TWI746017B - 像素結構與使用其的顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種像素結構。像素結構包含一顯示單元以及一遮蔽單元，且至少部分遮蔽單元設置於顯示單元之上。顯示單元包含一像素開關元件及一自發光元件，且自發光元件電性連接於像素開關元件。遮蔽單元包含一遮蔽電極及一遮蔽層，且遮蔽層設置於自發光元件之上且電性連接於遮蔽電極。

Description

像素結構與使用其的顯示裝置
本揭露實施例是有關於一種像素結構與使用其的顯示裝置，且特別是有關於一種可達成隱私顯示(privacy display)的像素結構與使用其的自發光顯示裝置。
隨著科技發展，電子裝置的功能與應用範圍越來越多樣化。舉例來說，手機(或平板電腦)等攜帶型電子裝置除了具備電信通訊能力外，還可進行媒體撥放，或者可連接網路以收發電子郵件、透過社群網路進行社交或進行其他各式各樣的功能與應用。由於使用者在電子裝置上進行的行為從單純的電信通訊進展到在網路上進行各種社群活動及商業交易等活動，在這些電子裝置上顯示各種私人資訊的機率也越來越高。因此，如何保護使用者的隱私成為了重要的課題。
可透過在電子裝置上實現可控制(切換)視角的功能，以確保使用者的隱私。舉例來說，可透過在液晶顯示器中形成特殊的背光模組，以達成隱私顯示。然而，這樣的方式可能具有高耗電、低亮度、高製造成本等缺點。或者，可透過在顯示器中額外增設輔助像素，這些輔助像素與其他正常顯示像素具有不同的光學特性，以達成隱私顯示。然而，這樣的方式僅適用於大尺寸的顯示器，且可能具有製程複雜、高製造成本等缺點。
本揭露實施例是有關於一種可達成隱私顯示的像素結構與使用其的自發光顯示裝置。此像素結構包含自發光元件及設置於自發光元件之上且電性連接於遮蔽電極的遮蔽層，其可透過調整遮蔽電極的電壓控制(或切換)遮蔽層，以達成隱私顯示。在本揭露實施例中，不需要形成特殊的背光模組便可達成隱私顯示，具有低耗電、高亮度等優勢，且製程簡便，能有效降低製造成本，並適用於小尺寸的顯示器。
本揭露實施例包含一種像素結構。像素結構包含一顯示單元以及一遮蔽單元，且至少部分遮蔽單元設置於顯示單元之上。顯示單元包含一像素開關元件及一自發光元件，且自發光元件電性連接於像素開關元件。遮蔽單元包含一遮蔽電極及一遮蔽層，且遮蔽層設置於自發光元件之上且電性連接於遮蔽電極。
本揭露實施例包含一種顯示裝置。顯示裝置包含一像素陣列，像素陣列包含前述的像素結構。顯示裝置也包含一掃描電路，掃描電路電性連接於像素結構的顯示單元。顯示裝置更包含一資料電路，資料電路電性連接於像素結構的顯示單元。顯示裝置包含一遮蔽控制電路，遮蔽控制電路電性連接於像素結構的遮蔽單元。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在… 下方」、「下方」、「較低的」、「在… 上方」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
在說明書中，「約」、「大約」、「大抵」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，或10%之內，或5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「大抵」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「大抵」之含義。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
第1圖顯示根據本揭露一實施例的像素結構100的部分剖面圖。第2圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構102的部分剖面圖。要注意的是，第1圖與第2圖中的像素結構100與像素結構102僅為示意，可能省略部分部件。
參照第1圖，像素結構100包含一顯示單元10以及一遮蔽單元20，且至少部分遮蔽單元20設置於顯示單元10之上。在本揭露實施例中，遮蔽單元20可用於控制(遮蔽)顯示單元10所發出的光線，以在像素結構100上實現可控制(切換)視角的功能，藉此增加使用者的隱私。
參照第1圖，顯示單元10包含一像素開關元件(pixel switch element)11及一自發光元件(self-illuminating element)13，自發光元件13電性連接於像素開關元件11。具體而言，如第1圖所示，自發光元件13可設置於像素開關元件11之上，且自發光元件13可透過一連接電極12與像素開關元件11的延伸電極1101(例如，像素開關元件11的汲極的延伸電極)連接，以電性連接於像素開關元件11，但本揭露實施例並非以此為限。亦即，可透過像素開關元件11控制/調整自發光元件13。舉例來說，可透過像素開關元件11是否通電，決定自發光元件13是否發光，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，像素開關元件11可包含一薄膜電晶體(thin film transistor, TFT)。舉例來說，薄膜電晶體可包含開關基板，開關基板的材料可包含玻璃、藍寶石(sapphire)、其他合適的材料或前述之組合。薄膜電晶體可包含設置於開關基板之上複數導電部件，導電部件的材料可包含導電材料，例如金屬、金屬矽化物、類似的材料或前述之組合。薄膜電晶體可包含設置於導電部件之間的絕緣層，絕緣層的材料可包含例如氧化矽之氧化物、例如氮化矽之氮化物、其他合適的材料或前述之組合。薄膜電晶體可包含與部分導電部件電性連接的半導體層，半導體層的材料可包含n型或p型摻雜的非晶矽(a-Si)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide, IGZO)、有機薄膜電晶體(organic thin film transistor, OTFT)等，並且可以使用摻質進行摻雜。然而，本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，連接電極12與像素開關元件11的延伸電極1101可為導電層，導電層的材料可包含金屬(例如，金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、其他合適的金屬、前述之合金或前述之組合)，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，自發光元件13可包含一微型發光二極體(micro-LED, mLED或μLED)。舉例來說，微型發光二極體可包含承載基板，承載基板可為整塊的(bulk)半導體基板或包含由不同材料形成的複合基板，並且可以將承載基板摻雜(例如使用p型或n型摻質摻雜)或不摻雜。微型發光二極體可包含設置於承載基板之上的導電層，導電層的材料可包含金屬(例如，金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、其他合適的金屬、前述之合金或前述之組合)。微型發光二極體可包含設置於導電層之上的複數半導體層，半導體層的材料如前所述，在此不多加贅述。微型發光二極體可包含設置於半導體層之間的主動層，主動層的材料可包含銻化鎵(gallium antimonide, GaSb)、砷化鎵(gallium arsenide, GaAs)、磷化銦(indium phosphide, InP)、矽鍺(silicon-germanium, SiGe)或氮化鎵(gallium nitride, GaN)、其他合適的材料或其組合。微型發光二極體可包含設置於半導體層之上的導電部件，導電部件的材料如前所述，在此不多加贅述。
舉例來說，連接電極12與延伸電極1101可分別連接於自發光元件13與像素開關元件11的導電部件，以將自發光元件13電性連接於像素開關元件11，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，遮蔽單元20包含一遮蔽電極21及一遮蔽層23，遮蔽層23設置於自發光元件13之上且電性連接於遮蔽電極21。在一些實施例中，遮蔽電極21可設置於遮蔽層23的至少一表面上。舉例來說，如第1圖所示，遮蔽單元20可包含複數個遮蔽電極21及複數個遮蔽層23，每個遮蔽電極21設置於對應的遮蔽層23的下表面23B，且遮蔽電極21設置於顯示單元10(自發光元件13)之上，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，每個遮蔽電極21可設置於對應的遮蔽層23的其他表面。
如第1圖所示，在本實施例中，顯示單元10的自發光元件13對應於複數個遮蔽層23(或遮蔽電極21)之間的空間。亦即，在像素結構100的法線方向D上，遮蔽層23(或遮蔽電極21)與自發光元件13不重疊或只有部分重疊，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，遮蔽電極21的材料可包含金屬。舉例來說，金屬可包含金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、其他合適的金屬、前述之合金或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，遮蔽層23的材料可包含液體材料與非透明導電粒子，且非透明導電粒子位於液體材料中。舉例來說，液體材料可為水、油、電解液或其他合適的液體材料，非透明導電粒子可為顏料、顆粒、電泳或其他合適的導電性的非透光材料，但本揭露實施例並非以此為限。
具體而言，遮蔽層23中的非透明導電粒子位於液體材料中，且可在液體材料中移動。因此，可透過調整遮蔽電極21的電壓控制遮蔽層23中非透明導電粒子的位置，使遮蔽層23中的非透明導電粒子可部分遮蔽自發光元件13所發出的光，藉此切換廣視角(例如，大於70度)與窄視角(隱私視角)(例如，小於或等於70度)。後方將舉實施例進一步說明。
如第1圖所示，在一些實施例中，像素結構100可進一步包含絕緣層30，絕緣層30設置於顯示單元10與遮蔽單元20之外的空間。舉例來說，絕緣層30可設置於顯示單元10與遮蔽單元20之間、像素開關元件11與自發光元件13之間、複數個遮蔽層23(或遮蔽電極21)之間，但本揭露實施例並非以此為限。此外，絕緣層30的材料可包含例如氧化矽之氧化物、例如氮化矽之氮化物、其他合適的材料或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第2圖，像素結構102具有與第1圖所示的像素結構100類似的結構。其不同之處的其中之一在於，像素結構102的遮蔽單元20’進一步包含一遮蔽開關元件25，且遮蔽電極21電性連接於遮蔽開關元件25。在一些實施例中，遮蔽開關元件25可包含一薄膜電晶體。薄膜電晶體的結構與材料可如前所述，在此不多加贅述，但本揭露實施例並非以此為限。具體而言，如第2圖所示，遮蔽電極21可設置於遮蔽開關元件25之上，且與遮蔽開關元件25的延伸電極2501(例如，遮蔽開關元件25的汲極的延伸電極)連接，以電性連接於遮蔽開關元件25，但本揭露實施例並非以此為限。
在本實施例中，遮蔽開關元件25可與像素開關元件11在同一製程中形成，而遮蔽電極21可與自發光元件13在同一製程中形成，但本揭露實施例並非以此為限。因此，根據本揭露的實施例，可有效降低像素結構102的製程時間與製程複雜度。
類似地，可透過調整遮蔽電極21的電壓控制遮蔽層23’中導電性的非透光材料的位置，使遮蔽層23’中的非透明導電粒子可部分遮蔽自發光元件13所發出的光，藉此切換廣視角(例如，大於70度)與窄視角(隱私視角)(例如，小於或等於70度)。此外，在本實施例中，由於遮蔽單元20的遮蔽層23’可通過遮蔽電極21由遮蔽開關元件25所控制，當有複數個像素結構102進行顯示時，可透過每個像素結構102的遮蔽開關元件25分別控制對應的遮蔽層23’。亦即，複數個像素結構102可分別呈現不同的遮蔽效果，藉此達成不同的視角或不同的顯示方式。
要注意的是，雖然在第2圖中繪示一個遮蔽開關元件25連接一個遮蔽電極21(即一個遮蔽開關元件25控制一個遮蔽電極21)，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，一個遮蔽開關元件25也可連接至少兩個遮蔽電極21，且遮蔽開關元件25可同時控制這些遮蔽電極21。
此外，在本實施例中，遮蔽層23’覆蓋顯示單元10的自發光元件13。亦即，在像素結構102的法線方向D上，遮蔽層23’與自發光元件13重疊，但本揭露實施例並非以此為限。
第3圖顯示根據本揭露一實施例的像素結構在廣視角(wide-viewing angle)與隱私視角(privacy-viewing angle)的剖面圖。要注意的是，在第3圖中，呈現廣視角的像素P1與呈現隱私視角的像素P2可以是同一像素的兩種不同狀態，也可以是兩個不同像素(例如，相鄰的兩個不同像素)。
此外，雖然第3圖中所繪示的像素P1與像素P2的像素結構對應(或類似)於第2圖的像素結構102(即包含遮蔽開關元件25)，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，像素P1與像素P2的像素結構也可對應(或類似)於第1圖的像素結構100(即不包含遮蔽開關元件25)，可依實際需求調整。
在一些實施例中，如第3圖所示，遮蔽層23’可包含複數個微膠囊(microcapsule)結構MC。在本實施例中，微膠囊結構MC是以天然的或合成的高分子材料(囊材)作為囊膜壁殼，將遮蔽層23’的液體材料及/或複數個非透明導電粒子包裹成為直徑約1微米的膠囊，但本揭露實施例並非以此為限。
在第3圖所示的實施例中，微膠囊結構MC被區分為一第一部分MC1與一第二部分MC2，微膠囊結構MC的第一部分MC1包含液體材料與非透明導電粒子，而微膠囊結構MC的第二部分MC2包含液體材料但不包含非透明導電粒子。在本實施例中，微膠囊結構MC的第二部分MC2對應設置於自發光元件13之上。亦即，在像素P1與像素P2的法線方向D上，微膠囊結構MC的第一部分MC1與自發光元件13不重疊，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，微膠囊結構MC的第一部分MC1(其包含非透明導電粒子)可與自發光元件13部分重疊。
此外，在第3圖所示的實施例中，遮蔽電極21-1、遮蔽電極21-2、遮蔽電極21-3及遮蔽電極21-4可對應於第1圖或第2圖中的遮蔽電極21。當微膠囊結構MC(的第一部分MC1)中的非透明導電粒子為帶負電荷粒子，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加正電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即靠近遮蔽層23’的底部)，藉此使像素P1呈現廣視角。可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加負電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近遮蔽層23’的頂部)，藉此使像素P2呈現隱私視角。
相對地，當微膠囊結構MC中的非透明導電粒子為帶正電荷粒子，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加負電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即靠近遮蔽層23’的底部)，藉此使像素P1呈現廣視角；可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加正電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近遮蔽層23’的頂部)，藉此使像素P2呈現隱私視角。
第4A圖是第3圖的像素P1與像素P2的部分上視圖的一種範例。第4B圖是第3圖的像素P1與像素P2的部分上視圖的另一種範例。要特別注意的是，為了更清楚地顯示各元件之間電性連接的關係，第4A圖與第4B圖中所繪示的各部件可能未與第3圖完全對應。
參照第4A圖，在一些實施例中，一個像素(例如，像素P1或像素P2)中只包含一個遮蔽電極。亦即，遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2為同一電極，或遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4為同一遮蔽電極。遮蔽開關元件25(的汲極)的延伸電極2501與遮蔽電極21-1/遮蔽電極21-2連接，且遮蔽開關元件25(的汲極)的延伸電極2501與遮蔽電極21-3/遮蔽電極21-4連接，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第4B圖，在一些其他的實施例中，一個像素(例如，像素P1或像素P2)中可包含兩個以上的遮蔽電極。舉例來說，像素P1中包含遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2，而像素P2中包含遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4。在本實施例中，遮蔽電極21-1的延伸方向與遮蔽電極21-2的延伸方向不同，而遮蔽電極21-3的延伸方向與遮蔽電極21-3的延伸方向不同。
舉例來說，如第4B圖所示，遮蔽電極21-1位於像素P1的上下兩側，而遮蔽電極21-2位於像素P1的左右兩側；遮蔽電極21-3位於像素P2的上下兩側，而遮蔽電極21-4位於像素P2的左右兩側。亦即，遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2可彼此垂直，而遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4可彼此垂直，但本揭露實施例並非以此為限。遮蔽電極21-1、遮蔽電極21-2、遮蔽電極21-3、遮蔽電極21-4的位置與延伸方向也可不同於第4B圖所繪示，可依實際需求調整。
在一些實施例中，像素結構的遮蔽單元可包含一第一遮蔽開關元件25-1與一第二遮蔽開關元件25-2。類似地，第一遮蔽開關元件25-1可包含一薄膜電晶體，且第二遮蔽開關元件25-2可包含一薄膜電晶體。如第4B圖所示，在一些實施例中，第一遮蔽開關元件25-1(的汲極)的延伸電極2501與遮蔽電極21-1或遮蔽電極21-3連接，使遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-3電性連接於第一遮蔽開關元件25-1；第二遮蔽開關元件25-2(的汲極)的延伸電極2502與遮蔽電極21-2或遮蔽電極21-4連接，使遮蔽電極21-2與遮蔽電極21-4電性連接於第二遮蔽開關元件25-2，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，遮蔽層23’中的遮蔽區域(即微膠囊結構MC(的第一部分MC1)中的非透明導電粒子遮蔽的區域)約略與遮蔽電極的範圍相同。舉例來說，在第4B圖的實施例中，可透過第一遮蔽開關元件25-1與第二遮蔽開關元件25-2分別控制遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4，使遮蔽層23’中的非透明導電粒子移動以進行遮蔽，藉此使像素P2的左右兩側呈現隱私視角，而上下兩側仍維持廣視角，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，也可透過第一遮蔽開關元件25-1與第二遮蔽開關元件25-2分別控制遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4，使遮蔽層23’中非透明導電粒子移動以進行遮蔽，藉此使像素P2的上下兩側呈現隱私視角，但左右兩側仍維持廣視角。
第5圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。類似地，在第5圖中，呈現廣視角的像素P1與呈現隱私視角的像素P2可以是同一像素的兩種不同狀態，也可以是兩個不同像素(例如，相鄰的兩個不同像素)。第5圖中所繪示的像素P1與像素P2的像素結構可對應於第1圖的像素結構100或第2圖的像素結構102，因此，第5圖中省略像素開關元件11(及遮蔽開關元件25)。此外，第5圖的像素結構的上視圖可類似/對應於第4A圖或第4B圖的結構。
與第3圖的實施例的不同之處的其中之一在於，第5圖的像素結構可進一步包含一上電極40，上電極40設置於遮蔽層23之上。在本實施例中，上電極40設置於遮蔽層23的上表面23T上，但本揭露實施例並非以此為限。上電極40可用於進一步控制/調整非透明導電粒子在液體材料中的位置。
在一些實施例中，上電極40的材料可與遮蔽電極21(或21-1、21-2、21-3、21-4)的材料相同或相似，例如可包含金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、其他合適的金屬、前述之合金或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
此外，在第5圖所示實施例中，遮蔽層23可包含複數個微膠囊結構MC，且每個微膠囊結構MC中都包含液體材料及複數個非透明導電粒子，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，第5圖的微膠囊結構MC也可如第3圖所示被區分為第一部分與第二部分，第一部分包含非透明導電粒子而第二部分不包含非透明導電粒子。
如第5圖所示，遮蔽電極21-1、遮蔽電極21-2、遮蔽電極21-3及遮蔽電極21-4可設置於遮蔽層23的下表面23B，但本揭露實施例並非以此為限。當微膠囊結構MC中的非透明導電粒子為帶負電荷粒子，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加正電壓，可對上電極40施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動電壓)，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即遠離上電極40)，藉此使像素P1呈現廣視角。可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加負電壓，可對上電極40施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動電壓)；或者，可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動)，可對上電極40施加正電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近上電極40)，藉此使像素P2呈現隱私視角。
當微膠囊結構MC中的非透明導電粒子為帶正電荷粒子，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加負電壓，可對上電極40施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動)，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即遠離上電極40)，藉此使像素P1呈現廣視角。可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加正電壓，可對上電極40施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動電壓)；或者，可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動)，可對上電極40施加負電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近上電極40)，藉此使像素P2呈現隱私視角。
第6圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。類似地，在第6圖中，呈現廣視角的像素P1與呈現隱私視角的像素P2可以是同一像素的兩種不同狀態，也可以是兩個不同像素(例如，相鄰的兩個不同像素)。第6圖中所繪示的像素P1與像素P2的像素結構可對應於第1圖的像素結構100或第2圖的像素結構102，因此，第6圖中省略像素開關元件11(及遮蔽開關元件25)。此外，第6圖的像素結構的上視圖可類似/對應於第4A圖或第4B圖的結構。
與第3圖的實施例的不同之處的其中之一在於，第6圖的像素結構可進一步包含一遮光材料層50，且遮蔽電極21-1、21-2、21-3及/或21-4設置於遮光材料層50中。亦即，遮光材料層50設置於遮蔽層23的下表面23B，但本揭露實施例並非以此為限。遮光材料層50可進一步侷限自發光元件13發出的光線的方向，避免發生混光(crosstalk)。要注意的是，遮光材料層50的位置並未限定於第6圖所示。在一些其他的實施例中，遮光材料層50也可設置於遮蔽層23的上表面23T。
在一些實施例中，遮光材料層50的材料可包含光阻(例如，黑光阻或其他適當之非透明的光阻)、油墨(例如，黑色油墨或其他適當之非透明的油墨)、模制化合物(molding compound)(例如，黑色模制化合物或其他適當之非透明的模制化合物)、防焊材料(solder mask)(例如，黑色防焊材料或其他適當之非透明的防焊材料)、環氧樹脂、其他適當之材料或前述材料之組合，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，遮光材料層50的材料可含光固化材料、熱固化材料或前述材料之組合。
在本實施例中，微膠囊結構MC被區分為第一部分MC1與第二部分MC2，第一部分MC1包含液體材料與非透明導電粒子，而第二部分MC2包含液體材料與但不包含非透明導電粒子，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，可如第5圖所示每個微膠囊結構MC中都包含液體材料及複數個非透明導電粒子，在此不多加贅述。
在前述實施例中，遮蔽電極皆設置於遮蔽層23的下方(例如，設置於遮蔽層23的下表面)，但本揭露實施例並非以此為限。第7圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。類似地，在第7圖中，呈現廣視角的像素P1與呈現隱私視角的像素P2可以是同一像素的兩種不同狀態，也可以是兩個不同像素(例如，相鄰的兩個不同像素)。第7圖中所繪示的像素P1與像素P2的像素結構可對應於第1圖的像素結構100或第2圖的像素結構102，因此，第7圖中省略像素開關元件11(及遮蔽開關元件25)。
與第6圖的實施例的不同之處的其中之一在於，第7圖的像素結構可進一步包含遮蔽電極21-5、遮蔽電極21-6、遮蔽電極21-7及遮蔽電極21-8，且遮蔽電極21-5、遮蔽電極21-6、遮蔽電極21-7及遮蔽電極21-8分別與遮蔽電極21-1、遮蔽電極21-2、遮蔽電極21-3及遮蔽電極21-4相對。亦即，遮蔽電極21-5、遮蔽電極21-6、遮蔽電極21-7及遮蔽電極21-8可設置於遮蔽層23的上表面23T，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些其他的實施例中，遮蔽電極21-5、遮蔽電極21-6、遮蔽電極21-7及遮蔽電極21-8也可不與遮蔽電極21-1、遮蔽電極21-2、遮蔽電極21-3及遮蔽電極21-4相對。或者，設置於遮蔽層23的上表面23T的遮蔽電極的數量與設置於遮蔽層23的下表面23B的遮蔽電極的數量可以不相同。
此外，第7圖的像素結構包含一遮光材料層50，且遮蔽電極21-1、21-2、21-3及/或21-4設置於遮光材料層50中。亦即，遮光材料層50設置於遮蔽層23的下表面23B，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，遮光材料層50也可設置於遮蔽層23的上表面23T，且遮蔽電極21-5、21-6、21-7及/或21-8可設置於遮光材料層50中。遮光材料層50的位置以及遮光材料層50與遮蔽電極的關係可依實際需求調整。
當微膠囊結構MC(的第一部分MC1)中的非透明導電粒子為帶負電荷粒子，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加正電壓，可對遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動)，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即遠離遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6)；或者，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動)，並對遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6施加負電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即遠離遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6)，藉此使像素P1呈現廣視角。
當微膠囊結構MC(的第一部分MC1)中的非透明導電粒子為帶負電荷粒子，可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加負電壓，可對遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動)，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8)；或者，可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動)，可對遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8施加正電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8)，藉此使像素P2呈現隱私視角。
當微膠囊結構MC(的第一部分MC1)中的非透明導電粒子為帶正電荷粒子，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加負電壓，可對遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動)，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即遠離遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6)；或者，可對遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動)，並對遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6施加正電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而靠近遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2(即遠離遮蔽電極21-5與遮蔽電極21-6)，藉此使像素P1呈現廣視角。
當微膠囊結構MC(的第一部分MC1)中的非透明導電粒子為帶正電荷粒子，可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加正電壓，可對遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8施加相對低電壓(例如，負電壓、低電位、接地或浮動)，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8)；或者，可對遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4施加相對高電壓(例如，正電壓、高電位、接地或浮動)，可對遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8施加負電壓，使非透明導電粒子受到電場牽引而遠離遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4(即靠近遮蔽電極21-7與遮蔽電極21-8)，藉此使像素P2呈現隱私視角。
第8圖顯示根據本揭露一實施例的顯示裝置1的部分示意圖。要注意的是，第8圖顯示顯示裝置1中各部件的電性連接關係，並非顯示裝置1的實際結構，可能省略部分部件。
參照第8圖，顯示裝置1包含一像素陣列，像素陣列是由M×N(M, N為正整數)個像素結構P所組成。亦即，像素陣列包含複數個像素結構P。在一些實施例中，像素結構P具有與第1圖所示之像素結構100或第2圖所示之像素結構102相同或相似的結構，其可呈現如第3圖、第5圖、第6圖或第7圖所示的廣視角與隱私視角。
換言之，第8圖所示的像素結構P可包含一顯示單元10以及遮蔽單元20，且至少部分遮蔽單元20設置於顯示單元10之上。顯示單元10包含一像素開關元件11及電性連接於像素開關元件11的一自發光元件13。遮蔽單元20包含遮蔽電極21及設置於自發光元件13之上且電性連接於遮蔽電極21的一遮蔽層23。在第8圖中為了更清楚地顯示顯示單元10以及遮蔽單元20的電性連接方式不同，故將此二部件繪示為分離，但並非代表顯示單元10以及遮蔽單元20的實際結構與位置。
參照第8圖，顯示裝置1包含一掃描電路3，掃描電路3可為閘極積體電路/電路(gate IC/circuit)，並電性連接於像素結構P的顯示單元10。顯示裝置1也包含一資料電路5(例如，資料積體電路(data IC))，資料電路5電性連接於像素結構P的顯示單元10。顯示裝置1更包含一遮蔽控制電路7(例如，遮蔽控制積體電路(shading control IC))，遮蔽控制電路7電性連接於像素結構P的遮蔽單元20。
遮蔽控制電路7可用於控制像素結構P的遮蔽單元20。當像素結構P具有與第1圖所示之像素結構100相同或相似的結構時，遮蔽控制電路7(電性)連接於每個像素結構100的遮蔽電極21。在此條件下，當顯示裝置1需要切換廣視角/隱私視角時，可由遮蔽控制電路7控制所有像素結構P同時切換，可達到全面性的隱私視角。
當像素結構P具有與第2圖所示之像素結構102相同或相似的結構時，遮蔽控制電路7(電性)連接於每個像素結構102的遮蔽開關元件25。在此條件下，當顯示裝置1需要切換廣視角/隱私視角時，可由遮蔽控制電路7控制特定像素結構P進行切換，可達到區域性的隱私視角，例如可用於車用顯示裝置。
再者，在一些其他的實施例中，顯示裝置1可包含複數個遮蔽控制電路7，這些遮蔽控制電路7可彼此平行設置，但本揭露實施例並非以此為限。舉例來說，當像素結構P包含兩個以上的遮蔽電極(如第4B圖所示之遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2/遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4)時，這些遮蔽控制電路7可用於控制不同的遮蔽電極(例如，控制第一遮蔽開關元件25-1與第二遮蔽開關元件25-2以分別控制遮蔽電極21-1與遮蔽電極21-2，或者控制第一遮蔽開關元件25-1與第二遮蔽開關元件25-2以分別控制遮蔽電極21-3與遮蔽電極21-4)。
承上述說明，本揭露實施例的像素結構與使用其的顯示裝置包含自發光元件及遮蔽層，其可透過調整遮蔽電極的電壓控制(或切換)遮蔽層，以達成隱私顯示。在本揭露實施例中，不需要形成特殊的背光模組便可達成隱私顯示，具有低耗電、高亮度等優勢，且製程簡便，能有效降低製造成本，並適用於小尺寸的顯示器。
以上概述數個實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
1:顯示裝置 3:掃描電路 5:資料電路 7:遮蔽控制電路 100,102:像素結構 10:顯示單元 11:像素開關元件 1101:延伸電極 12:連接電極 13:自發光元件 20,20’:遮蔽單元 21,21-1~21-8:遮蔽電極 23,23’:遮蔽層 23B:下表面 23T:上表面 25:遮蔽開關元件 25-1:第一遮蔽開關元件 25-2:第二遮蔽開關元件 2501:延伸電極 2502:延伸電極 30:絕緣層 40:上電極 50:遮光材料層 D:法線方向 MC:微膠囊結構 MC1:第一部分 MC2:第二部分 P:像素結構 P1,P2:像素
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。 第1圖顯示根據本揭露一實施例的像素結構的部分剖面圖。 第2圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構的部分剖面圖。 第3圖顯示根據本揭露一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。 第4A圖是第3圖的像素P1與像素P2的部分上視圖的一種範例。 第4B圖是第3圖的像素P1與像素P2的部分上視圖的另一種範例。 第5圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。 第6圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。 第7圖顯示根據本揭露另一實施例的像素結構在廣視角與隱私視角的剖面圖。 第8圖顯示根據本揭露一實施例的顯示裝置的部分示意圖。
100:像素結構
10:顯示單元
11:像素開關元件
1101:延伸電極
12:連接電極
13:自發光元件
20:遮蔽單元
21:遮蔽電極
23:遮蔽層
23B:下表面
30:絕緣層
D:法線方向

Claims (11)

  1. 一種像素結構，包括：一顯示單元，包括：一像素開關元件；及一自發光元件，電性連接於該像素開關元件；以及一遮蔽單元，其中至少部分該遮蔽單元設置於該顯示單元之上，且該遮蔽單元包括：一遮蔽電極；及一遮蔽層，設置於該自發光元件之上且電性連接於該遮蔽電極，其中該遮蔽電極設置於該遮蔽層的至少一表面上。
  2. 如請求項1之像素結構，其中該遮蔽單元更包括一遮蔽開關元件，且該遮蔽電極電性連接於該遮蔽開關元件。
  3. 如請求項1之像素結構，其中該遮蔽電極包括一第一遮蔽電極與一第二遮蔽電極，該第一遮蔽電極的延伸方向與該第二遮蔽電極的延伸方向不同。
  4. 如請求項3之像素結構，其中該第一遮蔽電極與該第二遮蔽電極彼此垂直。
  5. 如請求項3之像素結構，其中該遮蔽單元更包括一第一遮蔽開關元件與一第二遮蔽開關元件，該第一遮蔽電極電性連接於該第一遮蔽開關元件，且該第二遮蔽電極電性連接於該第二遮蔽開關元件。
  6. 如請求項1之像素結構，其中該遮蔽層包括一液體 材料及複數個非透明導電粒子，該些非透明導電粒子位於該液體材料中。
  7. 如請求項6之像素結構，其中該遮蔽層包括複數個微膠囊結構，該液體材料及該些非透明導電粒子位於該些微膠囊結構中。
  8. 如請求項7之像素結構，其中該些微膠囊結構被區分為一第一部分與一第二部分，該第一部分包括該些非透明導電粒子，而該第二部分不包括該些非透明導電粒子。
  9. 如請求項8之像素結構，其中該第二部分對應設置於該自發光元件之上。
  10. 一種像素結構，包括：一顯示單元，包括：一像素開關元件；及一自發光元件，電性連接於該像素開關元件；一遮蔽單元，其中至少部分該遮蔽單元設置於該顯示單元之上，且該遮蔽單元包括：一遮蔽電極；及一遮蔽層，設置於該自發光元件之上且電性連接於該遮蔽電極；以及一遮光材料層，其中該遮蔽電極設置於該遮光材料層中。
  11. 一種顯示裝置，包括：一像素陣列，包括複數個如請求項1~10中任一項之像素結構； 一掃描電路，電性連接於該些像素結構的顯示單元；一資料電路，電性連接於該些像素結構的顯示單元；以及一遮蔽控制電路，電性連接於該些像素結構的遮蔽單元。
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