TWI670850B - 顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種顯示裝置，包含自發光層及彩色濾光層。自發光層具有複數個自發光單元，以及分別設置於自發光單元之間的複數個第一非可見光產生單元。彩色濾光層設置於自發光層上，並包含遮光矩陣。在平行該彩色濾光層之投影平面上，第一非可見光產生單元與遮光矩陣分別具有第一投影範圍及第二投影範圍，第一投影範圍及第二投影範圍至少部分重疊，遮光矩陣至少部分允許第一非可見光產生單元產生之第一非可見光穿透。
Description
本發明係關於一種顯示裝置；具體而言，本發明係關於一種產生至少部分非可見光之顯示裝置。
日常生活中，人們透過窗戶仍可感受到陽光的溫暖，以及窗外景色的真實色彩呈現。面對由電子元件構成的顯示器，儘管色彩呈現再鮮豔，仍可辨認出是個由冰冷機器所構築的虛擬世界。
圖1為太陽光之光譜示意圖。如圖1所示，太陽光包含可見光與非可見光，陽光給予人們的溫暖感受，來自非可見光中多數的紅外線(IR)以及少數的紫外線(UV)。太陽輻射出的紫外線為波長比紫光短的非可見光，包括長波紫外線(UVA)、中波紫外線(UVB)、和短波紫外線(UVC)頻帶；地球臭氧層阻絕97-99%穿透大氣層的紫外線輻射，到達地球表面的紫外線98.7%是UVA。UVA波長介於0.315~0.4微米(μm)，可穿透雲層、玻璃進入室內及車內，以及穿透至皮膚真皮層，造成曬黑。紅外線(IR)是波長比紅光長的非可見光，根據波長不同，分為：近紅外線(NIR)、中紅外線(MIR)、遠紅外線(FIR)等。近紅外線(NIR)波長範圍約為0.750~1.5微米(μm)，為紅外線中最接近人眼可見，具較高的功率密度並產生更多熱量；照射皮膚時有灼熱感，會讓人體感受到熱，因此被拿來當保暖器具。
當技術的發展成熟，顯示裝置的應用也更趨多元化。例如以顯示裝置設置於室內來模擬窗戶。當顯示器利用各種製程及結構的改善，已可高度模擬真實世界所見色彩而達到近似於窗戶的視覺效果，但卻無法在整體感官體驗上達到真實窗戶的逼真體感效果，因而仍需加以改進。
本發明之一目的在於提供一種模擬被熱源穿透而感受到熱的顯示裝置；其具有非可見光產生單元以產生熱源。
本發明之一目的在於提供一種產生非可見光之顯示裝置，藉由穿透之非可見光使得使用者感受到熱。
本發明一實施態樣涉及一種顯示裝置，顯示裝置包括自發光層及彩色濾光層。自發光層具有複數個自發光單元，以及分別設置自發光單元之間的複數個第一非可見光產生單元。彩色濾光層設置於自發光層上，並包含遮光矩陣。在平行該彩色濾光層之投影平面上，第一非可見光產生單元與遮光矩陣分別具有第一投影範圍及第二投影範圍，第一投影範圍及第二投影範圍至少部分重疊，遮光矩陣至少部分允許第一非可見光產生單元產生之第一非可見光穿透。
本發明另一實施態樣涉及一種顯示裝置，顯示裝置包括自發光層及彩色濾光層。自發光層具有複數個自發光單元，以及分別設置於自發光單元之間的複數個第一非可見光產生單元。彩色濾光層設置於自發光層上，並包含遮光矩陣；彩色濾光層有複數個量子點，自發光單元為複數個藍光微發光二極體；彩色濾光層具有複數個穿透區設置於遮光矩陣間並分別與部分自發光單元對應。在平行該彩色濾光層之投影平面上，第一非
可見光產生單元與遮光矩陣分別具有第一投影範圍及第二投影範圍，第一投影範圍及第二投影範圍至少部分重疊，遮光矩陣至少部分允許第一非可見光產生單元產生之第一非可見光穿透。
本發明另一實施態樣涉及一種顯示裝置，顯示裝置包括自發光層及彩色濾光層。自發光層具有複數個自發光單元、分別設置於自發光單元之間的複數個第一非可見光產生單元、複數個第二非可見光產生單元。彩色濾光層設置於自發光層上，並包含遮光矩陣；彩色濾光層有複數個量子點，自發光單元為複數個藍光微發光二極體；彩色濾光層具有複數個穿透區設置於遮光矩陣間並分別與部分自發光單元對應，第二非可見光產生單元分別設置於與穿透區對應之自發光單元內。在平行該彩色濾光層之投影平面上，第一非可見光產生單元與遮光矩陣分別具有第一投影範圍及第二投影範圍，第一投影範圍及第二投影範圍至少部分重疊，遮光矩陣至少部分允許第一非可見光產生單元產生之第一非可見光穿透。
藉由應用上述實施例，提供一種至少部分允許非可見光穿透之顯示裝置，模擬於真實世界接收光源之溫度感受。
10、100、100’、100”‧‧‧自發光層
11、110、110’、110”‧‧‧自發光單元
120、120’、120”‧‧‧第一非可見光產生單元
121‧‧‧第一非可見光
130”‧‧‧第二非可見光產生單元
131‧‧‧第二非可見光
160‧‧‧資料線路通道
20、200、200’、200”‧‧‧彩色濾光層
21、210、210’、210”‧‧‧遮光矩陣
220、220’、220”‧‧‧投影平面
221、221’、221”‧‧‧第一投影範圍
222、222’、222”‧‧‧第二投影範圍
230’、230”‧‧‧穿透區
24、240、240’、240”‧‧‧次畫像素
24a、240a、240a’、240a”‧‧‧第一次畫像素
24b、240b、240b’、240b”‧‧‧第二次畫像素
24b、240c、240c’、240c”‧‧‧第三次畫像素
245‧‧‧像素電極
250‧‧‧閘極線
255‧‧‧閘極驅動器
260‧‧‧資料線
265‧‧‧資料驅動器
270‧‧‧條狀單元
30、300、300’、300”‧‧‧玻璃層
40、400、400’、400”‧‧‧第一保護層
50、500、500’、500”‧‧‧第二保護層
60、600、600’、600”‧‧‧第一色光
70、700、700’、700”‧‧‧第二色光
80、800、800’、800”‧‧‧第三色光
本發明所附圖式說明如下：圖1為太陽光之光譜示意圖；圖2為顯示裝置未裝設模擬光源前之一實施例示意圖；圖3為顯示裝置之一實施例示意圖；圖4為顯示裝置的遮光矩陣及第一非可見光產生單元之投影的剖視示意圖；
圖5為顯示裝置的遮光矩陣的穿透頻譜與第一非可見光的波長範圍之示意圖；圖6為顯示裝置閘極線及資料線的示意圖；圖7為顯示裝置的資料線路通道及條狀單元的爆炸示意圖；圖8為顯示裝置之另一實施例示意圖；圖9為顯示裝置之另一實施例示意圖。
以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。
關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
應當理解，儘管術語『第一』、『第二』、『第三』等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的『第一元件』、『部件』、『區域』、『層』或『部分』可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。
諸如『下』或『底部』和『上』或『頂部』的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一
個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的”下』側的元件將被定向在其他元件的『上』側。因此，示例性術語『下』可以包括『下』和『上』的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件『下方』或『下方』的元件將被定向為在其它元件『上方』。因此，示例性術語『下面』或『下面』可以包括上方和下方的取向。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
圖2為顯示裝置之一實施例示意圖。顯示裝置使用彩色濾光層20，在玻璃層30上，將紅、綠、藍三原色材料，製作在每個次畫像素(Subpixel)24內，經由控制積體電路的訊號處理，使得從自發光層10發射的強光，可利用彩色濾光層20的處理，表現出彩色的畫面。於一實施例中，自發光層10中之自發光單元11為白光微發光二極體(W Micro LED)，經彩色濾光層20得到全彩畫面；進一步而言，第一次畫像素24a、第二次畫像素24b、第三次畫像素24c分別為綠、藍、紅次畫像素，自發光單元11之白光經由綠、藍、紅次畫像素分別得到顏色依序為綠、藍、紅之第一色光60、第二色光70、第三色光80。於另一實施例中，自發光單元11為藍光微發光二極體(B Micro LED)，搭配使用量子點彩色濾光片(QD-CF)之彩色濾光層20，以做到較高色域；進一步而言，彩色濾光層20空出原本第二次畫像素
24b之位置使自發光單元之藍光直接穿透得到藍色之第二色光70，而自發光單元之藍光經由綠、紅次畫像素分別得到顏色依序為綠、紅之第一色光60、第三色光80。
為防止次畫像素24a~24c混色、提高紅、綠、藍三原色的顏色對比值，於彩色濾光層20的上方會使用遮光矩陣21來用作光的遮蔽。較佳而言，遮光矩陣21為黑色矩陣(Black Matrix pattern,BM pattern)。現今多以例如黑色樹脂光阻作為生產黑色矩陣的原料，其製程亦為製造彩色濾光層的第一步。以樹脂型黑色矩陣為例，在樹脂中將碳黑、無機顏料和有機顏料等物質分散成遮光材，將其塗佈於玻璃基板後，利用微影蝕刻(Photolithographic Etching Pattern,PEP)技術圖案加工，形成所需樹脂遮光層，僅需塗佈、曝光、顯影的步驟即可完成黑色矩陣的製作。製造彩色濾光層時，於完成黑色矩陣製程後，再依序完成紅綠藍三色之彩色光阻製程，以及ITO導電膜鍍濺(Sputtering)製程等。以顏料分散法(Pigment Dispersed Method)製造之彩色濾光層，具有高精密度及較佳之耐光性與耐熱性，為目前製造主流。於完成黑色矩陣製造程序後，先將著色為紅色的彩色光阻以旋轉塗佈，經由紅色用圖案光罩，照射紫外光線並曝光，再使用鹼性系顯影劑將未曝光部份去除，形成紅色圖案，再施於攝氏200度以上的後烤(Post Baking)，使圖案具有耐藥性。再以形成紅色圖案相同的工程，重複形成綠色及藍色圖案。
圖3為顯示裝置之一實施例示意圖。如圖3所示，顯示裝置包含玻璃層300、彩色濾光層200、第一保護層400、自發光層100、第二保護層500。自發光層100具有複數個自發光單元110，以及分別設置於自發光單
元110之間的複數個第一非可見光產生單元120。彩色濾光層200設置於自發光層100上，並包含遮光矩陣210。於一實施例中，自發光單元110為白光微發光二極體(W Micro LED)單元，第一非可見光產生單元120為近紅外光產生單元；於另一實施例中，自發光單元110可為有機發光二極體(OLED)單元。較佳而言，每個次畫畫素可包含一或多個自發光單元110。自發光單元110產生的自發光111穿透彩色濾光層200上的各色次畫像素240a~240c，以提供不同色光來形成彩色影像。遮光矩陣210較佳可防止相鄰次畫像素的混色。於一實施例中，第一次畫像素240a、第二次畫像素240b、第三次畫像素240c分別為綠、藍、紅次畫像素，自發光單元係產生白光，經由通過綠、藍、紅次畫像素分別得到顏色依序為綠、藍、紅之第一色光600、第二色光700、第三色光800。
圖4為顯示裝置的遮光矩陣及第一非可見光產生單元之投影的剖視示意圖。如圖4所示，在平行彩色濾光層200之投影平面220上，第一非可見光產生單元120與遮光矩陣210分別具有第一投影範圍221及第二投影範圍222，第一投影範圍221及第二投影範圍222至少部分重疊。於較佳實施例中，第一投影範圍221全部為第二投影範圍222所涵蓋。於一實施例中，投影平面220為實體平面，例如顯示面；於另一實施例中，投影平面220為虛擬平面。
圖5為顯示裝置的遮光矩陣穿透頻譜與第一非可見光的波長範圍之示意圖。如圖5所示，於本實施例中，第一非可見光為近紅外光，其波長範圍例如為750~1500奈米(nm)。遮光矩陣穿透頻譜之範圍較佳約為850~1500奈米(nm)；亦即在此波段區間之光線至少有部分可穿過遮光矩
陣。在本實施例中，遮光矩陣於850~1500奈米(nm)之穿透率在80%以上，於888~1500奈米(nm)之穿透率在90%以上。如圖5所示，在上述近紅外光之波段中，例示之遮光矩陣在波長介於750~900奈米(nm)的波段具有40%至90%的穿透率，而在波長大於900奈米(nm)的波段，穿透率則高於90%。故圖3之遮光矩陣210至少部分允許第一非可見光產生單元120產生之第一非可見光121穿透。於較佳實施例中，第一非可見光產生單元120為近紅外光產生單元，第一非可見光121為近紅外光，本發明藉由近紅外光穿透遮光矩陣210向外發送，使得使用者可感受到熱感。進一步而言，本發明藉由調整遮光矩陣之成分，例如以調整染料成分來阻擋或補強特定色光，來調整穿透頻譜之範圍，讓近紅外光穿透遮光矩陣，使人體感受到熱。
圖6為顯示裝置閘極線及資料線的示意圖。如圖6所示，由顯示裝置的複數個像素電極245組成的矩陣結構，具有連接於閘極驅動器(Gate Driver)255的複數個橫向導線之閘極線(Gate Line)250與連接於資料驅動器(Data Driver)265的複數個縱向導線之資料線(Data Line)260。第一非可見光產生單元120可佈設於每個像素電極245的相鄰間隔中之閘極線側或資料線側，前者為平行於閘極線且位於兩閘極線間，後者為平行於資料線且位於兩資料線間。在一實施例中，由於佈設資料線之縱方向上的橫切面可能具有較少金屬佈線或元件設置，因此空間較寬，故較佳實施例為將第一非可見光產生單元120佈設於資料線側。然而在不同實施例中，亦可將第一非可見光產生單元120同時佈設於閘極線側及資料線側。
圖7為顯示裝置的資料線路通道及條狀單元之爆炸示意圖。如圖7所示，自發光層100具有複數資料線路通道160分別形成於該些自發光
單元110之間，第一非可見光產生單元120分別位於資料線路通道160範圍內；遮光矩陣210包含有並排之複數條狀單元270，條狀單元分別沿資料線路通道160延伸。於一實施例中，條狀單元270為設置於自發光層200之遮光矩陣210於資料線路通道160方向之條狀遮光層，用於遮蔽自發光層200之自發光單元110所產生之色光，並使資料通道160上之第一非可見光產生單元120產生之第一非可見光121穿透，使用者可經此感受到熱感。於最佳實施例中，自發光單元110為白光微發光二極體(W Micro LED)單元。於另一實施例中，自發光單元110為有機發光二極體(OLED)單元。
圖8為顯示裝置之另一實施例示意圖。本實施例與圖3所示實施例之差異在於，圖8之自發光單元為複數個藍光自發光單元，搭配使用量子點彩色濾光片(QD-CF)之彩色濾光層20。如圖8所示，自發光層100’具有複數個自發光單元110’；彩色濾光層200’具有複數個穿透區230’設置於遮光矩陣210’間並分別與部分該些自發光單元110’對應；自發光單元110’產生的自發光穿透彩色濾光層200’上的次畫像素240’或穿透區230’，提供不同色光，以形成彩色畫面。於最佳實施例中，自發光單元110’為藍光微發光二極體(B Micro LED)單元。於另一實施例中，自發光單元110’為藍光有機發光二極體(B OLED)單元。
圖9為顯示裝置之另一實施例示意圖。本實施例與圖8所示實施例之差異在於，圖9於自發光層100”增設第二非可見光產生單元130”以增加體感熱源。如圖9所示，自發光層100”具有複數個自發光單元110”；彩色濾光層200”具有複數個穿透區230”設置於遮光矩陣210”間並分別與部分該些自發光單元110”對應；自發光單元110”產生的自發光穿透彩色濾光層200”
上的次畫像素240”或穿透區230”，提供不同色光，以形成彩色畫面。於最佳實施例中，第一非可見光121”為近紅外光，第二非可見光131”為紫外光，如圖1所示，近紅外光之發射頻譜與紫外光之發射頻譜的波長分別位於可見光波長範圍之相異端。藉由第二非可見光產生單元130”之設置，可進一步改變使用者對於光線的感受，或增加體感溫度。此外，第二非可見光產生單元130”提供之光線性質可與第一非可見光產生單元120”所提供者相異，以提供可豐富的應用及變化，但不以此為限。
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 (10)
- 一種顯示裝置，包含：一自發光層，具有：複數個自發光單元；以及複數個第一非可見光產生單元，分別設置於該些自發光單元之間；以及一彩色濾光層，設置於該自發光層上，並包含一遮光矩陣；其中，在平行該彩色濾光層之一投影平面上，該些第一非可見光產生單元與該遮光矩陣分別具有一第一投影範圍及一第二投影範圍，該第一投影範圍及該第二投影範圍至少部分重疊，該遮光矩陣至少部分允許該些第一非可見光產生單元產生之第一非可見光穿透。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中每一該些第一非可見光產生單元具有一第一非可見光發射頻譜；以及該遮光矩陣具有一穿透頻譜；其中，該第一非可見光發射頻譜與該穿透頻譜至少部分重疊。
- 如請求項2所述之顯示裝置，其中該穿透頻譜之範圍為850~1500奈米。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該自發光層具有複數資料線路通道分別形成於該些自發光單元之間，該些第一非可見光產生單元分別位於該些資料線路通道範圍內，該遮光矩陣包含有並排之複數條狀單元，該些條狀單元分別沿該資料線路通道延伸。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些第一非可見光產生單元產生之光線為近紅外光。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該彩色濾光層有複數個量子點；以及該些自發光單元為複數個藍光微發光二極體。
- 如請求項6所述之顯示裝置，其中該彩色濾光層具有複數個穿透區設置於該遮光矩陣間並分別與部分該些自發光單元對應。
- 如請求項6所述之顯示裝置，其中該自發光層包含複數個第二非可見光產生單元，其中該彩色濾光層具有複數個穿透區設置於該遮光矩陣間並分別與部分該些自發光單元對應，該些第二非可見光產生單元分別設置於與該穿透區對應之該些自發光單元內。
- 如請求項8所述之顯示裝置，其中每一該些第二非可見光產生單元具有一第二非可見光發射頻譜；每一該些第一非可見光產生單元具有一第一非可見光發射頻譜；其中，該第二非可見光發射頻譜與該第一非可見光發射頻譜之波長分別位於一可見光波長範圍之相異端。
- 如請求項8所述之顯示裝置，其中該些第二非可見光產生單元產生複數個紫外光。
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