TWI629178B - 用於顯示裝置之視窗、其製造方法及包含該視窗之顯示裝置 - Google Patents

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吳柱錫
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Abstract

一種用於顯示裝置之視窗，該視窗包含聚合物基板，設置於聚合物基板之一邊上之聚合物層，以及插入在聚合物基板及聚合物層之間之黏合層，其中該黏合層中包含黏合劑及藍色著色劑。

Description

用於顯示裝置之視窗、其製造方法及包含該視窗之顯示裝置
揭露關於用於顯示裝置之視窗及顯示裝置包含其之顯示裝置。
現行已知顯示裝置包含液晶顯示器(liquid crystal display,“LCD”)、電漿顯示面板(plasma display panel,“PDP”)、有機發光二極體顯示器(organic light emitting diode display,“OLED”)、場效應顯示器(field effect display,“FED”)等。
此類顯示器包含顯示影像之顯示模組及保護顯示模組之視窗。
玻璃可用作為視窗。
然而，由於玻璃容易因外在衝擊而破損，當使用於如手機之類的行動裝置時，其容易遭受損傷。因此，目前取代玻璃以塑膠材料製作之視窗正在研究中。
以塑膠材料製作的視窗可擁有層狀堆疊結構，包含聚合樹脂和黏合劑。聚合樹脂及黏合劑有不同的物化特性，因此，可能發生黃化且可能發生因聚合樹脂與黏合劑間之附著力劣化所產生之可靠性劣化。因此視窗材料的提升需求仍然存在。
實施例提供能夠提升複數聚合物層之間的附著力與可靠性之一種用於顯示裝置的視窗。
其他實施例提供包含該視窗的顯示裝置。
根據實施例，用於顯示裝置的視窗包含聚合物基板，設置於聚合物基板上之聚合物層，插入聚合物基板與聚合物層之間之黏合層，其中黏合層包含黏合劑與藍色著色劑。
以重量百分比為100%之黏合層為基準，藍色著色劑可佔約0.1%到約50%重量百分比的量。
以重量百分比為100%之黏合層為基準，藍色著色劑可佔約5%到約20%的重量百分比。
聚合物層可包含選自聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、環烯烴聚合物(cycloolefin polymer,COP)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、其共聚物物、以及其組合物之聚合物。
聚合物層可具有約700微米至約940微米厚度。
聚合物基板可包含選自聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸酯-聚甲基丙烯酸甲酯合成物(polycarbonate-polymethylmethacrylate,PC/PMMA”薄膜、以及其組合物的其中之一。
聚合物基板可具有約50微米至約100微米之厚度，且黏合層可具 有約5微米至約10微米之厚度。
用於顯示裝置的視窗可進一步包含設置於聚合物基板一邊上之硬塗層。
硬塗層可包含選自有機材料、無機材料、有機/無機組成化合物的至少其一。
硬塗層可具有等於或大於4H之表面硬度。
硬塗層可具有約5微米至約200微米厚度。
聚合物基板，黏合層及該聚合物層可為膜內裝飾(in-mold decoration,“IMD”)薄膜。
同時揭露一種用於製作顯示裝置的視窗的方法，該方法包含：薄膜插入注射成形(film insert injection molding)聚合物基板、黏合層及聚合物層以提供上述揭露的視窗。
用於顯示裝置的視窗可以薄膜插入方式，注射成型聚合物基板、黏合層與聚合物層而獲得。
用於顯示裝置的視窗可具有小於或等於約1.50之黃色指數。
用於顯示裝置的視窗可具有小於或等於約1.0之黃色指數。
用於顯示裝置的視窗可有小於或等於1毫米(mm)之厚度。
根據另一實施例，提供包含用於顯示裝置的視窗之顯示裝置。
包含用於顯示裝置的視窗之聚合樹脂層與聚合物基板之間的附著力可被提升，同時，用於顯示裝置的視窗黃化可被避免，且其可靠性可被提升。
100‧‧‧視窗
110‧‧‧聚合樹脂層
120‧‧‧黏合層
130‧‧‧聚合物基板
140‧‧‧硬塗層
藉由參照附屬圖式更詳盡描述本揭露之範例實施例，在前述或文中其他地方提及的此揭露之各面向、優點與特徵會更為明顯，其中：第1圖為用於顯示裝置的視窗的實施例的剖面圖。
藉參照其中顯示各種實施例之所附的圖例，本發明會在下文中更完整的被描述。範例實施例在下文會有更細節描述。然而，揭露可用不同的方式實行，而不解釋為受限於下文所提及的各實施例。
在圖中，層、薄膜、面板與區域等之厚度為了清楚說明而被誇大。通篇說明書中相似之參照數字表示相似之元件。其需要被了解的一點是當元件，如層、薄膜、區域或基板被稱為於另一元件「之上(on)」，其意思可為直接置於另一元件之上，或亦可存在中間元件。相對地，若元件被稱為「直接」置於另一元件「之上(directly on)」，則無中間元件存在。
其需要被了解的是，雖然文中說明可能會用到「第一(first)」、「第二(second)」、「第三(third)」等等序詞來描述各種元件、組件、區域、層以及/或區塊，這些元件、組件、區域、層以及/或區塊並不被這些序詞所限制。這些序詞只是用來區別一元件、組件、區域、層以或區塊與其他元件、組件、區域、層以或區塊。因此以下討論之「第一元件」、「組件」、「區域」、「層」或「區塊」可被稱為第二元件、組件、區域、層或區塊而不脫離本文之教示。
在文中所使用的用詞只是為了描述特定實施例之目的，並不意圖為限制。除非特別指出，如文中所用之「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」，亦 包含「至少一(at least one)」之複數意思。「或(or)」意味著「以及/或(and/or)」。在文中敘述「以及/或(and/or)」這個詞包含了一或多個所列相關物件之任意或全部的組合。其需要更進一步了解的是，當使用「包含(comprise)」以及/或「包含(comprising)」以及/或「包含(includes)」以及/或「包含(including)」這個詞於本文中以特定所述的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件以及/或組件時，其並不預先排除其他一或多個特徵、區域、整數、步驟、操作、元件以及/或組件的增加或出現。
在文中出現空間相關的詞彙，如「在下方(beneath)」、「在下方(below)」、「較低的(lower)」、「在上方(above)」、「較高的(upper)」等等之類的，可用於此以簡化對於如描繪於圖式中之一元件或特徵與其他元件或特徵之關係的說明的描述。其需要被了解的是該類空間相關詞彙除了描繪於圖例中之方向外意圖包含裝置於描述或是操作上之不同方向。舉例來說，若圖中之裝置被倒置，則原本被描述為在其他元件或特徵「下方(beneath)」或「下方(below)」的元件將變為在其他元件或特徵「上方(above)」。因此，例示性用語「在下方(below)」可同時包含在上方或在下方之方向。該裝置可能有其他定向(如旋轉90度或轉到其他方向)，則文中的空間相關詞彙比照理解。
文中所用的「約(about)」或「約(approximately)」包含了所述數值或考慮到特定數值之該測量的問題和誤差(也就是說，測量系統的極限)，藉由領域內之通常知識者判定之特定數值在誤差的可接受範圍內之平均值(means)。舉例來說，「約」可以表示在一或更多的標準差之間，或是在所述數值的±30%、±20%、±10%、±5%之間。
除非特別定義，本文中所使用之所有用語(包含技術或是科學用語)皆和本揭露所屬的技術領域之通常知識者之一般理解具有相同意思。將進一步理解是，在一般字典中被定義的那些用語，應被詮釋為具有與相關領域及該揭 露內容相符之意思，且除非文中明確如此定義，否則不應被詮釋為理想化的或過於正式的意思。
例示性實施例藉參照為理想化實施例之示意圖之剖面圖式描述於本文中。也因此，舉例來說，由於製作技術和容許誤差產生之與圖上形狀不同的變體是可被預期的。因此，文中所描述之實施例不應受限於所繪區域之特定形狀，而是應該包含了，舉例來說，由於製作所造成的形狀改變的結果。舉例來說，被描述或被繪為平坦的區域，典型地會有粗糙或非線性的特徵。再者，圖中所繪的銳利角度可能為圓角。因此，圖中所繪的區域為示意性質，且其形狀不意圖描繪出精準的形狀，且不意圖限制本申請專利範圍的範圍。
參照第1圖，根據實施例之用於顯示裝置的視窗會被更進一步揭露。
第1圖為根據實施例之用於顯示裝置的視窗的剖面圖。
用於根據實施例之顯示裝置的視窗100包含聚合物層，也就是說聚合樹脂層110，設置在聚合樹脂層110之一邊上之聚合物基板130，以及插入於該聚合物基板130與該聚合樹脂層110之間之黏合層120。該視窗100可進一步包含硬塗層140在聚合物基板130之上。
聚合物基板130可為使用在薄膜插入形成製程的薄膜形式，舉例來說，可包含選自聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene,PET)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚碳酸酯-聚甲基丙烯酸甲酯(polycarbonate-polymethylmethacrylate,PC/PMMA)合成物以及其組合物中之聚合物。舉例來說，聚碳酸酯-聚甲基丙烯酸甲酯組合物可為混和物、共聚物或層疊體(laminate)。
聚合物基板130可包含，舉例來說，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、聚碳酸酯(PC)薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜、聚碳酸酯-聚甲基 丙烯酸甲酯(PC/PMMA)薄膜以及其組合。舉例來說，該聚合物基板130可有約10微米至約100微米之厚度，特別係約50微米至約100微米。
聚合樹脂層110可包含注入可塑聚合物，也就是說，聚合樹脂，且注入可塑聚合樹脂可包含例如選自聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環烯烴聚合物(cycloolefin polymer,COP)(例如ethylene-norbornene copolymer)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、其共聚物以及其組合物的其中之一。在此處該「組合物」可為混合物或堆疊結構，舉例來說，雙層或以上層數的層疊體。
舉例來說，聚合樹脂層110可有約500微米至約1000微米之厚度，特別係約700微米至約940微米。當聚合樹脂層具有在此範圍間之厚度，於注射成形期間即可提供用以利用薄膜插入方式流入聚合樹脂的足夠空間，產生令人滿意之視窗外觀，兼具有聚合樹脂的適宜抗衝擊力及表面硬化特性。
黏合層120是設置在聚合物基板130及聚合樹脂層110間並粘合聚合物基板130及聚合樹脂層110之層。黏合層120可包含黏合劑，也就是說，黏合劑樹脂，及藍色著色劑。更加特定來說，黏合層120可包含黏合劑樹脂、藍色著色劑及溶劑。
黏合層可包含具有合適的黏合特性之任何合適的黏合劑而無限制，舉例來說，黏合劑可是二元固化樹脂、丙烯酸系黏合劑、聚乙烯醇/聚氯乙烯(PVA/PVC)樹脂及類似物。
藍色著色劑可為藍色或偏藍顏料，或其中顏料係分散在溶劑中的分散液，舉例來說，顏料可包含選自藍色有機顏料、藍色無機顏料或及其組合物。特別是，藍色或偏藍顏料可包含，舉例來說，可包含選自C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍15：3、C.I.顏料藍15：4、C.I.顏料藍15：6、C.I.顏料藍60、由化學式1表示之陰丹士林(Indanthrone)化合物、由化學式2表示之銅-酞菁(Cu-phthalocyanine)化合物及其組合物之顏料，在此C.I.代表由美國紡織化學師 與印染師協會(American Association of Textile Chemists and Colorists)所保持的色碼。
藍色或偏藍顏料可被分散於黏合劑樹脂中。特別是，藍色或偏藍顏料可被分散於包含黏合劑樹脂的溶劑中。黏合劑樹脂可包含，舉例來說，具有例如約10000至約15000道爾吞之平均分子量之適合的分子量及例如約10至約100毫克氫氧化鉀/每克之氫氧值之適合的氫氧值之聚乙烯醇/聚氯乙烯(PVA/PVC)，且溶劑可包含，舉例來說，有分散功能的環己酮。藉由分散使用環磨機(ring mill)預先混和藍色或偏藍顏料在包含聚乙烯醇/聚氯乙烯樹脂的溶劑備製之研磨基底約1至3小時而分散於黏合劑樹脂中。特別是，可使用約30至50重量百分比的聚乙烯醇/聚氯乙烯樹脂、約30至65重量百分比的環己酮溶劑以及約5至20重量百分比的藍色著色劑。
藍色著色劑如進一步描述於下地調節藉由薄膜插入方式，注射成 形該聚合物基板130、黏合層120及聚合樹脂層110所得之產品的黃色指數。舉例來說，注射成形產品有黃色指數小於或等於約1.50，特別是，小於或等於約1.0。因此，用於顯示裝置的視窗黃化可被減輕或有效地避免，然後其透射特性會被提升。
此外，在使用薄膜插入方式，注射成形聚合物基板130、黏合層120及聚合樹脂層110期間，藍色著色劑可提升聚合物基板130和聚合樹脂層110之間的附著力。因此，用於顯示裝置的視窗可靠性可被提升。
以100%重量百分比的黏合劑樹脂為基礎，可包含，例如分散約0.1%重量百分比至約50%重量百分比之藍色著色劑。當所包含之藍色著色劑於此範圍之間時，黃化會被有效的避免，且其透射特性會被提升。特別是，以100%重量百分比的黏合劑樹脂為基礎，藍色著色劑可以約5%重量百分比到約20%重量百分比分散。
黏合層120可有，舉例而言，約1微米至約20微米之厚度，特別是，約5微米至約10微米。
塗層，也就是說硬塗層140，可設置於聚合物基板130的單邊之上。舉例來說，硬塗層140可包含有機材料、無機材料、或有機/無機組成化合物。舉例來說，在此有機材料可包含丙烯酸系化合物、環氧係化合物或其組合物，無機材料可包含二氧化矽、氧化鋁或其組合物，有機/無機組成化合物可包含，例如聚矽倍半氧烷(polysilsesquioxane)。硬塗層140可包含單層或複數層，且可具有例如約5微米至約200微米之厚度。
硬塗層140可有表面硬度大於或等於約4H。表面硬度可藉由以鉛筆硬度計(例如使用BMS Tech的鉛筆硬度計)施加1公斤的負載而測量。當表面硬度在以上的範圍，表面刮痕可被避免或減輕。
該硬塗層140可設置在用於顯示裝置的視窗100的最上層之上且 能提升視窗的表面硬度。在此，硬塗層140可設置在用於顯示裝置的視窗100的最上層之上，且因此能直接影響視窗的表面硬度。此外，額外層可設置在其上以提供額外功能。舉例來說，抗反射薄膜可設置在其上。
如果希望的話，硬塗層140可以被省略。
聚合物基板130、黏合層120及聚合樹脂層110可是，舉例來說，膜內裝飾(In-mold decoration,“IMD”)薄膜。
用於顯示裝置的視窗100可藉由薄膜插入方式，注射成形聚合物基板130、黏合層120及聚合樹脂層110而得到。
根據實施例，聚合物基板130與黏合層120可設置於聚合樹脂層110的一邊上，也可設置於該聚合樹脂層110的雙邊上。
用於顯示裝置的視窗100可有小於或等於約1毫米之厚度，特別是約0.1毫米至約1毫米之厚度。
用於顯示裝置的視窗可被應用於各種顯示裝置。顯示裝置可是液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、電漿顯示器、電場效顯示裝置、電泳顯示器以及其類似物，但不限於此。
用於顯示裝置的視窗可設置於顯示模組之上，在此該顯示模組可是液晶顯示模組、有機發光顯示模組、電漿顯示模組、電場效顯示模組、電泳顯示模組以及其類似物。
在下文中，本揭露將會藉參照範例而被更詳盡地說明。然而，這些範例僅為例示性，且本揭露並不受限於此。
範例 黏合層分散液的準備 準備範例1
各以黏合劑溶液的總重量為基礎，藉由加入40%重量百分比的聚乙烯醇/聚氯乙烯樹脂(IMB00002,Teikoku Printing Inks Mfg.Co.,Ltd.)、10%重量百分比的藍色顏料(CSNN blue,Haubech)到50%重量百分比的環己烷溶劑(CAS.No：108-94-1)中以製備黏合劑溶液，並使用30℃之冷卻溫度、每分鐘1500圈的轉速及水珠尺寸(bead size)100微米之環形研磨機兩小時以分散該混合物。
準備範例2
除將10%重量百分比的藍色顏料(CSNN blue,Haubech)改為5%重量百分比外，根據與準備範例1相同之方法製備黏合劑溶液。
準備範例3
除將10%重量百分比的藍色顏料(CSNN blue,Haubech)改為20%重量百分比外，根據與準備範例1相同之方法製備黏合劑溶液。
比較準備範例1
各以黏合劑溶液的總重量為基礎，藉由加入50%重量百分比的黏合劑樹脂(IMB00002,Teikoku Printing Inks Mfg.)到50%重量百分比的環己烷溶劑(CAS.No：108-94-1)製備黏合劑溶液。
比較準備範例2
各以黏合劑溶液的總重量為基礎，藉由加入40%重量百分比的聚乙烯醇/聚氯乙烯樹脂(IMB00002,Teikoku Printing Inks Mfg.Co.,Ltd.)、10%重量百分比的白色顏料(R-902,Dupont Co.Ltd.)到50%重量百分比的環己烷溶劑(CAS.No：108-94-1)製備黏合劑溶液，並使用30℃之冷卻溫度、每分鐘1500圈的轉速及水珠尺寸(bead size)100微米之環形研磨機兩小時以分散該混合物。
製作用於顯示裝置的視窗 範例1
將聚倍矽半氧烷溶液(Radisol-S,Songwon SC Corp.)塗層於聚脂薄膜(PET100A4300,TOYOBO Co.,Ltd.)上，以攝氏80度烘乾一分鐘，再以功率每平方公分300毫焦耳的紫外光(UV)照射以固化。之後將根據準備範例1之黏合劑溶液塗層於聚脂薄膜的另一邊並以100℃烘乾10分鐘。之後預固化烘乾後的聚脂薄膜於100℃。之後將預固化後的聚脂薄膜置於注入成形機內，注射成形下列的聚碳酸酯(PC)(HFD1810,Sabic Industries Corp.)，製作包含0.79毫米的聚碳酸酯(PC)樹脂層之用於顯示裝置的1毫米厚視窗。各層厚度如下。
硬塗層：0.15毫米
聚脂薄膜：0.05毫米
黏合層：0.01毫米
聚碳酸酯(PC)樹脂層：0.79毫米
範例2
根據與範例1相同的方法製作1毫米之厚用於顯示裝置的視窗，除將根據準備範例1的黏合物溶液改為根據準備範例2的黏合物溶液。各層厚度如下。
硬塗層：0.15毫米
聚脂薄膜：0.05毫米
黏合層：0.01毫米
聚碳酸酯(PC)樹脂層：0.79毫米
範例3
根據與範例1相同的方法製作1毫米厚之用於顯示裝置的視窗，除將根據準備範例1的黏合物溶液改為根據準備範例3的黏合物溶液。各層厚度如下。
硬塗層：0.15毫米
聚脂薄膜：0.05毫米
黏合層：0.01毫米
聚碳酸酯(PC)樹脂層：0.79毫米
比較範例1
根據與範例1相同的方法製作1毫米厚之用於顯示裝置的視窗，除將根據準備範例1的黏合物溶液改為根據比較準備範例1的黏合物溶液。各層厚度如下。
硬塗層：0.15毫米
聚脂薄膜：0.05毫米
黏合層：0.01毫米
聚碳酸酯(PC)樹脂層：0.79毫米
比較範例2
與根據比較範例1相同的方法製作1毫米厚之用於顯示裝置的視窗，除將使用聚碳酸酯(PC)樹脂層改為使用聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)薄膜。各層厚度如下。
硬塗層：0.15毫米
聚脂薄膜：0.05毫米
黏合層：0.01毫米
聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)：0.79毫米
比較範例3
根據與範例1相同的方法製作1毫米厚之用於顯示裝置的視窗，除將根據準備範例1的黏合物溶液改為根據比較準備範例2的黏結合物溶液。各層厚度如下。
硬塗層：0.15毫米
聚脂薄膜：0.05毫米
黏合層：0.01毫米
聚碳酸酯(PC)樹脂層：0.79毫米
評估
評估根據範例1至範例3與比較範例1至比較範例3之用於顯示裝置的視窗的光學特性(黃光指數，Yellowness Index，YI)及可靠性(附著力)。
使用MINOLTA CM-3600D測量黃光指數。黃光指數於D1925光源550奈米區域測量。
在溼度85%與85℃下以肉眼檢驗各時間(0小時(起始時間)、24小時、48小時、72小時、96小時、120小時)下薄膜是否剝落，藉以評估附著力。
結果提供於表1。
在表1中，範例(Example)簡寫為”Ex”且比較範例(Comparative Example)簡寫為”CEx”。
參照表1，根據範例1至範例3之用於顯示裝置的視窗呈現極好的光學特性和(附著力)可靠性。相對地，使用不分散藍色顏料製備之黏合劑的根據比較範例1及比較範例2之用於顯示裝置的視窗呈現不足的光學特性和(附著力)可靠性，而使用藉由分散白色顏料製備之黏合劑的比較範例3之用於顯示裝置的視窗呈現符合要求的附著力特性但不足的光學特性。這些結果顯示包含黏合劑中有藍色顏料的聚合物視窗將會提供更好的光學特性、硬度與(附著力)可靠性。
雖然揭露已結合被現行為可行的例示性實施例描述，其需要被了解的是本發明不應受限於所揭露之實施例，而是相反地意圖涵蓋包含於所附申請專利範圍的精神與範圍內的各種修改與均等排列。

Claims (9)

  1. 一種用於顯示裝置的視窗，該視窗包含：一聚合物基板；一聚合物層，設置於該聚合物基板的一邊上；以及一黏合層，插入在該聚合物基板以及該聚合物層之間，其中該黏合層包含一黏合劑及一藍色著色劑；其中以重量百分比為100之該黏合層為基準，該藍色著色劑佔5重量百分比到20重量百分比的量，以及該用於顯示裝置的視窗擁有小於或等於約1.00的黃色指數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗，其中該聚合物層包含選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、環烯烴聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯、其共聚物以及其組合之一聚合物，其中該聚合物層具有約700微米至約940微米之厚度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗，其中該聚合物基板包含選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯-聚甲基丙烯酸甲酯合成物、以及其組合之一聚合物，且其中該聚合物基板具有約50至約100微米之厚度，其中該黏合層具有約5至約10微米之厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗，其進一步包含設置在該聚合物基板的一邊上之一塗層，且其中該塗層包含選自有機材料、無機材料、有機-無機組成物以 及其組合物的其中之一。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於顯示裝置的視窗，其中該塗層擁有大於或等於約4H的表面硬度，且其中該塗層具有約5微米至約200微米之厚度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗，其中該聚合物基板，該黏合層及該聚合物層為一膜內裝飾薄膜。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗，其中該用於顯示裝置的視窗具有小於或等於約1毫米之厚度。
  8. 一種用於製作用於顯示裝置的視窗之方法，其包含：薄膜插入注射成形一聚合物基板、一黏合層及一聚合物層以提供如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗。
  9. 一種顯示裝置，其包含如申請專利範圍第1項所述之用於顯示裝置的視窗。
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