CN111965888A - 显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示设备，其包括发光层、调光层以及显示层。发光层包含多个发光单元，调光层对应发光层设置，显示层设置在调光层上。调光层包含至少一调光结构，而调光结构对应多个发光单元中的至少三个。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示设备，特别是涉及一种可控制观看视角的显示设备。
背景技术
随着电子装置的发展，电子装置在现今社会中已成为不可或缺的物品。举例而言，作为一种电子装置的显示设备具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，因此已被应用在电视(television)、屏幕(monitor)、笔记本计算机(notebook)、智能手机(smartphone)、手表以及车用显示器等，以提供更方便的信息传递与显示。然而，随着现今使用者对于观看显示设备时的隐蔽性的重视，需提升显示设备的防窥功能。
发明内容
在一实施例中，本发明提供一种显示设备，其包括发光层、调光层以及显示层。发光层包含多个发光单元，调光层对应发光层设置，显示层设置在调光层上。调光层包含至少一调光结构，而调光结构对应多个发光单元中的至少三个。
在另一实施例中，本发明提供一种显示设备，其包括背光源、调光层、调光面板以及显示层。调光层与调光面板设置在背光源上，且调光面板包含多个开口单元，而显示层设置在调光层上。调光层包含至少一调光结构，调光结构对应多个开口单元中的至少三个。
附图说明
图1所示为本发明第一实施例的显示设备的剖面示意图。
图2所示为本发明第一实施例的显示设备的一个调光结构以及与其对应的发光单元的视角控制示意图。
图3所示为本发明第一实施例的多个调光结构以及与其对应的发光单元的视角控制示意图。
图4所示为本发明第一实施例的显示设备的视角控制示意图。
图5所示为本发明第二实施例的显示设备的剖面示意图。
图6所示为本发明第二实施例的显示设备的视角控制示意图。
图7所示为本发明第三实施例的显示设备的剖面示意图。
图8所示为本发明第三实施例的显示设备的视角控制示意图。
图9所示为本发明第四实施例的显示设备的剖面示意图。
图10所示为本发明第五实施例的显示区的示意图。
图11所示为本发明第五实施例的显示设备的剖面示意图。
附图标记说明：100-发光层；100a-发光区；110-背光源；120-调光面板；122-第一调光基板；122a-第一表面；122b-第二表面；124-第二调光基板；124a、124b-表面；126-调光介质层；128-调光遮光层；128a-开口单元；128a_1-第一开口单元；128a_2-第二开口单元；128a_3-第三开口单元；130-调光电路层；132-第一导电层；134-第一绝缘层；136-第一半导体层；142-第二导电层；144-第二绝缘层；152-第三导电层；180-阻障层；182-封装层；190-挡墙；200-调光层；210-调光结构；210a-开口部；210b-遮光部；250-缓冲层；300-显示层；300a-显示区；300a_1-第一子显示区；300a_2-第二子显示区；300b-周边区；302-第一显示基板；304-第二显示基板；306-显示介质层；308-显示遮光层；308a-子像素开口；309-光色彩转换层；310-显示电路层；312-第四导电层；314-第三绝缘层；316-第二半导体层；322-第五导电层；324-第四绝缘层；332-第六导电层；AE-光线开关结构；AE1-第一光线开关结构；AE2-第二光线开关结构；AE3-第三光线开关结构；AME、DME-控制电极；ASW-调光开关元件；A_1、A_2-观看区域；BEF-棱镜片；DF-扩散片；DSW-显示开关元件；E1-第一电极；E2-第二电极；ED-显示设备；FA-框胶；FO-焦点；LD-发光件；LE-发光单元；LE1-第一发光单元；LE2-第二发光单元；LE3-第三发光单元；LS-发光部；PL-偏光片；P_1、P_2、P_3、P_4-位置；SP-子像素；VA1-第一视角；VA2-第二视角；VA3-第三视角；X、Y、Z-方向；θ1、θ2、θ3-夹角。
具体实施方式
通过参考以下的详细描述并同时结合附图可以理解本发明，须注意的是，为了使读者能容易了解及图式的简洁，本发明中的多张图式只绘出显示设备的一部分，且图式中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本发明的范围。
本发明通篇说明书与后附的权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的元件。在下文说明书与权利要求书中，「包括」、「含有」、「具有」等词为开放式词语，因此其应被解释为「含有但不限定为…」之意。因此，当本发明的描述中使用术语「包括」、「含有」及/或「具有」时，其指定了相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在，但不排除一个或多个相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在。
当相应的构件例如膜层或区域被称为「在另一个构件(或其变体)上」时，它可以直接在另一个构件上，或者两者之间可存在有其他构件。另一方面，当构件被称为「直接在另一个构件(或其变体)上」时，则两者之间不存在任何构件。
应当理解到，当构件或膜层被称为「连接到」另一个构件或膜层时，它可以直接连接到此另一构件或膜层，或者两者之间存在有插入的构件或膜层。相反地，当构件被称为「直接连接到」另一个构件或膜层时，两者之间不存在有插入的构件或膜层。另外，当构件被称为「耦接于另一个构件(或其变体)」时，它可以直接地连接到此另一构件，通过一或多个构件间接地连接(例如电性接)到此另一构件。
术语「大约」、「实质上」、「大体上」、「相同于」或「相等于」一般解释为在所给定的值或范围的20％以内，或解释为在所给定的值或范围的10％、5％、3％、2％、1％或0.5％以内。
虽然诸如「第一」、「第二」、「第三」等术语可用来描述或命名不同的构件，而此些构件并不以此些术语为限。此些术语仅用以区别说明书中的一构件与其他构件，无关于此些构件的制造顺序。权利要求中可不使用相同术语，并可依照权利要求中元件宣告的顺序，以「第一」、「第二」、「第三」等来取代。据此，在以下说明书中，第一构件在权利要求中可能为第二构件。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本发明的精神下，可将数个不同实施例中的特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。
在本发明中，显示设备ED可为可挠显示器、平面显示器、曲面显示器或其他适合的显示器，并且，显示设备ED可为彩色显示器或单色显示器，而显示设备ED的形状可为矩形、圆形、多边形、具有弯曲边缘的形状或其他适合的形状。
请参考图1，图1所示为本发明第一实施例的显示设备的剖面示意图。如图1所示，本实施例的显示设备ED包括发光层100、调光层200与显示层300，发光层100与调光层200设置在显示层300下，以下将对各结构进行详述。在本发明中，发光层100具有发光区100a，用以对调光层200与显示层300提供适当的背光，并可依据需求而控制发光区100a的各部分的背光亮度。具体地，在本实施例中，发光层100可于发光区100a内具有多个发光单元LE，而各发光单元LE可各自控制，以达到个别控制发光区100a的各部分的背光亮度。
发光层100可为自发光型或非自发光型，其中自发光型的发光层100包含无机发光二极管((light-emitting diode,LED)，例如微型发光二极管(micro-light-emittingdiode,micro-LED)、次毫米发光二极管(mini-light-emitting diode,mini-LED))、有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)、量子点发光二极管(quantum-dotlight-emitting diode,QLED)或其他适合的自发光元件。在本实施例中，发光层100为非自发光型，可包括背光源110与调光面板120，且调光面板120设置在背光源110上，其中背光源110为用以提供初始背光的面光源，而调光面板120除了可用以调整发光区100a的各区域的初始背光的穿透率，还可以调整发光层100各位置的背光亮度，但不以此为限。背光源110可为直下式(direct-type)背光源或是侧入式(edge-type)背光源或其他合适的背光源，其中光源可包括无机发光二极管(例如微型发光二极管、次毫米发光二极管)、有机发光二极管、量子点发光二极管或其他适合的光源。此外，背光源110可依据显示设备ED的种类而发出例如白光、蓝光或其他适合颜色的初始背光。
调光面板120包括可通过电信号控制初始背光穿透率的光线开关结构AE，而光线开关结构AE可依据开关方式而包括不同的元件。具体地，在本实施例中，调光面板120可包括第一调光基板122、调光电路层130、调光介质层126、调光遮光层128与第二调光基板124，其中调光电路层130、调光介质层126、调光遮光层128可设置在第一调光基板122与第二调光基板124之间，并形成光线开关结构AE，但各结构设置位置与所具有的结构并不以此为限。其中，第二调光基板124位于显示层300与第一调光基板122之间。在其他实施例中，调光面板120可包括机械式开关结构，例如光线开关结构AE可为微机电系统(MEMS)及/或数字微镜元件DMD(Digital Micromirror Device)以控制初始背光的通过与否。第一调光基板122与第二调光基板124的材料可各自包括玻璃、石英、蓝宝石、聚亚酰胺(polyimide,PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)及/或其他适合的材料，以作为可挠或硬质的基板，但不以此为限。第一调光基板122与第二调光基板124的材料可彼此相同或不同。
调光电路层130设置在第一调光基板122上，并包括一个或多个导电层、一个或多个绝缘层及/或一个或多个半导体层。举例来说，在本实施例中，图1的调光电路层130设置在第一调光基板122上，并包括在方向Z上依序堆栈的第一导电层132、第一绝缘层134、第一半导体层136、第二导电层142、第二绝缘层144与第三导电层152，但不以此为限。在本实施例中，调光电路层130可包括多个调光开关元件ASW(例如可由第一导电层132、第一绝缘层134、第一半导体层136、第二导电层142、第二绝缘层144所组成的薄膜晶体管)以及多个控制电极AME(例如第三导电层152)，位于发光区100a内。在图1的调光开关元件ASW中，闸极可由第一导电层132所形成，源极与汲极可由第二导电层142所形成，通道层可由第一半导体层136所形成，使得调光开关元件ASW形成例如底闸型晶体管，但不以此为限，亦可视需求改为顶闸极晶体管、双闸极晶体管或其他适合的晶体管。调光开关元件ASW的类型可依据设计需求而调整。在图1中，控制电极AME可由第三导电层152所形成，且控制电极AME可电连接调光开关元件ASW的汲极。另外，调光电路层130中的导电层的材料可包括金属、透明导电材料(例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等)、其他适合的导电材料或其组合，调光电路层130中的绝缘层举例可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他适合的绝缘材料或其组合，调光电路层130中的半导体层举例可包括多晶硅、非晶硅、金属氧化物半导体、其他适合的半导体材料或其组合。在本实施例中，第一导电层132与第二导电层142可包括金属等阻抗较低的导电材料，而第三导电层152可包括透明导电材料，但不以此为限。
此外，本实施例的调光电路层130还可选择性地包括调光驱动电路、调光数据线与调光扫描线，其中调光驱动电路可位于发光层100的发光区100a的外侧，而调光数据线与调光扫描线可连接于调光驱动电路与调光开关元件ASW之间。调光驱动电路可通过调光扫描线将调光更新信号传递至调光开关元件ASW的闸极，并可通过调光数据线将调光灰阶信号传递至调光开关元件ASW的源极。当调光开关元件ASW开启时，调光灰阶信号则从调光开关元件ASW的源极通过通道层与汲极而传递至控制电极AME。在本实施例中，调光扫描线可由第一导电层132所形成，调光数据线可由第二导电层142所形成，且调光扫描线与调光数据线可分别沿不同方向延伸(例如，但不限于，分别沿方向X与方向Y)。
调光介质层126设置在调光电路层130上，而控制电极AME可依据所接收到的调光灰阶信号，以控制调光介质层126的透明度或灰阶程度，进而控制背光源110所提供的初始背光穿透过调光介质层126的强度(即发光层100的背光强度)。调光介质层126可包括液晶、电泳或其他可依据电信号而改变其透明度的介质。在本实施例中，调光介质层126可包括液晶，但不以此为限。须说明的是，本实施例的发光层100的各个发光单元LE可选择性包括一个调光开关元件ASW、电连接于对应的调光开关元件ASW的控制电极AME、部分对应于控制电极AME的调光介质层126、部分对应于调光开关元件ASW的调调光遮光层128以及对应于控制电极AME的背光源110的部分，而发光单元LE中的调光开关元件ASW、控制电极AME、部分调光介质层126与部份调调光遮光层128的可选择性形成光线开关结构AE。
在本实施例中，不同的发光单元LE的光线开关结构AE中的控制电极AME可分别接收到相同或不同的调光灰阶信号，以分别调整不同的发光单元LE的调光介质层126的透明度，藉此控制发光单元LE所产生的背光强度。举例而言，本实施例的调光驱动电路可提供两种调光灰阶信号：使发光单元LE最亮的高灰阶值(例如初始背光高穿透调光介质层126)以及使发光单元LE最暗的低灰阶值(例如初始背光低穿透调光介质层126)，也就是说，本实施例的各发光单元LE可产生两种背光强度，但不以此为限。须说明的是，为了便于下文的描述，当发光单元LE接收到高调光灰阶信号(本实施例为发光单元LE的控制电极AME接收到高灰阶值)而产生高的背光强度时，可称为开启发光单元LE(或是称为开启光线开关结构AE)，而当发光单元LE接收到低调光灰阶信号(本实施例为发光单元LE的控制电极AME接收到低灰阶值)而产生低的背光强度时，可称为关闭发光单元LE(或是称为关闭光线开关结构AE)。值得注意的是，在本说明书中，关闭发光单元LE表示发光单元LE的光强度低于20％的最大光强度(如最高灰阶状态下)。
在本实施例中，调光遮光层128设置在第二调光基板124上，用以将发光区100a分隔成多个区域，并在方向Z上遮蔽不透明或会反光的结构(例如调光开关元件ASW)，其中调光遮光层128具有多个开口单元128a，而各开口单元128a在方向Z上对应至少一个发光单元LE。在本实施例中，各开口单元128a在方向Z上对应一个发光单元LE中的控制电极AME，但不以此为限。调光遮光层128可设置在发光层100中任何适合的位置，举例来说，本实施例的调光遮光层128位于调光介质层126与第二调光基板124之间，在其他实施例中的调光遮光层128位于调光介质层126与第一调光基板122之间，但不以此为限。另外，在本实施例中，开口单元128a的尺寸(如剖面中的宽度)可小于发光单元LE的尺寸，而各个发光单元LE所产生的背光会透过对应的开口单元128a射出。
显示层300设置在发光层100上(例如，本实施例中的第二调光基板124位于显示层300与第一调光基板122之间)，且显示层300具有显示区300a与位于显示区300a外侧的至少一周边区300b，其中周边区300b可用以提供所需信号给显示区300a，以使显示区300a中的多个像素搭配背光来对应显示需呈现的画面。在本实施例中，周边区300b环绕显示区300a，但不以此为限。须说明的是，显示区300a中的各个像素可分别包括一个或多个子像素SP；举例而言，若显示设备ED为单色显示器时，各个像素可包括一个子像素SP，而若显示设备ED为彩色显示器时，各个像素可包括例如三个子像素SP，但不以此为限。详细而言，显示层300可包括第一显示基板302、显示电路层310、显示介质层306、显示遮光层308与第二显示基板304，其中显示电路层310、显示介质层306、显示遮光层308可设置在第一显示基板302与第二显示基板304之间，但各结构设置位置不以此为限。第一显示基板302与第二显示基板304的材料可各自包括玻璃、石英、蓝宝石、聚亚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯及/或其他适合的材料，以作为可挠或硬质的基板，但不以此为限。第一调光基板122、第二调光基板124、第一显示基板302与第二显示基板304的材料可彼此相同或不同。
显示电路层310设置在第一显示基板302上，并包括一个或多个导电层、一个或多个绝缘层及/或一个或多个半导体层。举例来说，在本实施例中，图1的显示电路层310设置在第一显示基板302上，并包括在方向Z上依序堆栈的第四导电层312、第三绝缘层314、第二半导体层316、第五导电层322、第四绝缘层324与第六导电层332，但不以此为限。在本实施例中，显示电路层310可包括多个显示开关元件DSW(例如可由第四导电层312、第三绝缘层314、第二半导体层316、第五导电层322、第四绝缘层324所组成的薄膜晶体管)以及多个控制电极DME(例如第六导电层332)，位于显示区300a内。在图1的显示开关元件DSW中，闸极可由第四导电层312所形成，源极与汲极可由第五导电层322所形成，通道层可由第二半导体层316所形成，使得显示开关元件DSW形成为底闸型晶体管，但不以此为限。显示开关元件DSW的类型可依据设计需求而调整。在图1中，控制电极DME可由第六导电层332所形成，且控制电极DME可电连接显示开关元件DSW的汲极。另外，显示电路层310中的导电层的材料可包括金属、透明导电材料(例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等)、其他适合的导电材料或其组合，显示电路层310中的绝缘层举例可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他适合的绝缘材料或其组合，显示电路层310中的半导体层举例可包括多晶硅、非晶硅、金属氧化物半导体、其他适合的半导体材料或其组合。在本实施例中，第四导电层312与第五导电层322可包括金属等阻抗较低的导电材料，而第六导电层332可包括透明导电材料，但不以此为限。
此外，本实施例的显示电路层310还可选择性地包括显示驱动电路、显示数据线与显示扫描线，其中显示驱动电路可位于周边区300b，而显示数据线与显示扫描线可连接于显示驱动电路与显示开关元件DSW之间。显示驱动电路可通过显示扫描线将显示画面更新信号传递至显示开关元件DSW的闸极，并可通过显示数据线将显示灰阶信号传递至显示开关元件DSW的源极。当显示开关元件DSW开启时，显示灰阶信号则从显示开关元件DSW的源极通过通道层与汲极而传递至控制电极DME。在本实施例中，显示扫描线可由第四导电层312所形成，显示数据线可由第五导电层322所形成，且显示扫描线与显示数据线可分别沿不同方向延伸(例如，但不限于，分别沿方向X与方向Y)。此外，在其他实施例中，显示电路层310的显示驱动电路以及调光电路层130的调光驱动电路可彼此电连接，但不以此为限。在其他实施例中，调光驱动电路可设置在显示电路层310中，并通过例如外部线路电连接于调光电路层130中的元件，但不以此为限。
显示介质层306设置在显示电路层310上，而控制电极DME可依据所接收到的显示灰阶信号，以控制显示介质层306的透明度或灰阶程度，进而控制发光层100所提供的背光穿透过显示介质层306的强度。显示介质层306可包括液晶、电泳或其他可依据电信号而改变其透明度的介质。在本实施例中，显示介质层306可包括液晶，但不以此为限。须说明的是，本实施例的显示层300的各个子像素SP可选择性包括显示开关元件DSW、电连接于显示开关元件DSW的控制电极DME(或称为像素电极)、部分对应于控制电极DME的显示介质层306、部分对应于显示开关元件DSW的显示遮光层308以及对应于控制电极DME的光色彩转换层309。在本实施例中，不同的子像素SP中的控制电极DME可分别接收到相同或不同的显示灰阶信号，以分别调整不同的子像素SP的显示介质层306的透明度，藉此控制通过各子像素SP的光强度。本实施例的显示驱动电路可依据所需产生的画面，而对应提供适合的显示灰阶信号给子像素SP中的控制电极DME，以产生对应的光强度。
在本实施例中，显示遮光层308设置在第二显示基板304上，用以将显示层300的显示区300a分隔成多个区域，并在方向Z上遮蔽不透明或会反光的结构(例如显示开关元件DSW)，其中显示遮光层308具有多个子像素开口308a，而各子像素开口308a在方向Z上对应一个子像素SP。显示遮光层308可设置在显示层300中任何适合的位置，举例来说，本实施例的显示遮光层308位于显示介质层306与第二显示基板304之间，在其他实施例中的显示遮光层308位于显示介质层306与第一显示基板302之间，但不以此为限。另外，在本实施例中，子像素开口308a尺寸(如剖面中的宽度)可小于子像素SP的尺寸，而通过各个子像素SP的光线会通过对应的子像素开口308a射出。
此外，显示层300中还可包括其他的元件、结构及/或膜层，并设置在适合的位置。举例来说，在图1中，显示层300还包括设置在显示介质层306与第二显示基板304之间的光色彩转换层309，各个光色彩转换层309对应显示遮光层308的子像素开口308a设置，使得各子像素SP可产生不同颜色的光线，以使显示设备ED可显示彩色画面。光色彩转换层309可包括滤光材料、量子点或其他适合的光色彩转换材料。在一实施例中，若发光层100发出白色背光，则各个光色彩转换层309可将白色背光转换为红光、绿光与蓝光的其中一种；在另一实施例中，若发光层100发出蓝色背光，则各个光色彩转换层309可将蓝色背光转换为红光与绿光的其中一种，但不以此为限。另外，在其他实施例中，调光面板120也可包括光色彩转换层309，对应调光遮光层128的开口单元128a设置。
调光层200对应发光层100设置，且显示层300设置在调光层200上。具体地，调光层200可设置在显示层300与发光层100之间，或是设置在发光层100内。举例来说，调光层200可设置在显示层300与调光面板120之间、设置在调光面板120内或是设置在调光面板120与背光源110之间，但不以此为限。在图1中，本实施例的调光层200设置在显示层300与调光面板120之间(即，调光层200设置在背光源110上)，且调光层200设置在第二调光基板124面向显示层300的表面上。在本发明中，调光层200可包括至少一调光结构210。须说明的是，若调光层200包括多个调光结构210，即表示调光层200具有多个重复单元，且重复单元在垂直于方向Z的方向上(例如方向X及/或方向Y)排列，而各个重复单元可定义为一个调光结构210。
在本实施例中，如图1，各调光结构210分别对应发光层100的发光单元LE中的至少三个，及/或各调光结构210分别对应调光面板120的开口单元128a中的至少三个，但不以此为限。须说明的是，在本实施例中，当调光结构210对应发光单元LE或开口单元128a时，调光结构210在方向Z上重迭于所对应的发光单元LE或开口单元128a，但不以此为限。为了方便以下的描述，同一个调光结构210所对应的三个发光单元LE分别称为第一发光单元LE1、第二发光单元LE2与第三发光单元LE3，而在图1至图4、图6与图11中，第一发光单元LE1、第二发光单元LE2与第三发光单元LE3由左至右依序排列。
此外，显示设备ED还可依据需求而额外包括其他适合的膜层、元件及/或结构。在本实施例中，如图1所示，显示设备ED可包括框胶FA，可黏着在显示层300的第一显示基板302与第二显示基板304，并可黏着在调光面板120的第一调光基板122与第二调光基板124之间。并且，本实施例的框胶FA还可黏着在显示层300与调光层200之间，可选择具有黏着性的材质，例如聚胺酯(Polyurethane，PU)泡棉胶，但不以此为限。另外，框胶FA可为片材的形式被设置。在其他实施例中，框胶FA亦可为呈现流体的胶材，并通过涂布的方式而被设置，在此不特别局限。在其他实施例中，显示层300与调光层200之间可通过例如全面性或图案化的黏着层彼此贴附。另外，本实施例的显示设备ED还可选择性包括光学膜层，例如扩散片(diffuser)DF、棱镜片(brightness enhancement film)BEF、偏光片(polarizer)PL，但不以此为限。其中，本实施例的显示设备ED包括三个偏光片PL，分别位于调光面板120的第一调光基板122上、显示层300的第一显示基板302上以及显示层300的第二显示基板304上，但不以此为限。在其他实施例中，显示设备ED还可包括第四个偏光片PL，设置在调光面板120的第二调光基板124与调光层200之间。在本实施例中，第一显示基板302与第二调光基板124各自的偏光板的光轴可相同。在包含有四个偏光片PL的情况下，调光层200可设置在其他的基板(未绘出)上，而此基板可通过黏着层贴附在位于第二调光基板124上的偏光片PL上，但不以此为限。
请参考图2，并参考图1，图2所示为本发明第一实施例的显示设备的一个调光结构以及与其对应的发光单元的视角控制示意图，其中为了使图式简单明了，图2省略了显示层300，并简化了发光层100的结构。如图1与图2所示，调光层200的调光结构210用以调整、改变及/或筛选由背光源110所产生的初始背光或由发光单元LE所产生的背光的光行进方向。详细而言，由于背光源110所产生的初始背光，及/或由发光单元LE所产生的背光的光行进方向是可沿各个方向行进，而当这些光线经过调光层200中的调光结构210时，调光结构210可将这些光线对应调整及/或改变成沿特定方向行进的光线，及/或调光结构210可筛选出沿特定方向行进的光线。为了使调光层200的调光结构210具有调整、改变及/或筛选光行进方向的能力，调光结构210可包括透镜结构、棱镜结构与遮光结构的其中至少一种，但不以此为限，调光结构210可依据光行进方向的需求而设计。
在本实施例中，各调光结构210可包括一个凸透镜结构，以调整及/或改变光行进方向，且其中至少一个发光单元LE(例如第二发光单元LE2)可位在此凸透镜结构的焦点FO之处，但不以此为限。在其他实施例中，发光单元LE(例如第二发光单元LE2)亦可不位在此凸透镜结构的焦点FO之处。另外在其他实施例中，一个调光结构210可包括多个凸透镜结构，而各凸透镜结构可具有不同焦距及/或不同形状。在其他实施例中，一个调光结构210可包括一个透镜结构与一个棱镜结构。特别地，同一个调光结构210所对应的发光单元LE(或开口单元128a)中，不同发光单元LE(或不同开口单元128a)分别对应此调光结构210的不同部分，因此，不同发光单元LE所产生的背光(或通过不同开口单元128a的背光)通过此调光结构210后可具有不同的光行进方向。举例来说，在图2中，第一发光单元LE1、第二发光单元LE2及第三发光单元LE3入射调光层200的背光经过调光层200中的调光结构210后，位于左边的第一发光单元LE1所产生的背光可偏往右前方行进，位于中间的第二发光单元LE2所产生的背光可平行Z方向行进，位于右边的第三发光单元LE3所产生的背光可偏往左前方行进，但不以此为限。
在本实施例中，由于第一发光单元LE1、第二发光单元LE2与第三发光单元LE3所产生的背光经过同一个调光结构210后会可具有不同的光行进方向，因此，假使第一发光单元LE1、第二发光单元LE2与第三发光单元LE3都开启时，观看的使用者在不同的观看视角下可看到由不同的发光单元LE所提供的背光。举例来说，在图2中，用户在调光结构210的右前方观看时会看到第一发光单元LE1所产生的背光，使用者在显示设备ED的左前方观看时会看到第三发光单元LE3所产生的背光，而用户在调光结构210的前方(左前方与右前方之间)观看时会看到第二发光单元LE2所产生的背光，但不以此为限。因此，在本实施例的一个调光结构210所对应的三个发光单元LE中，第一发光单元LE1可提供用户从第一视角VA1观看的背光，第二发光单元LE2可提供用户从第二视角VA2观看的背光，第三发光单元LE3可提供用户从第三视角VA3观看的背光。举例来说，在图2中，显示设备ED可提供120度的观看视角，而第一视角VA1、第二视角VA2与第三视角VA3的夹角θ1、θ2、θ3可彼此相等，亦可不相等，但不以此为限。在其他实施例中，显示设备ED可提供将近180度的观看视角，而第二视角VA2的夹角θ2可大于第一视角VA1与第三视角VA3的夹角θ1、θ3，但不以此为限。
请参考图3，并同时参考图2，图3所示为本发明第一实施例的多个调光结构210以及与其对应的发光单元LE的视角控制示意图，其中为了使图式简单明了，图3省略了显示层300，并简化了发光层100的结构，且图3的各发光单元LE仅绘示一道平行于Z方向的光线作为范例，而实际上发光单元LE会发射出更多方向的光线。如图2与图3所示，使用者可依据使用者的观看需求，而调整本实施例的显示设备ED的各个发光单元LE的开关状态，其中。举例而言，在图3的中间的调光结构210所对应的三个发光单元LE中，由于三个发光单元LE都开启，所以用户可以第一视角VA1、第二视角VA2与第三视角VA3观看；在图3的左侧的调光结构210所对应的三个发光单元LE中，由于仅开启了第二发光单元LE2，所以用户仅可以第二视角VA2观看，并无法从第一视角VA1与第三视角VA3观看；在图3的右侧的调光结构210所对应的三个发光单元LE中，由于开启了第一发光单元LE1与第三发光单元LE3，所以用户可以第一视角VA1与第三视角VA3观看，而无法从第二视角VA2观看。
以下说明几种本实施例的显示设备ED的视角控制情况，且显示设备ED的显示区300a举例可分成三个区域(即左侧区域、中间区域、右侧区域)以分别控制各区域的发光单元LE的开关状态，但视角控制情况、操作方式、区域划分方式以及区域数量都不以此为限。在其他实施例中，显示设备ED的显示区300a可分成更多区域。请参考图4，图4所示为本发明第一实施例的显示设备的视角控制示意图，其中图4省略了显示层300，并简化了发光层100的结构。如图4所示，位于左侧区域的显示设备ED开启第一发光单元LE1，并关闭第二发光单元LE2与第三发光单元LE3，使得用户能以第一视角VA1观看左侧区域的显示设备ED；位于中间区域的显示设备ED开启第二发光单元LE2，并关闭第一发光单元LE1与第三发光单元LE3，使得用户能以第二视角VA2观看中间区域的显示设备ED；位于右侧区域的显示设备ED开启第三发光单元LE3，并关闭第一发光单元LE1与第二发光单元LE2，使得用户能以第三视角VA3观看右侧区域的显示设备ED。因此，用户仅能在观看第一视角VA1、第二视角VA2及第三视角VA3交集的区域A_1(例如位置P_1)观看到整个显示设备ED所显示的整体画面，而在其他观看区域仅能看见部分画面，例如对应第三视角VA3的位置P_2仅可观看到右侧区域的画面、对应第一视角VA1的位置P_3仅可观看到左侧区域的画面，或是无法看见画面，例如无背光通过的位置P_4无法观看到任何画面。
另一方面，本发明的显示设备ED可包括追踪传感器，用以追踪使用者的头部、眼睛及/或人脸。如图2所示，当显示设备ED开启防窥功能时，显示设备ED可依据追踪传感器所侦测到的用户的位置，而开启适当的发光单元LE，使得用户所在的观看区域可以看到整体的显示画面，而其他观看区域仅能看见部分画面或是无法看见画面。并且，当使用者移动了观看显示设备ED的位置时，追踪传感器可感测到用户的位置变化，使得显示设备ED可依据用户目前的位置而调整发光单元LE的开启与关闭状态，以对应调整可以看到整体显示画面的观看区域，因此，用户在移动后仍可看到整体显示画面。
由上述可知，由于本实施例的显示设备ED具有调光层200，因此可通过控制各个发光单元LE的开关状态，搭配调光层200中的调光结构210来调整、改变及/或筛选背光的光行进方向，以根据需求而控制能够看到显示设备ED所显示的整体画面的位置，或所显示的部分画面的位置，藉此达到防窥的功能。此外，在本实施例中，举例可将所有的发光单元LE开启，以关闭显示设备ED的防窥功能。另外，由于仅对提供背光的发光层100的发光单元LE进行开关状态的控制，因此，即使发光单元LE的开启数量不相同，也不会影响到显示层300的分辨率。换句话说，即使显示设备ED在进行防窥的情况下，也不会改变显示层300的分辨率。
在本发明中，为了使显示层300的所有子像素SP都可被发光层100的发光单元LE所产生的背光照射到，发光层100的发光区100a的面积可大于或等于显示层300的显示区300a的面积。举例来说，在图1中，发光层100的发光区100a的面积大于显示层300的显示区300a的面积。此外，在本发明中，显示层300的子像素SP与发光层100的发光单元LE的对应关系与数量关系并无特别限制。举例来说，在本实施例中，显示层300的子像素SP的其中一个的尺寸(如剖面中的宽度)可大于发光层100的发光单元LE的其中一个的尺寸(如剖面中的宽度)，且子像素SP的数量可少于发光单元LE的数量，但不以此为限。在其他实施例中，子像素SP的数量可小于或等于发光单元LE的数量。在其他实施例中，子像素SP的尺寸(如剖面中的宽度)可小于或等于发光单元LE的尺寸(如剖面中的宽度)。须注意的是，同一个调光结构210所对应的发光单元LE(或开口单元128a)中，例如第一发光单元LE1、第二发光单元LE2与第三发光单元LE3所照射到的子像素SP可完全相同、部分相同或完全不相同，且所照射到的子像素SP数量可相同或不同。
除此之外，当一个调光结构210所对应的发光单元LE(或开口单元128a)越多，就能将光行进方向区分为更多组，使得视角的控制更加精细，以提升防窥功能。另外，显示设备ED所提供的观看视角可为任何适合的角度，并且，同一个调光结构210所对应的发光单元LE(或开口单元128a)中，各发光单元LE所提供用户观看的视角大小可彼此相同或不同。
本发明的显示设备不以上述实施例为限，下文将继续揭示其它实施例，然为了简化说明并突显各实施例与上述实施例之间的差异，下文中使用相同标号标注相同元件，并不再对重复部分作赘述。
请参考图5与图6，图5所示为本发明第二实施例的显示设备的剖面示意图，图6所示为本发明第二实施例的显示设备的视角控制示意图，其中为了使图式简单明了，图6省略了显示层300，并简化了发光层100的结构，且图6中间区域中开启的各发光单元LE仅绘示三道光线作为范例，图6左右两侧区域中开启的各发光单元LE仅绘示一道光线作为范例，而实际上各发光单元LE会发射出更多方向的光线。如图5所示，本实施例与第一实施例的差别在于本实施例的发光层100为自发光型。在本实施例中，发光层100包括第一调光基板122、调光电路层130、发光件LD以及第二调光基板124，并在方向Z上依序堆栈，其中发光件LD包括在方向Z上依序堆栈的第一电极E1、发光部LS以及第二电极E2，但不以此为限。发光部LS电连接于第一电极E1与第二电极E2之间，并用以发光，第一电极E1电连接调光电路层130的调光开关元件ASW的汲极。由于本实施例的发光件LD在图5与图6中是向上发光，因此，第二电极E2可包括透明导电材料。发光层100还可包括阻障层180与封装层182，阻障层180设置在两发光件LD之间，封装层182设置在发光件LD与第二调光基板124之间，发光层100的外围还设置有挡墙190，用以限制封装层182在方向X、Y上的范围，但不以此为限。挡墙190的材料可由无机材料形成。无机材料可包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、其它合适的保护材料或前述之组合，但不限于此。
如图5所示，发光层100的发光单元LE可包括至少一个发光件LD以及对应的调光开关元件ASW，但不以此为限。须说明的是，本实施例的显示设备ED可直接通过调整各个调光开关元件ASW的闸极与源极的电压差，而控制各个发光件LD所发出的背光强度，例如可依据需求各自使发光件LD发出背光(以下称为开启发光单元LE)或是使发光件LD不发光(以下称为关闭发光单元LE)，但不以此为限。另外，本实施例的发光件LD可包括发光二极管、微型发光二极管、次毫米发光二极管、有机发光二极管、量子点有机发光二极管或其他适合的光源。此外，在图5中，调光电路层130中的膜层堆栈方式不同于第一实施例，在本实施例中，第一半导体层136、第一绝缘层134、第一导电层132、第二绝缘层144与第二导电层142在方向Z上依序堆栈，使得调光开关元件ASW形成为顶闸型晶体管。
另一方面，本实施例与第一实施例的另一差别在于本实施例的调光结构210可包括多个遮光部。本实施例的调光结构210包括两个遮光部210b，以及位于遮光部210b之间的开口部210a，但不以此为限。详细而言，调光层200的材料可包括遮光材料，其中光线穿透过遮光材料的穿透率可小于50％，但不以此为限；举例而言，遮光材料可包括黑色树脂、金属、金属氧化物、光阻、油墨或任何有吸收及/或阻挡光线功能的材料。各调光结构210分别对应发光层100的发光单元LE中的至少三个，在图5与图6中，开口部210a与第二发光单元LE2对应，遮光部210b与第一发光单元LE1与第三发光单元LE3对应，但不以此为限。本实施例的调光结构210可设置在发光层100与显示层300之间，例如设置在第二调光面板120上，但不以此为限。调光结构210的遮光部210b与开口部210a可为沿方向Y延伸的条状，但不以此为限。在其他实施例中，遮光部210b与开口部210a可在X方向与Y方向交替排列，以形成网格状。
如图6所示，本实施例的调光层200的调光结构210用以筛选由发光单元LE所产生的背光的光行进方向。举例来说，在图6的中间的调光结构210所对应的三个发光单元LE中，第一发光单元LE1所发出的背光仅有向右前方行进的背光可通过调光结构210的开口部210a，因此，调光结构210对于第一发光单元LE1可筛选出往右前方行进的背光，使得第一发光单元LE1可提供用户从第一视角VA1观看的背光；第二发光单元LE2所发出的背光仅有向前方行进的背光可通过调光结构210的开口部210a，因此，调光结构210对于第二发光单元LE2可筛选出往前方行进的背光，使得第二发光单元LE2可提供用户从第二视角VA2观看的背光；第三发光单元LE3所发出的背光仅有向左前方行进的背光可通过调光结构210的开口部210a，因此，调光结构210对于第三发光单元LE3可筛选出往左前方行进的背光，使得第三发光单元LE3可提供用户从第三视角VA3观看的背光，但不以此为限。
类似地，在图6的左侧的调光结构210所对应的三个发光单元LE中，由于仅开启了第二发光单元LE2，所以用户仅可以第二视角VA2观看，并无法以第一视角VA1与第三视角VA3观看。类似地，在图6的右侧的调光结构210所对应的三个发光单元LE中，由于开启了第一发光单元LE1与第三发光单元LE3，所以用户可以第一视角VA1与第三视角VA3观看，而无法以第二视角VA2观看。
请参考图7与图8，图7所示为本发明第三实施例的显示设备的剖面示意图，图8所示为本发明第三实施例的显示设备的视角控制示意图，其中为了使图式简单明了，图8省略了显示层300，并简化了调光面板120的结构，且图10的各光线开关结构AE举例由背光源110所产生的一道光线照射，而实际上背光源110会发射出更多方向的光线，各光线开关结构AE会被更多方向的光线照射。为了方便以下的描述，在对应同一个调光结构210的三个光线开关结构AE分别称为第一光线开关结构AE1(具有第一开口单元128a_1)、第二光线开关结构AE2(具有第二开口单元128a_2)与第三光线开关结构AE3(具有第三开口单元128a_3)，而在图7、图8、图9与图11中的第一光线开关结构AE1、第二光线开关结构AE2与第三光线开关结构AE3由左至右依序排列。
如图7所示，本实施例的调光结构210的内容可参考第二实施例，在此不重复赘述。调光层200与调光面板120设置在背光源110上，本实施例的调光层200设置在调光面板120与背光源110之间；举例而言，第一调光基板122具有远离显示层300的第一表面122a与靠近显示层300的第二表面122b，而调光层200设置在第一调光基板122的第一表面122a上(如位于第一调光基板122的第一表面122a与偏光片PL之间)，亦调光层200可设置在第一调光基板122的第二表面122b上，但不以此为限。在其他实施例中，调光层200可设置在背光源110与光学膜层(例如扩散片DF)之间。又一实施例，调光层200可设置在第二调光基板124与显示层300之间(如位于偏光片PL跟第二调光基板124靠近显示层300的表面124a之间)。
如图7与图8所示，本实施例的调光层200的调光结构210用以筛选由背光源110所产生的初始背光的光行进方向，接着，再通过调光面板120的光线开关结构AE控制各个光行进方向的背光的通过与否。举例来说，在本实施例中，调光结构210可筛选出向左前方、向前方与向右前方行进的初始背光，第一光线开关结构AE1可控制是否使向左前方行进的初始背光通过调光面板120，第二光线开关结构AE2可控制是否使向前方行进的初始背光通过调光面板120，第三光线开关结构AE3可控制是否使向右前方行进的初始背光通过调光面板120，以达到分区域控制背光方向的功能。在图8的中间部分，由于三个光线开关结构AE1、AE2、AE3都开启，因此用户可以第一视角VA1、第二视角VA2与第三视角VA3观看。类似地，在图8的左侧部分，由于仅开启了第二光线开关结构AE2，所以用户仅可以第二视角VA2观看，并无法以第一视角VA1与第三视角VA3观看。类似地，在图8的右侧部分，由于开启了第一光线开关结构AE1与第三光线开关结构AE3，所以用户可以第一视角VA1与第三视角VA3观看，而无法以第二视角VA2观看。
请参考图9，图9所示为本发明第四实施例的显示设备的剖面示意图。如图9所示，本实施例与第三实施例的差别在于本实施例的调光层200位于调光面板120内。举例而言，本实施例的调光层200设置在第一调光基板122的第二表面122b上(如位于第一调光基板122的第二表面122b与缓冲层250之间)，但不以此为限。缓冲层250可为有机材料或玻璃等透明材料，但不以此为限。有机材料可包含环氧树脂、丙烯酸树脂如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmetacrylate，PMMA)、苯环丁烯(benzocyclobutene，BCB)、聚酰亚胺以及聚酯、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、其它合适的保护材料或前述之组合，但不限于此。在其他实施例中，调光层亦可设置在第二调光基板124远离显示层300的表面124b上，例如调光遮光层128跟第二调光基板124之间。另外，在本实施例中，调光遮光层128的开口单元128a的尺寸(例如宽度)可相同于显示遮光层308的子像素开口308a的尺寸(例如宽度)，但不以此为限。
请参考图10与图11，图10所示为本发明第五实施例的显示区的示意图，图11所示为本发明第五实施例的显示设备的剖面示意图，其中为了使图式简单明了，图11简化了显示层300与调光面板120的结构，且图11中有底纹标示的光线开关结构AE为关闭状态，且图11的背光源110仅绘示平行于Z方向的光线作为范例，而实际上背光源110会发射出更多方向的光线。如图10与图11所示，本实施例与第一实施例的差异在于本实施例的显示层300的显示区300a还可区分为多个子显示区。在本实施例中，显示区300a可包括第一子显示区300a_1与第二子显示区300a_2，其中第一子显示区300a_1环绕第二子显示区300a_2，但不以此为限。子显示区300a可以各别开启或关闭不同的发光单元LE，以造成不同的显示情况。举例来说，在图11中，对应图10的剖面线A-A’，第一子显示区300a_1中的发光单元LE可都关闭，使得第一子显示区300a_1呈现全黑的画面；第二子显示区300a_2可开启调光结构210对应的第一发光单元LE1，并可关闭第二发光单元LE2与第三发光单元LE3，使得用户仅能以第一视角VA1观看第二子显示区300a_2中的画面，以达到部分防窥。在另一情况中，第一子显示区300a_1中的发光单元LE可都开启，使得用户能以第一视角VA1、第二视角VA2与第三视角VA3观看第一子显示区300a_1中的画面；而第二子显示区300a_2可开启调光结构210对应的第一发光单元LE1，并可关闭第二发光单元LE2与第三发光单元LE3，使得用户仅能以第一视角VA1观看第二子显示区300a_2中的画面，以达到部分防窥。操作方式与显示方式不以上述为限。
综上所述，本发明的显示设备具有调光层，因此可通过控制各个发光单元及/或各个光线开关结构的开关状态来控制背光的光行进方向，藉此达到防窥的功能。并且，本发明的显示设备在进行防窥的情况下，除了不会改变显示层的分辨率之外，还可搭配用户追踪的功能。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，且各实施例间特征只要不违背发明精神或相冲突，均可任意混合搭配使用。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种显示设备，其特征在于，包括：
一发光层，包含多个发光单元；
一调光层，对应该发光层设置；以及
一显示层，设置在该调光层上；
其中，该调光层包含至少一调光结构，该调光结构对应该多个发光单元中的至少三个。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，该发光层包含一背光源与一调光面板，该调光面板设置在该背光源上。
3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，该发光层具有一发光区，该显示层具有一显示区，其中该发光区的面积大于该显示区的面积。
4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，该显示层包括多个子像素，该多个子像素的其中一个的尺寸大于该多个发光单元的其中一个的尺寸。
5.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，该调光层设置在显示层与发光层之间。
6.一种显示设备，其特征在于，包括：
一背光源；
一调光层，设置在该背光源上；
一调光面板，设置在该背光源上，包含多个开口单元；以及
一显示层，设置在该调光层上；
其中，该调光层包含至少一调光结构，该调光结构对应该多个开口单元中的至少三个。
7.如权利要求6所述的显示设备，其特征在于，该调光面板包括一第一调光基板与一第二调光基板，该第二调光基板位于该显示层与该第一调光基板之间，该调光层设置在第一调光基板上。
8.如权利要求7所述的显示设备，其特征在于，该第一调光基板具有远离该显示层的一第一表面与靠近该显示层的一第二表面，该调光层设置在该第一表面上。
9.如权利要求7所述的显示设备，其特征在于，该第一调光基板具有远离该显示层的一第一表面与靠近该显示层的一第二表面，该调光层设置在该第二表面上。
10.如权利要求6所述的显示设备，其特征在于，该调光层设置在该显示层与该调光面板之间。
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