TWI806370B - 顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種顯示裝置，其包含：光源，具有一發光面配置以發出光線；透光層，覆蓋光源且具有一出光面，該出光面係接收該發光面發出之光線；第一超穎介面，形成於發光面與透光層之間，且配置以於沿著發光面之第一方向上集中光源所發出之光線；以及第二超穎介面，形成於出光面上，且配置以於第一方向上分光該出光面接收之光線。

Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置。具體而言，本發明係關於一種於出光路徑上設置有兩個超穎介面之顯示裝置。
隨著顯示裝置之普及和發展，可應用於針對不同視角進行顯示的顯示裝置之需求亦日益增加。然而，一般設置於顯示裝置中的光源具有侷限的發光角度或過廣的發光角度，且隨著顯示裝置內部各組件及對應之各子像素的微型化，實際上難以分別設計調整光源以針對不同視角進行顯示。此外，為了針對不同視角進行出光顯示而以廣角度進行時，可能會在非預期視角上產生不必要的光損耗或光干擾。因此，為了克服上述技術問題及困難，需要另外在出光光源以外設計可調整且集中光線於預期出光視角之架構。
解決問題之技術手段
為解決上述問題，根據本發明提出一種顯示裝置，其包含：光源，具有發光面配置以發出光線；透光層，覆蓋光源且具有一出光面，該出光面係接收該發光面發出之光線；第一超穎介面，形成於發光面與透光層之間，且配置以於沿著發光面之第一方向上集中光源所發出之光線；以及第二超穎介面，形成於出光面上，且配置以於第一方向上分光出光面接收之光線。
對照先前技術之功效
依據本發明之各實施例所提供之顯示裝置，可同時朝著不同的預定視角出光，且減少非必要角度的出光，進而在減少光損耗下達成多視角顯示。因此，根據本發明之各實施例所提供之顯示裝置，可應用於具有不同預定顯示視角之場合或情境，且可改善整體發光效率，並減少或避免非必要角度上可能的直射光線或間接反射光線的干擾。
下文中將描述各種實施例，且所屬技術領域中具有通常知識者在參照說明搭配圖式下，應可輕易理解本發明之精神與原則。然而，雖然在文中會具體說明一些特定實施例，這些實施例僅作為例示性，且於各方面而言皆非視為限制性或窮盡性意義。因此，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不脫離本發明之精神與原則下，對於本發明之各種變化及修改應為顯而易見且可輕易達成的。
參照圖1及圖2，根據本發明之一實施例之顯示裝置10於光源100之出光路徑中可布置雙重超穎介面。舉例而言，如圖1所示，顯示裝置10可配置有複數個子像素P。例如，顯示裝置10可配置有可分別顯示不同顏色之色光如紅光、綠光或藍光的複數個子像素P。承上，在顯示裝置10中，複數個光源100可分別對應包含於複數個子像素P中以進行發光，且接下來將主要參照圖2針對單一個別光源100的配置架構進行說明。
承上述，參照圖2，根據本發明之顯示裝置10可包含：具有發光面105配置以發出光線L之光源100；覆蓋光源100且具有出光面205之透光層200；形成於發光面105與透光層200之間之第一超穎介面300；以及形成於出光面205上之第二超穎介面400。
根據一些實施例，上述光源100可為具有發光面105進行發光之單面發光之光源，或可為具有發光面105及其他發光面來進行發光之多面發光之光源。例如，根據一些實施例，光源100可為具有多面各以廣角度發光之微發光二極體(Micro LED, μLED)。然而，本發明不限於此，且除了微發光二極體(Micro LED, μLED)以外，根據其他實施例亦可應用其他各種光源。
接著，覆蓋光源100之透光層200可相隔地覆蓋光源100，或者可至少部分地直接接觸光源100而覆蓋光源100。進一步，根據一些實施例，光源100整體可被包覆於透光層200中，但本發明不限於此。
在此，根據一些實施例，所述透光層200可使用具有透光特性而可使得預定光線(亦即光源100出光)通過之任何材料所製成。例如但不限於聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly (methyl methacrylate), PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, ABS)等。另外，根據一些實施例，透光層200亦可作用為保護光源100之保護層(over coat)。
承上，透光層200之出光面205可相對於光源100之發光面105而設置，且可接收來自光源100之發光面105所發出之光線。例如，光源100之發光面105以及透光層200之出光面205可分別為光源100之頂面及透光層200之頂面。
承上，在此將主要說明針對光源100之單一發光面105出光進行調整之架構態樣。
具體而言，上述設置在發光面105與透光層200之間之第一超穎介面300可配置以於沿著發光面105之第一方向D1上例如平行於發光面105之第一方向D1上向中心集中光線，且第二超穎介面400可配置以於第一方向D1上相對中心分光出光面205接收之光線L’。
詳言之，如圖2右部分所示，在未設置超穎介面下，光源100透過發光面105所發出的光線L可具有廣角度之光場場型而朝向四面八方發射。承上，以廣角度出光可能會造成不必要的光損耗且不利於針對特定視角顯示。因此，如圖2左部分所示，根據本實施例之架構，原先光源100發射為廣角度光線L之出光在經過第一超穎介面300後，可至少於第一方向D1上向中心集中而出射為具有較集中收斂光場場型之光線L’。
根據一些實施例，例如為了搭配製程或光源100上可能具有其他功能層，第一超穎介面300可與發光面105相隔地設置，而夾設於發光面105與透光層200之間。然而，為了增進光利用率，第一超穎介面300亦可直接形成於發光面105上，而夾設於發光面105與透光層200之間。
另外，第一超穎介面300亦可於平行於發光面105且垂直於第一方向D1的第二方向D2上向中心集中光線。因此，實際上光線L’相對於原先光源100透過發光面105出射之光線L，可具有至少於第一方向D1及進一步於第二方向D2上皆較為集中的光場場型，而得以聚光至發光面105上之正向方向。
接著，上述光線L’透過透光層200出射至透光層200之出光面205，且被出光面205所接收。被出光面205所接收之光線L’會透過設置於出光面205上的第二超穎介面400再出射。承上，光線L’透過第二超穎介面400後可於第一方向D1上相對中心分成實質上朝向不同視角發射之光線L1及光線L2。
根據一些實施例，例如為了搭配製程或透光層200上可能具有其他功能層，第二超穎介面400可與出光面205相隔地設置而設置於出光面205上。然而，為了增進光利用率，第二超穎介面400亦可直接形成於出光面205上而設置於出光面205上。
另外，第二超穎介面400於第二方向D2上可類似於第一超穎界面300作用以集中光線。或者是，根據一些實施例，第二超穎介面400於第二方向D2上可無特別的集中或分散光線效果。
如上所述，第一超穎界面300可形成於第二超穎介面400與光源100之發光面105之間，且因此光源100之出光可依序地通過第一超穎界面300及第二超穎介面400。因此，光源100之出光可依序地先被集中收斂，再於預定方向如第一方向D1上分光，而朝著不同視角出射。
上述自光源100出光，且依序經過第一超穎介面300及第二超穎介面400之過程可參照圖3A至圖3C所示。詳細而言，圖3A至圖3C係示出自圖2依據觀察方向F俯視顯示裝置10時，出光相對於光源100之發光面105之發散程度。承上，圖3A示出直接從光源100所發射之光線L，其相對發散地分布。接著，圖3B示出自光源100發射後透過第一超穎介面300出射之光線L’，其相對光線L於第一方向D1上及第二方向D2上都較為集中收斂。最後，圖3C示出自光源100發射後透過第一超穎介面300及第二超穎介面400後出射之光線L1、L2，其相對光線L’於第一方向D1上產生了分光的效果。
承上所述，根據本實施之顯示裝置10，經過配置以集中光線之第一超穎介面300及配置以分光光線之第二超穎介面400所出射的光線，可實質上於第一方向D1上分為光線L1及L2，且分別朝著不同的預期視角出射。因此，根據本實施例之顯示裝置10可配置以針對不同的預期視角進行顯示，或可適用於任何需要對應分開的不同預期視角觀看顯示裝置10之場合或情境。例如，可適用於針對不同視角同時觀看顯示裝置10之情況，或者可適用於3D顯示等。
接著，將進一步說明根據不同實施例之第一超穎介面300及第二超穎介面400之設置。
參照圖4，根據本發明之一實施例之顯示裝置10’，可具有相同或類似於上述顯示裝置10之第一超穎介面300及第二超穎介面400之架構，且因此可藉由第一超穎介面300集中光線，再藉由第二超穎介面400來分光，以實現朝向不同預期視角集中出光的顯示效果。承上，根據本實施例之配置，顯示裝置10’之第一超穎介面300可具有複數個第一微結構體350，且顯示裝置10’之第二超穎介面400可具有複數個第二微結構體450。
根據一些實施例，用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之材料可為相同或不同的金屬材料或具有高折射率之介電材料。承上，所述高折射率之介電材料可為用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之介電材料的折射率N1或N2可大於透光層200的折射率N。例如，形成複數個第一微結構體350及複數個第二微結構體450之介電材料之折射率N1或N2可分別大於透光層200的折射率N。承上，上述第一微結構體350及第二微結構體450可利用相同或不同的金屬材料或介電材料所形成，且可依據預定集光或分光之目的排列圖案。
此些第一微結構體350及第二微結構體450可具有次波長尺度的微小結構，且因此在依據特定配置圖案排列時可改變光線的特性如出射角度。所述次波長尺度表示此些第一微結構體350及第二微結構體450之尺寸及排列週期可小於預定通過光線之波長。承上，影響光線的特性可基於超穎介面材料特性如折射率及其配置排列而定。例如，第一超穎介面300之配置產生的光學繞射效果，可使通過的光線變得集中，而第二超穎介面400之配置產生的光學繞射效果，可使通過的光線分光。
一般而言，透光層200的折射率N可大於空氣的折射率。進一步，根據一些實施例，透光層200的折射率N亦可大於光源100的折射率，但不限於此。根據一些實施例，當透光層200的折射率N例如約為1.45至1.5且第一超穎介面300或第二超穎介面400係以介電材料所形成時，用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之介電材料的折射率N1或N2可例如大於等於2.0。
在一些實施例中，用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之材料可為TiO 2、Ag或Ta 2O 5。另外，根據一些實施例，當第一超穎介面300或第二超穎介面400係以介電材料所形成時，用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之介電材料之折射率可約為 2、2.15、2.5等。然而，上述僅為示例，且本發明不限於此。
此外，當第一超穎介面300或第二超穎介面400係以介電材料所形成時，用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之介電材料的折射率N1或N2可隨著透光層200的折射率N調整。舉例而言，根據一些實施例，用於形成第一超穎介面300或第二超穎介面400之介電材料的折射率N1或N2可至少大於透光層200的折射率N約0.5以上，以便相對透光層200形成具有高折射率介電材料特性的第一超穎介面300及/或第二超穎介面400。
進一步，根據一些實施例，上述第一微結構體350及第二微結構體450垂直於發光面105之高度H1、H2皆可小於2000 nm。亦即，第一微結構體350及第二微結構體450沿著垂直於發光面105之第三方向D3上之高度H1、H2可小於2000 nm。例如，第一微結構體350及第二微結構體4500垂直於發光面105之高度H1、H2可約為500 nm，但不限於此。
另外，在一些實施例中，為了調整光線之特質，第一超穎介面300之第一微結構體350或者是第二超穎介面400之第二微結構體450可具有不同的高度，以增加設計排列圖案的變化性或調整預期集中或分光光線的程度。然而，為了方便製程設計及執行，亦可使第一超穎介面300之第一微結構體350或者是第二超穎介面之第二微結構體450具有相同的高度，且下文中將基於相同的高度為基準來舉例說明第一超穎介面300及第二超穎介面400之排列圖案。
此外，根據本發明之各實施例，除了光源100、透光層200、第一超穎介面300及第二超穎介面400之架構外，顯示裝置10’亦可進一步裝設有其他常見於顯示裝置的組件。例如，如圖4所示，根據一些實施例，顯示裝置10’亦可具有進一步電性連接以供電光源100之電路板500等組件。承上，電路板500或未特別繪示之此些組件為顯示裝置領域中常見且可選擇性使用之組件，且在本案說明書及圖式中將不再另外詳述或贅述。
接下來，將參照圖5及圖6說明根據本發明之一些實施例之第一超穎介面300之第一微結構體350的排列配置。
承上所述，根據一些實施例，若從圖4之觀察方向F直接觀察第一超穎介面300時，第一超穎介面300之第一微結構體350可例如具有如圖5或圖6所示之排列配置。舉例而言，該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之形狀可為圖5所示之圓形或圖6所示之正方形，但不限於此。承上，為了進行針對廣角度的集光效果，第一超穎介面300之第一微結構體350可具有不包含明顯長軸/長邊及短軸/短邊差別之截面形狀，或具有長軸/長邊及短軸/短邊差異較小之截面形狀。藉此，可使得在各視角上皆具有平均的集中收斂光線效果。然而，以上僅為示例說明，且在可達成預期集中收斂光線效果下，根據本發明之其他實施例，第一超穎介面300之第一微結構體350之截面形狀不限於本說明書及圖式所具體顯示的形狀，而可有各種態樣或變化。
根據一些實施例，如圖5或圖6所示，複數個第一微結構體350平行於發光面105可環繞地排列而形成複數圈第一微結構體350。例如，第一超穎介面300可具有第一圈C1、第二圈C2、第三圈C3、第四圈C4、第五圈C5及第六圈C6環繞地配置之第一微結構體350。然而，根據一些實施例，依據第一超穎介面300面積，最外圍或最內部的第一微結構體350亦可能排列形成不完整的環圈。例如，如圖5或圖6所示，第六圈C6第一微結構體350可實質上排列形成為線性，且未能形成完整的環圈。
另外，根據本實施例，第一超穎介面300之複數個第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1可具有尺寸差異。
舉例而言，參照圖5或圖6，該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之尺寸大小具有自外圍環圈往內圍環圈漸縮之尺寸變化，且可重複一或多次該尺寸變化來布置複數圈第一微結構體350。舉例而言，第一圈C1的第一微結構體350之橫截面A1可具有寬度S1，第二圈C2的第一微結構體350之橫截面A1可具有寬度S2，第三圈C3的第一微結構體350之橫截面A1可具有寬度S3。上述寬度S1、寬度S2、寬度S3可依序地縮小，使得較外圍環圈之第一圈C1往較內圍環圈第二圈C2、第三圈C3之第一微結構體350之橫截面A1係依序地漸縮。
承上，當自外圍環圈之第一圈C1往內圍環圈之第三圈C3漸縮至預定尺寸時，根據本實施例往內圍環圈可再度設置回到較大之尺寸，且再重複一次自外圍環圈往內圍環圈漸縮之尺寸變化。例如，第四圈C4又回到第一微結構體350之橫截面A1可具有寬度S1，且由較外圍環圈之第四圈C4往較內圍環圈第五圈C5、第六圈C6之第一微結構體350之橫截面A1係依序地漸縮。亦即，第四圈C4、第五圈C5、第六圈C6可具有依序地縮小的第一微結構體350之橫截面A1之寬度S1、寬度S2及寬度S3。
如上所述，可重複一或多次自外圍環圈往內圍環圈漸縮之尺寸變化，從而布置複數圈第一微結構體350而形成第一超穎介面300。藉此，可使通過第一超穎介面300之光線產生向內部中心集中的效果。
根據一些實施例，最內圍環圈C6之該些第一微結構體350(例如，最靠近第一超穎介面300之中心O1且具有相同尺寸的排列第一微結構體350)可具有最小的橫截面A1。例如，最內圍環圈C6之該些第一微結構體350可具有最小的橫截面A1之寬度S3。
根據一些實施例，該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之寬度S1、S2、S3可介於20-2000 nm。
進一步，在上述布置環繞地分布的環圈時，亦可使得該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之間之間距具有自外圍環圈C1往內圍環圈C3漸縮之間距變化，且重複一或多次該間距變化來布置複數圈該些第一微結構體350。舉例而言，第一圈C1的第一微結構體350之橫截面A1之間可具有間距g1，第二圈C2的第一微結構體350之橫截面A1之間可具有間距g2，第三圈C3的第一微結構體350之橫截面A1之間可具有間距g3。上述間距g1、間距g2、間距g3可依序地縮小，使得較外圍環圈之第一圈C1往較內圍環圈第二圈C2、第三圈C3之第一微結構體350之橫截面A1之間的間距依序地漸縮。在本實施例中，間距可定義為同一環圈中相鄰第一微結構體350之邊緣之間的距離。
承上，當自外圍環圈之第一圈C1往內圍環圈之第三圈C3之間距漸縮至預定尺寸時，根據本實施例往內圍環圈可再度設置回到較大之間距，且再重複一次自外圍環圈往內圍環圈漸縮之間距變化。例如，第四圈C4又回到第一微結構體350之橫截面A1之間可具有間距g1，且由較外圍環圈之第四圈C4往較內圍環圈第五圈C5、第六圈C6之第一微結構體350之橫截面A1之間的間距依序地漸縮。亦即，第四圈C4、第五圈C5、第六圈C6可具有依序地縮小的第一微結構體350之橫截面A1之間之間距g1、間距g2及間距g3。
如上所述，可重複一或多次自外圍環圈往內圍環圈漸縮之間距變化，從而布置複數圈第一微結構體350而形成第一超穎介面300。藉此，可使通過第一超穎介面300之光線產生向內部中心集中的效果。
根據一些實施例，最內圍環圈C6之該些第一微結構體350 (例如，最靠近第一超穎介面300之中心O1且具有相同尺寸的排列第一微結構體350)可具有最小的橫截面A1之間的間距。例如，最內圍環圈C6之該些第一微結構體350可具有最小的橫截面A1之間之間距g3。
另外，承上述，根據一些實施例，在自外圍環圈往內圍環圈漸縮之尺寸變化之單一週期中，亦可使得相鄰圈之該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之間之間隔具有自外圍往內圍漸縮之間隔變化，且在其他週期中相同地或類似地依據此間隔變化來布置複數圈該些第一微結構體350。舉例而言，第一圈C1與第二圈C2的第一微結構體350之橫截面A1之間可具有間隔G12，且第二圈C2與第三圈C3的第一微結構體350之橫截面A1之間可具有間隔G23。上述間隔G12、間隔G23可依序地縮小，使得自較外圍之第一圈C1與第二圈C2之間往較內圍之第二圈C2與第三圈C3之間之第一微結構體350之橫截面A1之間的間隔依序地漸縮。在本實施例中，間隔定義為相鄰圈之第一微結構體350之中心連線之間的距離。
承上，類似地，於下一尺寸變化週期中，較外圍之第四圈C4與第五圈C5之間的間隔G45，以及較內圍之第五圈C5與第六圈C6之間的間隔G56可依序地漸縮。亦即，第四圈C4至第六圈C6可具有依序地縮小的相鄰圈之第一微結構體350之橫截面A1之間之間隔G45、間隔G56。
如上所述，可重複一或多次自外圍環圈往內圍環圈漸縮之間隔變化，從而布置複數圈第一微結構體350而形成第一超穎介面300。藉此，可使通過第一超穎介面300之光線產生向內部中心集中的效果。
根據一些實施例，最內圍不同尺寸之相鄰圈該些第一微結構體350之橫截面A1之間可具有最小的間隔。例如，最內圍之第五圈C5與第六圈C6之該些第一微結構體350之橫截面A1之間可具有最小的間隔G56。
上述該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之間的間距如間距g1、g2、g3，或者是相鄰圈之該些第一微結構體350平行於發光面105之橫截面A1之間之間隔如間隔G12、G23、G45、G56可分別小於2000 nm。
如上述所示之第一超穎介面300，可使得光源100所發出之光線L被集中導引，且因此形成較集中之光線L’。例如，參照圖7，當依據圖5排列第一微結構體350而形成第一超穎介面300時，沿著第一方向D1及第三方向D3之剖面上，當界定垂直發光面105沿著第三方向D3為0度且相對第三方向D3之軸線之夾角為不同視角時，上述通過第一超穎介面300之光線可形成大約分布於正負15度之內的集中光線之出光場型FL’。
如上所述，可依據圖5或圖6排列第一微結構體350而形成用於集中光線之第一超穎介面300。然而，第一超穎介面300則不限於此排列配置，且在可集中光線下，根據本發明之其他實施例之第一超穎介面300可具有其他排列配置。
接下來，將參照圖8及圖9說明根據本發明之一些實施例之第二超穎介面400之第二微結構體450的排列配置。
承上述，根據一些實施例，若從圖4之觀察方向F直接觀察第二超穎介面400時，第二超穎介面400之第二微結構體450可例如具有如圖8或圖9所示之排列配置。舉例而言，該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之形狀沿著該第一方向D1為短軸/短邊，且沿著平行於發光面105且垂直於第一方向D1之第二方向D2為長軸/長邊。例如，該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之形狀可為圖8所示之長方形或圖9所示之橢圓形，但不限於此。
根據一些實施例，如圖8或圖9所示，複數個第二微結構體450可沿著第一方向D1排列。例如，至少一個第二微結構體450可於第二方向D2排成一列，且沿著第一方向D1排列複數列第二微結構體450。
承上，相鄰之該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2於第一方向D1上之寬度可具有差異。例如，該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之尺寸大小可具有沿著第一方向D1由第二超穎介面400兩端(即端點E1、E2)往中心O2漸縮之尺寸變化，且分別自兩端往中心O2重複一或多次該尺寸變化來布置該些第二微結構體450。
舉例而言，自其中一端點E1往中心O2沿著第一方向D1可排列有六列第二微結構體450，分別為第一列Q1、第二列Q2、第三列Q3、第四列Q4、第五列Q5、第六列Q6之第二微結構體450。其中，沿著第一方向D1連續之第一列Q1、第二列Q2、第三列Q3之第二微結構體450可設置為漸縮之尺寸變化且分別具有第一方向D1上之寬度W1、W2及W3，而沿著第一方向D1連續之第四列Q4、第五列Q5、第六列Q6之第二微結構體450可設置為漸縮之尺寸變化且分別具有第一方向D1上之寬度W1、W2及W3。承上所述，寬度W1可大於寬度W2，且寬度W2可大於寬度W3。類似地，自另外一端點E2往中心O2沿著第一方向D1亦可對稱地配置排列有六列第二微結構體450，且其配置可對應上述內容理解，在此將不再贅述。
如上述，可重複一或多次自各別其中一端(如端點E1或E2)至中心O2漸縮之尺寸變化，從而布置複數列第二微結構體450而形成第二超穎介面400。藉此，可使通過第二超穎介面400之光線各別分光而於兩側預定視角產生集中的效果。
根據一些實施例，該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2於第一方向D1上之寬度W1、W2、W3可介於20-2000 nm。
根據一些實施例，該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2於第二方向D2上之長度T可相同，且可介於20-4000 nm。
根據一些實施例，最靠近中心O2之最內部之該些第二微結構體450可具有最小的橫截面A2。
進一步，如上所述如圖8或圖9所配置的複數個第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之間的間距亦可具有沿著第一方向D1分別由第二超穎介面400兩端(亦即端點E1、E2)往中心O2漸闊之間距變化，且重複一或多次該間距變化來布置該些第二微結構體450。舉例來說，上述第一列Q1之第二微結構體450與第二列Q2之第二微結構體450之間可具有間距G1，且上述第二列Q2之第二微結構體450與第三列Q3之第二微結構體450之間可具有間距G2。接著，上述第四列Q4之第二微結構體450與第五列Q5之第二微結構體450之間可具有間距G1，且上述第五列Q5之第二微結構體450與第六列Q6之第二微結構體450之間可具有間距G2。承上，間距G1小於間距G2，使得在尺寸漸縮之單一週期尺寸變化中，複數個第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之間的間距可沿著第一方向D1由端點E1往中心O2漸闊。在本實施例中，間距可定義為相鄰第一微結構體350之邊緣之間的距離。
相同地，由另一端點E2往中心O2之間距變化可基於上述由端點E1往中心O2之間距變化對稱地配置。承上，間距G1’可小於間距G2’，使得在尺寸漸縮之單一週期尺寸變化中，複數個第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之間的間距可沿著第一方向D1由端點E2往中心O2漸闊。藉此，可使通過第二超穎介面400之光線各別分光而於兩側預定視角產生集中的效果。此些配置應可參照上述說明而明瞭，且在此將不再贅述。
上述該些第二微結構體450平行於發光面105之橫截面A2之間的間距如間距G1、G2、G1’、G2’可分別小於2000 nm。
在一些實施例中，如圖8及圖9所示，沿著第二方向D2可基於相同尺寸之兩個第二微結構體450以短軸側邊相鄰面對而排列成一列。然而，本發明不限於此，且根據其他實施例亦可使用單個第二微結構體450作為一列，或者是可使用三個、四個或更多個第二微結構體450以短軸側邊相鄰面對而排列成一列。承上，相同尺寸排成一列的第二微結構體450之數量不限於此。
如上述所示之第二超穎介面400，可使得通過第一超穎介面300而被集中的光線L’進一步於第一方向D1上被分光，從而形成針對不同視角出射的光線L1及光線L2。亦即，第二超穎介面400可使匯聚於中間的光分成兩個指向場型。例如，參照圖10，當依據圖8排列第二微結構體450而形成第二超穎介面400時，沿著第一方向D1及第三方向D3之剖面上，當界定垂直發光面105沿著第三方向D3為0度且相對第三方向D3之軸線之夾角為不同視角時，上述通過第二超穎介面400之光線可形成大約分別朝著正負20度而分光出射，且對應正向0度視角減少或避免出光之出光場型FL”。
承上，在此出光場型FL”中，由正向0度視角出射的光強度會小於分別朝著約莫正負20度而分光出射的光強度。
如上所述，參照圖1至圖10之說明，本發明之各實施例的顯示裝置10或10’可使得原先以相對第三方向D3之軸線之夾角包含較廣角度範圍例如相對第三方向D3之軸線之夾角包含0~90度的極廣角度範圍出射的光線L被集中且分光，從而針對不同的特定視角出射。因此，可減少非必要角度之出光損耗，可增進預期之不同視角之出光強度，且可從而應用於需求針對不同視角顯示且希望減少非必要角度出光的場合或情境。
上述各實施例所示之高度、寬度、長度、間距、間隔、折射率、配置數量、變化週期的重複次數等皆為示例，且皆可依據預期集中及分光的光源所發射之光線的顏色或其他特性、以及預期集中的程度或分光的視角來調整。承上，根據本發明之其他實施例之高度、寬度、長度、間距、間隔、折射率、配置數量、變化週期的重複次數等不限於本說明書及搭配圖式所具體示出的示例。
另外，根據一些實施例，可先形成超穎材料層於待形成超穎介面處，再以任何適用製程來形成對應超穎介面之預期排列圖案。然而，本發明不限於此，且可利用任何方式來形成具有預期排列圖案之超穎介面。例如，形成第一超穎介面300時，亦可直接利用光源100上之金屬材料或具有高折射率的介電材料來進一步形成預期排列圖案。或者是，可以另外形成具有預期排列圖案的超穎介面，再設置於待形成超穎介面處而形成第一超穎介面300及/或第二超穎介面400等。
接下來，將參照圖11至圖13說明根據本發明之各實施例之顯示裝置可適用或可應用的場合或情境之示例。
承上，參照圖11，根據一實施例揭示可應用於針對不同固定位置上的接收者進行顯示之顯示裝置20。承上，顯示裝置20可具有相同或類似於上述參照圖1至圖10所說明之任一實施例之具有雙重超穎介面之架構。藉此，顯示裝置20可針對預期之不同視角出光，且從而分別朝著第一位置K1及第二位置K2發出於第一方向D1上分光之光線L1及光線L2。因此，若第一接收者U1與第二接收者U2分別位於第一位置K1及第二位置K2，則第一接收者U1與第二接收者U2可分別接收到光線L1及光線L2，從而觀看到顯示裝置20顯示之內容。
在此情況下， 除了針對第一位置K1及第二位置K2之顯示角度出射的光線L1及光線L2以外，可減少或避免針對其他角度出射的光線。例如，可減少或避免如圖11所示之第二方向D2上的光線L3及光線L4之出射。因此，可減少或避免不必要的光損耗，且可從而改善顯示裝置20之發光效率。
接著，根據一些實施例，相同或類似於上述任一實施例之顯示裝置可作為車用顯示器。舉例而言，參照圖12，顯示裝置30可具有如上所述任一實施例所述之雙重超穎介面，且因此配置於車上以分別相對朝著駕駛座及副駕駛座出射光線L1及光線L2而進行顯示。在此情況下，第一接收者U1可為坐在駕駛座的駕駛者，且第二接收者U2可為坐在副駕駛座的乘客。
承上，根據本實施例，顯示裝置30中具有雙重超穎介面，其中第一超穎介面配置以集中光線，且第二超穎介面配置以將集中的光線於第一方向D1上分光。因此，可改善朝著駕駛座及副駕駛座進行顯示之出光效率，且減少或避免不必要角度的光線之損耗。例如但不限於朝著駕駛座與副駕駛座之間的空檔發出的光線之損耗。
進一步，連同圖12參照圖13，由於顯示裝置30之第一超穎介面及第二超穎介面可於其他方向例如第二方向D2上集中光線，故可減少或避免非預期方向上例如於第二方向D2上出射的光線L3或L4，從而減少或避免例如光線L3打到車上的擋風玻璃1000並反射成為反射光線L3’之機會。具體言之，由於顯示裝置30之出光場型集中過後再針對特定視角出射的緣故，原本可能打到擋風玻璃1000而產生反射進而影響開車視野的光線可被大幅地降低。因此，根據本實施例，當運用具有雙重超穎介面且因此可集中光線並於特定視角例如於第一方向D1上分光出射顯示之顯示裝置30時，還可進一步減少或避免顯示裝置30出射的光線受到擋風玻璃1000所反射。藉此，可減少或避免非必要角度出射的光線干擾或由此些光線被擋風玻璃1000所反射之光線干擾。例如，可減少或避免駕駛者如第一接收者U1透過擋風玻璃1000觀察路況時被反射光線L3’所干擾。
如上所述，根據本實施例作為車用顯示器之顯示裝置30，可改善預期出光的出光效率、減少非預期出光的光損耗，且進一步減少或避免非預期出光及其反射光線可能產生的視線干擾。因此，可提升顯示裝置30之顯示效率及光利用效率，可改善觀看體驗，甚至進一步增進使用車用顯示器時的駕駛安全性。
如上所述，根據本發明之各實施例之可分光顯示之顯示裝置可應用之場合或情境可如圖11至圖13所示。然而，上述皆僅為示例，且亦可基於分光顯示之高指向性及高光利用度之特性，利用本發明各實施例之顯示裝置於其他場合或情境中。承上，本發明可應用之場合或情境不限於此具體示出之態樣。
綜上所述，根據本發明之各實施例之顯示裝置可集中光線並朝著不同視角分光出射。因此，可減少非必要出光之光損耗及光干擾，有效提升電流效率及光利用率，並可利用本發明之各實施例之顯示裝置於任何需要此種高指向性顯示特性的場合或情境。
上文中所述僅為本發明之一些較佳實施例。應注意的是，在不脫離本發明之精神與原則下，本發明可進行各種變化及修改。所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭的是，本發明由所附申請專利範圍所界定，且在符合本發明之意旨下，各種可能置換、組合、修飾及轉用等變化皆不超出本發明由所附申請專利範圍所界定之範疇。
10、10’、20、30:顯示裝置 100:光源 105:發光面 200:透光層 205:出光面 300:第一超穎介面 350:第一微結構體 400:第二超穎介面 450:第二微結構體 500:電路板 1000:擋風玻璃 A1、A2:橫截面 C1:第一圈 C2:第二圈 C3:第三圈 C4:第四圈 C5:第五圈 C6:第六圈 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 E1、E2:端點 F:觀察方向 FL’、FL”:出光場型 g1、g2、g3、G1、G2、G1’、G2’:間距 G12、G23、G45、G56:間隔 H1、H2:高度 K1:第一位置 K2:第二位置 L、L’、L1、L2、L3、L4、L3’:光線 N 、N1、N2:折射率 O1、O2:中心 P:子像素 Q1:第一列 Q2:第二列 Q3:第三列 Q4:第四列 Q5:第五列 Q6:第六列 S1、S2、S3:寬度 T:長度 U1:第一接收者 U2:第二接收者 W1、W2、W3:寬度
圖1係為根據本發明之一實施例之顯示裝置之示意圖。
圖2係為根據本發明之一實施例之顯示裝置之出光示意圖。
圖3A至圖3C係為根據本發明之一實施例之顯示裝置於不同階段的出光示意圖。
圖4係為根據本發明之一實施例之顯示裝置之第一超穎介面及第二超穎介面之布置示意圖。
圖5係為根據本發明之一實施例之第一超穎介面之第一微結構體之排列態樣之示意圖。
圖6係為根據本發明之一實施例之第一超穎介面之第一微結構體之排列態樣之示意圖。
圖7係為根據本發明之一實施例之通過第一超穎介面之出光場型之示意圖。
圖8係為根據本發明之一實施例之第二超穎介面之第二微結構體之排列態樣之示意圖。
圖9係為根據本發明之一實施例之第二超穎介面之第二微結構體之排列態樣之示意圖。
圖10係為根據本發明之一實施例之通過第一超穎介面及第二超穎介面之出光場型之示意圖。
圖11係為根據本發明之一實施例之顯示裝置應用於針對不同視角進行顯示之示意圖。
圖12係為根據本發明之一實施例之顯示裝置應用於作為車用顯示器之示意圖。
圖13係為根據本發明之一實施例之顯示裝置針對非必要角度減少出光及反光的示意圖。
無
10:顯示裝置
100:光源
105:發光面
200:透光層
205:出光面
300:第一超穎介面
400:第二超穎介面
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
F:觀察方向
L、L’、L1、L2:光線

Claims (20)

  1. 一種顯示裝置，其包含： 一光源，具有一發光面配置以發出光線； 一透光層，覆蓋該光源；其中，該透光層具有一出光面，該出光面係接收該發光面發出之光線； 一第一超穎介面，形成於該發光面與該透光層之間，且配置以於沿著該發光面之一第一方向上集中該光源所發出之光線；以及 一第二超穎介面，形成於該出光面上，且配置以於該第一方向上分光該出光面接收之光線。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置，其配置有複數個子像素，且複數個該光源係分別對應包含於該些子像素中。
  3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該光源係為微發光二極體(Micro LED, μLED)。
  4. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面及該第二超穎介面於平行於該發光面且垂直於該第一方向之一第二方向上集中光線。
  5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面具有複數個第一微結構體。
  6. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第二超穎介面具有複數個第二微結構體，且該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面之形狀沿著該第一方向為短軸，且沿著平行於該發光面且垂直於該第一方向之一第二方向為長軸。
  7. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面具有複數個第一微結構體，且該些第一微結構體平行於該發光面環繞地排列而形成複數圈。
  8. 如請求項7所述之顯示裝置，其中，該些第一微結構體平行於該發光面之橫截面之尺寸大小具有自外圍環圈往內圍環圈漸縮之尺寸變化，且重複一或多次該尺寸變化來布置該複數圈該些第一微結構體。
  9. 如請求項8所述之顯示裝置，其中，最內圍環圈之該些第一微結構體具有最小的橫截面。
  10. 如請求項7所述之顯示裝置，其中，該些第一微結構體平行於該發光面之橫截面之間之間距具有自外圍環圈往內圍環圈漸縮之間距變化，且重複一或多次該間距變化來布置該複數圈該些第一微結構體。
  11. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第二超穎介面具有複數個第二微結構體，且該些第二微結構體沿著該第一方向排列。
  12. 如請求項11所述之顯示裝置，其中，該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面之尺寸大小具有沿著該第一方向由該第二超穎介面兩端往中心漸縮之尺寸變化，且分別自兩端往中心重複一或多次該尺寸變化來布置該些第二微結構體。
  13. 如請求項12所述之顯示裝置，其中，最靠近中心之最內部之該些第二微結構體具有最小的橫截面。
  14. 如請求項11所述之顯示裝置，其中，該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面之間的間距具有沿著該第一方向分別由該第二超穎介面兩端往中心漸闊之間距變化，且重複一或多次該間距變化來布置該些第二微結構體。
  15. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面具有複數個第一微結構體，且該些第一微結構體平行於該發光面之橫截面之寬度介於20-2000 nm。
  16. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第二超穎介面具有複數個第二微結構體，且該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面於該第一方向上之寬度介於20-2000 nm，而該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面於平行於該發光面且垂直於該第一方向之一第二方向上之長度介於20-4000 nm。
  17. 如請求項16所述之顯示裝置，其中，相鄰之該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面於該第一方向上之寬度具有差異。
  18. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面具有複數個第一微結構體，該第二超穎介面具有複數個第二微結構體，且該些第一微結構體平行於該發光面之橫截面之間的間距、以及該些第二微結構體平行於該發光面之橫截面之間的間距係分別小於2000 nm。
  19. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面具有複數個第一微結構體，該第二超穎介面具有複數個第二微結構體，且該些第一微結構體以及該些第二微結構體垂直於該發光面之高度係小於2000 nm。
  20. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該第一超穎介面或該第二超穎介面係以介電材料所形成，且用於形成該第一超穎介面或該第二超穎介面之介電材料的折射率大於該透光層的折射率。
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