TWI444088B

TWI444088B - 不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置

Info

Publication number: TWI444088B
Application number: TW100108313A
Authority: TW
Inventors: Cheng Huan Chen; Shu Hui Chu; Kuang Lung Huang
Original assignee: Nat Univ Tsing Hua
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2014-07-01
Also published as: TW201238395A; US8711057B2; US20120229532A1

Description

不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置

本發明係關於一種彩色發光二極體顯示裝置，尤指一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置，其係利用一微光學元件組改變光行進路線，使紅光、綠光與藍光可合光於一二維平面上，進而改善色分離之現象。

近年來，發光二極體元件(light emitting diode，LED)係廣泛地被應用於LED照明裝置、LED顯示裝置與LED背光模組之中；其中，LED顯示裝置更常地被應用於廣告看板與交通指示裝置。請參閱第一圖，係一種習用的單色LED顯示裝置之架構圖，如第一圖所示，習用的單色LED顯示裝置10’通常包括：一主框架109’、至少一顯示模組105’、至少一連接纜線106’、至少一連接器107’、與至少一主控模組108’，其中，如第一圖所示之習用的單色LED顯示裝置10’，其係具有三個顯示模組105’與兩個連接器107’，顯示模組105’具有複數個單色LED元件1051’。該連接纜線106’係電性連接該三個顯示模組105’與該主控模組108’。主控模組108’至少具有一控制單元1081’與一電源單元1082’，其中，該電源單元1082’可提供電源至該LED元件1051’；該控制單元1081’則可控制全部LED元件1051’發光或熄滅，使得顯示模組105’可顯示特定的數字、圖形或文字。

然而，由於單色LED顯示裝置無法顯示彩色的數字、圖形與文字，因此，LED顯示裝置之製造商即推出彩色LED顯示裝置。請參閱第二圖，係一種習用的彩色LED顯示裝置之立體圖，如第二圖所示，該習用的彩色LED顯示裝置1a係包括：一基板10a、一軟性電路板30a與複數個LED顯示單元20a，其中，該基板10a上設有二供電穿孔11a。

請再參閱第三圖，係習用的彩色LED顯示裝置之一LED顯示單元之立體圖，如第三圖所示，上述該LED顯示單元20a更包括：一容置殼體201a、一驅動晶片202a、一綠光LED晶片203a、一紅光LED晶片204a、與一藍光LED晶片205a，其中，該綠光LED晶片203a、該紅光LED晶片204a與該藍光LED晶片205a係耦接於該驅動晶片202a，並且分別代表為一次畫素。綠光LED晶片203a、紅光LED晶片204a與藍光LED晶片205a係可受到驅動晶片202a之驅動而發光；如第二圖所示，當該複數個LED顯示單元20a部分或全部發光時，該習用的彩色LED顯示裝置1a即可顯示彩色的數字、圖形或文字。

請再繼續參閱第四圖，係該習用的彩色LED顯示裝置之側面剖視圖。經由上述，吾人可以得知該習用的彩色LED顯示裝置1a為一構造簡單且製造成本低的彩色LED顯示裝置；然而，如第四圖所示，由於顯示單元20a內並無其它光學元件，例如：光折射透鏡，因此，當驅動晶片202a驅動顯示單元20a內的綠光LED晶片203a、紅光LED晶片204a與藍光LED晶片205a發光時，一綠光G’、一紅光R’與一藍光B’係沒有經過折射而直接地射出於顯示單元20a，故，該綠光G’、該紅光R’與該藍光B’係無法合光於一二維平面；基於此項因素，一旦使用者近距離觀看該習用的彩色LED顯示裝置1a，將看到分離的三個色光，即，該習用的彩色LED顯示裝置1a具有色分離現象之缺點。

此外，由於LED晶片發光時會產生熱，因此，於該習用的彩色LED顯示裝置1a之中，通常，該綠光LED晶片203a、該紅光LED晶片204a與該藍光LED晶片205a之間的距離無法太短，一般而言，相鄰二LED晶片的最短距離多須0.2mm；如此一來，更無法以縮短LED晶片間距之方式以解決習用的彩色LED顯示裝置1a所具有的色分離現象之缺點。

因此，本案之發明人有鑒於習用的單色LED顯示裝置與彩色LED顯示裝置分別具有無法顯示彩色的數字、圖形或文字與色分離現象之缺點，故極力地研究發明，終於研發出一種不具色分離現象之彩色二極體顯示裝置。

本發明之主要目的，在於提供一種不具色分離現象之彩色二極體顯示裝置，係於顯示單元內的紅光晶片、綠光晶片與藍光晶片上方增設一微光學元件組，以利用該微光學元件組折射並改變紅色光、綠色光與藍色光之光行進路徑，進一步地使得三色光合光於一二維平面上，以改善習用彩色二極體顯示裝置所具有的色分離現象。

因此，為了達成本發明之主要目的，本案之發明人係提出一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置，係包括：一基板，係鋪設有複數條導電線路；複數個顯示單元，係以陣列形式排列於該基板上並耦接於該複數條導電線路，其中，每一個顯示單元係包括：一驅動晶片；至少一紅光晶片，係耦接於該驅動晶片並可發出一紅色光；至少一綠光晶片，係耦接於該動晶片並可發出一綠色光；至少一藍光晶片，係耦接於該動晶片並可發出一藍色光；以及一微光學元件組，係設置於該紅光晶片、該綠光晶片與該藍光晶片上方；一供電單元，係連接於該基板以提供一電源至該複數個顯示單元；以及一控制單元，係連接於基板，用以控制該複數個顯示單元發光；其中，當控制單元控制顯示單元發光時，該紅光晶片、該綠光晶片與該藍光晶片同時發出該紅色光、該綠色光與該藍色光，且紅色光、綠色光與藍色光會通過該微光學元件組而改變其光行進路線，最後，紅色光、綠色光與藍色光會合光於一二維平面上。

本發明之第二目的，在於提供一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置，係於顯示單元內的紅光晶片、綠光晶片與藍光晶片上方設置一微光學元件組，並且更於顯示單元上方增射一指向性光學元件組，以利用該微光學元件組折射並改變紅色光、綠色光與藍色光之光行進路徑，以使得該三色光可合光於一二維平面上，進而改善習用彩色二極體顯示裝置所具有的色分離現象；同時，藉由該指向性光學元件組使得彩色二極體顯示裝置能夠顯示立體影像。

因此，為了達成本發明之第二目的，本案之發明人係提出一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置，係包括：一基板，係鋪設有複數條導電線路；複數個顯示單元，係以陣列形式排列於該基板上並耦接於該複數條導電線路，其中，每一個顯示單元係包括：一驅動晶片；至少一紅光晶片，係耦接於該驅動晶片並可發出一紅色光；至少一綠光晶片，係耦接於該動晶片並可發出一綠色光；至少一藍光晶片，係耦接於該動晶片並可發出一藍色光；以及一微光學元件組，係設置於該紅光晶片、該綠光晶片與該藍光晶片上方；一供電單元，係連接於該基板以提供一電源至該複數個顯示單元；一控制單元，係連接於基板，其中，該控制單元可控制該複數個顯示單元發光；以及一指向性光學元件組，係設置於該複數個顯示單元上方；其中，當控制單元控制顯示單元發光時，該紅光晶片、該綠光晶片與該藍光晶片同時發出該紅色光、該綠色光與該藍色光，且紅色光、綠色光與藍色光會通過該微光學元件組而改變其光行進路線，最後，紅色光、綠色光與藍色光會合光於一二維平面上並經由該指向性光學元件組而射出，此時，經由指向性光學元件組而射出的紅色光、綠色光與藍色光時，會於肉眼產生一立體影像之效果。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種不具色分離現象之彩色二極體顯示裝置，以下將配合圖示，詳盡說明本發明之實施例。

請參閱第五圖，係本發明之一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的一第一實施例主架構圖，如第五圖所示，該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1係包括：一基板11、複數個顯示單元12、一供電單元13、與一控制單元14。該基板11為一電路板，其表面上設有複數條導線111。

繼續地參閱第五圖，同時，請參閱第六圖，係不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的顯示單元之立體圖。如第五圖與第六圖所示，該複數個顯示單元12係以陣列形式排列於該基板11上並耦接於該複數條導線111，並且，每一個顯示單元12係包括：一驅動晶片121；一紅光晶片122，係耦接於該驅動晶片121並可發出一紅色光R；一綠光晶片123，係耦接於該驅動晶片121並可發出一綠色光G；一藍光晶片124，係耦接於該驅動晶片121並可發出一藍色光B；以及一微光學元件組125，係設置於該紅光晶片122、該綠光晶片123與該藍光晶片124上方。此外，顯示單元12更包括一殼體120，用以容置驅動晶片121、紅光晶片122、綠光晶片123、藍光晶片124、與微光學元件組125。一般而言，常用的發光元件晶片為LED晶片與OLED晶片，因此，LED晶片與OLED晶片皆可被應用於該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1的第一實施例中，以作為該紅光晶片122、該綠光晶片123與該藍光晶片124。

該供電單元13係連接於該基板11以提供一電源至該複數個顯示單元12。如第五圖所示，供電單元13為一電源插頭；然而，就本發明之不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1而言，並不限定供電單元13為電源插頭，其亦可為電池或電源供應器。該控制單元14則係連接於基板11，以控制該複數個顯示單元12發光，其中，控制單元14可為一電腦、一輸入裝置或一手寫輸入裝置；並且，控制單元14更具有一記憶卡存取裝置141，以供一記憶卡M插入。如此，使用者可利用控制單元14輸入圖形、數字或文字以透過該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1顯示，並且，藉由該記憶卡存取裝置141，使用者可選擇性地將其所輸入的輸入圖形、數字或文字儲存於該記憶卡M內。

繼續地參閱第五圖與第六圖，並請同時參閱第七圖，係該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的側面剖視圖。如第七圖所示，設置於該紅光晶片122、該綠光晶片123與該藍光晶片124上方的該微光學元件組125為一雙凸透鏡，此外，其面對於紅光晶片122、綠光晶片123與藍光晶片124之側係由三個次平凸透鏡所組成，且，其另一側則為一主平凸透鏡。

如第五圖與第六圖所示，當該控制單元14控制該顯示單元12發光時，該紅光晶片122、該綠光晶片123與該藍光晶片124會同時發出紅色光R、綠色光G與藍色光B；此時，如第七圖所示，該紅色光R、該綠色光G與該藍色光B會通過微光學元件組125而改變其光行進路線，最後，紅色光R、綠色光G與藍色光B會合光於一二維平面上；因此，基於上述，吾人可以得知，即使使用者近距離觀看該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1，亦不會看到分離的三個色光，即，本發明所提出的不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1係不具有色分離現象之缺點。並且，為了增加該顯示單元12所發出的光的散射角度，如第七圖所示，一散射單元16可被設置於該複數個顯示單元12上方，如此，係可增加顯示單元12之光散射角度；進一步地，亦增加了該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1之顯視角度。

另外，為了使得上述該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置亦可具有顯示立體影像之能力，本發明更提供一第二實施例。請再次參閱第五圖，同時，請參閱第八圖，係本發明之一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的第二實施例的立體圖。如第五圖與第八圖所示，基本上，該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1的第二實施例之構成元件係相同於其第一實施例，係包括：該基板11、該複數個顯示單元12、該供電單元13、以及該控制單元14；此外，不同於第一實施例的是，該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置1的第二實施例更包括一設置於該複數個顯示單元12上方的指向性光學元件組15，其中，該指向性光學元件組15可為一微柱面透鏡陣列或一視差遮罩。

繼續地參閱第八圖，同時，請參閱第九圖，係該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的第二實施例之側面剖視圖。如第八圖所示，其中，該指向性光學元件組15為微柱面透鏡陣列；並且，如第九圖所示，當顯示單元12發光時，該紅光晶片122、該綠光晶片123與該藍光晶片124同時發出該紅色光R、該綠色光G與該藍色光B，且紅色光R、綠色光G與藍色光B會通過該微光學元件組125而改變其光行進路線，最後，紅色光R、綠色光G與藍色光B會合光於二維平面上並經由該微柱面透鏡陣列(指向性光學元件組15)之折射後而射出；此時，該紅色光R、該綠色光G與該藍色光B之合光被肉眼所接收後，會於左、右眼會感受到不同的影像，近而產生一立體影像之效果。

同樣的，請同時參閱第十圖與第十一圖，係該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的第二實施例的第二立體圖與其第二側面剖視圖。若以視差遮罩作為該指向性光學元件組15，那麼，當該顯示單元12發光時，最後，紅色光R、綠色光G與藍色光B會合光於該二維平面上並經由該視差遮罩(指向性光學元件組15)之交叉顯示；此時，經由視差遮罩交叉顯示之影像係呈現縱線形，進而使得肉眼感受到立體影像。

如此，藉由兩組實施例之說明，上述已經完整且清楚地揭露了本發明之該不具色分離現象之發光彩色二極體顯示裝置，並且，經由上述，吾人可得知本發明係具有下列之優點：

1.本發明所提出的不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置，係於顯示單元內的紅光晶片、綠光晶片與藍光晶片上方增設一微光學元件組，以利用該微光學元件組折射並改變紅色光、綠色光與藍色光之光行進路徑，如此，係可使得該三色光合光於一二維平面上，以改善習用彩色二極體顯示裝置所具有的色分離現象。

2.承上述第1點，相同於習用的彩色二極體顯示裝置，該不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置具有構造簡單且製造成本低之優點，並具有寬廣的應用範圍，例如：電視牆、廣告看板與跑馬燈。

3.本發明更提供一第二實施例，係於顯示單元上方再增設一指向性光學元件組，以藉由該指向性光學元件組使得彩色二極體顯示裝置能夠顯示立體影像。

上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1．．．不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置

1a．．．習用的彩色LED顯示裝置

10’．．．習用的單色LED顯示裝置

10a、11．．．基板

105’．．．顯示模組

1051’．．．LED元件

106’．．．連接纜線

107’．．．連接器

108’．．．主控模組

1081’、14．．．控制單元

1082’．．．電源單元

109’．．．主框架

11a．．．供電穿孔

111．．．導線

12、20a．．．顯示單元

120．．．殼體

121、202a．．．驅動晶片

122．．．紅光晶片

123．．．綠光晶片

124．．．藍光晶片

125．．．微光學元件組

13．．．供電單元

141．．．記憶卡存取裝置

15．．．指向性光學元件組

16．．．散射單元

201a．．．容置殼體

203a．．．綠光LED晶片

204a．．．紅光LED晶片

205a．．．藍光LED晶片

30a．．．軟性電路板

B．．．藍色光

B’．．．藍光

G．．．綠色光

G’．．．綠光

M．．．記憶卡

R．．．紅色光

R’．．．紅光

第一圖　係一種習用的單色LED顯示裝置之架構圖；

第二圖　係一種習用的彩色LED顯示裝置之立體圖；

第三圖　係習用的彩色LED顯示裝置之一LED顯示單元之立體圖；

第四圖　係習用的彩色LED顯示裝置之側面剖視圖；

第五圖　係本發明之一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的一第一實施例之主架構圖；

第六圖　係不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置之顯示單元的立體圖；

第七圖　係不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的側面剖視圖；

第八圖　係本發明之一種不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置之一第二實施例的立體圖；

第九圖　係不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的第二實施例之側面剖視圖；

第十圖　係不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置之第二實施例的第二立體圖；以及

第十一圖　係不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置的第二實施例之第二側面剖視圖。