TWI683445B

TWI683445B - 顯示面板

Info

Publication number: TWI683445B
Application number: TW107125105A
Authority: TW
Inventors: 陳培欣; 陳奕靜; 史詒君; 李玉柱; 劉應蒼
Original assignee: 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2020-01-21
Also published as: TW202008602A; US20200027918A1; US10790331B2

Abstract

一種顯示面板，包括一第一基板與一遮光層。第一基板具有多個陣列設置的畫素區。每一畫素區中包含一第一色發光二極體與一第二色發光二極體。該第一色發光二極體具有朝向一顯示方向的一第一正出光面。該第二色發光二極體具有朝向該顯示方向的一第二正出光面。該第一正出光面的面積大於該第二正出光面的面積。遮光層設置於該些畫素區中，且在該顯示方向上重疊於部分的該些第一正出光面。

Description

顯示面板

本發明係關於一種顯示面板，特別是一種具有微型發光二極體的顯示面板。

在目前的顯示面板的架構中，顯示區中會設置有多個畫素，而每個畫素中會在設置多個子畫素。每個子畫素可以發出不同的光。子畫素通常是被配置以分別發出紅、綠、藍三色光。每個子畫素可以被分別驅動以分別發出預定強度的不同色光。在適當的畫素尺寸比例下，對人眼感知來說，每個畫素的不同色光會混成一色，從而使顯示面板提供一生動的顯示影像給觀影者。

但於實務上，受限於材料或是製程，不同色的子畫素可能會具有不同的發光效率從而影響畫素的混光效果。在目前的做法中，通常是藉由調整電壓或電流來補償發光效果。另一方面，每個畫素發出的光在理想上應是彼此獨立而不互相干擾。但實際上，每個畫素發出的光並無特殊的方向性而是沿各個方向發散，因此相鄰的畫素容易彼此影響。加上前述發光效率的影響，目前極需一種面板架構以克服這樣的問題。

本發明在於提供一種顯示面板，以克服不同顏色發光二極體發光效率不同以及大小不同所造成的問題。

本發明揭露了一種顯示面板，包括一第一基板與一遮光層。第一基板具有多個陣列設置的畫素區。每一畫素區中包含一第一色發光二極體與一第二色發光二極體。該第一色發光二極體具有朝向一顯示方向的一第一正出光面。該第二色發光二極體具有朝向該顯示方向的一第二正出光面。該第一正出光面的面積大於該第二正出光面的面積。遮光層設置於該些畫素區中，且在該顯示方向上重疊於部分的該些第一正出光面。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1、圖2A~2B，圖1係為根據本發明第一實施例所繪示之顯示面板1的俯視示意圖，圖2A係為根據圖1中的AA剖面所繪示之剖面示意圖，圖2B係為根據圖1中的BB剖面所繪示之剖面示意圖。顯示面板1具有一第一基板10、多個第一色發光二極體12、多個第二色發光二極體14、多個第三色發光二極體16與一遮光層18。顯示面板1具有一顯示方向V。顯示方向V指的是朝向觀看者的方向，也就是影像顯示的方向，以圖1來說為正x軸方向；或者說是突出紙面的方向，以圖2A~2B來說則為朝上的方向。第一基板10具有多個畫素區P以及面向顯示方向的第一表面S1。這些畫素區P以陣列的形式設置。每一畫素區P中具有第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16。第一色發光二極體12具有一面向顯示方向V的第一正出光面ES1。第二色發光二極體14具有一面向顯示方向V的第二正出光面ES2。第三色發光二極體16具有一面向顯示方向V的第三正出光面ES3。第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16係設置在第一表面S1上。

第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16例如為微型發光二極體（micro light emitting diode, micro LED）。後續係以第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16分別用以提供紅光、藍光與綠光的例子進行說明。於實務上，第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16的發光效率會受到其尺寸的影響。尤其，用以提供紅光的第一色發光二極體12的發光效率受到尺寸的影響最為顯著。當第一色發光二極體12被微型化（例如實做為微型發光二極體）時，第一色發光二極體12的發光效率會明顯地下滑。即使用系統或是軟體提調整電壓或電流來進行補償也很難讓第一色發光二極體12提供足夠亮度的紅光，同時會增加許多功耗。因此，在此第一實施例中，第一色發光二極體12的尺寸會大於第二色發光二極體14、或第三色發光二極體16以改善發光效率。也就是說，第一正出光面ES1的面積係被設計為大於第二正出光面ES2的面積或大於第三正出光面ES3的面積。在一較佳的做法中，第一正出光面ES1的尺寸係為100~500微米（對角線長度），或是第一正出光面ES1為第二正出光面ES2或第三正出光面ES3的面積的2~20倍。藉此，第一色發光二極體12可以維持較為理想的發光效率。

以第一基板10上相鄰的畫素區P（例如P1、P2）來看，由於第一色發光二極體12具有較大的尺寸，單純從畫素區P1、P2以及各色發光二極體的位置來說，畫素區P1的第一色發光二極體12的一端會較第二色發光二極體14或第三色發光二極體16靠近畫素區P2的第一色發光二極體12，也就是說畫素區P1、P2中的兩第一色發光二極體12的距離d1小於兩第二色發光二極體14的距離d2。從人眼感知視覺來說，第一色發光二極體12有可能跟畫素區P2中的第二色發光二極體14甚至第三色發光二極體16形成另一個非刻意為之的等效畫素，而干擾了觀看者的視覺，造成顯示影像模糊。在另一種情況中，第一色發光二極體12所發出的部份的光可能會混入畫素區P2中的各色發光二極體所提供的光中，形同增加了畫素區P2所提供的光的紅色分量，造成顯示影像色彩偏差。因此，在此實施例中遮光層18係在第一正出光面ES1的出光方向（同於前述的顯示方向）上重疊於部分的第一正出光面ES1，藉以避免不同畫素相干擾之問題。

雖然遮光層18會減少第一色發光二極體12實際提供至外部的光量而降低了外部量子效率（External Quantum Efficiency, EQE），但是由於第一色發光二極體12的發光效率（Internal quantum efficiency, IQE）提升，致使整體來說還是可以提升第一色發光二極體12所提供的色光亮度。

參照圖2A與圖2B以對遮光層進一步說明，圖2A係繪示出畫素區P中第一色發光二極體12與遮光層18重疊的部份。圖2B係繪示出畫素區P中各色發光二極體未與遮光層18重疊的剖面。在此實施例中，顯示方向V係指向正X軸方向，遮光層18係設置於第一色發光二極體12以及第一基板10上。一般來說，第一基板10還包含了線路結構，例如半導體元件、導線等等以電性連接並驅動發光二極體發光，此非本發明主要技術特徵，故不在此詳述及繪示。

在本實施例中，配合各色發光二極體排列，遮光層18被圖案化為條狀且覆蓋部分的第一正出光面ES1（如圖1所示），而另一部份的第一正出光面ES1並未被遮光層18所覆蓋。在一實施例中，第一正出光面ES1的尺寸為100~500微米。若不論遮光層18的覆蓋，則第一色發光二極體12於下一個畫素區（如子畫素區P2）的第一色發光二極體12之間具有距離d1；但若當設置有遮光層18時，不同子畫素區（如子畫素區P1與子畫素區P2）的第一色發光二極體之間的距離則可以增加為距離d1’。換句話說，當覆蓋上遮光層18時，雖然第一色發光二極體12具有較大的尺寸，但藉由遮光層18的阻擋可避免了相干擾的問題。

如圖1所示，遮光層18係沿Y軸方向延伸而同時重疊於畫素區P1、P3中的第一色發光二極體12的第一正出光面ES1。但於實務上，遮光層18也可以被圖案化為島狀圖案而僅局部地設置於第一色發光二極體12的第一正出光面ES1上。此所屬技術領域具有通常知識者經詳閱本說明書後可依實際所需調整遮光層18形狀、厚度與材料，在此並不加以限制。

參照圖3A與圖3B以對遮光層進行說明，係為根據本發明第一實施例所繪示之顯示面板的另一種實施態樣。圖3A係為根據圖1中的AA剖面所繪示之顯示面板的另一種實施態樣的剖面示意圖，圖3B係為根據圖1中的BB剖面所繪示之顯示面板的另一種實施態樣的剖面示意圖。在此實施例中，顯示面板1’更具有第二基板20，第二基板20具有面對第一基板10的第二表面S2。遮光層18係設置於第二基板20的第二表面S2。換句話說，遮光層18與第一基板10相隔有一段預設距離，而不是直接覆蓋於第一色發光二極體12上。如圖3A所示，於圖3A所對應的畫素區的部份，第一色發光二極體12的第一正出光面ES1部分係於顯示方向V上與遮光層18重疊，而擋住了第一色發光二極體12此部份往顯示方向V發出的光。在此種實施態樣中，第二基板20具有高透光性，例如為玻璃基板、藍寶石基板、高分子膜等等。遮光層18例如為由黑色光阻、不透光膠材、多層鉻膜或樹脂所製成

藉由上述之結構，第一色發光二極體12的晶粒尺寸被調大以提升了第一色發光二極體12的發光效率。另一方面，藉由適當地以遮光層18於顯示方向V’上遮蓋部分的第一色發光二極體12的第一正出光面ES1，得以有效地避免第一色發光二極體12所提供的色光干擾到相鄰畫素所發出的光。

參照圖4A與圖4B，圖4A係為根據本發明第二實施例所繪示之顯示面板俯視示意圖，圖4B係為根據圖4A的CC剖面示意圖。顯示面板2與顯示面板1類似，具有第一基板10’、第一色發光二極體12’、第二色發光二極體14’、第三色發光二極體16’與遮光層18’。主要差異之處在於，顯示面板2的遮光層18’設置於第一基板10’的一第一表面S1’上，而第一色發光二極體12’則設置於遮光層18’，且顯示方向V’為負X軸向。也就是說，相較於圖1至圖3B所示之實施例為上出光架構，圖4A與圖4B則繪示出了一種下出光架構。所謂上出光與下出光，係用以界定顯示面板主要沿通過第一基板的方向提供光線或是沿背離第一基板的方向提供光線。如圖4所示，遮光層18’係設置於第一基板10與第一色發光二極體12’之間，而顯示方向V’為遠離第一表面S1’的方向，因此，遮光層18’仍然是在顯示方向V’上遮蓋第一色發光二極體12’部分的第一正出光面ES1’，而第二色發光二極體14’、第三色發光二極體16’在顯示方向V’上則不被遮光層18’遮蔽。在如圖4B所示，各色發光二極體的部份係設置於第一基板10上，然而觀看者是由第一基板10’相反於第一表面S1’的那側觀看，因此藉由適當地以遮光層18’於顯示方向V’上遮蓋部分的第一色發光二極體12’的第一正出光面ES1’，得以有效地避免在一畫素區P中的第一色發光二極體12’發出的光與相鄰畫素區P2過近而造成的干擾。

請接著參照圖5A，圖5A係為根據本發明第三實施例所繪示之顯示面板的俯視結構示意圖。相仿於圖1所示的實施例，第一基板10具有多個畫素區P以及面向顯示方向（正X軸向）的第一表面S1。每一畫素區P中具有第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16。第一色發光二極體12具有一面向顯示方向的第一正出光面ES1。第二色發光二極體14具有一面向顯示方向的第二正出光面ES2。第三色發光二極體16具有一面向顯示方向的第三正出光面ES3。第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16係設置在第一表面S1上。

與圖1所示的實施例不同的是，於圖5A所示的實施例中，第二色發光二極體14具有比第三色發光二極體16更大的尺寸，也就是第二正出光面ES2的面積係大於第三正出光面ES3的面積，於實務上，第二色發光二極體14例如用以提供綠光。由於小尺寸的綠光微型發光二極體對於波長藍移有較明顯的變動，因此可藉由使用較大尺寸的晶粒來改善波長偏移的問題，但由於人眼對綠光的敏感度較高，因此遮光層18除了避免畫素間顏色的干擾外，也可以控制第二色發光二極體14的出光面積以達到良好的色彩平衡。於實務上，第二正出光面ES2的面積可以相同於或是不同於第一正出光面ES1的面積。故，在本第三實施例中，遮光層18在顯示方向上會同時遮蓋第一色發光二極體12的第一正出光面ES1與第二色發光二極體14的第二正出光面ES2。

另一方面，如上述所考量，為了達到良好的色彩平衡需要控制發光二極體的正出光面被遮光層遮蓋的程度，因此請再參照圖5B以對此進行說明，圖5B係為根據本發明第四實施例所繪示之顯示面板的俯視結構示意圖。此實施例的顯示面板4與圖5A的第三實施例相似，不同之處在於，遮光層18具有一凸出段182。凸出段182係沿Z軸方向延伸而於顯示方向上與第二正出光面ES2有更多的重疊面積。藉由適當地調整各凸出段182的尺寸即可以微調各個畫素區P中的第二色發光二極體14的出光量。在圖5B中係舉以凸出段182遮蓋第二色發光二極體14為例，但可以理解的是，遮光層18也可具有其他的凸出段182以對應遮蓋於第一色發光二極體12的第一正出光面ES1。

請接著參照圖6，圖6係為根據本發明第五實施例所繪示之顯示面板的俯視結構示意圖。與前面實施例的主要差異是相鄰兩列的畫素區P中的第一色發光二極體、第二色發光二極體與第三色發光二極體的排列是沿兩畫素區P之間的對稱軸鏡像對稱的。從另一種角度來說，在此實施例中，相鄰兩列中的各畫素區P係沿此兩列之間的一對稱軸呈鏡像對稱或線對稱。在此實施例中，例如其中一畫素區P（例如畫素區P1）中的第一色發光二極體12與上一列的畫素區P（例如畫素區P5)中的第一色發光二極體12間隔有距離d1，此畫素區P1中的第一色發光二極體12與下一列的畫素區P（例如畫素區P2）中的第一色發光二極體12間隔有距離d2。其中，距離d1大於距離d2。換句話說，第一色發光二極體12在第一基板10上的排列間隔距離（d1、d2）在圖上的Z方向所呈現的長度是不同的，而尺寸較小的第二色發光二極體14或第三色發光二極體16所對應的間隔距離（d3）則是相同。更詳細地說，相較於畫素區P5中的第一色發光二極體12，畫素區P1中的第一色發光二極體12較為靠近畫素區P2中的第一色發光二極體12。也就是說，畫素區P1, P2之間具有遮光層圖案，而畫素區P1, P5之間因為間距夠寬而不需要設置遮光層圖案。

因此，在此實施例中，利用這樣的發光二極體的排列可使得遮光層18的圖案設計的操作範圍（process window）更寬，係同時遮蓋畫素區P1中的部份的第一正出光面ES1且遮蓋畫素區P2中的部份的第一正出光面ES1。相仿地，遮光層18的另一部分係同時遮蓋畫素區P5中的部份的第一正出光面ES1且遮蓋畫素區P6中的部份的第一正出光面ES1。在此雖然僅舉畫素區P1、P2、P5、P6作為示範，然所屬技術領域具有通常知識者當可依此類推遮光層18相對於其他畫素區的布局方式。

請參照圖7，圖7係為根據本發明第六實施例所繪示之顯示面板的俯視結構示意圖。在此實施例中的顯示面板6與圖6的第五實施例相似，不同處在於相鄰的畫素區P（例如P1、P2）係共用一顆第一色發光二極體12。更確切地來說，第一色發光二極體12的一部分係用以為畫素區P1提供紅光，而此第一色發光二極體12的另一部分係用以為畫素區P2提供紅光。遮光層18係在顯示方向（正X軸向）重疊於第一正出光面ES1的部份，且設置於畫素區P1, P2之間，以將一個第一色發光二極體12的第一正出光面ES1分別對應畫素區P1與畫素區P2分隔出位於遮光層18兩側的發光區域。

請參照圖8，圖8係為根據本發明第七實施例所繪示之顯示面板的俯視結構示意圖。圖8所示的實施例之概念係相仿於圖7所示實施例。不同之處在於，在圖8所示之顯示面板7中，相鄰兩行的畫素區P1, P3中的第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16的排列是沿兩畫素區P之間的對稱軸鏡像對稱的，且遮光層18係沿z軸方向設置於第一表面S1與第一色發光二極體12上。從另一個角度來說，在此實施例中，畫素區P1係與畫素區P3共用第一色發光二極體12，而畫素區P2係與畫素區P4共用第一色發光二極體12。遮光層18係遮蓋第一色發光二極體12的部份，以分別為畫素區P1與畫素區P3定義出對應的發光面積。另一方面，以畫素區P1來說，第二色發光二極體14與第三色發光二極體16係沿Z軸排列，而第一色發光二極體12係位於第二色發光二極體14與第三色發光二極體16所形成的軸向的一側。從另一個角度來說，第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16三者係不共線。在圖8所示的架構之下，畫素區P1中的第一色發光二極體12可以與畫素區P7中的第一色發光二極體12保有一定的距離，從而在不需要遮光層的情況下也可以避免由畫素區P7提供的光受到畫素區P1中的第一色發光二極體12干擾。

請參照圖9，圖9係為根據本發明第八實施例所繪示之顯示面板的俯視結構示意圖。此實施例的顯示面板8與圖1的顯示面板1相似，主要差異在於遮光層18是整層覆蓋於第一基板10上並具有多個開口O。該些開口O對應該些畫素區P以暴露出第一正出光面ES1的一部份、第二正出光面ES2與第三正出光面ES3。從另一個角度來說，遮光層18係環繞任一畫素區P中的第一色發光二極體12、第二色發光二極體14與第三色發光二極體16。藉此，不同畫素區P中的發光二極體係被遮光層18隔開來，從而增加了顯示面板7所提供的顯示影像的對比度。

綜合以上所述，本發明提供了一種顯示面板，此顯示面板具有不同色的發光二極體，其中第一色發光二極體尺寸較大，也就是第一色發光二極體的第一正出光面具有較大的出光面積。此外，顯示面板尚具有一遮光層，此遮光層在顯示方向上與第一正出光面部分重疊。藉此，顯示面板的各色發光二極體的出光面積可以依據其發光效率被調整。而且，遮光層可以避免畫素發出的光影響到相鄰畫素的光色。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1’、2、3、4、5、6、7、8‧‧‧顯示面板

10、10’‧‧‧第一基板

12、12’‧‧‧第一發光二極體

14、14’‧‧‧第二發光二極體

16、16’‧‧‧第三發光二極體

18、18’‧‧‧遮光層

182‧‧‧凸出段

20‧‧‧第二基板

d1、d1’、d2、d3‧‧‧距離

ES1、ES1’‧‧‧第一正出光面

ES2、ES2’‧‧‧第二正出光面

ES3、ES3’‧‧‧第三正出光面

O‧‧‧開口

P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8‧‧‧畫素區

S1、S1’‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

V、V’‧‧‧顯示方向

圖1係為根據本發明第一實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。圖2A係為根據圖1中的AA剖面所繪示之顯示面板的一種實施態樣的剖面示意圖。圖2B係為根據圖1中的BB剖面所繪示之顯示面板的一種實施態樣的剖面示意圖。圖3A係為根據圖1中的AA剖面所繪示之顯示面板的另一種實施態樣的剖面示意圖。圖3B係為根據圖1中的BB剖面所繪示之顯示面板的另一種實施態樣的剖面示意圖。圖4A係為根據本發明第一實施例所繪示之顯示面板於另一種出光態樣的AA剖面示意圖的剖面示意圖。圖4B係為根據本發明第一實施例所繪示之顯示面板於另一種出光態樣的BB剖面示意圖的剖面示意圖。圖5A係為根據本發明第二實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。圖5B係為根據本發明第三實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。圖6係為根據本發明第四實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。圖7係為根據本發明第五實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。圖8係為根據本發明第七實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。圖9係為根據本發明第八實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。

1‧‧‧顯示面板

10‧‧‧第一基板

12‧‧‧第一色發光二極體

14‧‧‧第二色發光二極體

16‧‧‧第三色發光二極體

18‧‧‧遮光層

ES1‧‧‧第一正出光面

ES2‧‧‧第二正出光面

ES3‧‧‧第三正出光面

P、P1、P2、P3、P4‧‧‧畫素區

S1‧‧‧第一表面

d1、d1’、d2‧‧‧距離

Claims

一種顯示面板，包括：一第一基板，具有多個陣列設置的畫素區，每一該畫素區中包含一第一色發光二極體與一第二色發光二極體，該第一色發光二極體具有朝向一顯示方向的一第一正出光面，該第二色發光二極體具有朝向該顯示方向的一第二正出光面，其中，該第一正出光面的面積大於該第二正出光面的面積；以及一遮光層，設置於該些畫素區中，且覆蓋部分的該些第一色發光二極體的該些第一正出光面。
如請求項1所述之顯示面板，其中每一該畫素區中還包含一第三色發光二極體，具有朝向該顯示方向的一第三正出光面。
如請求項2所述之顯示面板，其中該第三正出光面在該顯示方向上不與該遮光層重疊。
如請求項3所述之顯示面板，其中，該第二正出光面的面積大於該第三正出光面的面積，該遮光層在該顯示方向上重疊於部分的該第二正出光面上。
如請求項4所述之顯示面板，其中，該第一正出光面被該遮光層遮蓋的面積不同於該第二正出光面被該遮光層遮蓋的面積。
如請求項1所述之顯示面板，其中，該第一色發光二極體與該第二色發光二極體位於該遮光層與該第一基板之間。
如請求項6所述之顯示面板，更包括一第二基板，其中該遮光層設置於該第二基板上，該第一色發光二極體與該第二色發光二極體設置於該第一基板上。
如請求項1所述之顯示面板，其中該第一色發光二極體與鄰近的另一個第一色發光二極體的距離小於該第二色發光二極體與鄰近的另一個第二色發光二極體的距離。
如請求項1所述之顯示面板，其中兩鄰近的畫素區共用該第一色發光二極體。
如請求項1所述之顯示面板，其中該遮光層具有多個對應該些畫素區的開口，該些開口暴露出該些第一色發光二極體的部分第一正出光面與該些第二色發光二極體的第二正出光面。
如請求項1所述之顯示面板，其中該遮光層設置於該第一基板上且位於該第一色發光二極體與該第一基板之間。