝置對於D65環境光的反射率可降低至10%。

圖12是依照本發明的第五實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖12，本實施例的顯示裝置20與圖6的顯示裝置10C的差異在於：顯示裝置20還包括吸光層ABL，設置在發光層EML的多個發光結構之間，且位於帶通偏光反射層130C與電路基板100之間。吸光層ABL的材料例如包括黑色樹脂材料或黑色金屬透過吸光層ABL在可見光波段的吸收特性，可進一步降低顯示裝置20對於外部環境光的整體反射率。

圖13是依照本發明的第六實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖13，本實施例的顯示裝置20A與圖12的顯示裝置20的差異在於：顯示裝置20A進一步還包括設置在帶通偏光反射層130C與吸光層ABL之間的調光層160。特別注意的是，顯示裝置20A的調光層160是設置在第二帶通偏光反射層130L2與第三帶通偏光反射層130L3之間。調光層160的材料例如包括光學透明膠（Optical Clear Adhesive，OCA）或硬化型光學透明樹脂（Optical Clear Resin，OCR）。

在本實施例中，第一帶通偏光反射層130L1對於波長在第一波長範圍內的光線的反射率大於20%，而第一波長範圍例如是紅光波長範圍（例如610nm至630nm）。第二帶通偏光反射層130L2對於波長在第二波長範圍內的光線的反射率大於20%，而第二波長範圍例如是綠光波長範圍（例如515nm至535nm）。第三帶通偏光反射層130L3對於波長在第三波長範圍內的光線的反射率大於20%，而第三波長範圍例如是藍光波長範圍（例如450nm至470nm）。

舉例來說，在本實施例中，適於反射紅光的第一帶通偏光反射層130L1、適於反射綠光的第二帶通偏光反射層130L2以及適於反射藍光的第三帶通偏光反射層130L3是依序設置在發光層EML上。因此，在第二帶通偏光反射層130L2和第三帶通偏光反射層130L3間設置調光層160，可增加藍光經由第三帶通偏光反射層130L3反射後入射吸光層ABL的機會，從而減少顯示裝置20A在斜視角觀看時顯示畫面偏藍的問題。從另一觀點來說，透過上述吸光層ABL和調光層160的配置關係，可縮減藍光的出光角度範圍。

進一步而言，調光層160還可選擇性地摻雜可吸收藍光的材質。由於斜向入射的藍光在調光層160內的光路徑較長，被吸收的效果會較正向入射的藍光來得高，因此可進一步抑制顯示畫面偏藍的問題，並且提高顯示裝置對於外部藍光的吸收效果。

圖14是依照本發明的第七實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖14，本實施例的顯示裝置20B與圖6的顯示裝置10C的差異主要在於：帶通偏光反射層的疊層結構不同。具體而言，顯示裝置20B的帶通偏光反射層130D還包括設置在第一帶通偏光反射層130L1與四分之一波片120（或偏光層110）之間的輔助帶通偏光反射層130L4和輔助帶通偏光反射層130L5。這些輔助帶通偏光反射層重疊於發光層EML的多個發光結構，且輔助帶通偏光反射層130L4位於第三帶通偏光反射層130L3和輔助帶通偏光反射層130L5之間。另一方面，本實施例的第一帶通偏光反射層130L1、第二帶通偏光反射層130L2和第三帶通偏光反射層130L3的設置順序相反於圖6的顯示裝置10C。

特別注意的是，輔助帶通偏光反射層對於波長在輔助波長範圍內至少具有一輔助反射峰值，輔助反射峰值的±10nm內的光線的反射率大於10%%，而輔助波長範圍落在650nm至770nm之間。舉例來說，在本實施例中，輔助帶通偏光反射層130L4適於反射的光線的輔助波長範圍例如是670nm至690nm的範圍（即深紅光），而輔助帶通偏光反射層130L5適於反射的光線的輔助波長範圍例如是730nm至750nm的範圍（即近紅外光），但不以此為限。更具體地說，輔助帶通偏光反射層130L4的反射主波長與第一帶通偏光反射層130L1的反射主波長（例如620nm）的差值大於等於60nm，而輔助帶通偏光反射層130L5的反射主波長與輔助帶通偏光反射層130L4的反射主波長的差值大於等於60nm。

由於帶通偏光反射層130D的反射頻譜會隨著光線的不同入射角度而改變，例如：適於被反射的光線的主波長會隨著入射角度越大而縮減。亦即，帶通偏光反射層130D的反射頻帶的主頻率會呈現藍位移（blue shift）。

舉例來說，非正向入射第三帶通偏光反射層130L3且無法被有效反射的藍光會被第二帶通偏光反射層130L2反射。非正向入射第二帶通偏光反射層130L2且無法被有效反射的綠光會被第一帶通偏光反射層130L1反射。非正向入射第一帶通偏光反射層130L1且無法被有效反射的紅光會被輔助帶通偏光反射層130L4反射。非正向入射輔助帶通偏光反射層130L4且無法被有效反射的深紅光會被輔助帶通偏光反射層130L5反射。為確保顯示器不會有色偏，本發明在同樣角度下，不同波長的反射率差異小於5%，較佳的範圍為小於2%。譬如在仰角60度下紅光反射率為10%，則藍光與綠光的反射率為5%~15%之內，較佳範圍為8%~12%之內。

因此，透過帶通偏光反射層130D的上述疊層關係，可抑制顯示裝置20B在大視角觀賞時顯示畫面的色偏問題，有助於提升其顯示品質。

圖15是依照本發明的第八實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖15，本實施例的顯示裝置20C與圖12的顯示裝置20的差異在於：吸光層的構型不同。具體而言，顯示裝置20C的吸光層ABL-A具有多個吸光圖案ABP1、多個吸光圖案ABP2和多個吸光圖案ABP3，且吸光圖案ABP1、吸光圖案ABP2和吸光圖案ABP3可沿著方向X交替排列。

舉例來說，在本實施例中，吸光圖案ABP1、吸光圖案ABP2和吸光圖案ABP3分別圍繞發光層EML的發光結構ES1、發光結構ES2和發光結構ES3設置，但不以此為限。在其他實施例中，吸光層的吸光圖案也可以其他的實施方式對應發光結構設置。

特別注意的是，對應於具有不同主發光波長的發光結構，吸光層ABL-A的吸光圖案具有不同的高度。舉例來說，對應發光結構ES1設置的吸光圖案ABP1的高度H1可小於對應發光結構ES2設置的吸光圖案ABP2的高度H2，而吸光圖案ABP2的高度H2可小於對應發光結構ES3設置的吸光圖案ABP3的高度H3。此處的高度例如是吸光圖案沿著垂直於電路基板100的方向（例如方向Z）的厚度。

如同圖12的顯示裝置20，由於第三帶通偏光反射層130L3相較於其他的帶通偏光反射層較遠離發光層EML，因此，將吸光圖案ABP3的高度H3設置成較其他吸光圖案來得高，可有效遮蔽以大角度入射第三帶通偏光反射層130L3的藍光，進而減少顯示裝置20C在斜視角觀看時顯示畫面偏藍的問題。

應注意的是，吸光層ABL-A對應於具有不同主發光波長的發光結構的吸光圖案的高度大小關係是根據對應不同反射主波長的多個帶通偏光反射層的疊層順序來調整，本發明並不以圖式揭示內容為限制。舉例來說，當第二帶通偏光反射層130L2改設置在第三帶通偏光反射層130L3與四分之一波片120之間時，對應發光結構ES2設置的吸光圖案的高度也可大於對應發光結構ES1和發光結構ES3設置的兩個吸光圖案各自的高度。

綜上所述，在本發明的一實施例的顯示裝置中，四分之一波片和發光層之間且重疊於發光結構的位置設有帶通偏光反射層。此帶通偏光反射層的第一帶通偏光反射圖案對於特定波長範圍內的光線具有大於20%的反射率。據此，可有效降低顯示裝置對於外部環境光的整體反射率，同時降低偏光層對於內部顯示光線的光能損耗，從而提升顯示裝置的光能利用率及暗態表現。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、10A、10B、10C、20、20A、20B、20C:顯示裝置 100:電路基板 110、110A、110B:偏光層 110OP:開口 110P1、110P2:帶通偏光圖案 120:四分之一波片 130、130A、130B、130C、130D:帶通偏光反射層 130L1:第一帶通偏光反射層 130L2:第二帶通偏光反射層 130L3:第三帶通偏光反射層 130L4、130L5:輔助帶通偏光反射層 131、132、133:帶通偏光反射圖案 140:封裝層 150:透光膠層 160:調光層 ABL、ABL-A:吸光層 ABP1、ABP2、ABP3:吸光圖案 AL1:配向層 AX、AX”:吸收軸 CP1:第一圓偏振態 CP2:第二圓偏振態 E1:第一電極層 E2:第二電極層 EB1、EB2:環境光 EML:發光層 ES1、ES2、ES3:發光結構 FWHM1、FWHM2、FWHM3、FWHM1”、FWHM2”、FWHM3”:半高寬 H1、H2、H3:高度 LB1、LB1a、LB1b:光線 LC:液晶分子 LCL、LCL-A:膽固醇液晶層 LP1:第一線偏振態 LP2:第二線偏振態 MS:表面微結構 n、n1、n2:分子長軸 P:螺距 PW1、PW2、PW3:主發光波長 SUB1:基板 SUB1s:表面 WF1、WF2、WF3、WF1”、WF2”、WF3”:波形 X、Y、Z:方向 θ1、θ2:夾角

圖1A至圖1C是依照本發明的第一實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖2是依照本發明的第一實施例的帶通偏光反射層的剖視示意圖。圖3A及圖3B是圖2的帶通偏光反射層的另一些變形實施例的剖視示意圖。圖4是依照本發明的第二實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖5是依照本發明的第三實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖6是依照本發明的第四實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖7是圖6的帶通偏光反射層的反射率對波長的曲線圖。圖8是圖6的顯示裝置與一比較例的顯示裝置各自在不同出光波長下的光功率對波長的曲線圖。圖9是環境光以及環境光經由圖6的顯示裝置反射後的光功率對波長的曲線圖。圖10是圖6的顯示裝置的環境光反射率對其反射電極層反射率的曲線圖。圖11是圖7的帶通偏光反射層的另一種變形實施例的反射率對波長的曲線圖。圖12是依照本發明的第五實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖13是依照本發明的第六實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖14是依照本發明的第七實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖15是依照本發明的第八實施例的顯示裝置的剖視示意圖。

10:顯示裝置 100:電路基板 110:偏光層 120:四分之一波片 130:帶通偏光反射層 131、132、133:帶通偏光反射圖案 140:封裝層 150:透光膠層 AX:吸收軸 CP1:第一圓偏振態 CP2:第二圓偏振態 E1:第一電極層 E2:第二電極層 EML:發光層 ES1、ES2、ES3:發光結構 LB1、LB1a、LB1b:光線 LP1:第一線偏振態 X、Y、Z:方向

Claims

一種顯示裝置，包括：一電路基板；一發光層，設置於該電路基板上，且具有多個發光結構，該些發光結構電性連接該電路基板，該些發光結構包括多個第一發光結構，該些第一發光結構具有一第一主發光波長；一偏光層，重疊設置於該發光層，且位於該發光層背離該電路基板的一側；一四分之一波片，設置在該偏光層與該發光層之間，且重疊於該發光層與該偏光層；以及一帶通偏光反射層，設置在該四分之一波片與該發光層之間，該帶通偏光反射層包括一第一帶通偏光反射圖案，該第一帶通偏光反射圖案重疊於該些第一發光結構，其中該第一帶通偏光反射圖案對於波長在一第一波長範圍內的光線的反射率大於20%，該第一波長範圍為該第一主發光波長±10nm，該第一帶通偏光反射圖案不反射波長在該第一波長範圍外的光線，該帶通偏光反射層包括一膽固醇液晶層，該膽固醇液晶層具有多個液晶分子，該些液晶分子以一螺距扭轉排列。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該帶通偏光反射層還包括：一基板；該膽固醇液晶層設置在該基板上；以及多個表面微結構，設置在該基板與該膽固醇液晶層之間，其中重疊於該些表面微結構的部分該些液晶分子的分子長軸相對於該基板的傾斜角互不相同。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該帶通偏光反射層還包括一第二帶通偏光反射圖案，該些發光結構還包括多個第二發光結構，該些第二發光結構具有一第二主發光波長，該第一主發光波長不同於該第二主發光波長，該第二帶通偏光反射圖案重疊設置於該些第二發光結構，該第二帶通偏光反射圖案對於波長在一第二波長範圍內的光線的反射率大於20%，其中該第二波長範圍為該第二主發光波長±10nm。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光結構還包括多個第二發光結構，該些第二發光結構具有一第二主發光波長，該偏光層具有重疊於該些第二發光結構的多個開口，該些開口內設有多個帶通偏光圖案，該些帶通偏光圖案與該偏光層具有一吸收軸，且對於波長在一第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%，該第二波長範圍為該第二主發光波長±10nm，且在可見光的範圍內，該些帶通偏光圖案對於波長在該第二波長範圍外且偏振方向平行於該吸收軸的光線的平均穿透率小於20%。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光結構還包括多個第二發光結構，該些第二發光結構具有一第二主發光波長，該第二主發光波長不同於該第一主發光波長，該偏光層重疊於該些第一發光結構和該些第二發光結構，且具有一吸收軸，該偏光層對於波長在一第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%，該第二波長範圍為該第二主發光波長±10nm，該偏光層對於波長在該第二波長範圍外且偏振方向平行於該吸收軸的光線的平均穿透率小於20%。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光結構還包括多個第二發光結構，該些第二發光結構具有一第二主發光波長，該第二主發光波長不同於該第一主發光波長，該帶通偏光反射層還包括一第二帶通偏光反射層，該第一帶通偏光反射圖案重疊於該些第一發光結構及該些第二發光結構，該第一帶通偏光反射圖案和該第二帶通偏光反射層彼此重疊，該第二帶通偏光反射層對於波長在一第二波長範圍內的光線的反射率大於20%，該第二波長範圍為該第二主發光波長±10nm。
如請求項6所述的顯示裝置，其中該第一主發光波長與該第二主發光波長的差值大於30nm。
如請求項6所述的顯示裝置，其中該帶通偏光反射層的反射頻譜包括具有涵蓋該第一主發光波長的一第一波形以及涵蓋該第二主發光波長的一第二波形，且該第一波形與該第二波形各自的半高寬小於50nm。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光結構還包括多個第二發光結構，該些第二發光結構具有一第二主發光波長，該第二主發光波長不同於該第一主發光波長，該第一帶通偏光反射圖案重疊於該些第一發光結構及該些第二發光結構，該偏光層為一帶通偏光膜，該偏光層重疊於該些第一發光結構和該些第二發光結構，且具有一吸收軸，該偏光層對於波長在一第二波長範圍內的光線的最高穿透率大於45%，該第二波長範圍為該第二主發光波長±10nm，該偏光層對於波長在該第二波長範圍外且偏振方向平行於該吸收軸的光線的平均穿透率小於20%。
如請求項1所述的顯示裝置，還包括：一吸光層，設置在該些發光結構之間，且位於該帶通偏光反射層與該電路基板之間。
如請求項10所述的顯示裝置，還包括：一調光層，設置在該帶通偏光反射層與該吸光層之間。
如請求項10所述的顯示裝置，其中該吸光層具有對應該些第一發光結構設置的多個第一吸光圖案以及對應該些第二發光結構設置的多個第二吸光圖案，該第二主發光波長大於該第一主發光波長，且各該些第一吸光圖案沿著垂直於該電路基板的一方向的一第一高度不同於各該些第二吸光圖案沿著該方向的一第二高度。
如請求項6所述的顯示裝置，其中該帶通偏光反射層還包括一輔助帶通偏光反射層，該輔助帶通偏光反射層重疊於該些第一發光結構及該些第二發光結構，且該輔助帶通偏光反射層位於該偏光層與該第二帶通偏光反射層之間，該輔助帶通偏光反射層對於波長在一輔助波長範圍內具有至少一輔助反射峰值，該至少一輔助反射峰值的±10nm內的光線的反射率大於10%，該輔助波長範圍落在650nm至770nm的範圍內。