TWI632401B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種顯示裝置，其包含有顯示面板及霧度層。顯示面板具有顏色決定面及複數個畫素，其中畫素分別於顏色決定面上之垂直投影形成彼此相鄰的畫素範圍，霧度層設置顏色決定面朝向之一側並具有霧度面與顏色決定面相背。霧度層具有散射係數s，其係介於0和-1.4之間，霧度面上的第一位置對應於一畫素範圍之中心，而其上的第二位置對應於自上述畫素邊界朝相鄰畫素範圍伸出87μm至174μm之範圍內。當前述的畫素其中之一顯示為全亮而與其相鄰的畫素顯示為全暗時，第一位置之亮度為第二位置亮度的10倍以上。

Description

顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置；具體而言，本發明係關於一種具有霧度層的顯示裝置。

平面及曲面顯示裝置已被廣泛地應用於各式的電子裝置之中，例如行動電話、個人穿戴裝置、電視、交通工具用主機、個人電腦、數位相機、掌上型電玩等。然而為了提高使用者的視覺感受，業者仍在不斷地就顯示裝置的光學表現進行改良。

例如部分顯示裝置的顯示面會因在使用時因外在環境光的關係而產生眩光。在大多數的使用狀況下，眩光往往造成部分使用者在視覺上的不舒服，並影響顯示影像的光學表現。為了解決此一問題，部分習知的顯示裝置會在顯示面上加設有霧度表面的高霧度層，以降低眩光產生的情形。然而當霧度較高時，由於高霧度層會使光線折射，因而使相鄰畫素所產生光線相互干擾。當分別位於顯示影像邊緣上及影像邊緣外的相鄰畫素產生的光線彼此干擾時，將會使得顯示裝置顯示的影像產生模糊而不清晰或不銳利的視覺感受，進而影響使用者的使用體驗。

本發明之目的在於提供一種顯示裝置，可降低相鄰畫素彼此間的光學干擾。

本發明之另一目的在於提供一種顯示裝置，可在表面維持一定霧度的條件下減少顯示影像的模糊感。

顯示裝置包含顯示面板及霧度層。顯示面板具有複個畫素及顏色決定面。畫素於顏色決定面上之垂直投影形成為畫素範圍，畫素範圍具有寬度p。霧度層設置於顏色決定面朝向之一側。霧度層具有散射係數s，散射係數s較佳介於0到-1.4之間，以提供抗眩光或其他光學上的效果。霧度面具有參考基準面；而顏色決定面與參考基準面間具有間距d。前述寬度p、散射係數s及間距d滿足下列關係： 其中：c=d/p k=174μm/p。

在另一實施例中，顯示裝置包含有顯示面板及霧度層。顯示面板具有顏色決定面及相鄰之第一畫素及第二畫素。第一畫素及第二畫素於顏色決定面上之垂直投影形成第一畫素範圍及第二畫素範圍，且第一畫素範圍具有第一邊界與第二畫素範圍相鄰。霧度層設置於顏色決定面朝向之一側並具有霧度面與顏色決定面相背。霧度層具有散射係數s，其係介於0和-1.4之間。霧度面具有第一位置及第二位置；第一位置對應於第一畫素範圍之中心，而第二位置對應於自第一邊界朝第二畫素範圍伸出87μm至174μm之範圍內。當第一畫素顯示為全亮而第二畫素顯示為全暗時，第一位置之亮度為第二位置亮度的10倍以上。

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧畫素

111‧‧‧第一畫素

112‧‧‧第二畫素

130‧‧‧顏色決定面

150‧‧‧畫素範圍

151‧‧‧第一畫素範圍

152‧‧‧第二畫素範圍

170‧‧‧顏色決定層

171‧‧‧色阻單元

190‧‧‧透光基板

210‧‧‧第一邊界

300‧‧‧霧度層

310‧‧‧霧度面

311‧‧‧參考基準面

410‧‧‧第一位置

420‧‧‧第二位置

圖1為顯示裝置之實施例剖面示意圖；圖2A為由複數個色阻單元所劃分出複數個畫素的實施例示意圖；圖2B為針對圖2A所示實施例中單一畫素的放大示意圖；圖2C為另一由複數個色阻單元所劃分出的畫素實施例示意圖；圖2D為另一由複數個色阻單元所劃分出的畫素實施例示意圖；圖3為顯示裝置之實施例局部放大剖面示意圖；圖4為以相同寬度p搭配不同間距d時得到的相鄰畫素亮度對比變化之一實施例趨勢圖； 圖5為以相同間距d搭配不同寬度p時得到的相鄰畫素亮度對比變化之一實施例趨勢圖；圖6為以固定的散射係數s搭配不同的間距d及寬度p時得到的相鄰畫素亮度對比變化之實施例趨勢圖；圖7為第一畫素範圍中心與第一邊界外174μm處亮度的比值CR與間距d與寬度p的比值c間關係之實施例趨勢圖；圖8以相同寬度p搭配不同間距d時得到的相鄰畫素亮度對比變化之另一實施例趨勢圖；圖9為以相同間距d搭配不同寬度p時得到的相鄰畫素亮度對比變化之另一實施例趨勢圖。

本發明提供一種顯示裝置，在本發明的一個實施例中例如是具有霧度面之顯示裝置。顯示裝置較佳可為電腦顯示器、電視、監視器、車用主機等。此外，顯示裝置亦可運用於其他電子裝置上，例如作為手機、數位相機、掌上型遊樂器等的顯示屏幕。

如圖1所示，在本發明的一個實施例中，顯示裝置包含顯示面板100及霧度層300。顯示面板100具有複個畫素110及顏色決定面130。畫素110較佳可由單一子畫素組成或多個子畫素所共同組成，以作為顯示影像時的可控制單元。如圖1所示，顏色決定面130即為顯示面板100顯示影像之一面；畫素110於顏色決定面130上之垂直投影形成為畫素範圍150。在此實施中，畫素範圍150在橫切方向Y上具有寬度p。

較佳而言，顯示面板100包含有顏色決定層170。在圖1所示之實施例中，顯示面板100為液晶顯示面板，而顏色決定層170則為色阻層，並包含有複數個色阻單元171。複數個畫素110間相鄰各個畫素110的劃分，舉例而言，可以色阻單元171的分佈範圍來作為區隔。此外，也可以為由顯示面板100內控制電路中交錯的訊號線路(例如掃描線及資料線)而為區隔。此外，在另外的實施例中，當顯示面板100為自發光顯示面板時，顯示面板100所包含的顏色決定層170則由複數個自發光元件所組成；此時，即可以自發光元件的分佈範圍來作為畫素110之範圍區隔。複數畫素110較佳採矩陣方式分佈。矩陣分佈包含但不限於正交矩陣分佈，亦可包含蜂巢式矩陣分佈或其他由不規則形狀但以規則或重複方式排列而形成的週期性分佈。此外，亦可以在橫切方向Y上以控制電路或顯示介質的週期性變化來劃分畫素110；換言之，每個畫素110均具有重覆性的結構特徵。例如可以控制電路中的電極、色阻或自發光材料的邊緣作為重覆性結構的起點，而以至下一個相同結構特徵間之區域作為一個畫素110。

如圖1所示，霧度層300設置於顏色決定面130之一側，較佳為顯示影像之一側。霧度層300可以為獨立的光學膜片，也可以為直接佈設於顯示面板100透光基板190或偏光片上的塗層或鍍層。霧度層300具有霧度面310與顏色決定面130相背。霧度層300具有散射係數s，散射係數s較佳介於0到-1.4之間，以提供抗眩光或其他光學上的效果。散射係數s較佳由下列關係式所定義：BTDF=b(100|sin θ_output-sin θ_input|)^s其中： BTDF(bidirectional transmission distribution function)：雙向穿透分佈函數b：常數sin θ_output：測試光線出射角sin θ_input：測試光線入射角其測試方式係以測試光線自霧度面310的背側入射，再自霧度面量測穿透光的分佈結果。接著將分佈結果以函數形式呈現以得到上述雙向穿透分佈函數。當散射係數s值越大時，則霧度越高。以散射係數s介於0到-1.4的區間來看，當散射係數為-1.4時，其霧度為最低。

如圖1所示，霧度面310具有參考基準面311。以此實施例而言，霧度面310形成為粗糙面，亦即霧度面310由許多的粗糙結構或微結構所形成。粗糙面可於50%或75%高程處定義出虛擬的平均高度面或75%高度面來作為參考基準面311；例如若以霧度層300之底面作為高程為0的參考面，粗糙面上之各點分別可以得到相對之一高程高度；對於將這些高程高度進行統計分析後取第二或第三(由下而上)之四分位數高度作為參考基準面311之高程。上述的高程分析較佳係可以立體光學顯微裝置取得霧度面之網點高程，以進行分析。

顏色決定面130與參考基準面311間具有間距d。在較佳實施例中，間距d為顏色決定面130與參考基準面311間在垂直顏色決定面130方向上的最小距離。以圖1所示之實施例而言，顯示面板100包含有顏色決定層170，並以顏色決定層170的頂面作為顏色決定面130。以此實施例而言，顯示面板100為液晶顯示面板，而顏色決定層170則為色阻層。如圖1所示， 顏色決定層170上覆有透光基板190，例如玻璃基板；而霧度層300則佈設於透光基板190的外側表面。若參考基準面311為霧度面310的平均高度面，則此時間距d即為透光基板190的厚度加上霧度面310相對於霧度層300底面的平均高度。

然而在不同實施例中，作為色阻層的顏色決定層170亦可設置於下基板上，此時顏色決定層170上則設置有電極、液晶分子及上層的透光基板。此時顏色決定層170朝向霧度層300的頂面仍然為顏色決定面130，以用於決定其與參考基準面311間的間距d。此外，在另外的實施例中，當顯示面板100為自發光顯示面板時，顯示面板100所包含的顏色決定層170則為由自發光元件所形成，例如有機發光二極體元件。而顏色決定面130則同樣可為顏色決定層170朝向霧度層300的頂面。上述各層、基板或間距較佳剖片分析及光學顯微裝置等光學及物理方式來量測，但不以此為限。

圖2A所示為由複數個色阻單元171所劃分出的複數個畫素110；而圖2B所示為針對其中單一畫素110的放大示意圖。在本實施例中，係由分別為紅色、綠色及藍色的色阻單元171共同劃分出畫素110的範圍；換言之，同一個畫素中所包含的不同色阻單元171較佳係被用於或控制以共同呈現該畫素所欲呈現的色彩及亮度。在不同實施例中，亦可再加入例如是白色或其他顏色的色阻單元171。如圖2B所示，不同顏色的色阻單元171係並排設置，所共同形成的區域於顏色決定面130上之投影範圍大致為矩形。在本實施例中，寬度p係為前述矩形中較短的邊長，因此為三個色阻單元171短邊長的總合。然而在另一實施例中，當色阻單元171的長邊較三個色阻單元171短邊長的總合來的短時，則會以色阻單元的長邊長度作為寬度 p。

圖2C及圖2D所示為另外兩種由複數個色阻單元171所劃分出的畫素110。在此二實施例中，不同顏色的色阻單元171分別在數個不同方向上排列，因此所共同形成的區域範圍並非為矩形。上述的排列方向較佳但不限於相鄰排列二色阻單元171的形心連線方向。在此實施例中，各色阻單元171共同形成的區域範圍在各排列方向上分別有一最長投影長度；較佳而言，這些最長投影長度中最短者即可作為寬度p使用。如圖1C所示，各色阻單元171共同形成的區域範圍在各排列方向上的最長投影長度分別為長度a、長度b及長度c，其中長度a最短，因此即以長度a作為寬度p。

上述各色阻單元171及畫素110之範圍及長度、寬度等幾何參數較佳可以光學顯微鏡等光學檢測方式來量測，但不以此為限。

圖3所示為顯示面板100複數個畫素110中相鄰的兩個畫素：第一畫素111及第二畫素112。在此實施例中，第一畫素111及第二畫素112於顏色決定面130上的垂直投影分別形成為第一畫素範圍151及第二畫素範圍152。第一畫素範圍151具有第一邊界210與第二畫素範圍相鄰。另霧度面310上具有第一位置410及第二位置420。第一位置410與第一畫素範圍151的中心對應；較佳而言，第一位置410於顏色決定面130上的垂直投影即落於第一畫素範圍151上。第二位置420對應於自第一邊界210朝第二畫素範圍152伸出(例如沿垂直第一邊界210的方向)距離Z；而距離Z較佳在87μm至174μm之範圍內。較佳而言，第二位置420於顏色決定面130上的垂直投影即落於距離第一邊界210在87μm至174μm之範圍內。

當第一畫素111顯示為全亮而第二畫素112顯示為全暗時，第 一位置410之亮度為第二位置420亮度的10倍以上。較佳而言，上述亮度係指由霧度面310外量測而得到的亮度，例如可以相機等光或影像感測器來拍攝或感測霧度面310上的影像，並從中得到各位置的亮度值。由於人類視力的極限，因此對於極細微範圍內的影像差異較無法查覺，例如由人因試驗得出人眼對於0.4弧分(arcmin)到1弧分以下的影像變化鑑別力明顯下降。若採用上述的設置，在較佳的觀賞距離範圍內，例如30公分到60公分或以上，當第一畫素111在影像邊緣上而第二畫素112在影像邊緣外時，將可使第二畫素112產生光線對於第一畫素111顯示效果的影響降低以提升對比，進而使得影像的清晰度提高。

較佳而言，顯示為全亮係表示提供最大亮度的訊號給與指定的畫素，或是給予全白色的顯示訊號至指定的畫素。相對而言，顯示為全暗則表示提供最低亮度或關閉的訊號給與指定的畫素，或是給予全黑色的顯示訊號至指定的畫素。在一實施例中，當第一畫素111顯示為全亮而第二畫素112顯示為全暗時，第二畫素範圍152中心的亮度較佳不大於第一畫素範圍151中心亮度的10%。

在較佳實施例中，寬度p、散射係數s及間距d滿足下列關係： 其中：c=d/p k=174μm/p藉由此一設計，將可減少霧度層300產生的散射影響，使相鄰畫素間對彼此的亮度干擾降低。例如可使得畫素內部與畫素外部距離174μm處的亮度值相差到超過10倍。換言之，對於影像邊緣的畫素而言，因其亮度受相鄰影像外畫素的亮度影響降低，因此可提高對比，使影像邊緣更為清晰。

圖4為以相同寬度p搭配不同間距d時得到的相鄰畫素亮度對比變化實施例。縱軸為第一畫素範圍中心與第一邊界外174μm處亮度的比值CR；橫軸則為霧度層的散射係數s值。三個實施例所採用的寬度p、間距d及兩者的比值d/p數值如下表所示：

由圖4可知，在相同的寬度p下，當間距d越小時，若搭配相同散射係數s的霧度層，則比值CR越高，亦即亮度的對比較高，清晰度較高。為了使比值CR達到10以上的水準，以維持較佳的影像清晰度，則所配合的霧度層散射係數s上限較佳為下表所示：

由上表Sample 1可知，散射係數s不大於-0.796，間距d不大於0.68mm時，可以得到較佳的影像清晰度。由Sample 2可知，當散射係數s不大於-0.73，且間距d不大於0.48mm時，可以得到較佳的影像清晰度。由Sample 3可知，當散射係數s不大於-0.512，且間距d不大於0.28mm時，可以得到較佳的影像清晰度。

圖5為以相同間距d搭配不同寬度p時得到的相鄰畫素亮度對比變化實施例。縱軸為第一畫素範圍中心與第一邊界外174μm處亮度的比值CR；橫軸則為霧度層的散射係數s值。三個實施例所採用的寬度p、間距d 及兩者的比值d/p數值如下表所示：

由圖5可知，在相同的間距d下，當寬度p改變時，以達到相同比值CR為目標的前提下，對於搭配相同散射係數s的霧度層的要求影響較小。為了使比值CR達到10以上的水準，以維持較佳的影像清晰度，則所配合的霧度層散射係數s上限較佳為下表所示：

圖6為以固定的散射係數s搭配不同的間距d及寬度p時得到的相鄰畫素亮度對比變化實施例。縱軸為第一畫素範圍中心與第一邊界外174μm處亮度的比值CR；橫軸則為間距d與寬度p的比值c。三個實施例所採用的寬度p、間距d及兩者的比值c數值如下表所示：

由上表可知，以Sample 7而言，在間距d與寬度p的比值c不大於2時，可以得到較佳的影像清晰度。由Sample 8可知，在間距d與寬度p的比值c不大於1.457時，可以得到較佳的影像清晰度。

圖7所示為當散射係數s為-0.01時，第一畫素範圍中心與第一邊界外174μm處亮度的比值CR與間距d與寬度p的比值c間的關係。如圖7所示，隨著比值c的下降，比值CR逐漸提高，亦即亮度的對比及清晰度提高。在此實施例中，c值不大於0.256時，比值CR達到10以上的水準，以維持較佳的影像清晰度。由於散射係數s為-0.01時為霧度較高的狀況，因此可知當c值不大於0.256時應可在大部分的霧度配置下均維持較佳的影像清晰度。

在另一實施例中，寬度p、散射係數s及間距d可進一步滿足下列關係： 其中：c=d/p x=87μm/p藉由此一設計，將可更進一步減少霧度層300產生的散射影響，使相鄰畫素間對彼此的亮度干擾降低。例如可使得畫素內部與畫素外部距離87μm處的亮度值相差到超過10倍。換言之，對於影像邊緣的畫素而言，因其亮度受相鄰影像外畫素的亮度影響降低，因此可提高對比，使影像邊緣更為清晰。

類似於圖4，圖8為以相同寬度p搭配不同間距d時得到的相鄰畫素亮度對比變化實施例。縱軸為第一畫素範圍中心與第一邊界外87μm處亮度的比值CR；橫軸則為霧度層的散射係數s值。三個實施例所採用的寬度p、間距d及兩者的比值d/p數值如下表所示：

由圖8可知，在相同的寬度p下，當間距d越小時，若搭配相同散射係數s的霧度層，則比值CR越高，亦即亮度的對比較高，清晰度較高。為了使比值CR達到10以上的水準，以維持較佳的影像清晰度，則所配合的霧度層散射係數s上限較佳為下表所示：

由上表Sample 9可知，散射係數s不大於-0.883，間距d不大於0.68mm時，可以得到較佳的影像清晰度。由Sample 10可知，當散射係數s不大於-0.854，且間距d不大於0.48mm時，可以得到較佳的影像清晰度。由Sample 11可知，當散射係數s不大於-0.773，且間距d不大於0.28mm時，可以得到較佳的影像清晰度。

類似於圖5所示的實施例，圖9為以相同間距d搭配不同寬度p時得到的相鄰畫素亮度對比變化實施例。縱軸為第一畫素範圍中心與第一邊界外87μm處亮度的比值CR；橫軸則為霧度層的散射係數s值。三個實施 例所採用的寬度p、間距d及兩者的比值d/p數值如下表所示：

由圖9可知，在相同的間距d下，當寬度p改變時，以達到相同比值CR為目標的前提下，對於搭配相同散射係數s的霧度層的要求影響較小。為了使比值CR達到10以上的水準，以維持較佳的影像清晰度，則所配合的霧度層散射係數s上限較佳為下表所示：

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

Claims (17)

1. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板，具有複數個畫素及一顏色決定面；其中，該些畫素於該顏色決定面上之垂直投影形成複數個畫素範圍，該畫素範圍具有一寬度p；以及一霧度層，設置於該顏色決定面之一側；該霧度層具有一散射係數s介於0和-1.4之間；其中，該霧度層具有一霧度面與該顏色決定面相背；由該霧度面得出一參考基準面，該顏色決定面與該參考基準面間具有一間距d；其中，該散射係數s、該寬度p及該間距d符合下列關係： 其中：c=d/p k=174μm/p。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該霧度面係為一粗糙面，該參考基準面為該粗糙面之平均高度面。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該散射係數s不大於-0.512，該間距不大於0.28mm。
4. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該散射係數s不大於-0.796，該間距不大於0.68mm。
5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該散射係數s、該寬度p及該間距d符合下列關係： 其中：c=d/p x=87μm/p。
6. 如請求項5所述之顯示裝置，其中該散射係數s不大於-0.7728，該間距不大於0.28mm。
7. 如請求項5所述之顯示裝置，其中該散射係數s不大於-0.8828，該間距不大於0.68mm。
8. 如請求項1所述之顯示裝置，其中c的值不大於2。
9. 如請求項8所述之顯示裝置，其中c的值不大於0.256。
10. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示面板具有一顏色決定層，該顏色決定面係為該顏色決定層朝向該霧度層之頂面。
11. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板，具有相鄰之一第一畫素及一第二畫素及一顏色決定面；其中，該第一畫素及該第二畫素於該顏色決定面上之垂直投影形成一第一畫素範圍及一第二畫素範圍，該第一畫素範圍具有一第一邊界與該第二畫素範圍相鄰；以及一霧度層，設置於該顏色決定面之一側並具有一霧度面與該顏色決定面相背；該霧度層具有一散射係數s介於0和-1.4之間；其中，該霧度面具有：一第一位置，對應於該第一畫素範圍之中心；以及一第二位置，對應於自該第一邊界朝該第二畫素範圍伸出87μm至174μm之範圍內；當該第一畫素顯示為全亮而該第二畫素顯示為全暗時，該第一位置之亮度為該第二位置亮度的10倍以上。
12. 如請求項11所述之顯示裝置，其中當該第一畫素顯示為全亮而該第二畫素顯示為全暗時，該第二畫素範圍中心亮度不大於該第一畫素範圍中心亮度的10%。
13. 如請求項11所述之顯示裝置，其中由該霧度面得出一參考基準面；該顏色決定面與該參考基準面間具有一間距，該散射係數s不大於-0.512，該間距不大於0.28mm。
14. 如請求項11所述之顯示裝置，其中由該霧度面得出一參考基準面；該顏色決定面與該參考基準面間具有一間距，該散射係數s不大於-0.796，該間距不大於0.68mm。
15. 如請求項11所述之顯示裝置，其中該第一畫素範圍具有一寬度p，由該霧度面得出一參考基準面，該顏色決定面與該參考基準面間具有一間距d，d/p的值不大於2。
16. 如請求項15所述之顯示裝置，其中d/p的值不大於0.256。
17. 如請求項11所述之顯示裝置，其中該顯示面板具有一顏色決定層，該顏色決定面係為該顏色決定層朝向該霧度層之頂面。