TWI910931B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置包括驅動背板、堤岸層、第一發光元件、第一下光學結構及第一色轉換結構。堤岸層設置於驅動背板上且具有第一開口。第一發光元件位於第一開口中且電性連接至驅動背板。第一下光學結構設置於堤岸層的第一開口中，且覆蓋第一發光元件。第一色轉換結構設置於堤岸層的第一開口中及第一下光學結構上。第一下光學結構位於第一色轉換結構與第一發光元件之間。第一發光元件用以發出第一色光。第一色轉換結構用以將第一色光轉換為第二色光。第一下光學結構用以使第一色光穿透且反射第二色光。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置。

發光二極體顯示面板包括驅動背板及被轉置於驅動背板上的多個發光二極體元件。繼承發光二極體的特性，發光二極體顯示面板具有省電、高效率、高亮度及反應時間快等優點。此外，相較於有機發光二極體顯示面板，發光二極體顯示面板還具有色彩易調校、發光壽命長、無影像烙印等優勢。因此，發光二極體顯示面板被視為下一世代的顯示技術。

在現行架構的發光二極體顯示面板中，發光二極體元件可搭配色轉換結構，以發出具有所欲顏色的顯示光束。然而，當發光二極體元件所發出的激發光束傳遞至色轉換結構，以轉換出具有所欲顏色的顯示光束時，部分的顯示光束易被困在發光二極體顯示面板內部而無法出光，造成發光二極體顯示面板的光學效率偏低。

本發明提供一種顯示裝置，光學效率佳。

本發明的顯示裝置包括驅動背板、堤岸層、第一發光元件、第二發光元件、第三發光元件、對向基板、第一下光學結構及第一色轉換結構。堤岸層設置於驅動背板上，且具有第一開口、第二開口及第三開口。第一發光元件、第二發光元件及第三發光元件位於第一開口、第二開口及第三開口中且電性連接至驅動背板。對向基板設置於驅動背板的對向。第一下光學結構設置於堤岸層的第一開口中，且覆蓋第一發光元件。第一色轉換結構設置於堤岸層的第一開口中及第一下光學結構上。第一下光學結構位於第一色轉換結構與第一發光元件之間。第一發光元件用以發出第一色光。第一色轉換結構用以將第一色光轉換為第二色光。第一下光學結構用以使第一色光穿透且反射第二色光。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。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。

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”或“耦合”可以是二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、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±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，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。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1為本發明一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。圖1繪出顯示裝置10的一個畫素PX為代表。本領域具有通常知識者根據圖1及下列說明能實現整個顯示裝置10，於此便不再重複繪示多個畫素PX。

請參照圖1，顯示裝置10包括驅動背板110。驅動背板110可包括多個子畫素驅動電路（未繪示）。舉例而言，在一實施例中，每一子畫素驅動電路可包括一第一電晶體（未繪示）、一第二電晶體（未繪示）及一電容（未繪示），其中第一電晶體的第一端電性連接至對應的一條資料線（未繪示），第一電晶體的控制端電性連接至對應的一條掃描線（未繪示），第一電晶體的第二端電性連接至第二電晶體的控制端，第二電晶體的第一端電性連接至對應的一條電源線（未繪示），且電容電性連接至第一電晶體的第二端及第二電晶體的第一端。然而，本發明不以此為限，在其它實施例中，子畫素驅動電路也可以其它形式。

顯示裝置10更包括堤岸層120，設置於驅動背板110上。堤岸層120具有第一開口121、第二開口122及第三開口123。在一些實施例中，堤岸層120的材質可選擇性地具有反射性，但本發明不以此為限。

顯示裝置10更包括第一發光元件131、第二發光元件132及第三發光元件133。第一發光元件131、第二發光元件132及第三發光元件133分別位於堤岸層120的第一開口121、第二開口122及第三開口123中。第一發光元件131、第二發光元件132及第三發光元件133分別電性連接至驅動背板110的多個子畫素驅動電路。

第一發光元件131、第二發光元件132及第三發光元件133分別用以發出第一色光、第三色光及第五色光。舉例而言，在一些實施例中，所述第一色光、所述第三色光及所述第五色光例如分別是藍光、綠光及藍光，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第一發光元件131、第二發光元件132及第三發光元件133例如是多個發光二極體（LED）。然而，本發明不以此為限，在其它實施例中，第一發光元件131、第二發光元件132及第三發光元件133也可以是其它類型的發光元件，例如但不限於：有機電致發光元件等。

顯示裝置10更包括對向基板140，設置於驅動背板110的對向。在一些實施例中，對向基板140可包括基底142、設置於基底142上的遮光圖案層144和分別設置於遮光圖案層144之多個開口144a中的多個彩色濾光圖案146R、146G、146B。在一些實施例中，基底142可為透光基底，透光基底的材質例如是玻璃、石英、有機聚合物或是其它可適用的材料。在一些實施例中，遮光圖案層144可以是黑矩陣（Black matrix），黑矩陣的材質例如是黑色樹脂或是其它可適用的材料。多個彩色濾光圖案146R、146G、146B具有不同的多種顏色。舉例而言，在一些實施例中，顯示裝置10的每一畫素PX可包括分別具有紅色、綠色及藍色的多個彩色濾光圖案146R、146G、146B，但本發明不以此為限。

顯示裝置10的每一畫素PX更包括第一下光學結構151，設置於堤岸層120的第一開口121中，且覆蓋第一發光元件131。詳細而言，在一些實施例中，第一下光學結構151可覆蓋第一發光元件131的頂面131a及側壁131b。

顯示裝置10的每一畫素PX更包括第一色轉換結構161，設置於堤岸層120的第一開口121中及第一下光學結構151上。第一下光學結構151位於第一色轉換結構161與第一發光元件131之間。第一色轉換結構161位於對向基板140與第一下光學結構151之間。第一色轉換結構161用以將第一發光元件131發出的第一色光轉換為第二色光。舉例而言，在一些實施例中，第一色轉換結構161用以將第一發光元件131發出的藍光轉換為紅光，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，顯示裝置10的每一畫素PX更包括第一上光學結構171，設置於堤岸層120的第一開口121中及第一色轉換結構161上。第一色轉換結構161位於第一上光學結構171與第一下光學結構151之間。第一上光學結構171位於對向基板140與第一色轉換結構161之間。在一些實施例中，第一下光學結構151在垂直於驅動背板110的方向z上的厚度T151可大於第一上光學結構171在方向z上的厚度T171，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，顯示裝置10的每一畫素PX還可包括透光材料180，設置於堤岸層120的第二開口122中且覆蓋第二發光元件132。透光材料180位於對向基板140與第二發光元件132之間。在一些實施例中，第二發光元件132用以發出第三色光（未繪示），第三色光可穿過透光材料180且大致上不改變其顏色。舉例而言，在一些實施例中，透光材料180可包括透明光阻或透明平坦層，但本發明不以此為限。在一些實施例中，透光材料180之中可選擇性地摻入多個散射粒子，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，顯示裝置10的每一畫素PX還可包括透光材料190，設置於堤岸層120的第三開口123中且覆蓋第三發光元件133。透光材料190位於對向基板140與第三發光元件133之間。在一些實施例中，第三發光元件133用以發出的第五色光（未繪示），第五色光可穿過透光材料190而大致上不改變其顏色。舉例而言，在一些實施例中，透光材料190可包括透明光阻或透明平坦層，但本發明不以此為限。在一些實施例中，透光材料190之中可選擇性地摻入多個散射粒子，但本發明不以此為限。

圖2示意性地繪出本發明一實施例之顯示裝置的第一發光元件、第一下光學結構、第一色轉換結構、第一上光學結構、第一發光元件發出的第一色光以及被第一色轉換結構轉換出的第二色光。

請參照圖1及圖2，值得注意的是，第一發光元件131用以發出第一色光L1，第一色轉換結構161用以將第一色光L1轉換為第二色光L2，第一下光學結構151用以使第一色光L1穿透且反射第二色光L2，且第一上光學結構171用以使第二色光L2穿透且反射第一色光L1。

詳細而言，第一發光元件131發出的第一色光L1可穿透第一下光學結構151而傳遞至第一色轉換結構161。第一色光L1的一部分（未繪示）可被第一色轉換結構161轉換為第二色光L2。第二色光L2包括第一部分L2a及第二部分L2b，其中第一部分L2a大致上朝驅動背板110傳遞，且第二部分L2b大致上朝對向基板140傳遞。第二色光L2的第二部分L2b可穿過第一上光學結構171進而出射。第二色光L2的第一部分L2a可被第一下光學結構151反射回第一色轉換結構161中，進而穿過第一上光學結構171而出射。也就是說，透過第一下光學結構151的反射作用，原本容易被困在顯示裝置10內部的第二色光L2的第二部分L2b的出射機率可大增。藉此，顯示裝置10的光學效益能大幅提升。

另一方面，傳遞至第一色轉換結構161的第一色光L1的另一部分L1a可能未被轉換成第二色光L2而繼續朝對向基板140傳遞。在一些實施例中，第一色光L1的另一部分L1a可被第一上光學結構171反射回第一色轉換結構161中，進而被第一色轉換結構161再利用而轉換出第二色光L2’。第二色光L2’可穿過第一上光學結構171進而出射。也就是說，第一上光學結構171有助於回收未被第一色轉換結構161充分利用的第一色光L1的另一部分L1a，增加第一色光L1的另一部分L1a被轉換為第二色光L2’的機率，進而提升增加顯示裝置10的光學效益。同時間，還可減少第一發光元件131所發出之第一色光L1漏出顯示裝置10外的量，進而提高顯示裝置10的色純度。

簡言之，在一些實施例中，第一色轉換結構161夾設於第一上光學結構171與第一下光學結構151之間，利用第一色轉換結構161、第一上光學結構171及第一下光學結構151所形成的三明治結構SW1及第一上光學結構171與第一下光學結構151的光學特性，可達到光學共振腔效應，使得內部光線持續地重覆回收且再利用。藉此，顯示裝置10的光學效益可大幅提升。

在一些實施例中，第一下光學結構151可用以使一藍光穿透且反射一紅光，且第一上光學結構171可用以使紅光穿透且反射藍光。在一些實施例中，較佳地是，第一下光學結構151對藍光的穿透率可大於90%，第一下光學結構151對紅光的反射率可大於80%，第一上光學結構171對紅光的穿透率可大於90%，第一上光學結構171對藍光的反射率可大於80%，但本發明不以此為限。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重述。

圖3為本發明另一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。圖3的顯示裝置10A與圖1的顯示裝置10類似，兩者的差異在於：圖3的顯示裝置10A不包括圖1的第一下光學結構151而包括一透光材料192。請參照圖3，透光材料192設置於堤岸層120的第一開口121中且覆蓋第一發光元件131，透光材料192位於第一色轉換結構161與驅動背板110之間。舉例而言，在一些實施例中，透光材料192可包括透明光阻或透明平坦層，但本發明不以此為限。圖3的顯示裝置10A雖然不包括圖1的第一下光學結構151，但透過第一上光學結構171，顯示裝置10A的光學效率仍可被提升。

圖4為本發明又一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。圖4的顯示裝置10B與圖1的顯示裝置10類似，兩者的差異在於：圖4的顯示裝置10B不包括圖1的第一上光學結構171。圖4的顯示裝置10B雖然不包括圖1的第一上光學結構171，但透過第一下光學結構151，顯示裝置10B的光學效率仍可被提升。

圖5為本發明再一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。圖5的顯示裝置10C與圖1的顯示裝置10類似，兩者的差異在於：圖5的顯示裝置10C不包括圖1的透光材料180而包括第二下光學結構152、第二色轉換結構162及第二上光學結構172。

請參照圖5，第二下光學結構152設置於堤岸層120的第二開口122中且覆蓋第二發光元件132C。第二色轉換結構162設置於堤岸層120的第二開口122中及第二下光學結構152上。第二下光學結構152位於第二色轉換結構162與第二發光元件132C之間。第二發光元件132C用以發出第三色光（例如：藍光）。第二色轉換結構162用以將第三色光（例如：藍光）轉換為第四色光（例如：綠光）。第二下光學結構152用以使第三色光（例如：藍光）穿透且反射第四色光（例如：綠光）。

第二上光學結構172設置於堤岸層120的第二開口122中及第二色轉換結構162上。第二色轉換結構162位於第二上光學結構172與第二下光學結構152之間。第二上光學結構172位於對向基板140與第二色轉換結構162之間。第二上光學結構172用以使第四色光（例如：綠光）穿透且反射第三色光（例如：藍光）。

類似地，利用第二色轉換結構162、第二上光學結構172及第二下光學結構152所形成的三明治結構SW2並搭配第二上光學結構172與第二下光學結構152的光學特性，可達到光學共振腔效應，使得內部光線持續地重覆回收且再利用。藉此，顯示裝置10C的光學效益可大幅提升。

在一些實施例中，第二下光學結構152用以使藍光穿透且反射綠光，且第二上光學結構172用以使綠光穿透且反射藍光。在一些實施例中，較佳地是，第二下光學結構152對藍光的穿透率大於90%，第二下光學結構152對綠光的反射率大於80%，但本發明不以此為限。在一些實施例中，較佳地是，第二上光學結構172對綠光的穿透率大於90%，第二上光學結構172對藍光的反射率大於80%，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二下光學結構152在垂直於驅動背板110的方向z上的厚度T152可大於第二上光學結構172在方向z上的厚度T172，但本發明不以此為限。

10、10A、10B、10C:顯示裝置 110:驅動背板 120:堤岸層 121:第一開口 122:第二開口 123:第三開口 131:第一發光元件 131a:頂面 131b:側壁 132、132C:第二發光元件 133:第三發光元件 140:對向基板 142:基底 144:遮光圖案層 144a:開口 146R、146G、146B:彩色濾光圖案 151:第一下光學結構 152:第二下光學結構 161:第一色轉換結構 162:第二色轉換結構 171:第一上光學結構 172:第二上光學結構 180、190、192:透光材料 L1:第一色光 L1a:另一部分 L2、L2’:第二色光 L2a:第一部分 L2b:第二部分 PX:畫素 SW1、SW2:三明治結構 T151、T152、T171、T172:厚度 z:方向

圖1為本發明一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。 圖2示意性地繪出本發明一實施例之顯示裝置的第一發光元件、第一下光學結構、第一色轉換結構、第一上光學結構、第一發光元件發出的第一色光以及被第一色轉換結構轉換出的第二色光。 圖3為本發明另一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。 圖4為本發明又一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。 圖5為本發明再一實施例之顯示裝置的剖面示意圖。

10:顯示裝置

110:驅動背板

120:堤岸層

121:第一開口

122:第二開口

123:第三開口

131:第一發光元件

131a:頂面

131b:側壁

132:第二發光元件

133:第三發光元件

140:對向基板

142:基底

144:遮光圖案層

144a:開口

146R、146G、146B:彩色濾光圖案

151:第一下光學結構

161:第一色轉換結構

171:第一上光學結構

180、190:透光材料

PX:畫素

SW1:三明治結構

T151、T171:厚度

z:方向

Claims (10)

1. 一種顯示裝置，包括： 一驅動背板； 一堤岸層，設置於該驅動背板上，且具有一第一開口、一第二開口及一第三開口； 一第一發光元件、一第二發光元件及一第三發光元件，位於該第一開口、該第二開口及該第三開口中，且電性連接至該驅動背板； 一對向基板，設置於該驅動背板的對向； 一第一下光學結構，設置於該堤岸層的該第一開口中，且覆蓋該第一發光元件； 一第一色轉換結構，設置於該堤岸層的該第一開口中及該第一下光學結構上，其中該第一下光學結構位於該第一色轉換結構與該第一發光元件之間，該第一發光元件用以發出一第一色光，該第一色轉換結構用以將該第一色光轉換為一第二色光，該第一下光學結構用以使該第一色光穿透且反射該第二色光；以及 一第一上光學結構，設置於該堤岸層的該第一開口中及該第一色轉換結構上，該第一下光學結構在垂直於該驅動背板的方向上的厚度大於該第一上光學結構在該方向上的厚度。
2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一色轉換結構位於該第一上光學結構與該第一下光學結構之間，該第一上光學結構位於該對向基板與該第一色轉換結構之間，且該第一上光學結構用以使該第二色光穿透且反射該第一色光。
3. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第一下光學結構用以使一藍光穿透且反射一紅光，且該第一上光學結構用以使該紅光穿透且反射該藍光。
4. 如請求項3所述的顯示裝置，其中該第一下光學結構對該藍光的一穿透率大於90%，該第一下光學結構對該紅光的一反射率大於80%。
5. 如請求項3所述的顯示裝置，其中該第一上光學結構對該紅光的一穿透率大於90%，該第一上光學結構對該藍光的一反射率大於80%。
6. 如請求項1所述的顯示裝置，更包括： 一第二下光學結構，設置於該堤岸層的該第二開口中，且覆蓋該第二發光元件；以及 一第二色轉換結構，設置於該堤岸層的該第二開口中及該第二下光學結構上，其中該第二下光學結構位於該第二色轉換結構與該第二發光元件之間，該第二發光元件用以發出一第三色光，該第二色轉換結構用以將該第三色光轉換為一第四色光，且該第二下光學結構用以使該第三色光穿透且反射該第四色光。
7. 如請求項6所述的顯示裝置，更包括： 一第二上光學結構，設置於該堤岸層的該第二開口中及該第二色轉換結構上，其中該第二色轉換結構位於該第二上光學結構與該第二下光學結構之間，該第二上光學結構位於該對向基板與該第二色轉換結構之間，且該第二上光學結構用以使該第四色光穿透且反射該第三色光。
8. 如請求項7所述的顯示裝置，其中該第二下光學結構用以使一藍光穿透且反射一綠光，且該第二上光學結構用以使該綠光穿透且反射該藍光。
9. 如請求項8所述的顯示裝置，其中該第二下光學結構對該藍光的一穿透率大於90%，該第二下光學結構對該綠光的一反射率大於80%。
10. 如請求項8所述的顯示裝置，其中該第二上光學結構對該綠光的一穿透率大於90%，該第二上光學結構對該藍光的一反射率大於80%。