TWI779552B - 顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置，包括基板、第一發光二極體、封裝材料以及第一菲涅耳透鏡。第一發光二極體位於基板上。封裝材料覆蓋第一發光二極體。第一菲涅耳透鏡位於封裝材料上，且重疊於第一發光二極體。第一菲涅耳透鏡的寬度為第一發光二極體的寬度的4倍至10倍。

Description

顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種包含菲涅耳透鏡的顯示裝置。
發光二極體是一種電致發光的半導體元件，具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等優點。微型發光二極體顯示器(Micro-LED dispaly)與有機發光二極體顯示器(OLED display)是目前極具競爭力的顯示裝置。相較於液晶顯示器，微型發光二極體顯示器與有機發光二極體顯示器因為不需要背光模組而具有更薄的厚度。為了進一步提升微型發光二極體顯示器與有機發光二極體顯示器的發光效率，許多廠商致力於研發避免顯示器內部的發光二極體發出之光線在顯示器內部出現全反射的問題。
本發明提供一種顯示裝置，具有高出光效率與厚度薄的優點。
本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置。顯示裝置包括基板、第一發光二極體、封裝材料以及第一菲涅耳透鏡。第一發光二極體位於基板上。封裝材料覆蓋第一發光二極體。第一菲涅耳透鏡位於封裝材料上，且重疊於第一發光二極體。第一菲涅耳透鏡的寬度為第一發光二極體的寬度的4倍至10倍。
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。
請參考圖1，顯示裝置1包括基板100、第一發光二極體112、封裝材料120以及第一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)132。在本實施例中，顯示裝置1還包括第二發光二極體114、第三發光二極體116、第二菲涅耳透鏡134、第三菲涅耳透鏡136、反射基板140、導電連接結構150、黑矩陣160、支撐結構170以及蓋板180。
在本實施例中，基板100為主動元件基板。舉例來說，基板100包括基底以及形成於基底上的多條訊號線以及多個主動元件，前述基底例如為透明基底。
第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116位於基板100上。第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116例如為微型發光二極體或有機發光二極體。在一些實施例中，第一發光二極體112的寬度w1、第二發光二極體114的寬度w2以及第三發光二極體116的寬度w3為18微米至381微米。
在第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116為微型發光二極體時，第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116透過導電連接結構150而電性連接至基板100中的訊號線及/或主動元件。導電連接結構150例如為銲料、異方性導電膠或其他合適的材料。雖然在圖1中，導電連接結構150整面覆蓋基板100，但本發明不以此為限。在其他實施例中，導電連接結構150僅局部覆蓋基板100。在其他實施例中，第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116為有機發光二極體，且不需要透過導電連接結構150就能電性連接至基板100中的訊號線及/或主動元件，舉例來說，第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116直接形成於基板100中的電極上，使第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116電性連接至基板100中的訊號線及/或主動元件。
黑矩陣160位於基板100上，且環繞第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116。在本實施例中，黑矩陣160形成於導電連接結構150上，但本發明不以此為限。在其他實施例中，導電連接結構150僅設置於第一發光二極體112與基板100之間、第二發光二極體114與基板100之間以及第三發光二極體116與基板100之間，且黑矩陣160未形成於導電連接結構150上。黑矩陣160例如為黑色樹脂、黑色光阻、吸收光譜中特定波段的光的材料、黑色膠體、金屬氧化物、金屬氮化物或其他吸光材料。
封裝材料120覆蓋第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116。在本實施例中，封裝材料120包覆第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116。封裝材料120的厚度t1為8微米至500微米。在前述厚度範圍內，封裝材料120能具有較平坦之表面120a且不會對裝置的整體厚度有太大的影響。
在一些實施例中，封裝材料120選擇性地還覆蓋黑矩陣160。封裝材料120例如為矽膠(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、光學膠(Optically Clear Adhesive)或其他材料。在一些實施例中，封裝材料120的折射率為1.5至1.6。
第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136位於封裝材料120上。在一些實施例中，第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136形成於封裝材料120的表面120a，且第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134、第三菲涅耳透鏡136以及封裝材料120可以包括相同或不同的材質。在本實施例中，第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136彼此分離。在其他實施例中，第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134、第三菲涅耳透鏡136以及封裝材料120包括相同材料。在其他實施例中，第一菲涅耳透鏡132與封裝材料120一體成型，第二菲涅耳透鏡134與封裝材料120一體成型，且第三菲涅耳透鏡136與封裝材料120一體成型。
第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136例如為矽膠(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、光學膠(Optically Clear Adhesive)或其他材料。在一些實施例中，第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136的折射率為1.5至1.6。第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136的折射率大約等於封裝材料120的折射率（例如約等於1.5），藉此減少光線在表面120a折射的機率。
第一菲涅耳透鏡132重疊於第一發光二極體112。第二菲涅耳透鏡134重疊於第二發光二極體114。第三菲涅耳透鏡136重疊於第三發光二極體116。在本實施例中，在垂直於基板100的方向D1上，第一菲涅耳透鏡132的中心、第二菲涅耳透鏡134的中心以及第三菲涅耳透鏡136的中心分別重疊於第一發光二極體112的中心、第二發光二極體114的中心以及第三發光二極體116的中心，藉此增加顯示裝置1的出光效率。在本實施例中，黑矩陣120不重疊於第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136。
第一菲涅耳透鏡132的寬度w4為第一發光二極體112的寬度w1的4倍至10倍。第二菲涅耳透鏡134的寬度w5為第二發光二極體114的寬度w2的4倍至10倍。第三菲涅耳透鏡136的寬度w6為第三發光二極體116的寬度w3的4倍至10倍。在本實施例中，寬度w4、w5、w6大於等於寬度w1、w2、w3的4倍，有助於增加顯示裝置1的出光效率。然而，為了避免反射過度，寬度w4、w5、w6不大於寬度w1、w2、w3的10倍。
第一菲涅耳透鏡132的曲率半徑為第一菲涅耳透鏡132的寬度w4的45%~55%。第二菲涅耳透鏡134的曲率半徑為第二菲涅耳透鏡132的寬度w5的45%~55%。第三菲涅耳透鏡136的曲率半徑為第三菲涅耳透鏡136的寬度w6的45%~55%。
第一菲涅耳透鏡132的頂表面132a至第一發光二極體112的距離x1為8微米至500微米。第二菲涅耳透鏡134的頂表面134a至第二發光二極體114的距離x2為8微米至500微米。第三菲涅耳透鏡136的頂表面136a至第三發光二極體116的距離x3為8微米至500微米。
支撐結構170位於封裝材料120上。蓋板180重疊於基板100，且支撐結構170位於基板100與蓋板180之間。支撐結構170的頂表面170a相較於第一菲涅耳透鏡132的頂表面132a、第二菲涅耳透鏡134的頂表面134a以及第三菲涅耳透鏡136的頂表面136a更靠近蓋板180，因此，支撐結構170有助於避免蓋板180擠壓第一菲涅耳透鏡132、第二菲涅耳透鏡134以及第三菲涅耳透鏡136。
基於上述，第一菲涅耳透鏡132的寬度w4大於等於第一發光二極體112的寬度w1的4倍，有助於增加顯示裝置1的出光效率。
圖2是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖2的實施例沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖2，在本實施例中，菲涅耳透鏡130的頂表面包括位於中央的圓形凸起C、環繞圓形凸起C的第一環形凸起R1、環繞第一環形凸起R1的第二環形凸起R2、環繞第二環形凸起R2的第三環形凸起R3、環繞第三環形凸起R3的第四環形凸起R4以及環繞第四環形凸起R4的第五環形凸起R5。在本實施例中，菲涅耳透鏡130包括五個環形凸起，但本發明不以此為限，環形凸起的數量可以依照實際需求而進行調整。
在一些實施例中，圓形凸起C的寬度Z3大於發光二極體110的寬度Z1，使菲涅耳透鏡130更易於對準發光二極體110。
圖3是依照本發明的一實施例的菲涅耳透鏡130的寬度Z2(請參考圖2)與顯示裝置之出光效率的折線圖，以發光二極體110的寬度Z1為130微米為例，在菲涅耳透鏡130的寬度Z2超過發光二極體110的寬度Z1的十倍(1300微米)以上時，顯示裝置即具有優秀的出光效率。
菲涅耳透鏡130的寬度Z2、菲涅耳透鏡130的曲率半徑以及顯示裝置的出光效率(以綠光為例)的關係如表1所示。 表1
菲涅耳透鏡的寬度 菲涅耳透鏡的曲率半徑 出光效率
500微米 250微米 50.08%
1500微米 750微米 76.09%
3000微米 1050微米 77.16%
1500微米 77.29%
4000微米 2000微米 77.48%
由表1可以得知，在菲涅耳透鏡130的曲率半徑為菲涅耳透鏡130的寬度Z2的50%時，顯示裝置具有較佳的出光效率。
圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖4之顯示裝置2與圖1之顯示裝置1的主要差異在於：顯示裝置2更包括擋牆結構200。
在本實施例中，擋牆結構200環繞第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116。封裝材料120填入擋牆結構200的多個開口O並覆蓋第一發光二極體112、第二發光二極體114以及第三發光二極體116。在垂直於基板100的方向D1上，第一菲涅耳透鏡132的頂表面132a、第二菲涅耳透鏡134的頂表面134a以及第三菲涅耳透鏡136的頂表面136a重疊於擋牆結構200的開口O的側壁以及擋牆結構200的部分頂表面。
綜上所述，本發明的顯示裝置中，菲涅耳透鏡的寬度大於等於發光二極體的寬度的4倍，藉此能有效提升顯示裝置的出光效率。
1、2:顯示裝置 100:基板 112:第一發光二極體 114:第二發光二極體 116:第三發光二極體 120:封裝材料 120a、132a、134a、136a、170a:表面 132:第一菲涅耳透鏡 134:第二菲涅耳透鏡 136:第三菲涅耳透鏡 140:反射基板 150:導電連接結構 160:黑矩陣 170:支撐結構 180:蓋板 200:擋牆結構 C:原型凸起 D1:方向 O:開口 R1:第一環形凸起 R2:第二環形凸起 R3:第三環形凸起 R4:第四環形凸起 R5:第五環形凸起 t1:厚度 w1、w2、w3、w4、w5、w6、Z1、Z2、Z3:寬度 x1、x2、x3:距離
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的菲涅耳透鏡的寬度與顯示裝置之出光效率的折線圖。 圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。
1:顯示裝置
100:基板
112:第一發光二極體
114:第二發光二極體
116:第三發光二極體
120:封裝材料
120a、132a、134a、136a、170a:表面
132:第一菲涅耳透鏡
134:第二菲涅耳透鏡
136:第三菲涅耳透鏡
140:反射基板
150:導電連接結構
160:黑矩陣
170:支撐結構
180:蓋板
D1:方向
t1:厚度
w1、w2、w3、w4、w5、w6:寬度
x1、x2、x3:距離

Claims (6)

  1. 一種顯示裝置，包括：一基板；一第一發光二極體，位於該基板上；一封裝材料，覆蓋該第一發光二極體；以及一第一菲涅耳透鏡，位於該封裝材料上，且重疊於該第一發光二極體，其中該第一菲涅耳透鏡的寬度為該第一發光二極體的寬度的4倍至10倍，其中該封裝材料包覆該第一發光二極體，且該第一菲涅耳透鏡位於該封裝材料的一表面上。
  2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一菲涅耳透鏡與該封裝材料具有相同的材質，且該第一菲涅耳透鏡的折射率為1.5。
  3. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一菲涅耳透鏡的曲率半徑為該第一菲涅耳透鏡的寬度的45%~55%。
  4. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一發光二極體的寬度為18微米至381微米。
  5. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一菲涅耳透鏡的頂表面至該第一發光二極體的距離為8微米至500微米。
  6. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一菲涅耳透鏡的頂表面包括位於中央的一圓形凸起、環繞該圓形凸起的一第一環形凸起、環繞該第一環形凸起的一第二環形凸起以及環繞該第 二環形凸起的一第三環形凸起，其中該圓形凸起的寬度大於該第一發光二極體的寬度。
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