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TWI886529B - 顯示面板 - Google Patents

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TWI886529B
TWI886529B TW112128763A TW112128763A TWI886529B TW I886529 B TWI886529 B TW I886529B TW 112128763 A TW112128763 A TW 112128763A TW 112128763 A TW112128763 A TW 112128763A TW I886529 B TWI886529 B TW I886529B
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Taiwan
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light
display panel
circuit substrate
microlenses
microlens
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TW112128763A
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呂詩樺
楊子玄
丘兆仟
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友達光電股份有限公司
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Abstract

一種顯示面板包括電路基板、多個發光元件、多個微透鏡 以及多個虛設微透鏡。電路基板設有多個畫素區。各個畫素區設有這些發光元件。多個微透鏡設置在電路基板上，且分別重疊於這些發光元件。多個虛設微透鏡設置在這些微透鏡之間，且不重疊於這些發光元件。

Description

顯示面板
本發明是有關於一種顯示技術，且特別是有關於一種顯示面板。
發光二極體顯示器因具有高色彩飽和度、應答速度快及高對比的光學表現而逐漸受市場青睞。其中，微型發光二極體顯示器更因具有低能耗及材料使用壽命較長的特性而具有發展優勢。為了提升微型發光二極體的出光效率，在微型發光二極體被轉移並接合至電路基板後，會在其出光面的一側設置微透鏡來改變其出光場型。然而，當微型發光二極體的排列間距增加時，重疊於多個微型發光二極體的多個微透鏡之間的空缺區會擴大，使得這些微透鏡的曲率半徑在製程後的變異量過大而影響整體的出光均勻性及出光效率。
本發明提供一種顯示面板，其出光效率及均勻性都較佳。
本發明的顯示面板，包括電路基板、多個發光元件、多個 微透鏡以及多個虛設微透鏡。電路基板設有多個畫素區。各個畫素區設有這些發光元件。多個微透鏡設置在電路基板上，且分別重疊於這些發光元件。多個虛設微透鏡設置在這些微透鏡之間，且不重疊於這些發光元件。
基於上述，在本發明的一實施例的顯示面板中，重疊發光元件設置的微透鏡能有效提高發光元件的出光效率。藉由在微透鏡周圍且不重疊於發光元件的區域設置多個虛設微透鏡，能有效降低微透鏡的曲率半徑在製程後的變異量。
10、10A、20、30、30A、30B:顯示面板
100:電路基板
100s:表面
101:基板
102:透光基板
105:畫素驅動層
108:接合墊
110:隔離結構層
110r:凹槽
110s:斜面
120、121、122、123:發光元件
140、145:平坦層
151、151a:微透鏡
153、153a:虛設微透鏡
160:封裝層
180、180A、180B:遮光圖案層
185:遮光圖案
d1:內徑
d2:外徑
Da1、Da2、Da3、Da4:圓徑
ES:出光面
OP:開口
P1、P2:節距
PA:畫素區
R、R1:曲率半徑
RP:環狀圖案
S:間距
w:寬度
X、Y、Z:方向
A-A’、B-B’、C-C’、D-D’:剖線
θ:夾角
圖1是依照本發明的第一實施例的顯示面板的正視示意圖。
圖2是圖1的顯示面板的剖視示意圖。
圖3是圖1的顯示面板的另一種變形實施態樣的正視示意圖。
圖4是依照本發明的第二實施例的顯示面板的正視示意圖。
圖5是圖4的顯示面板的剖視示意圖。
圖6是依照本發明的第三實施例的顯示面板的正視示意圖。
圖7是圖6的顯示面板的剖視示意圖。
圖8是依照本發明的第四實施例的顯示面板的正視示意圖。
圖9是圖8的顯示面板的剖視示意圖。
圖10是依照本發明的第五實施例的顯示面板的正視示意圖。
本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」可依量測性質、切割性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」可為二元件間存在其它元件。
此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件的「下」側的元件將被定向在其它元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特 定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「上面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或(and/or)公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制申請專利範圍。
現將詳細地參考本發明的示範性實施方式，示範性實施方式的實例說明於所附圖式中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。
圖1是依照本發明的第一實施例的顯示面板的正視示意圖。圖2是圖1的顯示面板的剖視示意圖。圖3是圖1的顯示面板的另一種變形實施態樣的正視示意圖。圖2對應圖1的剖線A-A’處。為清楚呈現起見，圖1僅繪示出圖2的電路基板100、微透鏡151、虛設微透鏡153及發光元件120。
請參照圖1及圖2，顯示面板10包括電路基板100以及設置在電路基板100上的多個發光元件120、多個微透鏡151及多個虛設微透鏡153。電路基板100設有多個畫素區PA，且這些畫 素區PA可沿著方向X與方向Y陣列排列，但不限於此。
舉例來說，在本實施例中，各個畫素區PA內可選擇性地設有發光顏色彼此不同(例如紅色、綠色與藍色)的三個發光元件120，分別為第一發光元件121、第二發光元件122與第三發光元件123，但不限於此。
為了提高發光元件120的出光效率，各個畫素區PA內對應地設有三個微透鏡151，且這些微透鏡151分別重疊於第一發光元件121、第二發光元件122與第三發光元件123。此處的重疊關係例如是指發光元件120與微透鏡151沿著電路基板100的表面100s的法線方向(例如方向Z)相重疊。以下若未特別提及，則任兩構件的重疊關係都是以相同的方式來界定，便不再贅述兩者的重疊方向。
在本實施例中，第一發光元件121與第二發光元件122可沿著方向X排列，第二發光元件122與第三發光元件123可沿著方向Y排列，且這三個發光元件120與三個微透鏡151是設置在畫素區PA內偏右上角的區域(如圖1所示)，但不限於此。特別注意的是，不同畫素區PA內的多個微透鏡151之間設有多個虛設微透鏡153，且這些虛設微透鏡153並不重疊於多個發光元件120。
舉例來說，每個畫素區PA在方向X上的寬度可容納三個依節距P1排列的發光元件120，且在方向Y上的寬度可容納三個依節距P2排列的發光元件120，亦即本實施例的畫素區PA可 容納九個發光元件120及九個微透鏡151。然而，在本實施例中，每個畫素區PA無論是在方向X或方向Y上都未排滿發光元件120而形成六個發光元件120(或六個微透鏡151)設置範圍的空缺區。
因此，藉由在空缺區內設置虛設微透鏡153，可有效降低微透鏡151的結構尺寸(例如曲率半徑R或圓徑Da1)因周圍的空缺區過大而產生實質的製程變異量，進而提升顯示面板10整體的出光效率及均勻性。在本實施例中，每個畫素區PA內的虛設微透鏡153的配置數量例如是六個，但不以此為限。
在另一個變形實施例中，顯示面板10A的每個畫素區PA內的虛設微透鏡153的配置數量例如是五個(如圖3所示)，即相較於圖1的顯示面板10少設置一個虛設微透鏡153。特別注意的是，在變形實施例的顯示面板10A中，每一個重疊發光元件120的微透鏡151無論是在方向X或方向Y上的相對兩側都設有虛設微透鏡153。因此，即使每個畫素區PA的空缺區未排列滿虛設微透鏡153仍可提升多個微透鏡151在結構尺寸上的均勻性。
從另一觀點來說，在每個畫素區PA中，多個虛設微透鏡153在電路基板100上的正投影面積不同於多個微透鏡151在電路基板100上的正投影面積。較佳地，每個畫素區PA內的多個微透鏡151在電路基板100上的正投影面積對該畫素區PA在電路基板100上的正投影面積的百分比值介於0.5%至30%的範圍內。每個畫素區PA內的多個虛設微透鏡153在電路基板100上的正投影面積對該畫素區PA在電路基板100上的正投影面積的百分 比值介於0.2%至70%的範圍內。
在本實施例中，三個微透鏡151與六個虛設微透鏡153可沿著方向X依節距P1間隔排列成三列，並且沿著方向Y依節距P2間隔排列成三行。其中，節距P1與節距P2可相等或彼此不同，本發明並不加以限制。另一方面，微透鏡151與虛設微透鏡153分別具有第一圓徑Da1與第二圓徑Da2，且第一圓徑Da1與第二圓徑Da2可選擇性地相同。從另一觀點來說，微透鏡151與虛設微透鏡153各自可具有相同的曲率半徑R，但不以此為限。
請參照圖2，電路基板100可包括基板101以及設置在基板101上的畫素驅動層105。畫素驅動層105可包括未繪示的多條訊號線(例如掃描線、資料線或電源線)、多個開關元件(例如薄膜電晶體)與多個被動元件(例如電容器)，這些元件可構成多個畫素電路並且與對應的至少一訊號線電性連接，但不限於此。
在本實施例中，畫素驅動層105上還可設有隔離結構層110與多個接合墊108。詳細地，隔離結構層110可具有多個凹槽110r，多個接合墊108設置在這些凹槽110r內，且用於接合多個發光元件120。亦即，隔離結構層110的這些凹槽110r內還設有多個發光元件120。需說明的是，本發明並不加以限制每一個凹槽110r內所設置的發光元件120數量，在其他實施例中，隔離結構層的每一個凹槽內的發光元件120數量可以是複數個。
隔離結構層110與電路基板100具有定義凹槽110r的斜面110s與表面100s，斜面110s與表面100s的法線方向(例如方 向Z)之間的夾角θ較佳地可大於或等於30度且小於或等於60度。
進一步而言，發光元件120與隔離結構層110上可覆蓋有平坦層140，且微透鏡151與虛設微透鏡153設置在平坦層140上。平坦層140的材質分別可包括無機材料(例如氧化矽、氮化矽或氮氧化矽，但不限於此)、有機材料(例如聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂或壓克力系樹脂，但不限於此)、或其它合適的材料。在本實施例中，微透鏡151可以是有機光阻材料製作而成，但不限於此。
在本實施例中，發光元件120背離電路基板100的出光面ES與相重疊的微透鏡151之間具有間距S。間距S較佳地可大於或等於10微米且小於或等於150微米。微透鏡151在平坦層140上的正投影輪廓為圓形，且具有曲率半徑R。曲率半徑R較佳地可大於或等於10微米且小於或等於50微米。在一較佳的實施例中，間距S對曲率半徑R的比值大於或等於0.1且小於或等於4。
顯示面板10還可選擇性地包括封裝層160和透光基板102。透光基板102設置在微透鏡151背離電路基板100的一側。封裝層160設置在透光基板102與平坦層140之間，且覆蓋多個微透鏡151與多個虛設微透鏡153。封裝層160的材料包括光阻、樹脂、矽膠或其他合適的材料。透光基板102的材料包括玻璃、石英、高分子聚合物(例如聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二 酯)、或其他合適的透光板材。
以下將列舉另一些實施例以詳細說明本發明，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面板的正視示意圖。圖5是圖4的顯示面板的剖視示意圖。圖5對應於圖4的剖線B-B’處。為清楚呈現起見，圖4僅繪示出圖5的電路基板100、微透鏡151、微透鏡151a、虛設微透鏡153及發光元件120。
請參照圖4及圖5，本實施例的顯示面板20與圖1的顯示面板10的差異在於：微透鏡與虛設微透鏡的結構尺寸不同。舉例來說，在本實施例中，顯示面板20的第一發光元件121的發光顏色為紅色，第二發光元件122與第三發光元件123的發光顏色為藍色與綠色，且第一發光元件121的出光效率小於第二發光元件122與第三發光元件123的出光效率。
為了提升第一發光元件121的出光效率，重疊於第一發光元件121的微透鏡151a的圓徑Da4可大於重疊於第二發光元件122或第三發光元件123的微透鏡151的圓徑Da3。亦即，微透鏡151a在電路基板100上的正投影面積可大於微透鏡151在電路基板100上的正投影面積。
特別注意的是，在本實施例中，沿著方向Y彼此相鄰的微透鏡151a與一個虛設微透鏡153a可具有相同的圓徑Da4，而沿著方向Y相鄰排列的微透鏡151與虛設微透鏡153可具有相同 的圓徑Da3。也就是說，在本實施例中，虛設微透鏡153a與虛設微透鏡153各自在電路基板100上的正投影的圓徑可不同。或者是說，虛設微透鏡153a與虛設微透鏡153各自在電路基板100上的正投影面積可不同。
從另一觀點來說，重疊於第一發光元件121的微透鏡151a的曲率半徑R1可小於重疊於第二發光元件122或第三發光元件123的微透鏡151的曲率半徑R。應可理解的是，在另一變形實施例中，倘若第二發光元件122與第三發光元件123的出光效率彼此不同，則分別重疊於第二發光元件122與第三發光元件123的兩個微透鏡各自的曲率半徑也可不同，以補償第二發光元件122與第三發光元件123間的出光量差異。
圖6是依照本發明的第三實施例的顯示面板的正視示意圖。圖7是圖6的顯示面板的剖視示意圖。圖7對應於圖6的剖線C-C’處。為清楚呈現起見，圖6僅繪示出圖7的電路基板100、微透鏡151、虛設微透鏡153、發光元件120及遮光圖案層180。
請參照圖6及圖7，本實施例的顯示面板30與圖1及圖2的顯示面板10的差異在於：本實施例的顯示面板30還進一步包括遮光圖案層180。遮光圖案層180設置在電路基板100上，且位在發光元件120與微透鏡151之間。
舉例來說，遮光圖案層180可設置在平坦層140上。遮光圖案層180與微透鏡151之間還設有另一平坦層145，且平坦層145覆蓋遮光圖案層180，但不以此為限。詳細地，遮光圖案層180 具有重疊多個微透鏡151(或多個發光元件120)與多個虛設微透鏡153設置的多個開口OP。
特別注意的是，在本實施例中，遮光圖案層180可以是定義出多個開口OP且彼此分離的多個環狀圖案RP。這些環狀圖案RP在電路基板100上的正投影分別環繞多個微透鏡151與多個虛設微透鏡153在電路基板100上的正投影。
在本實施例中，環狀圖案RP在電路基板100上的正投影可以是圓環狀，且具有內徑d1與外徑d2，其中內徑d1可大於發光元件120的寬度w(例如沿著方向X或方向Y的寬度)，但不以此為限。在另一實施例中，內徑d1也可等於發光元件120的寬度w。在一較佳的實施態樣中，環狀圖案RP的外徑d2對微透鏡151的圓徑Da1或虛設微透鏡153的圓徑Da2的比值大於或等於1且小於或等於1.5。
特別說明的是，藉由遮光圖案層180的設置，除了可改善發光元件120在大角度的漏光問題及不同發光元件120間的混色問題外，遮光圖案層180的多個環狀圖案RP在結構上彼此分離的特徵還可增加顯示面板30的整體透光度，以滿足透明顯示器的應用需求。
然而，本發明不限於此。在另一變形實施例中，遮光圖案層的多個環狀圖案RP可僅重疊微透鏡151設置，即虛設微透鏡153可不重疊設有環狀圖案RP。藉此，可進一步提升顯示面板在空缺區(即未設有發光元件120與微透鏡151的區域)的透光度。
圖8是依照本發明的第四實施例的顯示面板的正視示意圖。圖9是圖8的顯示面板的剖視示意圖。圖9對應於圖8的剖線D-D’處。為清楚呈現起見，圖8僅繪示出圖9的電路基板100、微透鏡151、虛設微透鏡153、發光元件120及遮光圖案層180A。
請參照圖8及圖9，本實施例的顯示面板30A與圖6的顯示面板30的差異在於：遮光圖案層的配置方式不同。具體而言，在本實施例中，顯示面板30A的遮光圖案層180A可設置在隔離結構層110上，並且延伸入隔離結構層110的多個凹槽110r內。
舉例來說，遮光圖案層180A可以是彼此分離的多個遮光圖案185所組成，且這些遮光圖案185僅重疊多個發光元件120設置。亦即，多個虛設微透鏡153在電路基板100上的正投影不重疊於遮光圖案層180A在電路基板100上的正投影。藉此，可大幅提升顯示面板30A在空缺區(即未設有發光元件120與微透鏡151的區域)的透光度，以滿足透明顯示器的應用需求。
在本實施例中，遮光圖案185在電路基板100上的正投影可以是圓盤狀。更具體地說，延伸入隔離結構層110的凹槽110r內的遮光圖案185除了覆蓋隔離結構層110的斜面110s外，還會覆蓋電路基板100上被隔離結構層110及接合墊108顯露出的部分表面100s(如圖9所示)。據此，可大幅改善發光元件120在大角度的漏光問題及不同發光元件120間的混色問題，進而提升顯示面板30A的顯示品質。
圖10是依照本發明的第五實施例的顯示面板的正視示意 圖。請參照圖10，本實施例的顯示面板30B與圖6的顯示面板30的差異在於：遮光圖案層的配置方式不同。具體而言，在本實施例中，遮光圖案層180B的多個開口OP僅重疊於多個發光元件120設置。從另一觀點來說，顯示面板30B的多個虛設微透鏡153在電路基板100上的正投影都位在遮光圖案層180B在電路基板100上的正投影內，亦即這些虛設微透鏡153完全重疊於遮光圖案層180B。據此，可大幅改善發光元件120在大角度的漏光問題及不同發光元件120間的混色問題，進而提升顯示面板30B的顯示品質。
綜上所述，在本發明的一實施例的顯示面板中，重疊發光元件設置的微透鏡能有效提高發光元件的出光效率。藉由在微透鏡周圍且不重疊於發光元件的區域設置多個虛設微透鏡，能有效降低微透鏡的曲率半徑在製程後的變異量。
10:顯示面板
100:電路基板
120、121、122、123:發光元件
151:微透鏡
153:虛設微透鏡
Da1、Da2:圓徑
P1、P2:節距
PA:畫素區
X、Y、Z:方向
A-A’:剖線

Claims (17)

  1. 一種顯示面板，包括：一電路基板，設有多個畫素區；多個發光元件，設置在各該些畫素區內；多個微透鏡，設置在該電路基板上，且分別重疊於該些發光元件；以及多個虛設微透鏡，設置在該些微透鏡之間，且不重疊於該些發光元件，其中至少部分該些虛設微透鏡各自在該電路基板上的正投影面積不同於該些微透鏡各自在該電路基板上的正投影面積。
  2. 如請求項1所述的顯示面板，其中該些微透鏡與該些虛設微透鏡中的任兩相鄰者依一節距沿著一方向排列。
  3. 如請求項1所述的顯示面板，其中該些微透鏡在該電路基板上的正投影面積對任一該些畫素區在該電路基板上的正投影面積的百分比值介於0.5%至30%的範圍內。
  4. 如請求項3所述的顯示面板，其中該些虛設微透鏡在該電路基板上的正投影面積對任一該些畫素區在該電路基板上的正投影面積的百分比值介於0.2%至70%的範圍內。
  5. 如請求項1所述的顯示面板，其中該些發光元件包括發光顏色不同的一第一發光元件與一第二發光元件，該些微透鏡包括重疊該第一發光元件設置的一第一微透鏡以及重疊該第二發光元件設置的一第二微透鏡，該第一微透鏡在該電路基板上的正投影面積不同於該第二微透鏡在該電路基板上的正投影面積。
  6. 如請求項5所述的顯示面板，其中該第一發光元件的發光顏色為紅色，該第二發光元件的發光顏色為綠色或藍色，且該第一微透鏡的圓徑大於該第二微透鏡的圓徑。
  7. 如請求項5所述的顯示面板，其中該些虛設微透鏡包括一第一虛設微透鏡與一第二虛設微透鏡，該第一虛設微透鏡在該電路基板上的正投影面積不同於該第二虛設微透鏡在該電路基板上的正投影面積。
  8. 如請求項7所述的顯示面板，其中該第一虛設微透鏡的圓徑不同於該第二虛設微透鏡的圓徑。
  9. 如請求項1所述的顯示面板，更包括：一遮光圖案層，設置在該電路基板上，且具有重疊該些發光元件設置的多個開口。
  10. 如請求項9所述的顯示面板，其中該些虛設微透鏡在該電路基板上的正投影位在該遮光圖案層在該電路基板上的正投影內。
  11. 如請求項9所述的顯示面板，其中該遮光圖案層包括定義出該些開口且彼此分離的多個環狀圖案。
  12. 如請求項11所述的顯示面板，其中各該些環狀圖案的外徑對各該些微透鏡的圓徑的比值大於或等於1且小於或等於1.5。
  13. 如請求項11所述的顯示面板，其中各該些環狀圖案的內徑大於或等於各該些發光元件的寬度。
  14. 如請求項9所述的顯示面板，更包括：一隔離結構層，設置在該電路基板上，且具有多個凹槽，其中該些凹槽內設有該些發光元件，該遮光圖案層設置在該隔離結構層上並且延伸入該些凹槽內。
  15. 如請求項14所述的顯示面板，其中該隔離結構層與該電路基板具有定義各該些凹槽的一斜面與一表面，該斜面與該表面的法線方向之間的夾角大於或等於30度且小於或等於60度。
  16. 如請求項9所述的顯示面板，其中該些虛設微透鏡在該電路基板上的正投影不重疊於該遮光圖案層在該電路基板上的正投影。
  17. 如請求項1所述的顯示面板，其中該些發光元件各自具有背離該電路基板的一出光面，各該些發光元件的該出光面與該些微透鏡中相重疊的一者之間具有一間距，該間距對各該些微透鏡的曲率半徑的比值大於或等於0.1且小於或等於4。
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