TWI754462B - 微型發光二極體透明顯示器 - Google Patents

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Abstract

一種微型發光二極體透明顯示器，具有相對的一第一顯示面與一第二顯示面，且包含一基板、多個像素區及至少一光柵層。第一顯示面與第二顯示面位於基板的二相反側。像素區陣列設置於基板上，各像素區包含多個微型發光二極體，且微型發光二極體電性接合於基板。光柵層設置於基板上，且微型發光二極體位於光柵層與基板之間。光柵層可控制像素區的微型發光二極體產生的複數光線，光線部分穿透出第一顯示面且部分反射至第二顯示面。藉此，可達到控制顯示方向的效果。

Description

微型發光二極體透明顯示器
本揭示內容係關於一種透明顯示器，且特別是一種微型發光二極體透明顯示器。
因應顯示器的發展趨勢，市面上除了精進單向顯示器的顯示品質之外，雙面顯示器同時開始蓬勃發展。一般來說，雙面顯示器可使不同方向的觀看者皆可從雙面顯示器的二側觀看到相同或不同的顯示影像。
然而，目前較常見的雙面顯示器的形式大多為透過正反面各設置顯示面板來達到雙面顯示的效果。因此，造成市面上雙面顯示器的厚度可能過厚，以及透明度不佳的情況。
本揭示內容提供一種微型發光二極體透明顯示器，藉由光柵層控制光線穿透與反射，可達到透明度佳、減少微型發光二極體透明顯示器的厚度及可控制顯示方向的效果。
依據本揭示內容一實施方式提供一種微型發光二極體透明顯示器，具有相對的一第一顯示面與一第二顯示面，且包含一基板、多個像素區及至少一光柵層。第一顯示面與第二顯示面位於基板的二相反側。像素區陣列設置於基板上，各像素區包含多個微型發光二極體，且微型發光二極體電性接合於基板。光柵層設置於基板上，且微型發光二極體位於光柵層與基板之間。光柵層可控制像素區的微型發光二極體產生的複數光線，光線部分穿透出第一顯示面且部分反射至第二顯示面。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中光柵層可為染色液晶層、電泳層或電致變色層。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，可更包含一平坦層，其中平坦層位於基板與光柵層之間，並覆蓋微型發光二極體。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中平坦層的高度為L1，各微型發光二極體的高度為L2，其可滿足下列條件：10 ≥ L1/L2 ＞ 5。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中各像素區中的微型發光二極體的面積佔比可為10 %至25 %。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中光柵層可為反射偏振片。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，可更包含一液晶層，其中液晶層位於基板與光柵層之間，並覆蓋微型發光二極體。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中像素區中任意相鄰二者的間距為P，其可滿足下列條件：P ≥ 100微米。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中光柵層可包含一電極結構，電極結構用以調整光柵層控制光線穿透及反射的程度。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中電極結構可為透明導電層。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中各像素區可包含三微型發光二極體，三微型發光二極體分別發出藍光、綠光以及紅光。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中光柵層的數量可為二，且光柵層可為一第一光柵層與一第二光柵層。第一光柵層與第二光柵層分別設置於基板的二相反側，且微型發光二極體位於第一光柵層與第二光柵層之間。
依據前段所述實施方式的微型發光二極體透明顯示器，其中第一光柵層的材質與第二光柵層的材質可相同，並可皆為反射式染色液晶或吸收式染色液晶。
請同時參照第1圖及第2A圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施方式中微型發光二極體透明顯示器100的示意圖，第2A圖繪示依照第1圖實施方式中微型發光二極體透明顯示器100的設置示意圖。由第1圖與第2A圖可知，微型發光二極體透明顯示器100具有相對的一第一顯示面141與一第二顯示面142，且包含一基板110、多個像素區111、一平坦層150及至少一光柵層130，其中第一顯示面141與第二顯示面142位於基板110的二相反側。
像素區111陣列設置於基板110上，各像素區111設置有至少一微型單元120作為自發光光源，且各像素區111包含多個微型發光二極體。更詳細來說，各微型單元120包含多個微型發光二極體，且微型發光二極體電性接合於基板110。第1圖實施方式中，微型單元120包含三微型發光二極體121、122、123，分別為紅色微型發光二極體、綠色微型發光二極體及藍色微型發光二極體，即微型發光二極體121、122、123分別發出紅光、綠光以及藍光，但其排列順序不以第1圖實施方式揭露為限。再者，各微型發光二極體121、122、123的厚度可為5微米至10微米，且各微型發光二極體121、122、123的大小可為10微米至30微米，但並不以此為限。
光柵層130設置於基板110上，且微型發光二極體121、122、123位於光柵層130與基板110之間，其中光柵層130可為染色液晶層、電泳層、電致變色層或反射偏振片。第1圖實施方式中，光柵層130包含一染色液晶131與一電極結構132，其中電極結構132夾設染色液晶131。染色液晶131可為摻雜高反射性染料的向列性(Nematic)液晶，且染色液晶131係利用光軸的旋轉來控制反射效果，也就是說染色液晶131可利用電極結構132控制反射程度，但並不以此為限。值得一提的是，光柵層可為電泳層與電極結構的設計，而電泳層可控制粒子的聚集程度來改變反射效果，也就是說染色液晶與電泳層皆可利用電極結構控制反射程度，但並不以此為限。
具體來說，光柵層130可控制像素區111的微型發光二極體121、122、123產生的複數光線L，且光線L部分穿透射出第一顯示面141且部分反射至第二顯示面142。藉此，可達到控制顯示方向（正面、背面或正反面同時）的效果，並可縮小整體微型發光二極體透明顯示器100的體積。
電極結構132包含上電極圖案132a及下電極圖案132b，染色液晶131位於上電極圖案132a及下電極圖案132b之間，藉由上電極圖案132a及下電極圖案132b產生的電場控制染色液晶131的排列以調整光線L穿透及反射的程度。藉此，可依據使用者的需求彈性地設定雙面顯示或單面顯示，以及可適應地調整雙面顯示的顯示亮度。再者，電極結構132為透明導電層，上電極圖案132a及下電極圖案132b可以是整面導電薄膜，或依像素區111位置做圖案化設計。
平坦層150位於基板110與光柵層130之間，並覆蓋微型發光二極體121、122、123，且平坦層150為光學膠層，其中光學膠層具有透光性，且其材質可為聚丙烯，但並不以此為限。進一步來說，平坦層150的高度為L1，各微型發光二極體121、122、123的高度為L2，其可滿足下列條件：10 ≥L1/L2 ＞ 5。藉此，當L1/L2＜5時，平坦層150覆蓋微型單元120後的表面平坦度會不夠；當L1/L2＞10時，對於後製程良率與出光效率會有影響。
進一步來說，像素區111中任意相鄰二者的間距為P，其滿足下列條件：P ≥ 100微米。藉此，可避免影響各微型發光二極體121、122、123產生的光線L穿透及反射的效果，並可兼顧微型發光二極體透明顯示器100的透明度與亮度，以達到較佳的顯示品質。
請參照第2B圖，其繪示依照本發明另一實施方式中微型發光二極體透明顯示器200的設置示意圖。由第2A圖與第2B圖可知，第2B圖實施方式的微型發光二極體透明顯示器200與第2A圖實施方式的微型發光二極體透明顯示器100相似，差異點在於第2B圖實施方式的微型發光二極體透明顯示器200的各像素區211中的微型單元220的面積佔比為10 %至25 %。詳細來說，各像素區211中的三微型發光二極體221、222、223於基板（圖未繪示）的投影面積總和是像素區211面積的10 %至25 %。換句話說，像素區211面積等於像素區211中任意相鄰二者的間距的平方，三微型發光二極體221、222、223於基板的投影面積總和範圍為0.1P 2至0.25P 2。藉此，可讓微型發光二極體透明顯示器200的透明度提升，若同時搭配P ≥ 100微米的設計，可令微型發光二極體透明顯示器200的透明度達到60 %以上。
另外，第2B圖實施方式與第2A圖實施方式其餘的元件之結構及配置關係皆相同，在此將不另贅述。
請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施方式中微型發光二極體透明顯示器300的示意圖。由第3圖可知，微型發光二極體透明顯示器300具有相對的一第一顯示面341與一第二顯示面342，且包含一基板310、多個像素區（圖未標示）、一液晶層360及至少一光柵層330，其中第一顯示面341與第二顯示面342位於基板310的二相反側。
像素區陣列設置於基板310上，各像素區設置有至少一微型單元320作為自發光光源，且各像素區包含多個微型發光二極體。更詳細來說，各微型單元320包含多個微型發光二極體，且微型發光二極體電性接合於基板310。第3圖實施方式中，微型單元320包含三微型發光二極體321、322、323，其中微型發光二極體321、322、323分別為紅色微型發光二極體、綠色微型發光二極體及藍色微型發光二極體，即微型發光二極體321、322、323分別發出紅光、綠光以及藍光，但其排列順序不以第3圖實施方式揭露為限。
光柵層330設置於微型單元320上，其中第3圖實施方式中，光柵層330為反射偏振片。反射偏振片用以搭配液晶層360，且反射偏振片可反射特定的偏振光。詳細來說，基板310具有液晶控制電極（圖未繪示）與微型發光二極體控制電極（圖未繪示），液晶控制電極可控制液晶層360的液晶轉動，微型發光二極體控制電極則控制微型發光二極體321、322、323的發光亮度。
光柵層330可控制像素區的微型發光二極體321、322、323產生的複數光線（圖未繪示），光線部分穿透出第一顯示面341且部分反射至第二顯示面342。藉此，可達到控制顯示方向（正面、背面或正反面同時）的效果，可縮小整體微型發光二極體透明顯示器300的體積。
液晶控制電極利用電場控制液晶轉動來決定微型單元320光線的偏振程度，用以調整光柵層330反射偏振光的程度。藉此，可依據使用者的需求彈性地設定雙面顯示或單面顯示，以及可適應地調整雙面顯示的顯示亮度。
值得一提的是，液晶控制電極也可以分別設置於液晶層360兩側，也就是位於基板310上與光柵層330面向液晶層360的表面上。
液晶層360位於基板310與光柵層330之間，並覆蓋微型單元320。在基板310上還設置有多個間隙元件(spacer)（圖未繪示）用以控制與維持液晶層360厚度，此為一般液晶面板的通常知識，在此不多加贅述。具體而言，液晶層360用以改變光線的折射率，並控制特定偏振光的穿透及反射。較佳的液晶層360的厚度為不大於微型發光二極體321、322、323的2倍高度，但須高於微型發光二極體321、322、323。當液晶層360的厚度大於微型發光二極體321、322、323的2倍高度時，必須加強外加電場才能轉動液晶，且透光率也降低；當液晶層360的厚度不足時，液晶層360無法覆蓋微型發光二極體321、322、323。
另外，第3圖實施方式與第1圖實施方式其餘的元件之結構及配置關係皆相同，在此將不另贅述。
請參照第4圖，其繪示依照本發明再一實施方式中微型發光二極體透明顯示器400的示意圖。由第4圖可知，微型發光二極體透明顯示器400具有相對的一第一顯示面441與一第二顯示面442，且包含一基板410、多個像素區（圖未標示）、一平坦層450及至少一光柵層430，其中第一顯示面441與第二顯示面442位於基板410的二相反側。
像素區陣列設置於基板410上，各像素區設置有至少一微型單元420作為自發光光源，且各像素區包含多個微型發光二極體。更詳細來說，各微型單元420包含多個微型發光二極體，且微型發光二極體電性接合於基板410。第4圖實施方式中，微型單元420包含三微型發光二極體421、422、423，其中微型發光二極體421、422、423分別為紅色微型發光二極體、綠色微型發光二極體及藍色微型發光二極體，即微型發光二極體421、422、423分別發出紅光、綠光以及藍光，但其排列順序不以第4圖實施方式揭露為限。
光柵層430設置於微型單元420上，且微型發光二極體421、422、423位於光柵層430與基板410之間。第4圖實施方式中，光柵層430包含一電致變色層431與一電極結構432，其中電極結構432夾設電致變色層431。再者，電致變色層431的材質可為金屬氧化物，如氧化鈦，且用以控制反射光的程度。光柵層430可控制像素區的微型發光二極體421、422、423產生的複數光線（圖未繪示），光線部分穿透出第一顯示面441且部分反射至第二顯示面442。藉此，可達到控制顯示方向（正面、背面或正反面同時）的效果，可縮小整體微型發光二極體透明顯示器400的體積。
電極結構432包含上電極圖案432a及下電極圖案432b，電致變色層431位於上電極圖案432a及下電極圖案432b之間，藉由上電極圖案432a及下電極圖案432b產生的電場控制電致變色層431的排列用以調整光線穿透及反射的程度。藉此，可依據使用者的需求彈性地設定雙面顯示或單面顯示，以及可適應地調整雙面顯示的顯示亮度。再者，電極結構432為透明導電層，上電極圖案432a及下電極圖案432b可以是整面導電薄膜，或依像素區位置做圖案化設計。
平坦層450位於基板410與光柵層430之間，並覆蓋微型發光二極體421、422、423，且平坦層450為光學膠層，其中光學膠層具有透光性，且其材質可為聚丙烯，但並不以此為限。
另外，第4圖實施方式與第1圖實施方式其餘的元件之結構及配置關係皆相同，在此將不另贅述。
請參照第5圖，其繪示依照本發明另一實施方式中微型發光二極體透明顯示器500的示意圖。由第5圖可知，微型發光二極體透明顯示器500具有相對的一第一顯示面541與一第二顯示面542，且包含一基板510、多個像素區511、一平坦層550、一第一光柵層530以及一第二光柵層570，其中第一顯示面541與第二顯示面542位於基板510的二相反側。
像素區511陣列設置於基板510上，各像素區511設置有至少一微型單元520作為自發光光源，且各像素區511包含多個微型發光二極體。更詳細來說，各微型單元520包含多個微型發光二極體，且微型發光二極體電性接合於基板510。第5圖實施方式中，微型單元520包含三微型發光二極體521、522、523，分別為紅色微型發光二極體、綠色微型發光二極體及藍色微型發光二極體，即微型發光二極體521、522、523分別發出紅光、綠光以及藍光，但其排列順序不以第5圖實施方式揭露為限。
第5圖實施方式的微型發光二極體透明顯示器500與第1圖實施方式的微型發光二極體透明顯示器100主要差異處之一在於光柵層的數量，其中第5圖實施方式的微型發光二極體透明顯示器500的光柵層的數量為二，且分別為第一光柵層530與第二光柵層570。第一光柵層530與第二光柵層570分別設置於基板510的二相反側，且微型發光二極體521、522、523位於第一光柵層530與第二光柵層570之間。進一步來說，第一光柵層530的材質與第二光柵層570的材質可相同，且第一光柵層530與第二光柵層570可皆為反射式染色液晶或吸收式染色液晶。第5圖實施方式中，第一光柵層530與第二光柵層570皆為吸收式染色液晶，但並不以此為限。
第5圖實施方式中，第一光柵層530包含一染色液晶531與一電極結構532，且第二光柵層570包含一染色液晶571與一電極結構572，其中電極結構532夾設染色液晶531，且電極結構572夾設染色液晶571。
具體而言，第一光柵層530利用電極結構532以像素區為單位控制像素區511中微型發光二極體521、522、523的光線L是否可以穿透出第一顯示面541。相同的，第二光柵層570利用電極結構572以像素區511為單位控制像素區511中微型發光二極體521、522、523的光線L是否可以穿透出第二顯示面542。
像素區511之間的染色液晶531、571則讓光線L穿透不吸收，並維持微型發光二極體透明顯示器500的透明度。進一步來說，電極結構532包含上電極圖案532a及下電極圖案532b，且染色液晶531位於上電極圖案532a及下電極圖案532b之間；電極結構572包含上電極圖案572a及下電極圖案572b，且染色液晶571位於上電極圖案572a及下電極圖案572b之間。可分別透過上電極圖案532a、572a及下電極圖案532b、572b產生的電場控制染色液晶531、571的排列以調整光線L吸收的程度。第5圖實施方式中，電極結構532、572為對應像素區511的位置調整設置位置。
平坦層550位於基板510與第一光柵層530之間，並覆蓋微型發光二極體521、522、523，且平坦層550為光學膠層，其中光學膠層具有透光性，且其材質可為聚丙烯，但並不以此為限。
另外，第5圖實施方式與第1圖實施方式其餘的元件之結構及配置關係皆相同，在此將不另贅述。
綜上所述，本發明的微型發光二極體透明顯示器可同時兼顧透明度與亮度，且縮小整體微型發光二極體透明顯示器的體積。再者，可達到控制顯示方向（正面、背面或正反面同時）的效果。再者，本發明的微型發光二極體透明顯示器可應用在戶外看板、展場櫥窗，甚至可應用於車窗玻璃，但並不以上述的應用為限。藉此，可達到雙面顯示、透明且降低面板成本的效果。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100,200,300,400,500:微型發光二極體透明顯示器 110,310,410,510:基板 111,211,511:像素區 120,220,320,420,520:微型單元 121,122,123,221,222,223,321,322,323,421,422,423,521,522,523:微型發光二極體 130,330,430:光柵層 131,531,571:染色液晶 132,432,532,572:電極結構 132a,432a,532a,572a:上電極圖案 132b,432b,532b,572b:下電極圖案 141,341,441,541:第一顯示面 142,342,442,542:第二顯示面 150,450,550:平坦層 360:液晶層 431:電致變色層 530:第一光柵層 570:第二光柵層 L:光線 L1:平坦層的高度 L2:各微型發光二極體的高度 P:像素區中任意相鄰二者的間距
第1圖繪示依照本發明一實施方式中微型發光二極體透明顯示器的示意圖； 第2A圖繪示依照第1圖實施方式中微型發光二極體透明顯示器的設置示意圖； 第2B圖繪示依照本發明另一實施方式中微型發光二極體透明顯示器的設置示意圖； 第3圖繪示依照本發明另一實施方式中微型發光二極體透明顯示器的示意圖； 第4圖繪示依照本發明再一實施方式中微型發光二極體透明顯示器的示意圖；以及 第5圖繪示依照本發明另一實施方式中微型發光二極體透明顯示器的示意圖。
100:微型發光二極體透明顯示器
110:基板
120:微型單元
121,122,123:微型發光二極體
130:光柵層
131:染色液晶
132:電極結構
132a:上電極圖案
132b:下電極圖案
141:第一顯示面
142:第二顯示面
150:平坦層
L:光線
L1:平坦層的高度
L2:各微型發光二極體的高度
P:像素區中任意相鄰二者的間距

Claims (12)

  1. 一種微型發光二極體透明顯示器，具有相對的一第一顯示面與一第二顯示面，且包含：一基板，該第一顯示面與該第二顯示面位於該基板的二相反側；多個像素區，陣列設置於該基板上，各該像素區包含多個微型發光二極體，且該些微型發光二極體電性接合於該基板；以及至少一光柵層，設置於該基板上，且該些微型發光二極體位於該至少一光柵層與該基板之間；其中，該至少一光柵層可控制該些像素區的該些微型發光二極體產生的複數光線，該些光線部分穿透出該第一顯示面且部分反射至該第二顯示面；其中，各該像素區包含三微型發光二極體，三該微型發光二極體分別發出藍光、綠光以及紅光。
  2. 如請求項1所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該至少一光柵層為染色液晶層、電泳層或電致變色層。
  3. 如請求項2所述之微型發光二極體透明顯示器，更包含：一平坦層，位於該基板與該至少一光柵層之間，並覆蓋該些微型發光二極體。
  4. 如請求項3所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該平坦層的高度為L1，各該微型發光二極體的高度為L2，其滿足下列條件：10
    Figure 109140887-A0305-02-0019-1
    L1/L2>5。
  5. 如請求項1所述之微型發光二極體透明顯示器，其中各該像素區中的該些微型發光二極體的面積佔比為10%至25%。
  6. 如請求項1所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該至少一光柵層為反射偏振片。
  7. 如請求項6所述之微型發光二極體透明顯示器，更包含：一液晶層，位於該基板與該至少一光柵層之間，並覆蓋該些微型發光二極體。
  8. 如請求項1所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該些像素區中任意相鄰二者的間距為P，其滿足下列條件：P
    Figure 109140887-A0305-02-0019-2
    100微米。
  9. 如請求項1所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該至少一光柵層包含一電極結構，該電極結構用 以調整該至少一光柵層控制該些光線穿透及反射的程度。
  10. 如請求項9所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該電極結構為透明導電層。
  11. 如請求項1所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該至少一光柵層的數量為二，且二該光柵層為一第一光柵層與一第二光柵層，該第一光柵層與該第二光柵層分別設置於該基板的二該相反側，且該些微型發光二極體位於該第一光柵層與該第二光柵層之間。
  12. 如請求項11所述之微型發光二極體透明顯示器，其中該第一光柵層的材質與該第二光柵層的材質相同，並皆為反射式染色液晶或吸收式染色液晶。
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