显示装置的制作方法

本申请是中国发明专利申请(申请号：201710092767.5，申请日：2017年02月21日，发明名称：显示装置)的分案申请。

本发明涉及一种电子装置，特别是涉及一种显示装置。

背景技术：

由于平面显示器具有体积薄、重量轻及低辐射的优点，近年来逐渐被广泛使用。不同的平面显示器具有不同的显示介质。根据显示介质的特性，可区分成自发光显示介质及非自发光显示介质。自发光显示介质包括有机发光二极管(oled)以及等离子体(plasma)。非自发光显示介质包括液晶(liquidcrystal)。对于非自发光显示介质，现有做法是利用一背光板提供光源。然而，现有的背光板恒亮(alwayson)，因此，背光板的功率损耗很大。

技术实现要素：

本发明提供一种显示装置，包括一背光板、一第一面板以及一第二面板。背光板具有多个发光区域。第一面板设置在背光板之上，并具有多个第一像素。第二面板设置在第一面板之上，并具有多个第二像素。发光区域的数量小于等于第一像素的数量。第一像素的数量小于第二像素的数量。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明的显示装置的示意图；

图2a～图2c为第一像素与第二像素之间的对应关系的示意图；

图3a及图3b为本发明的第一面板与第二面板的结构示意图；

图4a及图4b为第一像素与第二像素之间的对应关系的示意图；

图5为本发明的背光板的一可能实施例的示意图；

图6a及图6b为本发明的发光区域的另一示意图。

符号说明

100：显示装置；

110、500：背光板；

120、310、431：第一面板；

130、320、432：第二面板；

111～119：发光模块；

lt1：特定光线；

121、211～213、231、251、411、412：第一像素；

140、150：区域；

lt2、lt3：光线；

122：第一数据驱动器；

131、221～223、241～243、261～272、420：第二像素；

132：第二数据驱动器；

123：第一扫描驱动器；

133：第二扫描驱动器；

330：光学胶；

331：第一光学胶；

332：第二光学胶；

311：第一上基板；

312：第一液晶层；

313：第一下基板；

321：第二上基板；

322：第二液晶层；

323：第二下基板；

351：第一上偏光片；

352：第一下偏光片；

353：第二上偏光片；

354：第二下偏光片；

t1：第一表面；

b1：第二表面；

t2：第三表面；

b2：第四表面；

y、d：距离；

x：像素间距；

340：扩散板；

p1、p2：位置；

θ1：折射角；

θ2：入射角；

n1、n2：折射系数；

501：基板；

502：反射介质；

503：发光元件；

510：光学膜片组；

504：扩散基板；

505：扩散膜；

506：第一增亮膜；

507：第二增亮膜；

508：反射式增亮膜；

611～616：发光区域。

具体实施方式

以下针对本发明一些实施例的显示装置及其结构作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明一些实施例的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单清楚描述本发明一些实施例。当然，这些仅用以举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明一些实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触的情形，或者，也可能间隔有一或更多其他材料层的情形，在此情形中，第一材料层与第二材料层之间可能不直接接触。

图1为本发明的显示装置的示意图。如图所示，显示装置100包括一背光板110、一第一面板120以及一第二面板130。在一可能实施例中，显示装置100可挠曲(flexible)。在另一可能实施例中，第一面板120以及第二面板130的至少一者具有3d玻璃。在此例中，3d玻璃为具有至少一种曲率的弯曲玻璃。本发明并不限定显示装置100应用的领域。在一可能实施例中，显示装置100可应用于个人数字助理(pda)、移动电话(cellularphone)、数字相机、电视、全球定位系统(gps)、车用显示器、航空用显示器、数字相框(digitalphotoframe)、笔记型计算机或是桌上型计算机中。

如图所示，背光板110具有多个发光元件。本发明并不限定发光元件的种类。在一可能实施例中，发光元件为发光二极管(led)。在本实施例中，该等发光元件被划分成发光模块111～119。发光模块111～119各自具有九个发光元件，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，发光模块111～119的一者的发光元件的数量可能相同或不同于发光模块111～119的另一者的发光元件的数量。在本实施例中，每一发光模块作为一发光区域。

本发明并不限定发光元件的排列方式。在本实施例中，发光模块111～119的每一者的发光元件的排列方式均相同，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，发光模块111～119的一者的发光元件的排列方式可能不同于发光模块111～119的另一者的发光元件的排列方式。在本实施例中，背光板110是使用一区域点亮(localdimming)技术，控制发光模块111～119的发光元件。因此，每一发光模块可单独被点亮。举例而言，当第一发光模块111的发光元件被点亮时，发光模块112～119的至少一者(如第二发光模块112)的发光元件全不被点亮。由于只点亮部分发光模块的发光元件，故可降低背光板110的功率损耗，并可提升亮暗对比(contrastratio)。在其它实施例中，当第一发光模块111的发光元件被点亮时，发光模块112～119的至少一者(如第二发光区域112)的发光元件也被点亮。在此例中，第二发光模块112的亮度低于第一发光模块111的亮度。在其他例中，第二发光模块112的亮度相同于第一发光模块111的亮度。在一可能实施例中，第二发光模块112里被点亮的发光元件的数量少于第一发光模块111里被点亮的发光元件的数量。

另外，发光模块111～119的亮度可各别控制。举例而言，假设第一发光模块111的发光元件根据一驱动信号(如电流)而发光。在此例中，通过控制驱动信号的振幅(amplitude)或是占空比(dutycycle)，便可控制第一发光模块111的发光元件的亮度。在一可能实施例中，驱动信号可能是电流或电压。为方便说明，第一发光模块111所发出的光线称为特定光线lt1。

如图所示，第一面板120设置在背光板110之上，并具有多个第一像素121。在一可能实施例中，第一面板120的形状为矩形，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，第一面板120的形状非矩形。在一些实施例中，第一面板120具可挠性，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，单一第一像素对应单一发光区域，或是多个第一像素对应单一发光区域。举例而言，第一面板120的一区域140内的四个第一像素对应第一发光区域111。因此，当第一发光区域111提供特定光线lt1时，特定光线lt1通过区域140内的四个第一像素。在其它实施例中，即使特定光线lt1通过区域140以外的其它第一像素，但特定光线lt1通过区域140内的第一像素的穿透量大于通过区域140以外的第一像素的穿透量。在本实施例中，区域140内的四个第一像素可控制特定光线lt1的穿透量。当特定光线lt1通过区域140内的四个第一像素时，区域140内的四个第一像素也形成一发光区域。为方便说明，通过区域140内的第一像素的光线称为光线lt2。

在一可能实施例中，第一面板120具有一第一数据驱动器122以及一第一扫描驱动器123。第一扫描驱动器123提供多个扫描信号，用以开启相对应的第一像素。第一数据驱动器122提供多个数据信号。每一数据信号控制相对应的第一像素的透光率。举例而言，通过控制区域140内的第一像素的透光率，便可控制通过区域140内的第一像素的光线lt2的强度。本发明并不限定第一面板120的种类。在一可能实施例中，第一面板120为一液晶显示面板(lcd)，但并非用以限制本发明。只要需要一背光板提供光源的显示面板，均可作为第一面板120。

在本实施例中，所有第一像素121所呈现的光线的颜色与背光板110的发光模块所发出的光线的颜色相同，如均为白色。由于第一面板120仅需调整光线的穿透率，因此，第一面板120不需彩色滤光片(colorfilter)。本发明并不限定第一像素121的数量。在一可能实施例中，背光板110的发光区域的数量小于等于第一面板120的第一像素121的数量。换句话说，背光板110的每英寸发光区域的数量小于等于第一面板120的每英寸像素的数量(pixelperinch；ppi)。

第二面板130设置在第一面板120之上，并具有多个第二像素131。在一可能实施例中，第二面板130的形状为矩形，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，第二面板130的形状非矩形。另外，第二面板130具可挠性，但并非用以限制本发明。在一可能实施例中，单一第二像素对应单一第一像素。在另一可能实施例中，多个第二像素对应单一第一像素。举例而言，第二面板130的一区域150内的十六个第二像素对应第一面板120的区域140内的四个第一像素。因此，通过区域140内的第一像素的光线lt2也会通过区域150内的第二像素。在此例中，区域150内的四个第二像素对应区域140内的单一第一像素。为方便说明，通过区域150内的第二像素的光线称为光线lt3。

在一可能实施例中，第二面板130具有一第二数据驱动器132以及一第二扫描驱动器133。第二扫描驱动器133提供多个扫描信号，用以开启相对应的第二像素131。第二数据驱动器132提供多个数据信号。每一数据信号用以控制相对应的第二像素的透光率。通过控制区域150内的第二像素的透光率，便可控制光线lt3的强度。

在一可能实施例中，第二面板130为一液晶显示面板，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，只要需要背光板提供光源的显示面板，均可作为第二面板130。例如，掺杂有量子点(qd)材料的显示面板。另外，在本实施例中，第二面板130所呈的光线的颜色包括，红色、绿色、蓝色或白色。在此例中，第二面板130具有彩色滤光片。在一可能实施例中，每一第二像素131作为一次像素(sub-pixel)，用以呈现红光、绿光、蓝光或白光。在另一可能实施例中，每一第二像素131为一像素，其包含三次像素(sub-pixel)。本发明并不限定第二像素131的数量。在一可能实施例中，第一像素121的数量小于第二像素131的数量。在此例中，相同面积下，第一面板120的解析度小于第二面板130的解析度。换句话说，第一面板120的每英寸像素的数量小于第二面板130的每英寸像素的数量。

图2a～图2c为第一像素与第二像素之间的对应关系。在第2a图中，符号211～213表示第一面板120的第一像素，符号221～223表示第二面板130的第二像素。如图所示，每一第一像素对应单一第二像素。举例而言，第一像素211对应第二像素221；第一像素212对应第二像素222；第一像素213对应第二像素223。在此例中，第二像素221～223均为次像素。在另一可能实施例中，第二像素221～223的每一者具有三次像素。

在图2b中，每一第一像素对应多个第二像素。举例而言，第一像素231对应第二像素241～243，其中第二像素241～243呈现不同颜色的光线。在此例中，第二像素241～243为次像素。在其它实施例中，第二像素241～243的每一者具有三次像素。

在图2c中，第一像素251对应第二像素261～272。在本实施例中，第二像素261、264、267与270呈现第一颜色的光线，如红光；第二像素262、265、268与271呈现第二颜色的光线，如绿光；第二像素263、266、269与272呈现第三颜色的光线，如蓝光。在此例中，第二像素261～272为次像素。在其它实施例中，第二像素261～272的每一者具有三次像素。

图3a为本发明的第一面板与第二面板的结构示意图。如图所示，第一面板310包括一第一上基板311、一第一液晶层312以及一第一下基板313。第一下基板313设置在第一下偏光片(polarizer)352之上。第一液晶层312设置于第一下基板313之上。第一上基板311设置于第一液晶层312之上。在一可能实施例中，第一上基板311与第一下基板313均为可挠式基板。本发明并不限定第一上基板311与第一下基板313的材料。在一可能实施例中，第一上基板311与第一下基板313的材料均为塑胶薄膜(plasticfilm)，如聚酰亚胺(polyimide；pi)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalat；pet)、或聚碳酸酯(polycarbonate；pc)。在另一可能实施例中，第一上基板311与第一下基板313为平面玻璃基板或3d玻璃基板。

第二面板320包括一第二上基板321、一第二液晶层322以及一第二下基板323。第二上基板321设置于第二上偏光片353之下。第二液晶层322设置于第二上基板321之下。第二下基板323设置于第二液晶层322之下。在一可能实施例中，第二上基板321与第二下基板323均为可挠式基板。本发明并不限定第二上基板321与第二下基板323的材料。在一可能实施例中，第二上基板321与第二下基板323的材料均为塑胶薄膜，如pi、pet、或pc。在另一可能实施例中，第二上基板321与第二下基板323为平面玻璃基板或3d玻璃基板。

在本实施例中，第一面板310与第二面板320之间具有一第二下偏光片354、一光学胶(opticalclearadhesive；oca)330以及一第一上偏光片351。第一上偏光片351设置于第一上基板311之上。第二下偏光片354设置于第二下基板323之下。光学胶330用以黏附第二下偏光片354与第一上偏光片351。

如图所示，第一上基板311具有一第一表面t1以及一第二表面b1。第一表面t1相对于第二表面b1。在本实施例中，第二表面b1与第一液晶层312之间的距离小于第一表面t1第一液晶层312之间的距离。同样地，第二下基板323具有一第三表面t2以及一第四表面b2。第三表面t2相对于第四表面b2。在本实施例中，第三表面t2与第二液晶层322之间的距离小于第四表面b2与第二液晶层322之间的距离。第三表面t2与第二表面b1之间的距离为y。距离y为第二下基板323、第二下偏光片354、光学胶330、第一上偏光片351以及第一上基板311的总厚度。在一可能实施例中，距离y约在2000um～2100um之间，但并非用以限制本发明。在另一可能实施例中，彩色滤光片设置在第二液晶层322与第二上基板321之间。

图3b为本发明的第一面板与第二面板的另一结构示意图。图3b相似于图3a，不同之处在于图3b多了一扩散板340。扩散板340设置于第一面板310与第二面板320之间。如图所示，第一光学胶331用以黏附扩散板340与第一上偏光片351。第二光学胶332用以黏附扩散板340与第二下偏光片354。当第一面板310与第二面板320的解析度愈高时，两面板所产生的两画面之间可能具有干涉条纹。在本实施例中，扩散板340是用以避免干涉条纹。在另一可能实施例中，扩散板340可均匀化通过第一面板310的光线亮度。在本实施例中，距离y为第二下基板323、第二下偏光片354、第二光学胶332、扩散板340、第一光学胶331、第一上偏光片351以及第一上基板311的总厚度。

图4a为本发明的第一像素与第二像素的对应关系。为方便说明，图4a仅显示第一面板431与第二面板432。第一面板431具有第一像素411与第一像素412。第二面板432具有第二像素420。在本实施例中，第二像素420包括三次像素(sub-pixel)所构成。由于第一面板431与第二面板432的特性与图1的第一面板120与第二面板130相似，故不再赘述。

如图所示，当使用者从位置p1看向第二面板432的第二像素420时，第一面板431的第一像素411需让光线通过，使用者才能看到第二像素420所呈现的颜色。然而，当使用者从位置p2看向第二像素420时，第一像素412需让光线通过，使用者才能看到第二像素420所呈现的颜色。位置p1与位置p2之间的角度θ1称为可视角度(viewingangle)。

为了让使用者在可视角度θ1内看向第二像素420时，都能看到第二像素420所呈现的颜色，第一像素411与第一像素412之间的像素都需被点亮。在一可能实施例中，第一像素411与第一像素412之间的像素(连同第一像素411与第一像素412)整合成单一像素。图4b用以解释如何计算第一面板431与第二面板432的像素数量的关系。假设，第一面板431与第二面板432之间的介质(如图3a的第二下基板323、第二下偏光片354、光学胶330、第一上偏光片351及第一上基板311)的等效折射系数n2＝1.5。另外，假设，第二面板432外部的介质为空气，其折射系数n1＝1。

根据司乃耳定律(snell’slaw)，可得式(1)：

n1sinθ1＝n2sinθ2……………………………(1)

其中，θ1为光线穿过第二像素420的折射角度，θ2为光线进入第二像素420的入射角度。第一像素411与第一像素412之间的距离d如式(2)所示：

d＝tanθ2×y…………………………………(2)

将式(1)代入式(2)可得下式：

假设可视角θ1的最大值为85，将n1＝1，n2＝1.5代入式(3)后，可得下式：

d＝0.89y………………………………………(4)

将式(4)除以第二像素420的像素间距(pixelpitch)x后，便可得到第一面板431的第一像素的数量与第二面板432的第二像素的数量之间的比例的最大值如下式：

其中，r431为第一面板431的第一像素的数量，r432为第二面板432的第二像素的数量，例如x为第二像素420的中心点到相邻第二像素的中心点之间的距离。

另外，假设可视角θ1的最小值为40，将n1＝1，n2＝1.5代入式(3)后，可得下式：

d＝0.47y………………………………………(6)

将式(6)除以第二像素420的像素间距x后，便可得到第一面板431的第一像素的数量与第二面板432的第二像素的数量之间的比例的最小值如下式：

结合式(5)与式(7)后可知，第一面板431的第一像素的数量与第二面板432的第二像素的数量之间的比例范围如下式：

在一可能实施例中，第二像素420的像素间距x为80um～90um之间。显示面板的设计者可依式(8)，决定第一面板431的第一像素的数量与第二面板432的第二像素的数量之间的比例。在一可能实施例中，单一第一像素可能对应到18x18个第二像素。

图5为本发明的背光板的一可能实施例。如图所示，背光板500包括一基板501、一反射介质502、多个发光元件503。本发明并不限制基板501的种类。在一可能实施例中，基板501为一软性电路板(flexiblepcb)。反射介质502设置于基板501之上。在一可能实施例中，反射介质502为一反射片(reflector)。在本实施例中，反射介质502具有多个开口(opening)。每一开口用以设置一发光元件。在一可能实施例中，发光元件503为发光二极管，但并非用以限制本发明。

在本实施例中，一光学膜片组510设置于背光板500之上。如图所示，光学膜片组510包括一扩散基板504、一扩散膜(diffuserfilm)505、一第一增亮膜(brightnessenhancementfilm；bef)506、一第二增亮膜507以及一反射式增亮膜508。扩散基板504用以均匀化发光元件503所发出的光线，以避免某一区的光线特别强烈。在本实施例中，扩散基板504与反射介质502之间具有一空隙509。为了形成空隙509，扩散基板504为一较坚固的基板。扩散膜505设置于扩散基板504之上，用以再次均匀化通过扩散基板504的光线的强度。在一可能实施例中，扩散基板504或扩散膜505的任一者可省略。

第一增亮膜506设置于扩散膜505之上，用以改变通过扩散膜505的光线的方向。在本实施例中，第一增亮膜506具有多个第一纹路。该等第一纹路往一第一方向延伸。

第二增亮膜507设置于第一增亮膜506之上，用以改变通过第一增亮膜506的光线的方向。在本实施例中，第二增亮膜507具有多个第二纹路。该等第二纹路往一第二方向延伸，其中第二方向垂直第一方向。

反射式增亮膜508设置于第二增亮膜507之上，用以将无法通过第一下偏光片352的光线再反射回背光板。经过多次反射后，光线通过第一下偏光片352的量将增加。在一可能实施例中，通过反射式增亮膜508的光线可通过第3a图中的第一下偏光片352。在此例中，反射式增亮膜508可调整光线的偏振态，使其可通过第一下偏光片352，以增加光线的利用效率。

图6a为本发明的发光区域的另一示意图。如图所示，发光区域611原本设计为矩形，但因背光板的形状非矩形或具有立体弯折，可能使得发光区域611里的部分发光元件超出背光板的区域。因此，调整发光区域611里的部分发光元件的位置。如图所示，当发光元件的位置被调整后，发光区域612为梯形，但并非用以限制本发明。发光区域可为任意形状。在其它实施例中，当发光区域位于背光板的中央时，较不会发生发光元件超出背光板的范围。因此，位于背光板中央的发光区域的发光元件的排列方式可能不同于位于背光板边缘的发光区域的发光元件的排列方式。

图6b为本发明的发光区域的另一示意图。如图所示，当背光板为非矩形或具有立体弯折时，发光区域613与发光区域614里的部分发光元件可能超出背光板。为解决上述问题，在一可能实施例中，调整发光区域613与发光区域614里的发光元件之间的间距。调整后的结果如发光区域615与发光区域616所示。在其它实施例中，当发光区域位于背光板的中央时，较会发生发光元件超出背光板的范围。因此，位于背光板中央的发光区域的发光元件之间的距离可能大于位于背光板边缘的发光区域的发光元件之间的距离。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件参数、以及元件形状都非为本发明的限制条件。此技术领域中具有通常知识者可以根据不同需要调整这些设定值。另外，本发明的实施例的显示装置及其结构并不仅限于图1、图2a～图2c、图3a～图3b、图4a～图4b、图5及图6a～图6b所图示的状态。本发明一些实施例可以仅包括图1、图2a～图2c、图3a～图3b、图4a～图4b、图5及图6a～图6b的任何一或多个实施例的任何一或多项特征，或是不同实施例的任何一或多项特征可以混合使用而成为其他实施例。换言之，并非所有图示的特征均须同时或限定实施于本发明一些实施例的显示装置及其结构中。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属技术领域中具有通常知识者的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。