CN104157646B - 显示面板像素单元及包含其的显示面板 - Google Patents

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Abstract

一种显示面板像素单元及包含其的显示面板。显示面板像素单元包含第一电极层、发光元件及光阻隔层。发光元件设置于第一电极层上，并与第一电极层电连接。发光元件具有发光面，发光面位于发光元件相背于第一电极层的一端。光阻隔层形成于第一电极层的上方，并与第一电极层夹成容置空间，以容纳至少部分的发光元件。光阻隔层具有光阻隔区及非光阻隔区；光阻隔区对应于第一电极层未设有发光元件而曝露的部分，而非光阻隔区则对应于发光面。

Description

显示面板像素单元及包含其的显示面板
技术领域
本发明关于一种显示面板像素单元的架构及包含此种显示面板像素单元的显示面板；具体而言，本发明关于一种具有较高对比度的显示面板像素单元的架构及包含此种显示面板像素单元的显示面板。
背景技术
近年来，平面显示装置已被广泛使用于各种领域中，可单独作为显示器，亦可嵌入电子装置中作为资讯显示之用。平面显示装置种类繁多，例如有机发光二极管显示器、液晶显示器、电泳显示器等。以有机发光二极管显示器而言，随着技术的进步以及消费者对于画质的要求增加，显示器的光学表现需要不断提升。光学表现通常包含多个层面，例如色彩饱和度、对比度、亮度等，均需满足使用者不断提高的使用标准。
平面显示装置的另一发展趋势为使用领域的多元化，特别是随着手持装置及可穿戴装置的普及化，平面显示装置经常被使用在户外环境之下。然在户外环境中使用时，经常需考虑环境外在光线对显示影像对比度的影响。如图1所示为传统有机发光二极管显示器的一个像素单元。如图1所示，像素单元包含下基板1、下电极层2、发光层3、上电极层4及上基板5。下电极层2设置于下基板1上，发光层3、上电极层4及上基板5则堆叠其上。下电极层2接受驱动信号，以与上电极层4共同驱动发光层3发出光线。光线穿过上电极层4及上基板5向外发出，以形成显示影像。然而，当在环境明亮的地方使用时，环境外在光线X会穿过上基板5而进入像素单元内。由于下电极层2通常为金属而具有反射性，进入像素单元的外在光线X将会被下电极层2反射而向外射出。此时，反射后的外在光线X将与发光层3发出的光线同时被使用者观察到，因而影响显示影像的色彩表现及对比度。
发明内容
为达到上述目的本发明提供一种显示面板像素单元，包含：一第一电极层；一发光元件，设置于该第一电极层上，并具有一发光面相背于该第一电极层；以及一光阻隔层，形成于该第一电极层上方，并与该第一电极层夹成一容置空间容纳至少部分该发光元件；其中，该光阻隔层具有一光阻隔区及一非光阻隔区；该光阻隔区对应于该第一电极层未设有该发光元件而曝露的部分；该非光阻隔区则对应于与该发光面。
上述的显示面板像素单元，其中该光阻隔区与该第一电极层未设有该发光元件的部分至少部分投影重叠；该非光阻隔区与该发光面至少部分投影重叠。
上述的显示面板像素单元，其中该非光阻隔区形成为由该光阻隔区所围绕的一开孔，该发光元件的至少部分伸入该开孔内，且该发光面产生的光线经由该开孔射出。
上述的显示面板像素单元，进一步包含一第二电极层设置于该发光面，该第二电极层与该光阻隔层的一表面齐平。
上述的显示面板像素单元，其中该开孔在平行该发光面方向上的剖面开口面积在沿远离该第一电极层的方向上逐渐增加。
上述的显示面板像素单元，其中该光阻隔层包含：一膜片本体；其中，该光阻隔区及该非光阻隔区均分布于该膜片本体上；以及多个光学结构，形成于该膜片本体上以形成该光阻隔区，且避开该非光阻隔区。
上述的显示面板像素单元，进一步包含一第二电极层设置于该发光面，该膜片本体分布于该非光阻隔区的部分叠合于该第二电极层上。
上述的显示面板像素单元，其中该光阻隔层包含：一线偏光层，仅分布于该光阻隔区；以及一1/4波长波片，仅分布于该光阻隔区且设置与该线偏光层叠合；其中，该1/4波长波片位在该线偏光层朝向该第一电极层的一侧。
上述的显示面板像素单元，其中该光阻隔层包含一抗反射膜。
上述的显示面板像素单元，其中该发光元件产生的色光具有一发射光谱；该发射光谱中波段与该光阻隔区的穿透光谱的波段至少部分重叠。
上述的显示面板像素单元，其中该第一电极层形成为碗杯状，且包含一底部及环绕该底部的一杯壁；该发光元件设置于该底部上且为该杯壁所围绕；该光阻隔层覆盖该杯壁顶端内的区域。
上述的显示面板像素单元，其中该发光元件遮蔽部分的该第一电极层。
上述的显示面板像素单元，进一步包含一反射式偏光增亮膜设置于光阻隔层下方，并与该第一电极层之间夹有一间距；其中，该反射式偏光增亮膜具有一穿透区对应于该发光面。
上述的显示面板像素单元，进一步包含一增亮膜设置于该反射式偏光增亮膜设置于光阻隔层下方，并与该第一电极层之间夹有一间距。
为达到上述目的，本发明还提供一种显示面板，包含多个上述任一所述的显示面板像素单元。
上述的显示面板，其中相邻的该些显示面板像素单元间具有一间隔带，该光阻隔层的该光阻隔区延伸至覆盖该间隔带。
光阻隔层形成于第一电极层的上方，并与第一电极层夹成容置空间，以容纳至少部分的发光元件。光阻隔层具有光阻隔区及非光阻隔区；光阻隔区对应于第一电极层未设有发光元件而曝露的部分，因此由第一电极层反射的光线将大部分抵达光阻隔层，再经光阻隔层选择性地阻挡。而非光阻隔区则对应于发光面，因此发光面直接产生的光线将可经由非光阻隔区向外射出，而不会被光阻隔层所阻挡。通过此一设计，可减低第一电极层对于外在环境光线的反射，以增加显示影像的对比度及色彩表现。
附图说明
图1为传统有机发光二极管显示器的一个像素单元的示意图；
图2为本发明显示面板像素单元的实施例元件爆炸示意图；
图3为本发明显示面板像素单元的实施例剖视示意图；
图4为外在光线进入像素单元的光路示意图(为清楚说明，部分元件采分解方式绘制)；
图5为本发明显示面板像素单元的另一实施例剖视示意图；
图6A为本发明显示面板像素单元的另一实施例剖视示意图；
图6B为图6A所示实施例的变化示意图；
图7为本发明显示面板像素单元的另一实施例剖视示意图；
图8为发光元件的发射光谱及光阻隔区的穿透光谱实施例示意图；
图9为本发明显示面板的实施例示意图；
图10为图9所示实施例的局部剖视示意图；
图11为本发明显示面板像素单元增加反射式偏光增亮膜的实施例示意图；
图12为本发明显示面板像素单元增加反射式偏光增亮膜及增亮膜的实施例示意图。
其中，附图标记：
100 显示面板像素单元 200 第一基板
210 第一电极层 211 基底层
212 接触层 215 底部
217 杯壁 220 第二电极层
300 发光元件 310 发光面
400 容置空间 500 光阻隔层
501 线偏光层 503 1/4波长波片
510 光阻隔区 530 非光阻隔区
550 膜片本体 570 光学结构
600 第二基板 800 间隔带
810 金属层 830 保护层
910 反射式偏光增亮膜 911 穿透区
920 增亮膜
具体实施方式
本发明提供一种显示面板像素单元的架构及包含此种显示面板像素单元的显示面板。在较佳实施例中，显示装置为自发光型的显示面板，且较佳可包含以发光二极管作为发光源的自发光型显示面板。
在图2所示的实施例中，显示面板像素单元100包含第一基板200、第一电极层210、发光元件300及光阻隔层500。第一基板200上较佳形成有控制电路(未绘示)，例如薄膜晶体管电路，以提供控制信号。第一电极层210较佳由金属形成，例如银、钼铝钼合金等；然而第一电极层210亦可包含如铟锡氧化物(ITO)等具导电性的化合物。第一电极层210形成于第一基板200上，并与第一基板200上的控制电路连接，以接收控制信号。如图3所示，在本实施例中，第一电极层210由基底层211及接触层212共同形成。基底层211较佳由如银、钼铝钼合金等金属所形成，直接与第一基板200上的控制电路连接，并较佳形成为碗杯状。接触层212较佳由如铟锡氧化物(ITO)等具导电性的化合物形成，其覆盖于基底层211上，以提供基底层211保护。
发光元件300较佳为发光二极管元件，其设置于第一电极层210上，并与第一电极层210电连接。在单一显示面板像素单元中，可以设置一或多个发光元件300。如图3所示，由于第一电极层210的表面积较大，因此发光元件300设置于第一电极层210上时，较佳仅遮蔽第一电极层210的部分表面，其他部分表面则未为发光元件300所遮蔽。另，在本实施例中，第一电极层210形成为碗杯状，包含有底部215及杯壁217，发光元件300设置于底部215上而为杯壁217所围绕，以容纳于此碗杯状的结构中。发光元件300具有发光面310，发光面310位于发光元件300相背于第一电极层210的一端。以较佳实施例而言，发光面310为发光元件300的主要产生光线向外射出的一面，其法线方向则为发光元件300发光的正向；然而除了发光面310外，发光元件300的其他表面亦可产生光线，而并非仅有发光面310产生光线。
如图2及图3所示，光阻隔层500形成于第一电极层210的上方，并与第一电极层210夹成容置空间400，且发光元件300的至少部分位于容置空间400内。换言之，在此实施例中，光阻隔层500隔着容置空间400而位于第一电极层210上方，故两者并未有实质接触。光阻隔层500较佳与第一基板200平行，且由圆偏光片所形成；然而在不同实施例中，光阻隔层500亦可由抗反射膜所形成。在此实施例中，第一电极层210形成为碗杯状而具有杯壁217，杯壁217及底部215于光阻隔层500所在平面的投影，完全落于光阻隔层500的范围内。如图3所示，光阻隔层500具有光阻隔区510及非光阻隔区530。光阻隔区510对应于第一电极层210未设有发光元件300而曝露的部分；在较佳实施例中，光阻隔区510覆盖于第一电极层210未设有发光元件300而曝露的部分之上，因此由第一电极层210反射的光线将大部分抵达光阻隔区510，再经光阻隔区510选择性地阻挡。而非光阻隔区530则对应于发光面310，因此发光面310直接产生的光线将可经由非光阻隔区530向外射出，而不会被光阻隔层500所阻挡。如图3所示，光阻隔区510在第一电极层210上的投影范围不会与发光元件300在第一电极层210上的设置位置重叠；而非光阻隔区530在第一电极层210上的投影范围则会与发光元件300在第一电极层210上的设置位置重叠。
在图3所示的实施例中，显示面板像素单元另包含有第二基板600及第二电极层220。第二基板600设置与第一基板200对向，并将第一电极层210、发光元件300及光阻隔层500夹在其间。第二电极层220较佳设置或贴合于第二基板600的内面，亦即朝向第一基板200的一面，且第二电极层220设置或贴合于发光面310。第二电极层220较佳为透明而可为光线穿透，可由如铟锡氧化物(ITO)等具导电性的化合物形成。在本实施例中，通过第一电极层210作为阳极而第二电极层220作为阴极以提供电源，发光元件300得以产生光线，且穿过第二电极层220向外发出。然而在不同实施例中，亦可将提供电源的电路完全设置于第一基板200上，此时即可不需设置第二电极层220。
如图3所示，光阻隔层500亦设置或贴合于第二基板600的内面，亦即朝向第一基板200的一面。在此实施例中，非光阻隔区530以开孔的方式形成。换言之，非光阻隔区530形成为由光阻隔区510所围绕成的开孔。发光元件300的顶端伸入作为非光阻隔区530的开孔内；亦即发光面310亦容纳于此开孔之内。由于非光阻隔区530并未有实质对光线的阻挡，因此发光面310产生的光线自可顺利向外射出。此外，在此实施例中，第二电极层220因与光阻隔层500同样都贴合于第二基板600上且实质容纳于非光阻隔区530内，因此第二电极层220与光阻隔层500朝向第二基板600的表面齐平。
另如前所述，在图3所示的实施例中，光阻隔层500由圆偏光片所形成；圆偏光片较佳由线偏光片501及1/4波长波片503所组成。如图3所示，线偏光片501及1/4波长波片503均仅分布于光阻隔区510。线偏光片501及1/4波长波片503相互叠合，其中1/4波长波片503位在线偏光片501朝向第一电极层210的一侧。如图4所示的光路，对于自外在环境入射显示面板像素单元的外在光线A而言，线偏光片501允许同一偏极性的外在光线A进入，而阻挡其他部分的外在光线。而通过线偏光片501后的外在光线A经1/4波长波片503调变1/4波长后进入到容置空间400内，再经第一电极层210或其他部分反射后回到1/4波长波片503。反射后的光线穿过1/4波长波片503时进行第二次1/4波长的调变，再次抵达线偏光片501。加上进入时的调变，这些外在光线A相对于通过线偏光片501进入时，前后总共调变了1/2波长，因此当再回到线偏光片501而欲向外射出时，将全部为线偏光片501所阻挡而无法通过。通过此一设计，可使经第一电极层210反射的外在光线强度相对减弱，而不会影响发光元件300由发光面310所发出的光线，因此可增加对比度。此外，发光元件300亦可能由其他非发光面310的表面产生光线B，光线B经第一电极层210反射后亦可穿过光阻隔区510而向外射出。虽然线偏光片501可能阻挡光线B中的一部分，但仍会允许光线B中具有适当偏极性的部分通过。
在图5所示的实施例中，形成为非光阻隔区530的开孔形成为斗形或锥形，其随着远离第一电极层210而逐渐扩张。换言之，开孔在平行于发光面310方向上的剖面开口面积在沿远离第一电极层210的方向Y上逐渐增加。通过此一设计，非光阻隔区530可允许更多自发光元件300产生的光线经由非光阻隔区530向外射出，以提高对比度。此外，在图5所示的实施例中，杯壁217朝光阻隔层500延伸至较接近光阻隔层500的位置；例如杯壁217的壁面高度大于容置空间400高度的一半以上。通过此一设计，可使得杯壁217的反射面积增加，以提升发光元件300侧向发光的回收利用率。
图6A所示为显示面板像素单元的另一实施例。在此实施例中，光阻隔层500包含膜片本体550及多个光学结构570。在前述的圆偏光片实施例中的线偏光片及1/4波长波片即可如图6A所示的膜片本体550及多个光学结构570的组合来达成，例如将多个设有光学结构570的膜片本体550叠合。如图6A所示，光阻隔区510及非光阻隔区530均分布于膜片本体550上。膜片本体550具有透光性，而光学结构570则设置形成于膜片本体550上，以形成光阻隔区510。膜片本体550在非光阻隔区530范围中并无设置光学结构570，因此不具光阻隔性而允许光线进出。另在本实施例中，显示面板像素单元包含有第二基板600及第二电极层220。第二基板600设置与第一基板200对向，并将第一电极层210、发光元件300及光阻隔层500夹在其间。第二电极层220较佳设置或贴合于膜片本体550的内面，亦即朝向第一基板200的一面，且第二电极层220设置或贴合于发光面310。第二电极层220较佳为透明而可为光线穿透，可由如铟锡氧化物(ITO)等具导电性的化合物形成。在本实施例中，通过第一电极层210作为阳极而第二电极层220作为阴极以提供电源，发光元件300得以产生光线，且穿过第二电极层220向外发出。
在图6A所示的实施例中，因不需如同的前所述的实施例以孔洞方式来形成非光阻隔区530，而是以在膜片本体550上的未布设结构区来形成非光阻隔区530，因此与发光面310相对的非光阻隔区530中仍有膜片本体550的存在。如图6A所示，发光面310及第二电极层220可以涂胶或其他方式与膜片本体550的底面连接。相对而言，虽然在发光面310的外侧多了膜片本体550的设置，但因发光面310不会自膜片本体550上的孔洞穿出，因此膜片本体550的外侧面即不需考虑因形成孔洞而可能造成的平坦性问题，在组装及工艺上较易达成整体外侧表面的平坦化。
在图6B所示的实施例中，包含在膜片本体550内的非光阻隔区530形成为斗形或锥形，其随着远离第一电极层210而逐渐扩张。换言之，非光阻隔区530在平行于发光面310方向上的剖面面积在沿远离第一电极层210的方向Y上逐渐增加。通过此一设计，非光阻隔区530可允许更多自发光元件300产生的光线经由非光阻隔区530向外射出，以提高对比度。
在图7所示的实施例中，光阻隔层500以抗反射膜的形式设置。如图7所示，光学结构570可以颗粒或气泡的形式设置于膜片本体550之上或之内，以达到抗反射的效果。当外在光线A欲穿过光阻隔层500，则会被光学结构570所折射或反射，以减少外在光线A直接进入显示面板像素单元内。当内部的光线C经反射而向外射出时，也会被光学结构570所折射或反射到偏离显示面法线较大的角度，以减少对对比度的影响。
在另一实施例中，亦可对光阻隔层500中光阻隔区510的穿透光谱进行调整，以产生光阻隔的效果。假设在像素单元中的发光元件300为红色，则其产生色光的发射光谱波段E较佳将落在620nm-760nm之间，如图8所示。此时可将光阻隔区510的穿透光谱波段D设定在类似的区间范围，以与发射光谱波段E至少部分重叠。当外在光线欲穿透光阻隔区510时，则将仅有符合穿透光谱波段D的部分光线可穿透，其他光线将会被阻挡在外而不会被第一电极层反射，以减少对影像对比度及色彩表现的影响。此外，自发光元件300非发光面310的表面产生的光线，亦可在内部反射后穿过光阻隔区510向外射出，以增加光利用效率。
图9所示为本发明显示面板的实施例。如图9所示，显示面板包含多个显示面板像素单元100。相邻的显示面板像素单元100中较佳设置不同颜色的发光单元300，以形成显示影像。在相邻的显示面板像素单元10之间较佳具有间隔带800，以区分不同的显示面板像素单元100。如图10所示，间隔带800的结构较佳包含金属层810及保护层830。金属层810较佳供作形成控制电路结构及信号传导线路，保护层830则覆盖于金属层810上。在本实施例中，光阻隔层500的光阻隔区510延伸至覆盖于间隔带800上方，减少外在光线穿过保护层830而在金属层810上产生的反射，以进一步提高对比度。
在图11所示的实施例中，在光阻隔层500及下方加设一层反射式偏光增亮膜(DualBrightness Enhancement Film,DBEF)910。反射式偏光增亮膜910较佳与第一电极层910间具有一间隔，且具有一例如孔洞的穿透区911对应于发光面310，因此发光面310的光线可在不受反射式偏光增亮膜910的影响下向外射出。本实施例除原有减少环境光影响的效果外，另可增加发光元件300的光利用率。如图11所示，发光元件300的侧向光经第一电极层210或其他反射元件反射后，即抵达反射式偏光增亮膜910。在本实施例中，反射式偏光增亮膜910允许P波的光穿透，而将S波的光反射回来。同样地，光阻隔层500亦允许P波的光穿透。经反射式偏光增亮膜910反射后的S波光线经第一电极层210或其他反射元件回收反射后成为具有P波及S波的光线，因此其中P波的部分即可再穿透反射式偏光增亮膜910及光阻隔层500而向外射出。换言之，相较于无反射式偏光增亮膜910设置的实施例仅单纯将S波光线阻挡及吸收，本实施例可将S波光线回收再利用，因此对于发光元件300的光利用效率有所提升。
另在图12所示的实施例中，于反射式偏光增亮膜910下方另加设一层增亮膜(Brightness Enhancement Film,BEF)920，增亮膜920较佳与第一电极层210间夹有间距。增亮膜920较佳由整排平行排列的棱镜所形成，其可将由第一电极层210或其他反射元件反射后的光进行朝增亮膜920的法线方向集中，以增加亮度。通过增亮膜920的设置，可将更多发光元件300自侧边散射的光线回收利用，进一步提高发光元件300的光利用效率。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种显示面板像素单元，其特征在于，包含：
一第一电极层；
一发光元件，设置于该第一电极层上，并具有一发光面相背于该第一电极层；以及
一光阻隔层，形成于该第一电极层上方，并与该第一电极层夹成一容置空间容纳至少部分该发光元件；
其中，该光阻隔层具有一光阻隔区及一非光阻隔区；该光阻隔区对应于该第一电极层未设有该发光元件而曝露的部分；该非光阻隔区则对应于该发光面；
其中该非光阻隔区形成为由该光阻隔区所围绕的一开孔，该发光元件的至少部分伸入该开孔内，且该发光面产生的光线经由该开孔射出。
2.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该光阻隔区与该第一电极层未设有该发光元件的部分至少部分投影重叠；该非光阻隔区与该发光面至少部分投影重叠。
3.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，进一步包含一第二电极层设置于该发光面，该第二电极层与该光阻隔层的一表面齐平。
4.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该开孔在平行该发光面方向上的剖面开口面积在沿远离该第一电极层的方向上逐渐增加。
5.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该光阻隔层包含：
一膜片本体；其中，该光阻隔区及该非光阻隔区均分布于该膜片本体上；以及
多个光学结构，形成于该膜片本体上以形成该光阻隔区，且避开该非光阻隔区。
6.如权利要求5所述的显示面板像素单元，其特征在于，进一步包含一第二电极层设置于该发光面，该膜片本体分布于该非光阻隔区的部分叠合于该第二电极层上。
7.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该光阻隔层包含：
一线偏光层，仅分布于该光阻隔区；以及
一1/4波长波片，仅分布于该光阻隔区且设置与该线偏光层叠合；
其中，该1/4波长波片位在该线偏光层朝向该第一电极层的一侧。
8.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该光阻隔层包含一抗反射膜。
9.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该发光元件产生的色光具有一发射光谱；该发射光谱中波段与该光阻隔区的穿透光谱的波段至少部分重叠。
10.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该第一电极层形成为碗杯状，且包含一底部及环绕该底部的一杯壁；该发光元件设置于该底部上且为该杯壁所围绕；该光阻隔层覆盖该杯壁顶端内的区域。
11.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，其中该发光元件遮蔽部分的该第一电极层。
12.如权利要求1所述的显示面板像素单元，其特征在于，进一步包含一反射式偏光增亮膜设置于光阻隔层下方，并与该第一电极层之间夹有一间距；其中，该反射式偏光增亮膜具有一穿透区对应于该发光面。
13.如权利要求12所述的显示面板像素单元，其特征在于，进一步包含一增亮膜设置于该反射式偏光增亮膜设置于光阻隔层下方，并与该第一电极层之间夹有一间距。
14.一种显示面板，其特征在于，包含多个如权利要求1至13中任一所述的显示面板像素单元。
15.如权利要求14所述的显示面板，其特征在于，其中相邻的该些显示面板像素单元间具有一间隔带，该光阻隔层的该光阻隔区延伸至覆盖该间隔带。
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