TW202339244A - 顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種顯示裝置，包括基板、第一發光單元以及第一透鏡。第一發光單元設置在基板上且用以發射第一光束。第一透鏡設置在第一發光單元上且用以接收第一光束的至少部分。在顯示裝置的剖面圖中，第一發光單元具有第一寬度W1，第一透鏡具有第二寬度W2，第一透鏡具有高度L，第一透鏡具有曲率半徑R，第一透鏡與第一發光單元之間的距離為T，且顯示裝置滿足：
Description
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。
在顯示裝置中，部分的光束在顯示裝置中反射、折射或吸收等而無法自顯示裝置輸出。因此，如何提升顯示裝置的光萃取效率，便成為顯示技術的研發重點之一。
本發明提供一種顯示裝置，其具有良好的光萃取效率。
在本發明的一實施例中，顯示裝置包括基板、第一發光單元以及第一透鏡。第一發光單元設置在基板上且用以發射第一光束。第一透鏡設置在第一發光單元上且用以接收第一光束的至少部分。在顯示裝置的剖面圖中，第一發光單元具有第一寬度W1，第一透鏡具有第二寬度W2，第一透鏡具有高度L，第一透鏡具有曲率半徑R，第一透鏡與第一發光單元之間的距離為T，且顯示裝置滿足：
；0.1μm≦(W2-W1)/2≦30μm；以及R≧L。
在本發明的另一實施例中，顯示裝置包括基板、第一發光單元、第二發光單元、第三發光單元、第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡。第一發光單元設置在基板上且用以發射藍色光束。第二發光單元設置在基板上且鄰近第一發光單元。第二發光單元用以發射綠色光束。第三發光單元設置在基板上且鄰近第二發光單元。第三發光單元用以發射紅色光束。第一透鏡設置在第一發光單元上且用以接收藍色光束的至少部分。第二透鏡設置在第二發光單元上且用以接收綠色光束的至少部分。第三透鏡設置在第三發光單元上且用以接收紅色光束的至少部分。第一透鏡與第三透鏡之間的距離大於第一透鏡與第二透鏡之間的距離。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
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。
本揭露通篇說明書與所附的申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定元件。所屬技術領域中具有通常知識者應理解，電子裝置製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件。本文並不意在區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，“含有”與“包含”等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為“含有但不限定為…”之意。
本文中所提到的方向用語，例如：“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本揭露。在附圖中，各圖式繪示的是特定實施例中所使用的方法、結構及/或材料的通常性特徵。然而，這些圖式不應被解釋為界定或限制由這些實施例所涵蓋的範圍或性質。舉例來說，為了清楚起見，各膜層、區域及/或結構的相對尺寸、厚度及位置可能縮小或放大。
本揭露中所敘述之一結構(或層別、元件、基材)位於另一結構(或層別、元件、基材)之上/上方，可以指二結構相鄰且直接連接，或是可以指二結構相鄰而非直接連接。非直接連接是指二結構之間具有至少一中介結構(或中介層別、中介元件、中介基材、中介間隔)，一結構的下側表面相鄰或直接連接於中介結構的上側表面，另一結構的上側表面相鄰或直接連接於中介結構的下側表面。而中介結構可以是單層或多層的實體結構或非實體結構所組成，並無限制。在本揭露中，當某結構設置在其它結構“上”時，有可能是指某結構“直接”在其它結構上，或指某結構“間接”在其它結構上，即某結構和其它結構間還夾設有至少一結構。
術語“大約”、“等於”、“相等”或“相同”、“實質上”或“大致上”一般解釋為在所給定的值或範圍的20%以內，或解釋為在所給定的值或範圍的10%、5%、3%、2%、1%或0.5%以內。
說明書與申請專利範圍中所使用的序數例如“第一”、“第二”等之用詞用以修飾元件，其本身並不意含及代表該(或該些)元件有任何之前的序數，也不代表某一元件與另一元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚區分。申請專利範圍與說明書中可不使用相同用詞，據此，說明書中的第一構件在申請專利範圍中可能為第二構件。
本揭露中所敘述之電性連接或耦接，皆可以指直接連接或間接連接，於直接連接的情況下，兩電路上元件的端點直接連接或以一導體線段互相連接，而於間接連接的情況下，兩電路上元件的端點之間具有開關、二極體、電容、電感、電阻、其他適合的元件、或上述元件的組合，但不限於此。
在本揭露中，厚度、長度與寬度的量測方式可以是採用光學顯微鏡(Optical Microscope，OM)量測而得，厚度或寬度則可以由電子顯微鏡中的剖面影像量測而得，但不以此為限。另外，任兩個用來比較的數值或方向，可存在著一定的誤差。另外，本揭露中所提到的術語“等於”、“相等”、“相同”、“實質上”或“大致上”通常代表落在給定數值或範圍的10%範圍內。此外，用語“給定範圍為第一數值至第二數值”、“給定範圍落在第一數值至第二數值的範圍內”表示所述給定範圍包括第一數值、第二數值以及它們之間的其它數值。若第一方向垂直於第二方向，則第一方向與第二方向之間的角度可介於80度至100度之間；若第一方向平行於第二方向，則第一方向與第二方向之間的角度可介於0度至10度之間。
須知悉的是，以下所舉實施例可以在不脫離本揭露的精神下，可將數個不同實施例中的特徵進行替換、重組、混合以完成其他實施例。各實施例間特徵只要不違背發明精神或相衝突，均可任意混合搭配使用。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包含技術及科學用語)具有與所屬技術領域中具有通常知識者通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語例如在通常使用的字典中定義用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
在本揭露中，電子裝置可包括顯示裝置、背光裝置、天線裝置、感測裝置或拼接裝置，但不以此為限。電子裝置可為可彎折或可撓式電子裝置。顯示裝置可為非自發光型顯示裝置或自發光型顯示裝置。天線裝置可為液晶型態的天線裝置或非液晶型態的天線裝置，感測裝置可為感測電容、光線、熱能或超聲波的感測裝置，但不以此為限。在本揭露中，電子裝置可包括電子元件，電子元件可包括被動元件與主動元件，例如電容、電阻、電感、二極體、電晶體等。二極體可包括發光二極體或光電二極體。拼接裝置可例如是顯示器拼接裝置或天線拼接裝置，但不以此為限。需注意的是，電子裝置可為前述之任意排列組合，但不以此為限。下文將以顯示裝置做為電子裝置或拼接裝置以說明本揭露內容，但本揭露不以此為限。
須說明的是，下文中不同實施例所提供的技術方案可相互替換、組合或混合使用，以在未違反本揭露精神的情況下構成另一實施例。
圖1、圖2、圖8至圖11分別是根據本揭露的多個實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。圖3至圖7分別是根據本揭露的多個實施例的顯示裝置的局部俯視示意圖。
請參照圖1或圖2，顯示裝置1或顯示裝置1A可包括基板10、第一發光單元11以及第一透鏡12，但不以此為限。根據不同的需求，顯示裝置1或顯示裝置1A還可包括其他元件或膜層。舉例來說，顯示裝置1或顯示裝置1A還可包括畫素定義層PDL、絕緣層IN以及填充層FN，但不以此為限。
基板10可為硬質基板、柔性基板或可撓基板。基板10的材料例如包括玻璃、石英、陶瓷、藍寶石或塑膠等，但不以此為限。在一些實施例中，基板10可以是可撓基板，且基板10的材料可包括聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、其他合適的可撓材料或前述材料的組合，但不以此為限。此外，基板10的透光率不加以限制，也就是說，基板10可為透光基板、半透光基板或不透光基板。
畫素定義層PDL設置在基板10上。畫素定義層PDL可由有機材料形成，例如透光高分子材料或不透光高分子材料。透光高分子材料可包括透明樹脂。不透光高分子材料可包括黑色樹脂、白色樹脂（如添加有二氧化鈦顆粒的樹脂）或灰色樹脂，但不以此為限。畫素定義層PDL可具有曝露出基板10的開口A13。
第一發光單元11設置在基板10上且例如設置在開口A13中。第一發光單元11用以發射第一光束L1。第一發光單元11可包括任何型態的發光元件，如發光二極體(Light Emitting Diode，LED)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)、微型發光二極體(micro LED及mini LED)或量子點發光二極體(Quantum Dot LED，簡稱QLED或QD-LED)，但不以此為限。第一發光單元11發射的第一光束L1可為藍光、綠光、紅光、其他顏色的可見光或不可見光。
絕緣層IN設置在畫素定義層PDL上且覆蓋第一發光單元11。絕緣層IN的材料可包括無機材料、有機材料或上述的組合。舉例來說，絕緣層IN可包括單層無機絕緣層、多層無機絕緣層的堆疊層、單層有機絕緣層、多層有機絕緣層的堆疊層、或至少一層無機絕緣層以及至少一層有機絕緣層的堆疊層。無機材料可包括氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)，但不以此為限。有機材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環氧樹脂(epoxy)、丙烯酸類樹脂(acylic-based resin)、矽膠(silicone)或聚醯亞胺聚合物(polyimide polymer)，但不以此為限。
第一透鏡12設置在第一發光單元11上，且例如設置在絕緣層IN上。第一透鏡12在顯示裝置1的俯視方向(如方向D1)上可至少部分重疊於第一發光單元11。在其他實施例中，第一透鏡12可直接設置於第一發光單元11上。
第一透鏡12用以接收第一光束L1的至少部分。第一透鏡12為可改變光束的行進路線的光學元件。如圖1或圖2所示，第一透鏡12可包括半球狀的聚光透鏡。半球狀泛指非完整球體，而不限於球體的一半。第一透鏡的材料可包括高分子材料，如丙烯酸基(acrylic-based)聚合物、矽氧烷基(siloxane-based)聚合物或環氧基(epoxy-based)聚合物，但不以此為限。
填充層FN設置在絕緣層IN上且覆蓋第一透鏡12。填充層FN的材料可包括高分子材料，如丙烯酸基聚合物、矽氧烷基聚合物或環氧基聚合物，但不以此為限。填充層FN的材料可以與第一透鏡12的材料相同或不相同。若填充層FN與第一透鏡12的材料相同，可透過製程參數的調整使得填充層FN與第一透鏡12的折射率不同。
若第一透鏡12的折射率為n1、填充層FN的折射率為n2而絕緣層IN的折射率為n3，當滿足n1＞n2且n1＞n3時，有助於降低第一光束L1無法自顯示裝置1或顯示裝置1A輸出的比例，提升光萃取效率。也就是說，由發光單元11發出的第一光束L1可以藉由第一透鏡12改變行徑方向而盡量往垂直於基板10的法線方向上行進，使亮度提升。
在顯示裝置1或顯示裝置1A的剖面圖中，第一發光單元11具有第一寬度W1，第一透鏡12具有第二寬度W2，第一透鏡12具有高度L，第一透鏡12具有曲率半徑R，第一透鏡12與第一發光單元11之間的距離為T。第一發光單元11的邊緣與第一透鏡12的邊緣之間的距離為d。
前述顯示裝置1或顯示裝置1A的剖面圖為通過第一透鏡12的中心且第一發光單元11的發光區域具有最大寬度的剖面。前述第一寬度W1定義為發光元件中的發光區域在前述剖面上的寬度。以有機發光二極體為例，如圖1或圖2所示，第一寬度W1為畫素定義層PDL的開口A13的底部寬度。以發光二極體為例，儘管未繪示，第一寬度W1為多重量子井層的寬度。前述第二寬度W2定義為第一透鏡12在前述剖面上的底部寬度。前述高度L定義為第一透鏡12在前述剖面上的最大高度。前述曲率半徑R定義為第一透鏡12在前述剖面上的輪廓的曲率半徑。前述距離T定義為在前述剖面上，第一透鏡12與第一發光單元11的底部之間在基板10的法線方向(與方向D1平行的方向)上的最小距離。若以第一發光單元11為有機發光二極體為例，第一發光單元11的底部為發光層的底部，也就是發光層與陽極接觸之處，前述距離d為在前述剖面上，第一發光單元11的邊緣與第一透鏡12的邊緣在與基板10的法線方向垂直的方向(如方向D2)上的最小距離，且d=(W2-W1)/2。
在一些實施例中，如圖1及圖2所示，透過R≧L的設計，從第一發光單元11發射的大角度的第一光束L1可經由第一透鏡12的折射並自第一透鏡12射出，進而有助於提升光萃取效率或發光亮度。在一些實施例中，若滿足0＜L≦0.75R，可進一步提升光萃取效率。此外，當R=L(參見圖1)時，第一透鏡12還可將從第一發光單元11發射的大角度的第一光束匯聚至中央，而有助於進一步提升正視角亮度。反之，若R＜L，除了第一透鏡12的覆蓋面積變小之外，大角度的第一光束容易在第一透鏡12內發生全內反射(total internal reflection，TIR)而無法自第一透鏡12射出。
在一些實施例中，如圖1及圖2所示，透過第二寬度W2大於第一寬度W1的設計，有助於讓第一透鏡12接收到多數從第一發光單元11發射的第一光束L1。舉例來說，0.1μm≦(W2-W1)/2≦30μm，即0.1μm≦d≦30μm。在一些實施例中，例如當顯示裝置具有400ppi以下的中低解析度時，顯示裝置可滿足0.5μm≦(W2-W1)/2≦15μm，以進一步提升光萃取效率。在另一些實施例中，例如當顯示裝置具有500ppi以上的高解析度時，顯示裝置可滿足0.5μm≦(W2-W1)/2≦9.5μm，以進一步提升光萃取效率。
請參照圖2，距離N=R-L，tanθ2=N/(W2/2)=2*N/W2。假設θ1+θ2=θ，且tanθ=T/d，由於tanθ=tan(θ1+θ2)=(tanθ1+tanθ2)/(1-tanθ1*tanθ2)，所以T/d=(tanθ1+tanθ2)/(1-tanθ1*tanθ2)=(tanθ1+2*N/W2)/(1-tanθ1*2*N/W2)。由於第二寬度W2大於第一寬度W1，因此θ1≦89∘，即tanθ1≦tan89∘，所以tanθ1≦57.29，將此代入T/d=(tanθ1+tanθ2)/(1-tanθ1*tanθ2)=(tanθ1+2*N/W2)/(1-tanθ1*2*N/W2)可得出下式，當顯示裝置滿足下式時，除了讓第一光束L1可進入第一透鏡12之外，可降低第一光束L1在第一透鏡12中因全內反射而無法從第一透鏡12射出的機率，而有助於提升光萃取效率。
，即
請參照圖3，顯示裝置1B可包括基板10、第一發光單元11、第二發光單元13、第三發光單元15、第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16。第一發光單元11設置在基板10上且例如用以發射藍色光束LB(未繪示於圖3，請參照圖10)。第二發光單元13設置在基板10上且鄰近第一發光單元11。第二發光單元13例如用以發射綠色光束LG(未繪示於圖3，請參照圖10)。第三發光單元15設置在基板10上且鄰近第二發光單元13。第三發光單元13例如用以發射紅色光束LR(未繪示於圖3，請參照圖10)。第一透鏡12設置在第一發光單元11上且用以接收藍色光束的至少部分。第二透鏡14設置在第二發光單元13上且用以接收綠色光束的至少部分。第三透鏡16設置在第三發光單元15上且用以接收紅色光束的至少部分。
如圖3所示，第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16分別對應第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15設置，即第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16分別在顯示裝置1B的俯視方向(如方向D1)上至少部分重疊於第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15。
在一些實施例中，第一發光單元11與第一透鏡12的組合、第二發光單元13與第二透鏡14的組合以及第三發光單元15與第三透鏡16的組合中的任一個組合、任兩個組合或三個組合可採用圖1或圖2所描述的任一設計(例如折射率限制、d的範圍、R≧L或T/d的範圍等)，以提升光萃取效率，但不以此為限。
另應理解，儘管圖3僅示意性繪示出一個第一發光單元11、一個第二發光單元13、一個第三發光單元15、一個第一透鏡12、一個第二透鏡14以及一個第三透鏡16，但顯示裝置1B可包括多個上述各元件。舉例來說，多個第一發光單元11以及多個第三發光單元15可在方向D4以及方向D5上交替排列，多個第二發光單元13可在方向D4以及方向D5上排列，且多個第二發光單元13例如與多個第一發光單元11以及多個第三發光單元15交錯設置，即第二發光單元13在方向D4以及方向D5上不對齊於第一發光單元11以及第三發光單元15。在此架構下，第一透鏡12與第三透鏡16之間的距離dBR例如大於第一透鏡12與第二透鏡14之間的距離dBG，第一透鏡12與第三透鏡16之間的距離dBR例如大於第二透鏡14與第三透鏡16之間的距離dGR。兩個透鏡間的距離(如距離dBR、距離dBG、距離dGR)指兩個透鏡之間的最小距離，如圖8所示，距離dBR為第一透鏡12與第三透鏡16在前述剖面上的最小距離；如圖9所示，距離dBG為第一透鏡12與第二透鏡14在前述剖面上的最小距離。在一些實施例中，距離dBG及/或距離dGR可大於或等於0。此外，第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16的數量及排列關係可對應第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15改變。透過上述排列設計，有助於減少所需的圖元數量同時達到高解析度的效果，或有助於提升視覺亮度或降低製程成本。
在其他實施例中，儘管未繪示，第二發光單元13可在方向D4(或方向D5)上對齊於第一發光單元11以及第三發光單元15，且第二發光單元13可在方向D5(或方向D4)上不對齊於第一發光單元11以及第三發光單元15。
在一些實施例中，如圖3所示，第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15的俯視形狀可為多邊形(如八邊形)，且第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16的俯視形狀可為圓形，但不以此為限。舉例來說，在其他實施例中，第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15的俯視形狀也可為圓形(如圖4所示)或其他多邊形。
當發光單元的俯視形狀為多邊形，且透鏡的俯視形狀為圓形時，各發光單元與相對應的透鏡之間可具有多個不同的距離d(發光單元的邊緣與透鏡的邊緣之間的距離)。舉例來說，第一發光單元11與第一透鏡12之間可具有距離dB1以及距離dB2，其中距離dB1大於距離dB2；第二發光單元13與第二透鏡14之間可具有距離dG1以及距離dG2，其中距離dG1大於距離dG2；第三發光單元15與第三透鏡16之間可具有距離dR1以及距離dR2，其中距離dR1大於距離dR2。
在一些實施例中，如圖3所示，第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15的面積可不相同。舉例來說，第一發光單元11的面積可大於第三發光單元15的面積，且第三發光單元15的面積可大於第二發光單元13的面積，但不以此為限。舉例來說，在其他實施例中，第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15中至少兩個的面積可相同。
在一些實施例中，如圖3所示，第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16的面積可相同，但不以此為限。舉例來說，在其他實施例中，第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16中至少兩個的面積可不相同。
請參照圖4，顯示裝置1C與圖3中顯示裝置1B的主要差異如後所述。在顯示裝置1C中，第一發光單元11、第二發光單元13、第三發光單元15、第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16的俯視形狀例如皆為圓形，且各發光單元與相對應的透鏡之間具有一個距離d(發光單元的邊緣與透鏡的邊緣之間的距離)，其中距離dB1等於距離dG1以及距離dR1，以提升混光的均勻性。此外，第一透鏡12的面積大於第三透鏡16的面積，且第三透鏡16的面積大於第二透鏡14的面積。
在其他實施例中，儘管未繪示，第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16可具有相同的面積，以提升製程便利性。在此架構下，第一發光單元11的面積可大於第三發光單元15的面積，且第三發光單元15的面積可大於第二發光單元13的面積，使得距離dB1小於距離dR1，且距離dR1小於距離dG1。
另外，當第一發光單元11與第一透鏡12未於中心點重疊時，第一發光單元11與第一透鏡12之間可具有多個不同的距離d(發光單元的邊緣與透鏡的邊緣之間的距離)。舉例來說，第一發光單元11與第一透鏡12之間的距離可具有距離dB1以及距離dB2，其中距離dB1不同於距離dB2。
請參照圖5，顯示裝置1D與圖4中顯示裝置1C的主要差異如後所述。在顯示裝置1D中，第二發光單元13的面積小於第三發光單元15的面積，且第三發光單元15的面積小於第一發光單元11的面積；此外，第二透鏡14的面積大於第三透鏡16的面積，且第三透鏡16的面積大於第一透鏡12的面積，使得距離dG1大於距離dR1，且距離dR1大於距離dB1。在此架構下，可提升綠光的萃取率。
請參照圖6，顯示裝置1E與圖4中顯示裝置1C的主要差異如後所述。在顯示裝置1E中，不僅距離dB1等於距離dG1以及距離dR1，第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16具有相同的面積，且第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15也具有相同的面積，以提升製程便利性。
請參照圖7，顯示裝置1F與圖4中顯示裝置1C的主要差異如後所述。在顯示裝置1F中，第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15具有相同的面積，而第二透鏡14的面積大於第三透鏡16的面積，且第三透鏡16的面積大於第一透鏡12的面積，使得距離dB1小於距離dR1，且距離dR1小於距離dG1。
請參照圖8或圖9，顯示裝置1G例如包括基板10、緩衝層BF1、緩衝層BF2、半導體層CHL、閘絕緣層GI、導電層CL1、介電層ILD1、介電層ILD2、導電層CL2、鈍化層PAS、導電層CL3、平坦層PLN、導電層CL4、畫素定義層PDL、第一發光單元11、第二發光單元13、第三發光單元15、導電層CL5、絕緣層IN、第一透鏡12、第二透鏡14、第三透鏡16、填充層FN、導電層CL6、絕緣層IN’、遮光層BM、彩色濾光層CFR、彩色濾光層CFG、彩色濾光層CFB以及填充層FN’，但不以此為限。跟據不同的需求，顯示裝置1G可增加或減少一個或多個元件或膜層。
緩衝層BF1以及緩衝層BF2依序設置在基板10上。舉例來說，緩衝層BF1以及緩衝層BF2的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
半導體層CHL設置在緩衝層BF2上。舉例來說，半導體層CHL的材料包括氧化物半導體材料，如，銦鎵鋅氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)，但不以此為限。在其他實施例中，半導體層18的材料可包括非晶矽(amorphous silicon)、多晶矽(polysilicon)、金屬氧化物、或上述的組合。半導體層CHL例如為圖案化半導體層且可包括多個半導體圖案CHP。半導體圖案CHP可包括通道區R1、源極區R2以及汲極區R3，其中通道區R1位於源極區R2與汲極區R3之間。
閘絕緣層GI設置在半導體層CHL上且覆蓋被半導體層CHL曝露出來的緩衝層BF2。舉例來說，閘絕緣層GI的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL1設置在閘絕緣層GI上。舉例來說，導電層CL1的材料包括金屬或金屬疊層，如鋁、鉬或鈦/鋁/鈦。導電層CL1例如為圖案化導電層且可包括多個閘極GE、多條訊號線(未繪示)等，但不以此為限。多個閘極GE分別設置在多個通道區R1上方。
介電層ILD1以及介電層ILD2依序設置在導電層CL1上且覆蓋被導電層CL1曝露出來的閘絕緣層GI。舉例來說，介電層ILD1以及介電層ILD2的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。在一些實施例中，儘管未繪示，可省略介電層ILD1以及介電層ILD2的其中一層。
導電層CL2設置在介電層ILD2上。舉例來說，導電層CL2的材料包括金屬或金屬疊層，如鋁、鉬或鈦/鋁/鈦。導電層CL2例如為圖案化導電層且可包括多個源極SE、多個汲極DE、多條訊號線(未繪示)等，但不以此為限。源極SE貫穿介電層ILD1、介電層ILD2以及閘絕緣層GI並與源極區R2連接。汲極DE貫穿介電層ILD1、介電層ILD2以及閘絕緣層GI並與汲極區R3連接。
各閘極Ge與對應的一個半導體圖案CHP、對應的一個源極SE以及對應的一個汲極DE構成一個主動元件。根據一些實施例，主動元件例如可為薄膜電晶體。顯示裝置1G可包括多個主動元件。多個主動元件中所包括的半導體層CHL的材料可為相同或不同。根據一些實施例，多個主動元件可包括具有非晶矽的主動元件、具有多晶矽的主動元件、具有金屬氧化物的主動元件、或上述的組合。
鈍化層PAS設置在導電層CL2上且覆蓋被導電層CL2曝露出來的介電層ILD2。舉例來說，鈍化層PAS的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL3設置在鈍化層PAS上。舉例來說，導電層CL3的材料包括金屬或金屬疊層，如鋁、鉬或鈦/鋁/鈦。導電層CL3例如為圖案化導電層且可包括多個線路CK等，但不以此為限。線路CK貫穿鈍化層PAS並與汲極DE連接。
平坦層PLN設置在導電層CL3上且覆蓋被導電層CL3曝露出來的鈍化層PAS。舉例來說，平坦層PLN的材料包括有機材料或高分子材料，如聚甲基丙烯酸甲酯、環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、矽膠、聚醯亞胺聚合物或上述的組合，但不以此為限。在一些實施例中，儘管未繪示，導電層CL3與導電層CL4之間可設置有多個平坦層。
導電層CL4設置在平坦層PLN上。舉例來說，導電層CL4的材料包括金屬或金屬疊層，如鋁、鉬或鈦/鋁/鈦。導電層CL4例如為圖案化導電層且可包括多個下電極BE，但不以此為限。下電極BE貫穿平坦層PLN並與線路CK連接。
畫素定義層PDL設置在平坦層PLN上且覆蓋下電極BE的邊緣。畫素定義層PDL可具有多個開口A13。多個開口A13分別曝露出多個下電極BE。
第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15分別設置在多個開口A13中且覆蓋下電極BE。第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15的相關描述請參照前述，於此不再重述。
導電層CL5設置在畫素定義層PDL上且覆蓋第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15。舉例來說，導電層CL5的材料包括透明導電材料，如金屬氧化物、奈米銀或石墨烯等，但不以此為限。導電層CL5例如包括頂電極TE，且頂電極TE例如為整面的導電層。
絕緣層IN設置在導電層CL5上。絕緣層IN的相關描述請參照前述，於此不再重述。
第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16設置在絕緣層IN上且分別對應第一發光單元11、第二發光單元13以及第三發光單元15設置。第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16的相關描述請參照前述，於此不再重述。
填充層FN設置在絕緣層IN上且覆蓋第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16。填充層FN的相關描述請參照前述，於此不再重述。
導電層CL6設置在填充層FN上。舉例來說，導電層CL6的材料包括金屬或金屬疊層，如鋁、鉬或鈦/鋁/鈦。導電層CL6例如為圖案化導電層且可包括多個觸控電極TH，但不以此為限。
絕緣層IN’設置在導電層CL6上且覆蓋被導電層CL6曝露出來的填充層FN。舉例來說，絕緣層IN’的材料可包括無機材料、有機材料或上述的組合。無機材料可包括氧化矽或氮化矽，但不以此為限。有機材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯、環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、矽膠、聚醯亞胺聚合物或上述的組合，但不以此為限。
遮光層BM設置在絕緣層IN’上。遮光層BM可包括對於可見光波段(波長400nm至700nm的光)的光的穿透率小於50%的層別。舉例來說，遮光層BM的材料可包括添加有吸光粒子(例如碳黑)的光阻材料，但不以此為限。在一些實施例中，遮光層BM的材料可包括黑色矩陣(black matrix)，但不以此為限。遮光層BM具有多個開口ABM。多個開口ABM在方向D1上分別與第一透鏡12、第二透鏡14以及第三透鏡16重疊。
彩色濾光層CFR、彩色濾光層CFG以及彩色濾光層CFB分別設置在多個開口ABM中，其中彩色濾光層CFR設置在第三透鏡16上，彩色濾光層CFG設置在第二透鏡14上，且彩色濾光層CFB設置在第一透鏡12上。彩色濾光層CFR可讓紅色光束穿過且過濾其餘顏色光束。彩色濾光層CFG可讓綠色光束穿過且過濾其餘顏色光束。彩色濾光層CFB可讓藍色光束穿過且過濾其餘顏色光束。
填充層FN’設置在彩色濾光層CFR、彩色濾光層CFG以及彩色濾光層CFB上且覆蓋遮光層BM。舉例來說，填充層FN’的材料可包括高分子材料，如丙烯酸基聚合物、矽氧烷基聚合物或環氧基聚合物，但不以此為限。
在顯示裝置1G中，第一透鏡12與第三透鏡16之間的距離dBR例如大於第一透鏡12與第二透鏡14之間的距離dBG，透過此設計，有助於減少所需的圖元數量同時達到高解析度的效果，或有助於提升視覺亮度或降低製程成本。
請參照圖10，在顯示裝置1H中，第一發光單元11具有第一寬度W1，第一透鏡12具有第二寬度W2，第二發光單元13具有第三寬度W3，第二透鏡14具有第四寬度W4，第三發光單元15具有第五寬度W5，第三透鏡16具有第六寬度W6。前述各寬度是以通過第一透鏡12的中心且發光區域具有最大寬度的剖片上去量測。發光單元的寬度(如第一寬度W1、第三寬度W3以及第五寬度W5)定義為發光單元中的發光區域在前述剖面上的寬度。若以有機發光二極體為例，發光單元的寬度為畫素定義層PDL的開口A13的底部寬度。若以發光二極體為例，發光單元的寬度為多重量子井層的寬度。透鏡的寬度(如第二寬度W2、第四寬度W4以及第六寬度W6)為透鏡在前述剖面上的底部寬度。
若顯示裝置1H滿足：|W4-W3|＞|W6-W5|＞|W2-W1|，可提升綠色光束LG的光萃取效率。
應理解，顯示裝置1H可根據不同的需求而進一步如圖8或圖9所示的一個或多個膜層或元件，於此便不再贅述。
請參照圖11，在顯示裝置1I中，第一發光單元11具有第一寬度W1，第一透鏡12具有第二寬度W2，彩色濾光層CFB具有第七寬度W7。第七寬度W7為彩色濾光層CFB在前述剖面上的最大寬度。
若顯示裝置1I滿足：W7＞W2＞W1，可降低第一透鏡12與彩色濾光層CFB在方向D1上的距離，而有助於提升光萃取效率。應理解，前述任一顏色的發光單元及其所對應的透鏡和彩色濾光層也可同此改變，於下便不再重述。另外，當紅綠藍三色的彩色濾光層皆同此改變時，藍色濾光層(如彩色濾光層CFB)的邊緣與第一透鏡12的邊緣在前述剖面上的最短距離XB可大於紅色濾光層(如圖8所示的彩色濾光層CFR的邊緣與第三透鏡16的邊緣在前述剖面上的最短距離(未繪示)，且紅色濾光層(如圖10所示的彩色濾光層CFR的邊緣與第三透鏡16的邊緣在前述剖面上的最短距離可大於綠色濾光層(如圖9所示的彩色濾光層CFG的邊緣與第二透鏡14的邊緣在前述剖面上的最短距離(未繪示)。或者，前述三種最短距離可相同。
在本揭露的實施例中，可透過前述多個條件式的設計來提升顯示裝置的光萃取效率。此外，還可透過使對應不同顏色發光單元設置的多個透鏡之間的距離設計，來減少所需的圖元數量同時達到高解析度的效果，或有助於提升視覺亮度或降低製程成本。
以上各實施例僅用以說明本揭露的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本揭露進行了詳細的說明，所屬技術領域中具有通常知識者應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本揭露各實施例技術方案的範圍。
雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾，且各實施例間的特徵可任意互相混合替換而成其他新實施例。此外，本揭露之保護範圍並未局限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露的保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一請求項構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個請求項及實施例的組合。本揭露之保護範圍當視隨附之申請專利範圍所界定者為准。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I:顯示裝置
10:基板
11:第一發光單元
12:第一透鏡
13:第二發光單元
14:第二透鏡
15:第三發光單元
16:第三透鏡
A13、ABM:開口
BE:下電極
BF1、BF2:緩衝層
BM:遮光層
CFR、CFG、CFB:彩色濾光層
CHL:半導體層
CHP:半導體圖案
CK:線路
CL1、CL2、CL3、CL4、CL5、CL6:導電層
d、dB1、dB2、dG1、dG2、dR1、dR2、dBR、dBG、dGR、N、T:距離
D1、D2、D4、D5:方向
DE:汲極
FN、FN’:填充層
GE:閘極
GI:閘絕緣層
ILD1、ILD2:介電層
IN、IN’:絕緣層
L:高度
L1:第一光束
LB:藍色光束
LG:綠色光束
LR:紅色光束
PAS:鈍化層
PDL:畫素定義層
PLN:平坦層
R:曲率半徑
R1:通道區
R2:源極區
R3:汲極區
SE:源極
TE:頂電極
TH:觸控電極
W1:第一寬度
W2:第二寬度
W3:第三寬度
W4:第四寬度
W5:第五寬度
W6:第六寬度
W7:第七寬度
XB:最短距離
θ1、θ2:角度
圖1、圖2、圖8至圖11分別是根據本揭露的多個實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。
圖3至圖7分別是根據本揭露的多個實施例的顯示裝置的局部俯視示意圖。
1:顯示裝置
10:基板
11:第一發光單元
12:第一透鏡
A13:開口
d、T:距離
D1、D2:方向
FN:填充層
IN:絕緣層
L:高度
PDL:畫素定義層
R:曲率半徑
W1:第一寬度
W2:第二寬度
Claims (11)
- 一種顯示裝置，包括： 基板； 第一發光單元，設置在所述基板上且用以發射第一光束；以及 第一透鏡，設置在所述第一發光單元上且用以接收所述第一光束的至少部分， 其中，在所述顯示裝置的剖面圖中，所述第一發光單元具有第一寬度W1，所述第一透鏡具有第二寬度W2，所述第一透鏡具有高度L，所述第一透鏡具有曲率半徑R，所述第一透鏡與所述第一發光單元之間的距離為T，且所述顯示裝置滿足： ； 0.1μm≦(W2-W1)/2≦30μm；以及 R≧L。
- 如請求項1所述的顯示裝置，還滿足： 0.5μm≦(W2-W1)/2≦15μm。
- 如請求項2所述的顯示裝置，還滿足： 0.5μm≦(W2-W1)/2≦9.5μm。
- 如請求項1所述的顯示裝置，還滿足： 0＜L≦0.75R。
- 一種顯示裝置，其特徵在於，包括： 基板； 第一發光單元，設置在所述基板上且用以發射藍色光束； 第二發光單元，設置在所述基板上且鄰近所述第一發光單元，所述第二發光單元用以發射綠色光束； 第三發光單元，設置在所述基板上且鄰近所述第二發光單元，所述第三發光單元用以發射紅色光束； 第一透鏡，設置在所述第一發光單元上且用以接收所述藍色光束的至少部分； 第二透鏡，設置在所述第二發光單元上且用以接收所述綠色光束的至少部分；以及 第三透鏡，設置在所述第三發光單元上且用以接收所述紅色光束的至少部分， 其中所述第一透鏡與所述第三透鏡之間的距離大於所述第一透鏡與所述第二透鏡之間的距離。
- 如請求項5所述的顯示裝置，其中在所述顯示裝置的剖面圖中，所述第一發光單元具有第一寬度W1，所述第一透鏡具有第二寬度W2，所述第一透鏡具有高度L，所述第一透鏡具有曲率半徑R，所述第一透鏡與所述第一發光單元之間的距離為T，且所述顯示裝置滿足： ； 0.1μm≦(W2-W1)/2≦30μm；以及 R≧L。
- 如請求項6所述的顯示裝置，還滿足： 0.5μm≦(W2-W1)/2≦15μm。
- 如請求項7所述的顯示裝置，還滿足： 0.5μm≦(W2-W1)/2≦9.5μm。
- 如請求項6所述的顯示裝置，還滿足： 0＜L≦0.75R。
- 如請求項5所述的顯示裝置，其中所述第一發光單元具有第一寬度W1，所述第一透鏡具有第二寬度W2，所述第二發光單元具有第三寬度W3，所述第二透鏡具有第四寬度W4，所述第三發光單元具有第五寬度W5，所述第三透鏡具有第六寬度W6，且所述顯示裝置滿足： |W4-W3|＞|W6-W5|＞|W2-W1|。
- 如請求項5所述的顯示裝置，還包括： 彩色濾光層，設置在所述第一透鏡上，其中所述第一發光單元具有第一寬度W1，所述第一透鏡具有第二寬度W2，所述彩色濾光層具有第七寬度W7，且所述顯示裝置滿足： W7＞W2＞W1。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|
| TW202339244A true TW202339244A (zh) | 2023-10-01 |
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Also Published As
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| CN116963522A (zh) | 2023-10-27 |
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