技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及顯示器，尤其涉及有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示系統(tǒng)及液晶顯示(LCD)系統(tǒng)，且更具體地，涉及對(duì)這種顯示系統(tǒng)的環(huán)境光減少的系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)：

OLED顯示器與LCD被用于諸如計(jì)算機(jī)、電視屏幕、智能手機(jī)、平板電腦等之類的各種設(shè)備中。OLED顯示器利用有機(jī)LED面板，這些有機(jī)LED面板從被設(shè)置在兩個(gè)電極之間的有機(jī)半導(dǎo)體層產(chǎn)生光，并因此不需要背光。LCD利用液晶面板來調(diào)制來自背光或來自反射表面的光。

OLED顯示器及LCD各自由多個(gè)不同層構(gòu)成。例如，OLED顯示器包括由上述有機(jī)半導(dǎo)體層與兩個(gè)電極(即，陽極和陰極)以及支撐襯底形成的OLED的陣列。同樣地，典型的LCD包括偏振膜、具有透明電極的玻璃襯底、LC層、具有透明導(dǎo)電電極的玻璃襯底、另一偏振層以及反射表面或背光表面。這些分層結(jié)構(gòu)往往鏡面地且漫射地(diffusely)重定向從周圍環(huán)境進(jìn)入顯示器的環(huán)境光。一部分重定向的環(huán)境光射出顯示器并被觀看顯示器的人看見。這降低了顯示器對(duì)比度，并因此降低了顯示器的可讀性。

一種減少環(huán)境光的不利觀看影響的常規(guī)手段是在最外面的顯示層或蓋板上使用防反射(AR)涂層。雖然這對(duì)減少來自顯示器的鏡面反射成分是有用的，但是對(duì)減少由顯示器內(nèi)的各層引起的重定向成分并不同樣有效。事實(shí)上，AR涂層往往擴(kuò)大漫射的重定向成分，因?yàn)樗黾恿诉M(jìn)入顯示器并被重定向的環(huán)境光的量。重定向的環(huán)境光在明亮的環(huán)境中，尤其是戶外可變得尤其有問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開了OLED顯示器及LCD中的環(huán)境光減少的系統(tǒng)和方法?；罪@示器與環(huán)境光減少(ALR)結(jié)構(gòu)相接，以形成顯示系統(tǒng)。ALR結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)ALR部件。ALR部件可為光致變色部件或固定的中性密度部件。ALR結(jié)構(gòu)衰減進(jìn)入的環(huán)境光以及在基底顯示器內(nèi)產(chǎn)生并從顯示系統(tǒng)發(fā)射出并進(jìn)入周圍環(huán)境中的出射的重定向的環(huán)境光。這相對(duì)于單獨(dú)的基底顯示器的環(huán)境對(duì)比度而增加了環(huán)境對(duì)比度。

本公開的一個(gè)方面是在弱光(low-light)或亮光周圍環(huán)境中顯示顯示圖像的顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：基底顯示器，被配置成產(chǎn)生所述顯示圖像，該基底顯示器包括OLED顯示器或LCD并具有上表面和結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)從入射在其上的環(huán)境光形成重定向的環(huán)境光；ALR結(jié)構(gòu)，所述ALR結(jié)構(gòu)與基底顯示器的上表面相接并具有上表面及光致變色部件，其中環(huán)境光朝向基底顯示器行進(jìn)穿過該光致變色部件，并與所述結(jié)構(gòu)相互作用以形成重定向的環(huán)境光，該重定向的環(huán)境光行進(jìn)穿過光致變色部件并離開ALR結(jié)構(gòu)的上表面；所述光致變色部件在弱光周圍環(huán)境中具有透明模式，其中光致變色部件沒有大幅度(substantially)衰減穿過它的環(huán)境光或重定向的環(huán)境光；以及所述光致變色部件在亮光周圍環(huán)境中具有變暗模式，其中光致變色部件大幅度衰減穿過它的環(huán)境光及重定向的環(huán)境光。

本公開的另一個(gè)方面是在弱光或亮光周圍環(huán)境中顯示顯示圖像的顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：基底顯示器，被配置成產(chǎn)生顯示圖像，該基底顯示器包括OLED顯示器并具有上表面結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)從入射在其上的環(huán)境光形成重定向的環(huán)境光；ALR結(jié)構(gòu)，所述ALR結(jié)構(gòu)與基底顯示器的上表面相接并具有上表面及中性密度部件，其中環(huán)境光朝向基底顯示器行進(jìn)穿過該中性密度部件，并與所述結(jié)構(gòu)相互作用以形成重定向的環(huán)境光，該重定向的環(huán)境光行進(jìn)穿過中性密度部件并離開ALR結(jié)構(gòu)的上表面；且其中該中性密度部件對(duì)于可見波長(zhǎng)具有在范圍30％≤T≤85％內(nèi)的固定的透射率T。

本公開的另一個(gè)方面是減少由顯示系統(tǒng)發(fā)射出的重定向的環(huán)境光的量的方法，該顯示系統(tǒng)具有上表面并包括基底顯示器，該基底顯示器具有上表面以及從環(huán)境光形成所述重定向的環(huán)境光的結(jié)構(gòu)。該方法包括：毗鄰(adjacent)基底顯示器的上表面布置光致變色部件，該光致變色部件當(dāng)處于具有弱的環(huán)境光的弱光周圍環(huán)境中時(shí)具有透明模式，并當(dāng)處于具有亮的環(huán)境光的亮光周圍環(huán)境中時(shí)具有變暗模式；當(dāng)處于弱光環(huán)境和透明模式中時(shí)，使弱的環(huán)境光傳輸通過光致變色部件至所述結(jié)構(gòu)以形成重定向的環(huán)境光，并使第一量的重定向的環(huán)境光穿過光致變色部件并離開顯示器上表面；以及當(dāng)處于亮光環(huán)境和變暗模式中時(shí)，使亮的環(huán)境光傳輸通過光致變色部件至所述結(jié)構(gòu)以形成重定向的環(huán)境光，并使重定向的環(huán)境光穿過光致變色部件以產(chǎn)生從顯示器上表面發(fā)射出的第二量的重定向的環(huán)境光，其中，該第二量的衰減的重定向的環(huán)境光少于該第一量。

本公開的另一個(gè)方面是減少從OLED基底顯示器發(fā)射出的重定向的環(huán)境光的量的方法，該基底顯示器具有上表面和從環(huán)境光形成重定向的環(huán)境光的結(jié)構(gòu)。該方法包括：毗鄰基底顯示器的上表面布置中性密度部件，該中性密度部件具有在范圍30％≤T≤85％內(nèi)的固定的透射率T、在范圍0.5mm≤TH1≤5mm內(nèi)的厚度TH1，以及與周圍環(huán)境直接相接的上表面；使環(huán)境光傳輸通過中性密度部件至所述結(jié)構(gòu)以形成重定向的環(huán)境光；并使漫射地重定向的環(huán)境光穿過中性密度部件并離開上表面進(jìn)入周圍環(huán)境。

在以下的詳細(xì)描述中陳述了附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言根據(jù)所作描述就容易理解，或者通過實(shí)施詳細(xì)描述、本發(fā)明的權(quán)利要求書以及附圖所述的實(shí)施例而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上一般描述和以下詳細(xì)描述兩者僅為示例性的，并且它們旨在提供用于理解權(quán)利要求書的本質(zhì)和特性的概觀或框架。

附圖說明

包括附圖以便用于提供進(jìn)一步的理解，且附圖被結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成其一部分。附圖示出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，并與詳細(xì)說明書一起用來解釋各實(shí)施例的原理和操作。如此，按照下文中的詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖，本公開將會(huì)被更加全面地理解，其中：

圖1是根據(jù)本公開的包括顯示系統(tǒng)的示例顯示設(shè)備的正視圖，其中通過示例的方式以智能手機(jī)的形式示出該顯示設(shè)備及其顯示圖像；

圖2是根據(jù)本公開的示例顯示設(shè)備的截面圖，其中，該顯示設(shè)備包括OLED或LCD基底顯示器以及與基底顯示器相接的具有至少一個(gè)ALR部件的ALR結(jié)構(gòu)；

圖3是類似于圖2的示例顯示設(shè)備的截面圖，其中，ALR部件包括化學(xué)強(qiáng)化的光致變色蓋板；

圖4A是在弱光環(huán)境中示出的圖3的示例顯示設(shè)備，示出了環(huán)境光如何進(jìn)入顯示設(shè)備并形成被正在觀看顯示圖像的用戶看見的重定向的環(huán)境光；

圖4B類似于圖4A，但其中顯示設(shè)備在使化學(xué)強(qiáng)化的光致變色蓋板變暗的亮光環(huán)境中，相比于使蓋板保持透明的量，這用于減少將到達(dá)用戶的重定向的環(huán)境光的量；

圖5類似于圖4B，并示出了顯示系統(tǒng)的示例實(shí)施例，其中ALR結(jié)構(gòu)的ALR部件包括中性密度層；

圖6A與6B類似于圖4A與4B，并示出了顯示系統(tǒng)的示例實(shí)施例，其中，ALR結(jié)構(gòu)的ALR部件包括光致變色粘合層；以及

圖7A與7B類似于圖6B與6B，并示出了顯示系統(tǒng)的示例實(shí)施例，其中，ALR結(jié)構(gòu)的ALR部件包括光致變色層。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在詳細(xì)參照本公開的多種實(shí)施例，在附圖中示出了這些實(shí)施例的示例。將盡可能地在所有附圖中使用相同或類似的附圖標(biāo)記來指示相同或類似的部分。這些附圖不一定按比例繪制，并且一個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附圖中哪里已經(jīng)被簡(jiǎn)化以示出本公開的關(guān)鍵方面。

下面闡述的權(quán)利要求書納入并作為此詳細(xì)說明的組成部分。

本文中提到的任何出版物或?qū)＠募恼麄€(gè)公開通過引用結(jié)合于此。

為了參考起見在一些附圖中顯示了笛卡爾坐標(biāo)，但是笛卡爾坐標(biāo)不旨在對(duì)方向或取向的限制。

本文使用的術(shù)語“環(huán)境對(duì)比度”是在白天顯示器的可讀性的測(cè)度，并在例如凱利(Kelly)等人的“Display daylight ambient contrast measurement methods and daylight readability(顯示器白天環(huán)境對(duì)比度測(cè)量方法與白天可讀性)”，信息顯示學(xué)會(huì)雜志14(J.Soc.Information Display 14)，no.11(2006年11月)：1019-1030的文章中被描述。

環(huán)境對(duì)比度(ACR)被定義為BB/BD，其中BB為當(dāng)顯示亮的圖像時(shí)顯示器的亮度，而BD為當(dāng)顯示暗的圖像時(shí)顯示器的亮度。在顯示器上存在選擇量的環(huán)境照明時(shí)測(cè)量ACR。

術(shù)語“光致變色部件”指的是在弱光周圍環(huán)境中具有第一模式(或“透明”模式)的部件，其中該部件基本上透明，以及在亮光周圍環(huán)境中具有第二模式(或“變暗”模式)的該部件，其中該部件相比于透明模式具有顯著的衰減。第一和第二模式之間的轉(zhuǎn)變由大量的激活光存在于亮光環(huán)境中而引起。在示例中，激活光具有不可見的(例如，紫外的)波長(zhǎng)。第一模式與第二模式之間的轉(zhuǎn)變可以是連續(xù)的并取決于穿過光致變色部件的激活光的量。一些激活光可存在于弱光環(huán)境中，但并非處于足夠量來啟動(dòng)光致變色部件從第一模式到第二模式的透射的實(shí)質(zhì)改變。在第一或“透明”模式中的透射表示為T1，且在第二或者“變暗”模式中的透射表示為T2。

本文使用的與下文介紹的環(huán)境光減少(ALR)部件相關(guān)的術(shù)語“透射”指的是部件的體光學(xué)透射，即，它不包括由于表面反射造成的透射損失?？蓮拿繂挝婚L(zhǎng)度的吸光度α乘以ALR部件的厚度確定ALR部件的透射。

顯示設(shè)備

圖1是通過示例方式以智能手機(jī)的形式示出的示例性顯示設(shè)備10的正視圖。顯示設(shè)備10可以是可用在弱光和亮光環(huán)境中的多種不同類型的顯示設(shè)備中的任何一種。示例性的顯示設(shè)備包括智能手機(jī)、移動(dòng)電話、平板電腦、電子閱讀器、膝上型計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等。根據(jù)本公開且如下文更詳細(xì)描述的，顯示設(shè)備10包括顯示系統(tǒng)20。顯示設(shè)備10處于包括環(huán)境光100的周圍環(huán)境90中，環(huán)境光100可入射至并進(jìn)入顯示系統(tǒng)20。進(jìn)入顯示系統(tǒng)20的環(huán)境光100(即，進(jìn)入光)可產(chǎn)生重定向的環(huán)境光101，該重定向的環(huán)境光從顯示系統(tǒng)的上表面射出作為降低環(huán)境對(duì)比度的出射光。

顯示系統(tǒng)

圖2是在X-Z平面中截取的根據(jù)本公開的顯示系統(tǒng)20的截面圖。顯示系統(tǒng)20包括基底顯示器30。基底顯示器30可以是基于OLED的或基于LCD的。基底顯示器30包括上表面32及一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)34，該一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)34漫射地重定向從周圍環(huán)境90進(jìn)入顯示系統(tǒng)20并入射在該結(jié)構(gòu)上的環(huán)境光100。結(jié)構(gòu)34可漫射地和鏡面地反射入射于其上的環(huán)境光100。在示例中，結(jié)構(gòu)34由基底顯示器30的不同層之間的折射率差定義，使得重定向的環(huán)境光101可起源于基底顯示器內(nèi)的不同深度處。

基底顯示器30發(fā)射顯示光36，該顯示光36被觀看者(使用者)120觀看并代表由基底顯示器形成的相應(yīng)的顯示圖像。因此，顯示光36也被稱為“顯示圖像”36。示例性的顯示圖像36在圖1中的顯示系統(tǒng)20上示出。

顯示系統(tǒng)20還包括環(huán)境光減少(ALR)結(jié)構(gòu)40，該環(huán)境光減少結(jié)構(gòu)具有限定顯示系統(tǒng)上表面的上表面42及與基底顯示器30的上表面32相接的下表面44。上表面42通常代表顯示系統(tǒng)20的最外層表面，即，與周圍環(huán)境90相接的表面(因此，上表面42也是顯示系統(tǒng)的上表面)。因此，顯示圖像36穿過ALR結(jié)構(gòu)40被觀看者120觀看。

ALR結(jié)構(gòu)40的功能為相比于當(dāng)ALR結(jié)構(gòu)不存在時(shí)由基底顯示器30發(fā)射的重定向的環(huán)境光的量，大幅度減少從顯示系統(tǒng)20的上表面42發(fā)射的重定向的環(huán)境光101的量。在示例中，完成此功能的同時(shí)還維持足夠高的ACR，例如，ACR>10或ACR>50或甚至ACR>100。在示例中，具有ALR結(jié)構(gòu)40的顯示系統(tǒng)20的ACR大于基底顯示器30的ACR。

ALR結(jié)構(gòu)40包括至少一個(gè)ALR部件50，該ALR部件50具有上表面52。在一個(gè)示例中，ALR部件50包括具有上述透明模式和變暗模式的光致變色部件，這取決于它是在弱光還是亮光環(huán)境中。在另一示例中，ALR部件50具有不改變的(固定的)中性密度，該不改變的中性密度限定了每單位長(zhǎng)度的選出的衰減α，其進(jìn)而對(duì)給定的厚度TH1限定了選出的(固定的)透射T。下文中更詳細(xì)地描述了利用具有不同類型的ALR部件50的ALR結(jié)構(gòu)40的示例顯示系統(tǒng)20。

ALR部件50的示例材料包括玻璃或聚合物。厚度TH1的示例厚度范圍是0.05mm≤TH1≤5mm。在基于聚合物的光致變色ALR部件50的情況下，吸光度α的示例范圍是0.2cm^-1≤α≤100cm^-1。在基于玻璃的光致變色ALR部件50的情況下，吸光度α的示例范圍是0.2cm^-1≤α≤10cm^-1。

具有化學(xué)強(qiáng)化的光致變色蓋板的顯示系統(tǒng)

圖3類似于圖2，并示出了示例顯示系統(tǒng)20的截面圖。ALR結(jié)構(gòu)40包括基本上透明的粘合層60，該粘合層處于上表面32的頂上并包括上表面62及下表面64。透明粘合層60的示例材料包括硅樹脂及光學(xué)地交聯(lián)的聚合物。在示例中，粘合層60用于將ALR結(jié)構(gòu)40附連(相接)至基底顯示器30。

ALR結(jié)構(gòu)40還包括防反射(AR)涂層70，該防反射涂層具有限定上表面42的上表面72。ALR部件50被夾在透明粘合層60與AR涂層70之間。

ALR結(jié)構(gòu)40的ALR部件50包括化學(xué)強(qiáng)化的光致變色蓋板51，該蓋板處于透明粘合層60的上表面62的頂上。在示例中，如圖3所示，ALR部件50由厚度TH1的單個(gè)光致變色蓋板51構(gòu)成。在示例中，光致變色蓋板51的厚度在0.5mm≤TH1≤5mm的范圍內(nèi)。在示例中，光致變色蓋板51由化學(xué)強(qiáng)化的玻璃制成。這種玻璃的示例是玻璃(可從紐約康寧的康寧公司(Corning,Inc.,of Corning,New York)購得)，該玻璃將諸如鹵化銀之類的光致變色材料結(jié)合到玻璃基體內(nèi)。在另一示例中，光致變色蓋板51由除玻璃之外的材料制成，例如，塑料、聚合物、丙烯酸等，這些材料包括本領(lǐng)域已知的一種或多種類型的光致變色有機(jī)分子，例如，三芳基甲烷、芪類、氮雜芪、硝酮、俘精酸酐、螺吡喃、萘并吡喃、螺惡嗪、醌類等。

圖4A類似于圖3，并示出了顯示系統(tǒng)20如何在弱光環(huán)境90L中運(yùn)作。為便于說明，顯示圖像36被示為單個(gè)大箭頭，且忽略顯示系統(tǒng)20內(nèi)的折射效應(yīng)。示出了來自弱光環(huán)境90L的暗淡的(即，低強(qiáng)度)環(huán)境光100L以相對(duì)于z方向的入射角θ入射在AR涂層70的上表面72上。在弱光環(huán)境90L中，光致變色蓋板51處于透明模式，即，具有透射率T1(例如，80％或者更大)，使得其在弱光環(huán)境中是基本上透明的。AR涂層70減少了鏡面反射光100SR(點(diǎn)線)的量。在AR涂層70存在時(shí)法線入射下的環(huán)境光的鏡面反射通常少于4％。這意味著更多暗淡的環(huán)境光100L將進(jìn)入顯示系統(tǒng)20。

進(jìn)入顯示系統(tǒng)20的暗淡的環(huán)境光100L的一部分將被基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34在角度范圍內(nèi)重定向，以形成重定向的環(huán)境光101.該角度范圍限定了大多數(shù)重定向的環(huán)境光101行進(jìn)的地方。一些重定向的環(huán)境光101可處于角度范圍的外面。在示例中，重定向的環(huán)境光101包括漫射反射光以及鏡面反射光。重定向的環(huán)境光101還可包括散射光。

重定向的環(huán)境光101的一部分(虛線箭頭)行進(jìn)穿過透明的粘合層60、光致變色蓋板51及AR涂層70，并從顯示系統(tǒng)20的上表面42射出，并到達(dá)正在嘗試觀看顯示圖像36的觀看者120。在弱光環(huán)境90L中顯示系統(tǒng)20的行為到此刻為止與利用清晰的蓋板的傳統(tǒng)顯示系統(tǒng)的行為相同。

圖4B類似于圖4A，但其中顯示系統(tǒng)20處于包含亮的環(huán)境光100B的亮光環(huán)境90B中。在圖4B示出的示例中，亮光環(huán)境90B是日光環(huán)境，且亮的環(huán)境光100B是日光，例如，來自太陽91的直接的或間接的太陽光。如在弱光環(huán)境90L的情況中，AR涂層70減少來自光致變色蓋板51的上表面52的亮的環(huán)境光100B的反射的量，使得更多的亮的環(huán)境光進(jìn)入顯示系統(tǒng)20。

亮的環(huán)境光100B的非可見(例如，紫外)激活成分觸發(fā)光致變色蓋板51中的光致變色效應(yīng)，由此導(dǎo)致光致變色蓋板從透明模式轉(zhuǎn)變到變暗模式，該變暗模式在可見光譜上具有降低的透射率T2(即，T2<T1)。此降低的透射率T2提供給光致變色蓋板灰色，這指示可見光譜中波長(zhǎng)的中性密度(即，大體均勻的)衰減。

與使得光致變色蓋板保持在透明模式(或如果光致變色蓋板不存在)的量相比，亮的環(huán)境光100B隨著其行進(jìn)穿過光致變色蓋板51的衰減減少了到達(dá)基底顯示器30的內(nèi)部結(jié)構(gòu)34的亮的環(huán)境光的量。到達(dá)基底顯示器30的內(nèi)部結(jié)構(gòu)34的亮的環(huán)境光100B的一部分在上述的角度范圍內(nèi)被重定向，以形成上述的重定向的環(huán)境光101。

該重定向的環(huán)境光101隨著其往回行進(jìn)穿過光致變色蓋板51而被衰減，由此形成衰減的重定向的環(huán)境光102。衰減的重定向的環(huán)境光102穿過AR涂層70，且此光的一部分被正在觀看顯示圖像36的觀看者120看見。

因此，當(dāng)顯示系統(tǒng)20處于亮光環(huán)境90B時(shí)，亮的環(huán)境光100B通過兩次穿過(變暗模式)光致變色蓋板51而經(jīng)歷兩次衰減，但當(dāng)顯示系統(tǒng)處于弱光環(huán)境90L時(shí)，當(dāng)兩次穿過(透明模式)光致變色蓋板時(shí)基本上未經(jīng)歷衰減(或基本上很少的衰減)。因此，在透明模式中從顯示系統(tǒng)20發(fā)射出的重定向的環(huán)境光101的量大于在變暗模式中發(fā)射出的量。

這里注意到，AR涂層70對(duì)于從ALR結(jié)構(gòu)40內(nèi)行進(jìn)穿過AR涂層的光通常不是有效的AR屏障，因?yàn)锳R涂層被設(shè)計(jì)成利用上表面72上的空氣界面執(zhí)行其功能。

光致變色蓋板51的使用使得顯示系統(tǒng)20的環(huán)境對(duì)比度能夠被動(dòng)態(tài)地控制。這允許在亮光環(huán)境90B中基底顯示器30的提高的可讀性，同時(shí)也維持了在弱光(例如，戶內(nèi)或夜間)環(huán)境90L中的常規(guī)可讀性。

顯示系統(tǒng)20在亮光環(huán)境90B中的提高的可讀性具有不必只依賴于增加基底顯示器30的發(fā)光元件或光源的強(qiáng)度來增加顯示圖像36的亮度的優(yōu)勢(shì)。此特征節(jié)能，且在使用電池來給基底顯示器30供能的情況中用于對(duì)給定的電池電量延長(zhǎng)工作時(shí)間。

在顯示系統(tǒng)20的示例中，光致變色蓋板51在弱光環(huán)境90L中具有可見光譜中80％≤T1<100％的透射率T1，及在亮光環(huán)境90B中具有可見光譜中30％≤T2≤85％的透射率T2，其中，附加條件為T2<T1。

具有中性密度層的顯示系統(tǒng)

圖5類似于圖4B，并示出了顯示系統(tǒng)20的示例實(shí)施例，其中ALR部件50包括具有上表面152的中性密度層151，該上表面限定了ALR結(jié)構(gòu)40的最上層表面，且因此限定了顯示系統(tǒng)20的最上層表面。在示例中，ALR部件50由厚度TH1的單個(gè)中性密度層151構(gòu)成，該厚度TH1在示例中在范圍0.5mm≤TH1≤5mm內(nèi)，且具有在范圍30％≤T≤85％內(nèi)的固定的透射率T。在示例中，中性密度層151為中性密度材料片的形式。在示例中，中性密度層151用作顯示系統(tǒng)20的蓋板。AR涂層70(未顯示)是可選擇的。

在示例中，單個(gè)中性密度層151由中性密度玻璃、聚合物、丙烯酸、塑料等的片制成。在示例中，中性密度層151由諸如上述玻璃之類的化學(xué)強(qiáng)化玻璃構(gòu)成，或以其他方式包括諸如上述玻璃之類的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。中性密度層151的中性密度意味著可見波長(zhǎng)基本上以相等的量衰減。圖5的顯示系統(tǒng)20的實(shí)施例中的基底顯示器30是基于OLED的。已知基于OLED的顯示器具有環(huán)境光100的相對(duì)高的漫射反射率。

圖5示出環(huán)境光100A從周圍環(huán)境90入射至顯示系統(tǒng)20上，該周圍環(huán)境可以是弱光環(huán)境、亮光環(huán)境或中間光環(huán)境。環(huán)境光100A的一部分從中性密度層151的上表面152鏡面地反射作為鏡面反射光100SR(點(diǎn)線)，而大部分的環(huán)境光透射穿過上表面。透射的環(huán)境光100A隨著其行進(jìn)穿過中性密度層151而被衰減。衰減的透射環(huán)境光100A隨后行進(jìn)穿過透明的粘合層60，且此光的一部分被基于OLED的基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34重定向，以形成具有角度范圍的重定向的環(huán)境光101。該重定向的環(huán)境光101隨后行進(jìn)穿過透明的粘合層60，且穿過中性密度層151至正在觀看顯示圖像36的觀看者120。

因此，環(huán)境光100A通過兩次穿過中性密度層151而經(jīng)歷兩次衰減，而不管周圍環(huán)境90的亮度?？衫么吮冻趟p來提高ACR。下面的表1闡述了對(duì)于具有AR涂層的傳統(tǒng)的OLED顯示器、對(duì)于沒有AR涂層的傳統(tǒng)的OLED顯示器以及對(duì)于具有中性密度層151(以中性密度玻璃的形式)的示例基于OLED的顯示系統(tǒng)20的利用600勒克斯(lux)環(huán)境光100A測(cè)量的ACR。

表1指示利用具有80％中性密度的中性密度層151且沒有AR涂層70的基于OLED的顯示系統(tǒng)20具有比具有或沒有AR涂層的傳統(tǒng)的OLED顯示器更高的ARC。

這里注意，廣泛理解到，顯示器的上表面上的AR涂層用于增加顯示器的環(huán)境對(duì)比度。然而，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在某些情況下，AR涂層實(shí)際上可用于降低環(huán)境對(duì)比度。一種這種情況是對(duì)于OLED基底顯示器30，該OLED基底顯示器具有結(jié)構(gòu)34，所述結(jié)構(gòu)34引起大量的重定向光101，相比于鏡面成分，所述重定向光具有大的漫射成分。AR涂層增加到達(dá)結(jié)構(gòu)34的環(huán)境光100的量，由此引起增加量的到達(dá)觀看者120的重定向的光101。

具有光致變色粘合層的顯示系統(tǒng)

圖6A類似于圖4A，并示出了示例顯示系統(tǒng)20，其中，ALR結(jié)構(gòu)40包括清晰的(即，光學(xué)透明的)蓋板80，該蓋板80具有上表面82，AR涂層70處于該上表面上。ALR部件50包括光致變色粘合層251，該光致變色粘合層具有上表面252，透明蓋板80處于該上表面上。在示例中，如示出的，ALR部件50由替代了透明粘合層60的單個(gè)光致變色粘合層251構(gòu)成。

在示例中，通過將光致變色染料與光學(xué)清晰的(透明的)粘合劑混合形成光致變色粘合層251。一旦透明蓋板80與光致變色粘合層251相接，UV交聯(lián)可被用于凝固(例如，UV固化)。

在示例實(shí)施例中，光致變色粘合層251在被可見波長(zhǎng)光譜外的(例如，UV波長(zhǎng)的)激活波長(zhǎng)輻射時(shí)而變暗時(shí)變成偏振的。換句話說，光致變色粘合層251還具有隨變暗模式發(fā)生的偏振模式。在此情況下，使偏振的光致變色粘合層251的偏振方向與下面的基底顯示器30的偏振方向基本上對(duì)準(zhǔn)，以通過避免不利的交叉偏振器影響來提供顯示光36的最大透射。

在圖6A中，示出了來自弱光環(huán)境90L的暗淡的(即，低強(qiáng)度)環(huán)境光100L以相對(duì)于z方向的入射角θ入射在AR涂層70的上表面72上。該AR涂層70減少了鏡面反射(示為鏡面反射光100SR(即，點(diǎn)線))，這意味著更多的暗淡的環(huán)境光100L將進(jìn)入顯示系統(tǒng)20。透射的暗淡的環(huán)境光100L的一部分行進(jìn)穿過透明蓋板80以及光致變色粘合層251，該光致變色粘合層由于環(huán)境光100L的相對(duì)低的強(qiáng)度或由于缺乏激活紫外光(例如，來自非紫外產(chǎn)生的室內(nèi)照明)而處于透明模式。

環(huán)境光100L隨后入射在基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34上，并被這些結(jié)構(gòu)重定向，以形成重定向的環(huán)境光101。重定向的環(huán)境光101的一部分(即，虛線箭頭)行進(jìn)穿過光致變色粘合層251、透明蓋板80以及AR涂層70至正在觀看顯示圖像36的用戶120。在弱光環(huán)境90L中的顯示系統(tǒng)20的行為因此與利用清晰的蓋板的傳統(tǒng)顯示器的行為相同。

在圖6B示出的示例中，顯示系統(tǒng)20處于包括亮的環(huán)境光100B的亮光周圍環(huán)境90B中。AR涂層70減少亮的環(huán)境光100B從顯示器上表面42反射的量，使得更多的亮的環(huán)境光進(jìn)入顯示系統(tǒng)20，并行進(jìn)穿過透明蓋板80至光致變色粘合層251。

亮的環(huán)境光100B的非可見(例如，紫外)活躍波長(zhǎng)觸發(fā)光致變色粘合層251中的光致變色效應(yīng)，由此導(dǎo)致光致變色粘合層轉(zhuǎn)變到變暗模式，該變暗模式在可見光譜上具有降低的透射率T2(即，T2<T1)。此降低的透射率T2提供給光致變色粘合層251灰色，這指示可見光譜中波長(zhǎng)的中性密度(即，大體均勻的)衰減。光致變色粘合層251內(nèi)的亮的環(huán)境光100B的衰減減少了到達(dá)基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34的亮的環(huán)境光的量。到達(dá)基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34的那部分亮的環(huán)境光100B在上述的角度范圍內(nèi)被重定向，以形成重定向的環(huán)境光101。

該重定向的環(huán)境光101隨著其往回行進(jìn)穿過(變暗的)光致變色粘合層251而被衰減，由此形成衰減的重定向的環(huán)境光102。衰減的重定向的環(huán)境光102穿過AR涂層70，且此光的一部分到達(dá)觀看者120。

在光致變色粘合層251在變暗時(shí)變成偏振的情況下，亮的環(huán)境光100B的附加衰減在亮的環(huán)境光第一次穿過偏振的光致變色粘合層期間發(fā)生。這假設(shè)亮的環(huán)境光100B最初是隨機(jī)偏振的，這對(duì)大多數(shù)亮光周圍環(huán)境90B，尤其是戶外環(huán)境是真的。穿過理想偏振器的隨機(jī)偏振光被衰減0.5的因子。亮的環(huán)境光100B被偏振的光致變色粘合層251衰減的精確量取決于實(shí)際的偏振度(例如，如通過由使兩個(gè)這種偏振層交叉產(chǎn)生的消光系數(shù)所測(cè)量的)以及取決于層厚度TH1。

在顯示系統(tǒng)20的示例中，光致變色粘合層251在弱光環(huán)境90L中具有可見光譜中80％≤T1<100％的透明模式中的透射率T1，及在亮光環(huán)境90B中具有可見光譜中30％≤T2≤85％的變暗模式中的透射率T2，其中，條件為T2<T1。在示例中，光致變色粘合層251具有在范圍0.05mm≤TH1≤5mm內(nèi)的厚度TH1。

因此，當(dāng)顯示系統(tǒng)20處于亮光環(huán)境90B時(shí)，亮的環(huán)境光100B通過兩次穿過光致變色粘合層251而經(jīng)歷兩次衰減(且如果該層在變暗模式中也是偏振的，則經(jīng)歷高達(dá)0.5的可選擇的衰減)，但當(dāng)顯示系統(tǒng)處于弱光環(huán)境90L中時(shí)基本上未經(jīng)歷衰減。

ALR結(jié)構(gòu)40中光致變色粘合層251的使用實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示系統(tǒng)20的環(huán)境對(duì)比度的動(dòng)態(tài)控制。這允許在亮光環(huán)境90B中基底顯示器30的提高的可讀性，同時(shí)也維持了在弱光(例如，戶內(nèi)或夜間)環(huán)境90L中的常規(guī)可讀性。在亮光環(huán)境90B中的提高的可讀性具有不必只依賴于增加基底顯示器30的發(fā)光元件或光源的強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。此特征節(jié)能，且在使用電池來給基底顯示器30供能的情況中用于對(duì)給定的電池電量延長(zhǎng)工作時(shí)間。

具有光致變色層的顯示系統(tǒng)

圖7A類似于圖6A，并示出了示例顯示系統(tǒng)20，其中ALR結(jié)構(gòu)40包括夾在透明蓋板80與透明粘合層60之間的ALR部件50，其中，AR涂層70在透明蓋板的上表面82的頂上。

ALR部件50包括具有上表面352的光致變色層351。在示例中，ALR部件50由單個(gè)光致變色層351構(gòu)成。光致變色層351可通過利用有機(jī)光致變色染料的單體混合物來涂布玻璃襯底，繼之通過例如經(jīng)由熱或者UV曝光的固化來形成。

在示例實(shí)施例中，光致變色層351在通過利用可見波長(zhǎng)之外(例如，UV波長(zhǎng))的激活波長(zhǎng)對(duì)層的照射而變暗時(shí)變成偏振的。換句話說，光致變色層351也具有隨變暗模式發(fā)生的偏振模式。在此情況下，使光致變色層351的偏振的方向與下面的基底顯示器30的偏振方向基本上對(duì)準(zhǔn)，以通過避免不利的交叉偏振器影響來提供顯示光36的最大透射。

在圖7A中，示出了來自弱光環(huán)境90L的暗淡的(即，低強(qiáng)度)環(huán)境光100L以相對(duì)于z方向的入射角θ入射在(可選擇的)AR涂層70的上表面72上。AR涂層70減少了鏡面反射，該鏡面反射被示為鏡面反射光100SR(即，點(diǎn)線)，這意味著更多的暗淡的環(huán)境光100L將進(jìn)入顯示系統(tǒng)20。透射的暗淡的環(huán)境光100L的一部分行進(jìn)穿過透明蓋板80并穿過光致變色層351，該光致變色層具有透射率T1，該光致變色層由于環(huán)境光100L的相對(duì)低的強(qiáng)度或由于缺乏激活紫外光(例如，來自非紫外產(chǎn)生的室內(nèi)照明)而基本上是透明的。

暗淡的環(huán)境光100L隨后穿過透明的粘合層60，并隨后入射在基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34上，且從結(jié)構(gòu)34漫射地反射，以形成重定向的環(huán)境光101。重定向的環(huán)境光101的一部分(即，虛線箭頭)行進(jìn)穿過透明的粘合層60、穿過光致變色層351、穿過透明蓋板80以及AR涂層70并被正在觀看顯示圖像36的觀看者120看見。在弱光環(huán)境90L中的顯示系統(tǒng)20的行為因此與傳統(tǒng)顯示器的行為相同。

在圖7B示出的示例中，顯示系統(tǒng)20處于包括亮的環(huán)境光100B的亮光環(huán)境90B中。AR涂層70減少亮的環(huán)境光100B從ALR結(jié)構(gòu)40的上表面42反射的量，使得更多的亮的環(huán)境光進(jìn)入透明蓋板80，并行進(jìn)至光致變色層351。

亮的環(huán)境光100B的非可見(例如，紫外)成分觸發(fā)光致變色層351中的光致變色效應(yīng)，由此導(dǎo)致光致變色層轉(zhuǎn)變到變暗模式，該變暗模式在可見光譜上具有降低的透射率T2(即，T2<T1)。此降低的透射率提供給光致變色層351灰色，這指示可見光譜中波長(zhǎng)的中性密度(即，大體均勻的)衰減。由于該降低的透射率T2造成的光致變色層351內(nèi)的亮的環(huán)境光100B的衰減減少了到達(dá)基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34的亮的環(huán)境光的量。到達(dá)基底顯示器30的結(jié)構(gòu)34的那部分亮的環(huán)境光100B在上述的角度范圍內(nèi)被重定向，以形成重定向的環(huán)境光101。

該重定向的環(huán)境光101隨著其往回行進(jìn)穿過透明粘合層60并穿過光致變色層351而被衰減，由此形成衰減的重定向的環(huán)境光102。衰減的重定向的環(huán)境光102穿過透明蓋板80及AR涂層70，且此光的一部分被觀看者120看見。

在光致變色層351在變暗時(shí)變成偏振的情況下，亮的環(huán)境光100B的附加衰減在亮的環(huán)境光第一次穿過偏振的光致變色層期間發(fā)生。這假設(shè)亮的環(huán)境光100B最初是隨機(jī)偏振的，這對(duì)大多數(shù)亮光周圍環(huán)境90B，尤其是戶外環(huán)境是真的。如上所述，穿過理想偏振器的隨機(jī)偏振的光被衰減1/2的因子。亮的環(huán)境光100B被偏振的光致變色層351衰減的精確量取決于偏振的實(shí)際強(qiáng)度(例如，如通過由使兩個(gè)這種偏振層交叉產(chǎn)生的消光系數(shù)所測(cè)量的)以及取決于層厚度TH1。

在顯示系統(tǒng)20的示例中，光致變色層351在弱光環(huán)境90L中具有可見光譜中80％≤T1<100％的透明模式中的透射率T1，及在亮光環(huán)境90B中具有可見光譜中30％≤T2≤85％的變暗模式中的透射率T2，其中，條件為T2<T1。在示例中，光致變色層351具有在范圍0.05mm≤TH1≤5mm內(nèi)的厚度TH1。

因此，當(dāng)顯示系統(tǒng)20處于亮光環(huán)境90B時(shí)，亮的環(huán)境光100B通過兩次穿過光致變色層351而經(jīng)歷兩次衰減(且如果該層是偏振的，則經(jīng)歷高達(dá)0.5的可選擇的衰減)，但當(dāng)顯示系統(tǒng)處于弱光環(huán)境90L中時(shí)基本上未經(jīng)歷衰減。

在ALR結(jié)構(gòu)40中使用光致變色層351實(shí)現(xiàn)對(duì)到達(dá)用戶120的衰減的重定向的環(huán)境光102的量的動(dòng)態(tài)控制，以提高顯示系統(tǒng)20的環(huán)境對(duì)比度。這允許在亮光環(huán)境90B中基底顯示器30的顯示圖像36的提高的可讀性，同時(shí)也維持了在弱光(例如，戶內(nèi)或夜間)環(huán)境90L中的常規(guī)可讀性。在亮光環(huán)境90B中的提高的可讀性具有不必只依賴于增加基底顯示器30的發(fā)光元件或光源的強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。此特征節(jié)能，且在使用電池來給基底顯示器30供能的情況中用于對(duì)給定的電池電量延長(zhǎng)工作時(shí)間。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯地可對(duì)本文所述公開的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行修改而不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神或范圍。因此，本公開涵蓋修改和變形，只要它們落入所附權(quán)利要求與其等效物的范圍之內(nèi)。