TWI514049B - 顯示器結構 - Google Patents

Description

顯示器結構

本發明是有關於一種顯示器結構，特別是有關於一種具有微透鏡結構的顯示器結構。

傳統的透明顯示器結構可包含畫素陣列，而畫素陣列可包含透光區和非透光區，非透光區例如是週期性線路或是薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，TFT)。當光線進入傳統之透明顯示器結構後，由於光線會經過非透光區的邊緣，因此會產生繞射現象，進而造成影像失真。

傳統上，是透過改變畫素陣列的配置來改善繞射現象，然而，上述的方法效果並不顯著。

本揭露之一示範性實施例提出一種顯示器結構，包括一第一基板以及一畫素陣列。該畫素陣列設置於該第一基板上，該畫素陣列之每一畫素包括一透光區及一非透光區。該顯示器結構更包括一第二基板，設置於該畫素陣列上。該顯示器結構更包括一光學元件，具有一微透鏡結構；光通過該微透鏡結構後，直接通過該些透光區，且不經過該些非透光區的邊緣。

本揭露之另一示範性實施例提出一種顯示器結構，包括一第一基板及一畫素陣列，該畫素陣列設置於該第一基板 上；該畫素陣列包括複數個子畫素陣列，每一子畫素陣列包括至少一畫素，每一畫素包括一透光區及一非透光區。該顯示器結構更包括一第二基板，設置於該畫素陣列上。該顯示器結構更包括一光學元件，設置於該第二基板上。該光學元件更包括一表面以及一微透鏡陣列，該微透鏡陣列之每一微透鏡與該些子畫素陣列一對一相互對應。

本揭露之再一示範性實施例提出一種顯示器結構，包括一第一基板以及一畫素陣列，該畫素陣列設置於該第一基板上；該畫素陣列包括複數個子畫素陣列，每一子畫素陣列包括至少一畫素，每一畫素包括一透光區及一非透光區。該顯示器結構更包括一第二基板，設置於該畫素陣列上。該顯示器結構更包括一光學元件。該光學元件更包括一第一面、一第二面、一第一微透鏡陣列、一第二微透鏡陣列。該第一微透鏡陣列的至少一微透鏡之焦距值為一第一焦距值。該第二微透鏡陣列的至少一微透鏡之焦距值為一第二焦距值，且該第二焦距值小於或等於該第一焦距值。該第一微透鏡陣列之複數微透鏡與該第二微透鏡陣列之複數微透鏡一對一相互對應，以及該第二微透鏡陣列之該些微透鏡與該些子畫素陣列一對一相互對應；該第一面與該第二面之距離等於該第一焦距值與該第二焦距值之和。

上述之顯示器結構透過光學元件之微透鏡結構能避免光線經過非透光區之邊緣，以改善繞射現象。

sb1‧‧‧第一基板

sb2‧‧‧第二基板

22‧‧‧畫素陣列

22a‧‧‧透光區

22b‧‧‧非透光區

pix1、pix2‧‧‧畫素

24‧‧‧光學元件

24a‧‧‧光學元件

32-1、32-2、41-1、41-2、42-1、42-2、51、61、62‧‧‧微透鏡

sf‧‧‧表面

sf1‧‧‧第一面

sf2‧‧‧第二面

d‧‧‧距離

W1、W2‧‧‧寬度

24c‧‧‧光學元件

e1、e2‧‧‧邊緣

當結合附圖進行閱讀時，根據以下詳細的描述可以更好得理解本發明。需注意的是，根據工業中的標準慣例，各種 部件沒有被按比例繪製。實際上為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意的增加或減少。

第1A圖為點光源通過狹縫之示意圖。

第1B圖為點光源通過狹縫之示意圖。

第1C圖為光線經過物體邊緣之示意圖。

第2圖係繪示光經過本揭露一實施例所述之顯示器結構的示意圖。

第3圖係繪示光通過本揭露一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。

第4A圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。

第4B圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。

第5圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。

第6A圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。

第6B圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。

要瞭解的是本說明書以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本揭露各種不同實施例的不同特徵。而 本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本揭露。另外，本揭露的說明中不同範例可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構的關係。再者，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。

第1A圖及第1B圖為點光源通過狹縫之示意圖。在第1A及1B圖中，箭頭方向代表光行進的方向。第1A圖與第1B圖之點光源之波長皆為λ，第1A圖所示之狹縫之寬度為λ，第1B圖所示之狹縫之寬度為4 λ。比較第1A圖與第1B圖後可知，當狹縫之寬度為4 λ時，點光源所引起的繞射現象已經很輕微。第1C圖為光線經過物體邊緣之示意圖。在第1C圖中，箭頭方向代表光行進的方向。如圖所示，當光線經過物體邊緣時，會引起繞射現象。由於傳統之顯示器結構之透光區(即，狹縫)的寬度已經遠大於可見光的波長，因此由點光源引起的繞射現象不嚴重，相反地，現今的繞射現象主要是光線經過非透光區之邊緣所造成。

第2圖係繪示光經過本揭露一實施例所述之顯示器結構的示意圖。一顯示器結構20包括一第一基板sb1、一畫素陣列22、一第二基板sb2、一光學元件24。畫素陣列22設置於第一基板sb1上。第二基板sb2設置於畫素陣列22上。畫素陣列22具有複數 個畫素，為了圖示簡潔，在第2圖中僅繪示畫素陣列22之兩個畫素pix1及pix2。畫素陣列22之每一畫素包括一透光區及一非透光區。以畫素pix1為例，畫素pix1包括一透光區22a及一非透光區22b。非透光區22b可以是電極、薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，TFT)、黑色矩陣(black matrix)或其他與透光區有折射率差異之材料。光學元件24具有一微透鏡結構。光通過微透鏡結構後，直接通過透光區，且不經過非透光區的邊緣，其中光可以是顯示器之背光板或背光模組所發出。

第3圖係繪示光通過本揭露一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。第3圖之顯示器結構與第2圖之顯示器結構相似，差異在於，第3圖之光學元件為第2圖之光學元件之一實施例。為了說明簡潔，以下僅對光學元件進行說明。

一光學元件24a可設置在第二基板sb2上。光學元件24a之微透鏡結構為一微透鏡陣列，光學元件24a具有一平面sf，其中平面sf為微透鏡陣列之主平面。微透鏡陣列具有複數個微透鏡，為了圖示簡潔，第3圖僅繪示兩個微透鏡32-1及32-2。該些微透鏡與畫素陣列之該些畫素係為一對一相互對應。舉例來說，微透鏡32-1對應畫素pix1，微透鏡32-2對應畫素pix2。為了使光不經過該些非透光區之邊緣，光學元件24a之平面sf與任一非透光區之垂直距離小於微透鏡陣列之任一微透鏡之焦距值之兩倍。舉例來說，如第3圖所示，平面sf(即，主平面)與非透光區22b的垂直距離L小於微透鏡32-1之焦距值之兩倍。微透鏡陣列之每一微透鏡之焦距可以相等。

以下具體描述光通過上述顯示器結構之情況。光從 光學元件24a進入，並從第二基板sb2射出，觀察者於第二基板sb2的一側觀察從第二基板sb2射出的光，其中光可以是顯示器之背光板或背光模組所發出。在此顯示器結構下，光通過光學元件24a後，集中進入該些透光區。如此一來，進入該些透光區的光不會經過該些非透光區的邊緣，以減緩繞射現象。舉例來說，光通過微透鏡32-1後，集中進入對應微透鏡32-1之畫素pix1之透光區22a，而不會經過畫素pix1之非透光區22b的邊緣。

在一特定的實施例中，微透鏡之焦距值可介於1.0mm-3.0mm，微透鏡之透鏡曲率可介於100μm-10mm，微透鏡之厚度可介於100μm-10mm。在另一特定的實施例中，微透鏡之焦距值可介於1.5mm-2.0mm，微透鏡之透鏡曲率可介於500μm-30mm，微透鏡之厚度可介於500μm-3mm。微透鏡陣列的材料可為玻璃、塑膠、光學環氧樹脂、光阻、或上述材料的組合。上述之顯示器可為液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)、膽固醇液晶顯示器(cholesteric liquid crystal display，ChLCD)、或電溼潤顯示器(electrowetting display，EWD)。在一特定的實施例中，光學元件之材料為阻水氧膜。

第4A圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。第4A圖之顯示器結構與第2圖之顯示器結構相似，差異在於，第4A圖之光學元件為第2圖之光學元件之另一實施例。為了說明簡潔，以下僅對光學元件進行說明。

一光學元件24b可設置在第二基板sb2上。光學元件24b之微透鏡結構包括一第一微透鏡陣列及一第二微透鏡陣列，且 光學元件24b具有一第一面sf1及一第二面sf2，其中第一面sf1可為第一微透鏡陣列之主平面以及第二面sf2可為第二微透鏡陣列之主平面。第一微透鏡陣列及第二微透鏡陣列皆具有複數個微透鏡，為了使圖示簡潔，第4A圖僅繪示第一微透鏡陣列之微透鏡41-1及41-2以及第二微透鏡陣列之微透鏡42-1及42-2。第一微透鏡陣列的至少一微透鏡41-1之焦距值為一第一焦距值f1。第二微透鏡陣列的至少一微透鏡42-1之焦距值為一第二焦距值f2，且第二焦距值f2小於第一焦距值f1。第一微透鏡陣列之該些微透鏡與第二微透鏡陣列之該些微透鏡一對一相互對應，舉例來說，第一微透鏡陣列之微透鏡41-1對應第二微透鏡陣列之微透鏡42-1，第一微透鏡陣列之微透鏡41-2對應第二微透鏡陣列之微透鏡42-2。除此之外，第二微透鏡陣列之該些微透鏡與畫素陣列之複數個畫素一對一相互對應，舉例來說，第二微透鏡陣列之微透鏡42-1對應畫素pix1以及第二微透鏡陣列之微透鏡42-2對應畫素pix2。需注意的是，第一面sf1與第二面sf2之距離d等於第一焦距值f1與第二焦距值f2之和。

以下具體描述光通過上述顯示器結構之情況。光從光學元件24b進入，並從第二基板sb2射出，觀察者於第二基板sb2的一側觀察從第二基板sb2射出的光，其中光可以是顯示器之背光板或背光模組所發出。在此顯示器結構下，由於第二微透鏡陣列之微透鏡的焦距小於第一微透鏡陣列之微透鏡的焦距，因此從第二微透鏡陣列之微透鏡射出的光的寬度W2小於從第一微透鏡陣列之微透鏡入射的光的寬度W1。透過縮小光的寬度的方式，使得進入畫素陣列的光不會經過非透光區(例如，非透光區22b)的邊 緣，以減緩繞射現象。

在一特定的實施例中，第一微透鏡陣列之微透鏡之焦距值可介於1.0mm-3.0mm，第一微透鏡陣列之微透鏡之透鏡曲率可介於100μm-10mm，第一微透鏡陣列之微透鏡之厚度可介於100μm-10mm，第二微透鏡陣列之微透鏡之焦距值可介於1.0mm-3.0mm，第二微透鏡陣列之微透鏡之透鏡曲率可介於100μm-10mm，第二微透鏡陣列之微透鏡之厚度可介於100μm-10mm。在另一特定的實施例中，第一微透鏡陣列之微透鏡之焦距值可介於1.5mm-2.0mm，第一微透鏡陣列之微透鏡之透鏡曲率可介於500μm-30mm，第一微透鏡陣列之微透鏡之厚度可介於500μm-3mm，第二微透鏡陣列之微透鏡之焦距值可介於1.5mm-2.0mm，第二微透鏡陣列之微透鏡之透鏡曲率可介於500μm-30mm，第二微透鏡陣列之微透鏡之厚度可介於500μm-3mm。微透鏡陣列的材料可為玻璃、塑膠、光學環氧樹脂、光阻、或上述材料的組合。上述之顯示器可為LCD、OLED、ChLCD、或EWD。在一特定的實施例中，光學元件之材料為阻水氧膜。

第4B圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。第4B圖之顯示器結構與第4A圖之顯示器結構相似，差異在於，在第4B圖中，第一微透鏡陣列之至少一微透鏡41-1之焦距f1等於第二微透鏡之至少一微透鏡42-1之焦距f2。在此顯示器結構下，從第二微透鏡陣列之微透鏡射出的光的寬度W2等於從第一微透鏡陣列之微透鏡入射的光的寬度W1。

第5圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。第5圖之顯示器結構與第3圖之顯示器結 構相似，差異在於，在本實施例中，一畫素陣列包括複數個子畫素陣列，每一子畫素陣列包括至少一畫素，而微透鏡陣列之每一微透鏡與該些子畫素陣列一對一相互對應。當一子畫素陣列包括一畫素時，則本實施例之顯示器結構與第3圖之顯示器結構相同。以下將針對一子畫素陣列包括兩個以上的畫素的情況進行說明。

參照第5圖，子畫素陣列包括兩個畫素pix1及pix2，換言之，一微透鏡51對應兩個畫素pix1及pix2。在此顯示器結構下，光通過微透鏡51後，集中進入畫素pix1之透光區22a以及畫素pix2之透光區22a。如此一來，進入該些透光區的光不會經過畫素pix1之非透光區22b的邊緣e1以及畫素pix2的非透光區22b的邊緣e2，以減緩繞射現象。

第6A圖係繪示光通過本揭露另一示範性實施例所述之顯示器結構的示意圖。第6A圖之顯示器結構與第4A圖之顯示器結構相似，差異在於，在本實施例中，一畫素陣列包括複數個子畫素陣列，每一子畫素陣列包括至少一畫素，而微透鏡陣列之每一微透鏡與該些子畫素陣列一對一相互對應。當一子畫素陣列包括一畫素時，則本實施例之顯示器結構與第4B圖之顯示器結構相同。以下將針對一子畫素陣列包括兩個以上的畫素的情況進行說明。

參照第6A圖，子畫素陣列包括兩個畫素pix1及pix2，換言之，一第一微透鏡陣列之一微透鏡61與一第二微透鏡陣列之一微透鏡62對應兩個畫素pix1及pix2。光通過微透鏡61及微透鏡62後，集中進入畫素pix1之透光區22a以及畫素pix2之透光區22a。如此一來，進入該些透光區的光不會經過畫素pix1之非透光 區22b的邊緣e1以及畫素pix2的非透光區22b的邊緣e2，以減緩繞射現象。

第6B圖之顯示器結構與第6A圖之顯示器結構相似，差異在於，在第6B圖中，第一微透鏡陣列之至少一微透鏡41-1之焦距f1等於第二微透鏡之至少一微透鏡42-1之焦距f2。因此，同樣的，進入畫素pix1之透光區22a以及畫素pix2之透光區22a的光不會經過畫素pix1之非透光區22b的邊緣e1以及畫素pix2的非透光區22b的邊緣e2，以減緩繞射現象。

本揭露上述各種顯示器結構可減少光經過非透光區的邊緣的情況，以改善繞射現象。

於此使用的「示範性」意謂著作為示例、實例或說明。這裡被描述為「示範性」的任意方面或設計都並非必然要被解釋為優於其他方面或設計。如本說明書所使用的「或者」意味著包含性的「或者」而不是排他性的「或者」。除此之外，除非另外指明或者從上下文明確是指向單數形數，否則如本說明和申請權利要求中所使用的，冠詞「一」或「一個」(“a”和“an”)通常可以被解釋為表示「一個或多個」。此外，至少A及B之一或類似的用語意味著「A或B」或「A及B」。除此之外，術語「包括」、「包含」、「具有」、「有」或其變形用於詳細描述和/或權利要求中，這樣的術語旨在為和術語「包括」類似的方式包括。

雖然已經表示出關於一種或多種實施方式並描述了本發明，但是基於對該說明書和圖示的閱讀和理解，對於本領域其他技術人員而言將會出現等同的變化和修改形式。本說明書包括所有這樣的修改和變化並且僅由以下權利要求的範圍所限定。 特別的，關於以上所描述組件(例如，部件、資源等)所執行的各種功能，即使在結構上與執行這裡所說明的本說明書的示範性實施例方式中的功能所公開的結構不等同，除非另做說明，否則被用來描述這樣的組件的術語意在與執行(例如，在功能上等同的)所描述組件的指定功能的任意組件相對應。此外，雖然僅關於若干實施方式之一公開了本發明的特定特徵，但是由於對於給定或特定應用而言可能是所期望並有利的，所以這樣的特徵可以與其他實施方式的一個或多個其他特徵相結合。

sb1‧‧‧第一基板

sb2‧‧‧第二基板

22‧‧‧畫素陣列

22a‧‧‧透光區

22b‧‧‧非透光區

pix1、pix2‧‧‧畫素

24‧‧‧光學元件

20‧‧‧顯示器結構

Claims (10)

1. 一種顯示器結構，包括：一第一基板；一畫素陣列，設置於該第一基板上；該畫素陣列之每一畫素包括一透光區及一非透光區；一第二基板，設置於該畫素陣列上；一光學元件，包括：一平面；以及一微透鏡結構，包括一微透鏡陣列，其中該微透鏡陣列之複數個微透鏡與該畫素陣列之複數個畫素一對一相互對應；其中該光學元件之該平面與任一非透光區之垂直距離小於該微透鏡陣列之任一微透鏡之焦距值之兩倍；以及其中光通過該微透鏡結構後，直接通過該些透光區，且不經過該些非透光區的邊緣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器結構，其中該光學元件之材料為阻水氧膜。
3. 一種顯示器結構，包括：一第一基板；一畫素陣列，設置於該第一基板上；該畫素陣列之每一畫素包括一透光區及一非透光區； 一第二基板，設置於該畫素陣列上；一光學元件，包括：一第一面及一第二面；以及一微透鏡結構，包括一第一微透鏡陣列以及一第二微透鏡陣列，其中該第一微透鏡陣列的至少一微透鏡之焦距值為一第一焦距值；其中該第二微透鏡陣列的至少一微透鏡之焦距值為一第二焦距值，且該第二焦距值小於或等於該第一焦距值；其中，該第一微透鏡陣列之複數微透鏡與該第二微透鏡陣列之複數微透鏡一對一相互對應，以及該第二微透鏡陣列之該些微透鏡與該畫素陣列之複數個畫素一對一相互對應；該第一面與該第二面之距離等於該第一焦距值與該第二焦距值之和；以及其中光通過該微透鏡結構後，直接通過該些透光區，且不經過該些非透光區的邊緣。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示器結構，其中該光學元件之材料為阻水氧膜。
5. 一種顯示器結構，包括：一第一基板；一畫素陣列，設置於該第一基板上；該畫素陣列包括複數個子畫素陣列，每一子畫素陣列包括至少一畫素，每一畫素包括一透光區及一非透光區； 一第二基板，設置於該畫素陣列上；以及一光學元件，包括：一平面；以及一微透鏡陣列；該微透鏡陣列之每一微透鏡與該些子畫素陣列一對一相互對應；其中，該光學元件之該平面與任一非透光區之垂直距離小於該微透鏡陣列之任一微透鏡之焦距值之兩倍。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器結構，其中該每一子畫素陣列包括一個畫素，該微透鏡陣列之該些微透鏡與該些透光區一對一相互對應。
7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器結構，其中該光學元件之材料為阻水氧膜。
8. 一種顯示器結構，包括：一第一基板；一畫素陣列，設置於該第一基板上；該畫素陣列包括複數個子畫素陣列，每一子畫素陣列包括至少一畫素，每一畫素包括一透光區及一非透光區；一第二基板，設置於該畫素陣列上；以及一光學元件，包括：一第一面；一第二面； 一第一微透鏡陣列；該第一微透鏡陣列的至少一微透鏡之焦距值為一第一焦距值；以及一第二微透鏡陣列；該第二微透鏡陣列的至少一微透鏡之焦距值為一第二焦距值，且該第二焦距值小於或等於該第一焦距值；其中，該第一微透鏡陣列之複數微透鏡與該第二微透鏡陣列之複數微透鏡一對一相互對應，以及該第二微透鏡陣列之該些微透鏡與該些子畫素陣列一對一相互對應；該第一面與該第二面之距離等於該第一焦距值與該第二焦距值之和。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器結構，其中該每一子畫素陣列包括一個畫素，該第二微透鏡陣列之該些微透鏡與該些透光區一對一相互對應。
10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器結構，其中該光學元件之材料為阻水氧膜。