TW201305668A - 導光元件，背光單元，及顯示裝置 - Google Patents

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Emi Koezuka
Koichiro Tanaka
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Abstract

一目標為提供使用色彩掃描背光驅動之一背光單元的新穎結構，其可減輕色彩混合問題。使用了包含複數個導光元件之一背光單元。導光元件具有在x方向延伸的一外形。導光元件具有矩形柱之一外形。凹槽係提供於導光元件的底表面上，使其橫越於y方向中。光源係提供於在x方向中之導光元件之端點，以供應光線至導光元件。供應至導光元件之光線係由凹槽反射於z方向中，且經由頂表面而發射至導光元件之外部。反射層可提供於導光元件之底表面之下。

Description

導光元件，背光單元，及顯示裝置
本發明係關於導光元件、包括導光元件的背光單元、包括背光單元的顯示裝置、以及設置有包括背光單元之顯示裝置的電子裝置。
從大型顯示裝置(例如電視接收器)到小型顯示裝置(如手機)的顯示裝置已由液晶顯示裝置作為代表而廣為流行。今後，將需要較高附加價值的產品且其正在開發。近年來，因為對全球環境的關注增加且可改善行動裝置的便利性，低功率消耗顯示裝置的發展受到注意。
低效率功率的顯示裝置包括以場序系統(亦稱色序顯示系統、分時顯示系統、或連續加色混合顯示系統)顯示影像的顯示裝置。在場序系統中，紅色(下文中在某些情況簡稱為R)、綠色(下文中在某些情況簡稱為G)、及藍色(下文中在某些情況簡稱為B)的背光係於時間上依序照明，且顏色影像係由加色混合所產生。因此，場序系統消除每一畫素之顏色濾波器的需求，並可增加了來自背光之光線的使用效率，藉此而達成低功率消耗。在場序顯示裝置中，R、G、及B可表示一畫素，因此場序顯示裝置在可輕易達成高解析度影像上是有利的。
場序驅動具有獨特的顯示缺陷問題，例如色裂(亦稱作色分離)。已知增加一特定時段中之影像信號輸入之頻 率可減輕色裂問題。
專利文件1及非專利文件1每一係揭露場序液晶顯示裝置的結構，其中顯示區域係劃分為複數個區域且對應的背光單元亦劃分為複數個區域，以增加在特定時段中影像信號輸入的頻率。
[參考] [專利文件]
專利文件1：日本專利申請案公開號：2006-220685
[非專利文件]
非專利文件1：(Proc.SID'08 Digest，第1092-1095頁，Wen-Chih Tai等人)「使用多區域控制演算法之場序顏色LCD-TV」
在專利文件1及非專利文件1中所揭露的每一結構中，顯示區域係劃分為複數個區域以執行場序驅動。背光單元也劃分為複數個區域，其每一對應顯示區域中之複數個區域的每一個，且光從個別區域選擇性地發射。在本文中，若在顯示區域中的對應區域以及鄰近對應區域的區域由從背光單元之一區域所發射的光所照射，則發生顯示缺陷。
需注意，在具有顯示缺陷下，觀看者會看到混合不同於預定顏色之顏色之光線的影像。為此，顯示缺陷在下文中將稱作顏色混合問題。此外，在場序驅動係由劃分為複數個區域的顯示區域以及也劃分為複數個區域(其每一對 應顯示區域中複數個區域之其中一者)的背光單元所執行之情況中，用以驅動背光單元的方法稱作顏色掃描背光驅動(或掃描背光驅動)。
將參考圖19A至19C的示意圖描述執行顏色掃描背光驅動之情況中的顏色混合問題。圖19A示意地描述背光單元的結構。圖19A描述背光單元900的構件：光源單元901、光發射表面902、以及擴散片903。背光單元900為直下式(direct-lit)背光單元，其中光源單元901係做成覆蓋光發射表面902。需注意，光發射表面902係用以示意地顯示來自光源單元901的光通過擴散片903且發射至複數個區域的情況。光發射表面902實際上為擴散片903的表面。
需注意，雖然圖19A未繪示，包括顯示單元的顯示面板係做成覆蓋背光單元900。舉例來說，在液晶顯示裝置中，顯示面板具有液晶單元及切換單元(其控制來自背光單元的光是否被傳送)係安排於一矩陣中的一區域。該區域係作為一顯示區域。
在圖19A所示的光源單元901中，具有顏色組合(其藉由加色混合而產生白光)的複數個光源911係安排於一矩陣中。將描述根據顯示區域之劃分的結構，其中光源單元901係劃分為第一光源區域912、第二光源區域913、及第三光源區域914。在光源單元901中，紅色(R)發光二極體915、綠色(G)發光二極體916、及藍色(B)發光二極體917係描述為光源911的構件，其具有藉由加 色混合而產生白光之顏色組合。
在圖19A所描述的光發射表面902中，第一區域921、第二區域922、及第三區域923係描述為每一係對應第一光源區域912、第二光源區域913、及第三光源區域914之其中一者的區域。圖19B描述在光發射表面902的第一區域921、第二區域922、及第三區域923。每一矩形區域具有縱向方向931及側向方向932。
舉例來說，假設綠色(G)發光二極體916被選擇且在第二光源區域913發光，且第二區域922發射綠光。此時，來自圖19A中之第二光源區域913所發射的光密度分布係等向地散佈且由擴散片903所散佈，如此而形成在光發射表面902中的第二區域922。因此，如圖19C所示意地描述，從第二光源區域913所發射的光不只進入第二區域922，也在第二區域922與鄰近的第一區域921之間、及在第二區域922與鄰近的第三區域923之間的邊界附近。因此，形成了顏色混合區域941。
此外，直下式背光單元需要更多數量的光源911，因為背光單元的尺寸增加，從而增加了製造成本或功率消耗。
本發明具體實施例的一目的係提供使用顏色掃描背光驅動之新穎的背光單元結構，其可減輕顏色混合問題。
本發明具體實施例的另一目的係提供可以低成本製造之背光單元的結構。
本發明具體實施例的另一目的係提供消耗較少功率之背光單元的結構。
本發明具體實施例的又一目的係提供即使在大尺寸下仍能夠發射高度均勻光線之背光單元的結構。
本發明具體實施例的另一目的係提供能夠發射高度均勻光線之導光元件的結構。
本發明具體實施例的又一目的係提供消耗較少功率且產生明亮影像並提供高可見度之顯示裝置。
使用包括複數個導光元件的背光模組。複數個導光元件之每一者具有矩形柱之一外形。導光元件具有在x方向(縱向方向)延伸的一外形。凹槽係設置於導光元件的底表面，以在y方向(側向方向)橫越底表面。每一凹槽係沿垂直於導光元件之縱向方向的一方向(側向方向)而形成。光源係設置於x方向中之導光元件的端點，以供應光線至導光元件。供應至導光元件的光線部分由凹槽在z方向反射，且經由頂表面發射至導光元件的外部。
藉由提供具有比導光元件101低之折射率的介質於導光元件周圍，從光源供應的光可在x方向中傳播，而無提供反射層於導光元件的側表面或底表面。此外，藉由調整凹槽的尺寸及凹槽間的間隔，光線可傳播並行進地更遠。
經由導光元件之頂表面的光發射係以在導光元件中的光由在y方向中橫越的凹槽所反射之方式而執行。因此，供應至導光元件的光線幾乎沒有從導光元件的側表面發射，使得顏色混合問題不太可能會發生。
本發明一具體實施例提供具有矩形柱外形的導光元件，其底表面為沿縱向方向的表面。導光元件包括在底表面 的一凹槽。凹槽係形成以在導光元件的縱向方向中橫越底表面。
光線在縱向方向從導光元件的端點進入至導光元件。至少部分的光由凹槽反射而朝向相對底表面的頂表面，接著從導光元件發射。
從側向方向所視之凹槽的截面較佳為弧形，且較佳呈一圓弧形。
導光元件的材料較佳為具有比接觸導光元件之介質高的折射率之材料。
反射層可設置於導光元件的底表面之下，只要其不接觸凹槽。在此情況中，一空間係設置於至少一凹槽與反射層之間，且空間係以具有比導光元件低之折射率的介質所填充。導光元件的底表面在反射層之上。
包括複數個此類導光元件的背光單元可抵抗顏色混合問題，且可執行掃描背光驅動。
本發明一具體實施例可為使用上述背光單元的顯示裝置。
根據本發明一具體實施例，在執行顏色掃描背光驅動的背光單元中，可減輕顏色混合問題，同時可改善光線使用效率。再者，可降低用於背光單元中之光源的數量，截此降低製造成本。此外，可製造消耗較少功率的背光單元。此外，即使做成大尺寸，背光單元仍可致能高度均勻的光線以發射。
本發明一具體實施例達成上述目的之至少一者。
將參考圖式描述本發明具體實施例於下。需注意，本發明具體實施例可以各種不同方式實施。熟此技藝者將輕易了解到在不偏離本發明精神及範疇下可以各種方式修改具體實施例的模式及細節。因此，本發明不應建構為限制於具體實施例的描述。需注意，在以下所描述之本發明的結構中，表示相同部分的元件符號將共同地用於不同圖式中。
需注意，每一構件的尺寸、層厚度、或面積在具體實施例的圖式或類似者中為了清楚起見可能會誇大，因此並不限於這些尺度。
需注意，在此說明書中，「第一」、「第二」、「第三」、及「第n」(n為自然數)等詞係用以避免構件之間的混淆，且不限制構件的數量。
(具體實施例1)
將參考圖1A及1B及圖2A至2C描述根據本發明具體實施例之背光單元及導光元件的結構。
圖1A為示意地顯示背光單元100之透視圖。圖1B為示意地顯示包括於背光單元100中之其中一導光元件101的透視圖。圖2A為從z方向所視之背光單元100的透視圖。圖2B為從y方向所視之背光單元100的透視圖。圖2C為從x方向所視之背光單元100的透視圖。需注意，x 方向、y方向、及z方向係彼此正交。
背光單元100包括安排於y方向中的複數個導光元件101。導光元件101在x方向具有長度L、在y方向具有寬度W、且在z方向具有厚度T。導光元件101具有光源102a及102b於x方向中的兩端點(yz平面)。需注意，光源僅設置於導光元件101之一端點的結構為可接受的。為了使複數個導光元件101可不彼此接觸，間隙G係設置於鄰近的導光元件101之間。需注意，間隙G可由折射率小於導光元件101之材料、空氣、惰性氣體或類似者填充。或者，光折射材料(例如金屬片或金屬顆粒)可設置於其中。
導光元件101具有複數個弧形凹槽105形成於兩xy平面之其中之一。需注意，在此說明書中，凹槽105形成於其上的xy平面係稱作「底表面」，且另一xy平面係稱作「頂表面」。此外，xz平面係稱作「側表面」。凹槽105係沿導光元件101的y方向而形成，且橫跨導光元件101的底表面。需注意，除非另有說明，凹槽105的表面係包括於「底表面」。
導光元件101可由無機玻璃(具有1.42至1.7的折射率及80%至91%的透射因數)(例如石英或硼矽酸玻璃)、或塑膠材料(樹脂材料)所形成。塑膠材料可由以下任何樹脂所形成：甲基丙烯酸樹脂如聚甲基丙烯酸甲脂(具有折射率1.49及透射因數92%至93%)其稱作丙烯酸、聚碳酸酯(具有折射率1.59及透射因數88%至90%)、聚芳 香酯(具有折射率1.61及透射因數85%)、聚-4-甲基戊烯-1(具有折射率1.46及透射因數90%)、AS樹脂[丙烯腈-苯乙烯聚合物](具有折射率1.57及透射因數90%)、及MS樹脂[甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯聚合物](具有折射率1.56及透射因數90%)。需注意，導光元件101的材料並不限於此，且可為具有比接觸導光元件101之至少一側表面之介質高的折射率之光透射材料。
舉例來說，導光元件101可由以下方式形成：蝕刻或切割由以上述材料所形成之基板的表面以提供凹槽105並接著切割為柱。在使用塑膠材料的情況中，導光元件101也可藉由使用一模型而由射出成型製程所形成。
光源102a及光源102b供應光線至導光元件101。將參考圖3A至3D描述在導光元件101內之光線傳播及凹槽105的效果。
在導光元件101與具有比導光元件101低之折射率的介質(例如空氣)接觸之情況中，在從光源102a及102b進入導光元件101的光線中，以小於臨界角之角度進入導光元件101之內表面的多數光線係發射至導光元件101的外部，而以大於臨界角之角度進入的光線係被反射且在x方向傳播。
換言之，從光源102a及120b供應至導光元件101的光線中，以小於臨界角之角度進入導光元件101之內表面的多數光線在進入導光元件101之後係發射至導光元件101的外部，而以大於臨界角之角度進入內表面的光線在 反射導光元件101之內表面時在x方向傳播。對光源使用具有方向性之光線使光線更有效率地在x方向傳播。
圖3A及3B所示的光線112a、光線112b、及光線112c表示從光源102a進入導光元件101內部的光線。圖3A為圖2B之部分的放大圖，且顯示從圖2B所示之光源102a進入導光元件101之光線112a、光線112b、及光線112c的傳播。
光線112a為以大於臨界角之角度進入凹槽105之表面之光線的範例，其朝頂表面側反射，以小於臨界角之角度進入頂表面，且接著發射至導光元件101之外。光線112b為以大於臨界角之角度進入凹槽105之表面之光線的範例且反射至頂表面側，並接著以大於臨界角的角度進入頂表面且於導光元件101內部反射。光線112c為以大於臨界角之角度進入凹槽105之表面之光線的範例且發射至導光元件101之外，並接著經過凹槽105且再次進入導光元件101。接著，若已再次進入導光元件101的光線112c以小於臨界角的角度進入導光元件101的頂表面，多數的光線112c係發射至導光元件101之外。相反地，若光線112c以大於臨界角的角度進入頂表面，則光線112c於導光元件101內部反射。
圖3B顯示反射光線的反射層121設置於導光元件101之底表面之下的結構。藉由設置反射光線的反射層121於導光元件101之底表面之下，可使已發射至導光元件101之外的光線再次進入導光元件101，藉此而增加光 線使用效率。需注意，反射層121可接觸導光元件101的底表面，只要其不接觸凹槽105的表面。因此，一空間係設置於凹槽105與反射層121之間。
光線112d為光線小於臨界角之角度進入凹槽105的範例，其從凹槽105的表面發射至導光元件101之外，由反射層121所反射，且接著再次進入導光元件101。在圖式中，θ1表示底表面與進入凹槽105之光線112d之間的角度，而θ2表示底表面與再次進入導光元件101之光線112d之間的角度。在本文中，至少凹槽105的表面需接觸具有比導光元件101低之折射率的介質。
從凹槽105的表面發射至導光元件101之外的光線係經由具有比導光元件101低之折射率的介質而由反射層121所反射，且再次進入導光元件101，使得θ1及θ2可為不同。因此，可增加在導光元件101之內表面的入射角，藉此允許光線更有效率的傳播並增加經由導光元件101之頂表面發射之光線的均勻性。如上述，反射層121係覆蓋凹槽105，藉此而增加光線使用效率。需注意，圖3C顯示反射層122僅形成於覆蓋凹槽105之部分的情況。
如上述，由凹槽105的表面所反射或是通過凹槽105、且接著以小於臨界角的角度進入導光元件101的頂表面之多數光線係發射至導光元件101的外部。由於凹槽105係沿y方向形成，進入凹槽105的光線係以仍大於臨界角的一角度由側表面或底表面所反射，因此在x方向傳播。
導光元件101的頂表面、底表面、及側表面為良好的 鏡面。當這些表面為鏡面，從光源進入導光元件101的光線可有效率地在x方向傳播，即使導光元件101的長度L增加。特別地，頂表面、底表面、及側表面具有範圍在5奈米至1微米(較佳在10奈米至500奈米的範圍)之算數平均粗糙度Ra的一表面粗糙度。
當表面粗糙度在上述範圍，從光源進入至導光元件101的光線可有效率地在x方向傳播，即使未設置間隙G於鄰近的導光元件101之間。換言之，當適合用以避免發生由於光線散射所造成之光線洩漏的粗糙度係特別地提供於導光元件101的側表面，即使鄰近導光元件101接觸，其係接觸於一點；因此，具有比導光元件101低之折射率的介質可設置於鄰近導光元件101之間。
圖3D為顯示經由導光元件101之頂表面所發射之光線的x方向照明分布161及y方向照明分布162的概念圖。藉由設置凹槽105於導光元件101的底表面，從光源102a及102b進入至導光元件101的光線可有效率地經由頂表面發射。
若從導光元件101的側表面所看到的凹槽105為具有許多直線的形狀(例如V形、矩形或梯形)，則經由頂表面所發射的光係傾向為條紋(週期)照明分布。為此，凹槽105較佳為弧形。特別地，圓弧形的凹槽105為較佳的，因為其導致了經由頂表面所發射之光線的所需照明分布(均勻)，並允許凹槽105可容易地形成，其導致了高生產率。
藉由調整凹槽105的深度H、凹槽105的寬度D、及間隔P，可得到經由頂表面所發射之光線的所需均勻度，即使導光元件101的長度L很長。均勻度係藉由決定照明平均及標準差而計算，且可表示為由六倍的標準差數值除以照明平均而獲得之數值的百分比。均勻度較佳為20%或更低。均勻度越低越佳。在20%或更低的均勻度下，視覺變動可降至幾乎為零。
需注意，稍後所描述的範例1顯示當凹槽105的深度H、凹槽105的寬度D、及間隔P係設定至適當的數值時所獲得之計算結果的範例。凹槽105之間的間隔P較佳在凹槽105之寬度D至2毫米的範圍。凹槽105的深度H與凹槽105的寬度D之比例(下文中稱作H/D比例)越低，經由頂表面發射之光線的均勻度越佳。H/D比例較佳為0.5或更少，更佳為在0.1至0.4的範圍。
凹槽105的深度H在從描述於後之範例1的方程式5所獲得的數值至從方程式4所獲得的數值之範圍，藉此而提供經由頂表面所發射之光線的所需均勻度。
具有不同尺寸或H/D比例的凹槽105可以適當的組合用於導光元件101中。舉例來說，不同尺寸的凹槽105可週期地或不定期地設置。
凹槽105之間的間隔P不需為不變的，而是可適當的變化。舉例來說，當間隔P離光源較遠或較接近導光元件101的中心時可變得較小。
如上述，在具有凹槽105的導光元件101中，幾乎不 會發生光線從側表面的洩漏。當具有凹槽105的導光元件101係用於執行顏色掃描背光驅動的背光單元中，背光單元的光發射表面可劃分為複數個條紋區域，且區域的發射顏色及發射狀態可獨立地決定。此外，可減輕顏色混合問題，同時可增加光線使用效率。此外，在背光單元為側光式背光單元(其中光源係設置於導光元件101的兩端點)的情況中，用於背光單元的光源數量較少，其相較於在直下式背光單元的情況可導致低製造成本及低功率消耗。
需注意，背光單元依需要可更包括擴散片、稜鏡片、或亮度增強片(亦稱亮度增加膜)。藉由提供擴散片、稜鏡片、亮度增強片或類似者於光線所發射經過之導光元件101的側邊，從導光元件101所發射之光線的強度分布可更加均勻且可進一步增加光線使用效率。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例2)
此具體實施例係參考圖4A至4C描述在具體實施例1中具有參照圖1A至1D所描述之結構之背光單元中之導光元件101及光源102a及102b之間連接的一範例。將使用圖1A至1D所使用的元件符號進行描述。需注意，圖4A至4C為一導光元件101及光源102b之間連接點的放大圖，且相同的結構係應用至導光元件101及光源102a之間的連接點。
圖4A顯示光源102b的背面設置有反射鏡141的結構 。反射鏡141係設置以反射無法直接從光源102b進入導光元件101的光線並使其進入導光元件101。此外，反射鏡141允許從導光元件101之端點所發射的光線再次進入導光元件101，其增加了光線使用效率。
圖4B顯示導光元件101經由聚光透鏡142連接至光源102b的結構。聚光透鏡142係設置以聚集從光源102b所發射的光線並使其進入導光元件101。聚光透鏡142增加了進入導光元件101之光線的方向性，並允許光線更有效率地在x方向傳播。
圖4C顯示導光元件101經由光纖143連接至光源102b的結構。光纖143係設置以傳輸從光源102b所發射的光線並允許其進入導光元件101。使用光纖143下，光源可遠離導光元件101而設置，其表示光源可自由地設置。
圖4A至4C所顯示的結構可以適當的組合使用。圖4A至4C所示的結構允許從光源102b發射的光線有效率地進入導光元件101。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例3)
此具體實施例係參考圖5A至51描述在具體實施例1中參照圖1A及圖1B所描述之背光單元中所使用之光源102a或102b之結構的一範例。
光源102a或102b可藉由複數個光源的組合而形成，例如由加色混合產生白光之顏色的光源組合。舉例來說， 光源102a或102b可藉由紅色光源(R)、綠色光源(G)、及藍色光源(B)的組合而形成。換言之，光源102a或102b可藉由紅色光源(R)、綠色光源(G)、藍色光源(B)、及另一顏色之光源的組合而形成。其他顏色可為以下顏色的一或多個：黃色、青綠色、紫紅色、及類似者。或者，其他顏色可為白色。光源可為發光二極體、有機EL元件、或類似者。
圖5A至5C每一係描述在光源102a或102b係藉由紅色光源(R)、綠色光源(G)、及藍色光源(B)之組合而形成的情況中之這些光源安排的範例。
圖5D至5F每一係描述在光源102a或102b係藉由紅色光源(R)、綠色光源(G)、藍色光源(B)、及以下任一顏色之光源：黃色、青綠色、紫紅色、及類似者(圖式中表示為Y)之組合而形成的情況中之這些光源安排的範例。
圖5G至5I每一描述在光源102a或102b係藉由紅色光源(R)、綠色光源(G)、藍色光源(B)、及白色光源(在圖式中表示為W)之組合而形成的情況中之這些光源安排的範例。
需注意，預定顏色的光線可使用變換濾光片或類似者而產生，而非提供產生每一顏色之光線的光源。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例4)
此具體實施例顯示使用在上述具體實施例所描述之背光單元之顯示裝置的範例。上述具體實施例所描述之背光單元的使用可提供消耗較少功率、產生明亮影像、及提供高可見度的顯示裝置。
圖6A及6B描述顯示裝置的橫截面結構。圖6A為顯示從x方向所視之顯示裝置的橫截面圖。圖6B為顯示從y方向所視之顯示裝置的橫截面圖。
在圖6A及6B中，顯示裝置包括背光單元701及設置於背光單元701之一側之上的顯示面板702(其係以來自背光單元701之光線照射)。使用者眼睛178從顯示面板702側觀看顯示裝置並感知一影像。
顯示面板702包括元件基板174、設置於元件基板174之上的複數個畫素179、相對元件基板174的基板177、及偏光板173a及173b。元件基板174及基板177需為光透射基板，以傳輸從背光單元701所發射的光。圖6A及6B描述設置偏光板173a及173b於其中的結構，但本發明並不限於此。設置更多數量的偏光板或不設置偏光板是可接受的。
複數個畫素179係安排於元件基板174之上的矩陣中。畫素179可包括開關元件175及顯示元件176。顯示元件176可為液晶元件。需注意，顯示元件176可為控制光線是否傳輸的任何元件，且可例如為微機電系統(MEMS)而非液晶元件。開關元件175可為電晶體。電晶體可為包含半導體(例如矽)於主動層中的電晶體、或是包含氧 化物半導體於主動層中的電晶體。
背光單元701包括基板104、光源102a及102b、及導光元件101。導光元件101係設置於基板104與顯示面板702之間且由一支撐111所握持。此外，反射層122可設置於導光元件101及基板104之間。當基板104為光反射性，基板104可作為反射層122。導光元件101的結構與在其他具體實施例所描述的結構相同，因此在此具體實施例將省略其描述。
用於基板104的材料沒有顯著的限制。基板104可例如為玻璃基板、陶瓷基板、單晶半導體(如矽或碳化矽)基板、多晶半導體基板、化合物(如矽鍺)半導體基板、塑膠基板、或金屬(如不鏽鋼合金)基板。玻璃基板可例如為無鹼玻璃(如鋇硼矽酸鹽玻璃)基板、鋁硼矽酸鹽玻璃、或鋁矽酸鹽玻璃、石英基板、或藍寶石基板。
圖6A及6B描述基板，其中畫素179係安排於在元件基板174上之具有27列及36行的矩陣中，且一導光元件101及在具有3列及36行的矩陣中之畫素係安排以彼此重疊，但本發明並不限於此。與一導光元件101重疊之畫素179的數量可為任何數量。導光元件101的數量也可為任何數量。
在鄰近導光元件101之間的間隙G係設置以重疊在顯示面板702之鄰近畫素179之間的區域F。區域F並不影響顯示操作。間隙G的長度較佳為區域F的長度或更短。如具體實施例1所述，設置間隙G的需求可藉由提供適當 的粗糙度至導光元件101的側表面而消除。在此情況中，導光元件101的側表面係設置以與區域F重疊。
若區域F的長度大於間隙G的長度，光學片(例如擴散片或稜鏡片)可設置於背光單元701與顯示面板702之間，以擴散從導光元件101所發射的光線，使顏色混合問題不會發生。可增加背光單元701及顯示面板702之間的距離至不會發生顏色混合問題的程度，而非提供一光學片。
以圖6A及6B所示的結構，來自背光單元701之導光元件101的光線進入畫素179的複數個列。此外，背光單元701執行顏色掃描背光驅動；因此顯示裝置可由場序系統顯示影像。
需注意，支撐111並未設置於導光元件101與畫素179重疊的區域。在區域中的導光元件101係形成為與介質106接觸，介質106具有比導光元件101低的折射率。需注意，導光元件101與介質106之折射率間的差異較佳為0.15或更多。支撐111可由光反射材料所製成。
介質106可例如以具有比導光元件101低之折射率的黏合劑形成，使背光單元701可固定至顯示面板702。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例5)
此具體實施例描述用以驅動由場序系統顯示影像之顯示裝置之方法的範例。將參考圖7A及7B、圖8、圖9A及9B、圖10A至10F、及圖11A至11F進行描述。需注 意，此具體實施例與其他具體實施例之圖式中所共同的部分係以相同元件符號標示且其描述在此將省略。
首先，將參考圖7A及7B描述顯示裝置的特定結構。
圖7A為顯示面板702的俯視圖。顯示面板702包括顯示區域801，其中畫素179係安排於一矩陣中。顯示區域801係劃分為在列方向上的複數個區域(圖7A及7B描述顯示區域801劃分為三個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)的情況)。需注意，在本具體實施例中的列方向係對應至畫素179所排列之橫越方向及圖式中的側向方向。
圖7B為與圖7A所示之顯示面板702重疊之背光單元701的俯視圖。背光單元701中的導光元件101係設置使得顯示區域801的列方向可與導光元件101的x方向實質相同。複數個導光元件101(在圖7A及7B中為4個導光元件101)與複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)的每一個重疊。畫素的複數個列(在圖7A及7B中為三列的畫素)與一導光元件101重疊。
在本文中，對應一導光元件101的一組畫素802係稱作一區塊。在圖7A及7B所述的結構中，複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801)的每一個具有第一至第四區塊。舉例來說，在第一區域801a中，第一區塊對應顯示區域801中的第一至第k列；第二區塊對應顯示區域801中的第(k+1)列至第2k列；第三區塊對應顯示區域801中的第(2k+1)列至第3k列；且第四 區塊對應顯示區域801中的第(3k+1)列至第n列。
以下將參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F及圖11A至11F描述用以驅動具有圖7A及7B之結構之顯示裝置的方法的一具體實施例，其中影像係由場序系統顯示。
圖8描述藉由選擇信號的掃描(在行方向的掃描)以及照明顯示裝置中之背光的時序。選擇信號控制在每一畫素179中之開關元件175的切換。當選擇信號選擇畫素179作為影像信號所輸入之畫素，影像信號係輸入至畫素179。圖8中的垂直軸指示在圖7A及7B中之顯示區域801的畫素列。當圖7A及7B中的顯示裝置使用圖8的驅動方法，在一區塊中之列的數字k(k為自然數)為3，而在一區域中之列的數字n(n為自然數)為12。
圖8的水平軸係指示時間。在圖8中，粗線係示意地指示當影像信號輸入至每一畫素時的時序。在圖8中，「R」表示複數個畫素(如在第一至第k列中的畫素)係以來自對應導光元件101之紅色發光顏色的光線所照射的現象。在圖8中，「B」表示複數個畫素(如在取樣週期(t1)之第(n+1)至第(n+k)列中的畫素)係以來自對應導光元件101之藍色發光顏色的光線所照射的現象。在圖8中，「G」表示複數個畫素(如在第(2n+1)至第(2n+k)列中的畫素)係以來自對應導光元件101之綠色發光顏色的光線所照射的現象。
假設一列中畫素的數量為m(m為自然數)，在取樣時段(t1)，設置於第一至第n(在圖7A及7B中，n為 12)列中的m(在圖7A及7B中，m為50)畫素179係依序選擇，設置於第(n+1)至第2n列中的m畫素179係依序選擇，且設置於第(2n+1)至第3n列中的m畫素179係依序選擇；因此，影像信號係輸入至每一畫素。
將參考圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A及11B詳細描述在取樣週期(t1)過程中的驅動方法。在圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A及11F中，黑畫素列為影像信號所輸入者。此外，R、B、及G分別指示發射紅光的導光元件101、發射藍光的導光元件101、及發射綠光的導光元件101。白色部分對應沒有發射光線(其未被照明)的導光元件101。
在取樣週期(t1)的開始，影像信號係同時輸入至在第1、第(n+1)、及第(2n+1)列中的畫素，如圖9A所示。接著，如圖9B所示，影像信號係同時輸入至在下一列(第2、第(n+2)、及第(2n+2))中的畫素。如此，在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者的第一區塊中，影像信號的輸入係藉由逐個選擇畫素列而執行。接著，當影像信號輸入至在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者之第一區塊中的畫素係結束於最後畫素列，如圖9C所示，則在背光單元701中對應的導光元件101係發射如圖9D所示的光線。
需注意，在圖9D中，對應第一區域801a中之第三及第四區塊的導光元件101係發射藍光，對應第二區域801b 中之第三及第四區塊的導光元件101係發射綠光，且對應第三區域801c中之第三及第四區塊的導光元件101係發射紅光。影像信號在取樣週期(t1)前的取樣週期中係輸入至在這些區塊中畫素，以顯示基於這些影像信號的影像。
接著，以相同的方式，影像信號輸入至在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者之第二區塊中的畫素，如圖9E所示。當影像信號輸入至在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者之第二區塊中的畫素係結束於最後畫素列，則在背光單元701中對應的導光元件101係發射如圖10A所示的光線。當執行影像信號輸入至在第二區塊中的畫素，對應第一、第三、第四區塊的導光元件101係發射光線。換言之，影像信號的輸入及背光單元701的照明係同時完成。
上述操作亦應用至第三及第四區塊，如圖10B至10E所示。接著，終止取樣週期(t1)。取樣週期(t1)後之背光單元701的光發射狀態可類似圖10F所示。在圖10F中，對應第一區塊的導光元件101不會發射光線。
與在取樣週期(t1)中相同的操作係執行於取樣週期(t2)中，如圖14A至14C所示。然而，在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)中，取樣週期(t1)在由背光單元701中之每一導光元件101所發射之光線的顏色上係不同於取樣週期(t2)。取樣週期(t2)後之背光單元701的光發射狀態可為圖14D所示 。在圖14D中，對應第一區塊的導光元件101不會發射光線。
與在取樣週期(t1)或(t2)中相同的操作係執行於取樣週期(t3)中，如圖11E所示。然而，在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)中，由背光單元701中之每一導光元件101所發射之光線的顏色係不同於取樣週期(t1)或(t2)。在取樣週期(t3)中，在影像信號輸入至第一區塊中之畫素之後的背光單元701的光發射狀態可為圖11F所示。在圖11F中，對應第二區塊的導光元件101不會發射光線。
在取樣週期(t1)至(t3)中的操作產生一影像於顯示區域801上。換言之，取樣週期(t1)至(t3)對應一框週期。
需注意，參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A至11F所描述之驅動方法使用三種顏色的光線：紅色(R)、綠色(G)、及藍色(B)作為背光，但本發明並不限於此。換言之，可使用產生任何顏色之背光的組合。在一框週期中之取樣週期的數量可根據背光所使用之顏色的數量而設定。需注意，在一框週期中之取樣週期的數量可設定為任何數量。再者，一框週期可包含背光並未被照明的週期。
如上述，在參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A至11F所描述之驅動方法中，影像信號係同時供應至畫素的複數個列。這可增加影像信號至每一畫素的輸 入頻率，而不改變顯示裝置所包括之開關元件(如電晶體)的反應速度。舉例來說，參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A至11F所描述之驅動方法可使影像信號至每一畫素的輸入頻率增加三倍，而不改變驅動器電路或類似者的時脈頻率。
在場序顯示裝置中，顏色資訊為分時的(time-divided)。因此，使用者所觀看的影像可能從基於原始顯示資料的影像改變(降級)(此現象亦稱作色分離或色裂)，其係由於因影像取得之短時間中斷(如使用者眨眼)而造成之特定顯示資訊的遺失。此時，增加框頻率係有效地降低色分離。然而，為了由場序系統顯示影像，輸入影像信號至每一畫素的頻率需高於框頻率。因此，為了以使用場序系統及高框頻率驅動之傳統顯示裝置顯示影像，在顯示裝置中的元件需要達成非常高的效能(高速回應)。相反地，參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A至11F所描述之驅動方法可增加輸入影像信號至每一畫素的頻率，而不受限於元件的特性。這有助於降低在場序顯示裝置中的色分離。
同時地使來自背光單元701之不同顏色的光線進入顯示區域801的不同部分(如參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A至11F所描述之驅動方法)在以下幾點對場序顯示裝置為較佳的。在使來自背光單元701之一顏色的光線進入整個顯示區域801的情況中，僅有關一特定顏色之顏色資訊係於特定時刻呈現在顯示區域801上 。因此，由於使用者眨眼或類似者所造成之在特定週期的顯示資訊遺失係導致特定顏色資訊的遺失。相反地，在來自背光單元701之不同顏色光線同時進入顯示區域801之不同部分的情況中，有關複數個顏色的顏色資訊係於特定時刻呈現於顯示區域801上。因此，由於使用者眨眼或類似者所造成之在特定週期的顯示資訊遺失不會導致特定顏色資訊的遺失。換言之，同時地使來自背光單元701之不同顏色光線進入顯示區域801之不同部分可降低色分離。此外，在參考圖8、圖9A至9E、圖10A至10F、及圖11A至11F所描述之驅動方法中，來自背光單元701之不同顏色的光線不會進入顯示區域801中的鄰近區塊，因而降低顏色混合的影響。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例6)
此具體實施例描述用以驅動由場序系統顯示影像之顯示裝置的方法，其不同於具體實施例5中的驅動方法。需注意，此具體實施例與其他具體實施例之圖式中所共同的部分係以相同元件符號標示且其描述在此將省略。
顯示裝置的結構與具體實施例5中參照圖7A及7B所描述的相同，因此將省略其特定描述。
在具體實施例6所描述的驅動方法中，在三個區塊中的導光元件101同時發射光線於複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者。然 而，本發明並不限於此。在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)中，導光元件101同時發射光線之區塊的數量可為任何數量。
此具體實施例描述以下情況：在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者中，導光元件101同時發射光線之區塊的數量為一。
圖12描述藉由選擇信號的掃描(在行方向的掃描)以及照明顯示裝置中之背光的時序。選擇信號控制在每一畫素179中之開關元件175的切換。當選擇信號選擇畫素179作為影像信號所輸入之畫素，影像信號係輸入至畫素179。圖12中的垂直軸指示在圖7A及7B中之顯示區域801的畫素列。當圖7A及7B中的顯示裝置使用圖12的驅動方法，在一區塊中之列的數字k為3，而在一區域中之列的數字n為12。
圖12的水平軸係指示時間。在圖12中，粗線係示意地指示當影像信號輸入至每一畫素時的時序。在圖12中，「R」表示以來自對應導光元件101之紅色發光顏色的光線所照射的複數個畫素。在圖12中，「B」表示以來自對應導光元件101之藍色發光顏色的光線所照射的複數個畫素。在圖12中，「G」表示以來自對應導光元件101之綠色發光顏色的光線所照射的複數個畫素。
假設一列中畫素的數量為m(m為自然數)，在取樣時段(t1)，設置於第一至第n(在圖7A及7B中，n為12)列中的m(在圖7A及7B中，m為50)畫素179係 依序選擇，設置於第(n+1)至第2n列中的m畫素179係依序選擇，且設置於第(2n+1)至第3n列中的m畫素179係依序選擇；因此，影像信號係輸入至每一畫素。
將參考圖13A至13E、圖14A至14F、及圖15A至15F詳細描述在取樣週期(t1)過程中的驅動方法。在圖13A至13E、圖14A至14F、及圖15A至15F中，黑畫素列為影像信號所輸入之畫素列。此外，R、B、及G分別指示發射紅光的導光元件101、發射藍光的導光元件101、及發射綠光的導光元件101。白色部分對應沒有發射光線(其未被照明)的導光元件101。
在取樣週期(t1)的開始，影像信號係同時輸入至在第1、第(n+1)、及第(2n+1)列中的畫素，如圖13A所示。接著，如圖13B所示，影像信號係同時輸入至在下一列(第2、第(n+2)、及第(2n+2))中的畫素。如此，在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者的第一區塊中，影像信號的輸入係藉由逐個選擇畫素列而執行。接著，當影像信號輸入至在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者之第一區塊中的畫素係結束於最後畫素列，如圖13C所示，則在背光單元701中對應的導光元件101係發射如圖13D所示的光線。
接著，以相同的方式，影像信號輸入至在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者之第二區塊中的畫素，如圖13E所示。當影像信號 輸入至在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者之第二區塊中的畫素係結束於最後畫素列，則在背光單元701中對應的導光元件101係發射如圖14A所示的光線。當執行影像信號輸入至在第二區塊中的畫素，對應第一區塊的導光元件101係發射光線。換言之，影像信號的輸入及背光單元701的照明係同時完成。
上述操作亦應用至第三及第四區塊，如圖14B至14E所示。接著，終止取樣週期(t1)。取樣週期(t1)後之背光單元701的光發射狀態可為圖14F所顯示。
與在取樣週期(t1)中相同的操作係執行於取樣週期(t2)中，如圖15A至15C所示。然而，在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)中，取樣週期(t1)在由背光單元701中之每一導光元件101所發射之光線的顏色上係不同於取樣週期(t2)。取樣週期(t2)後之背光單元701的光發射狀態可為圖15D所示。
與在取樣週期(t1)或(t2)中相同的操作係執行於取樣週期(t3)中，如圖15E所示。然而，在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)中，在由背光單元701中之每一導光元件101所發射之光線的顏色係不同於取樣週期(t1)或(t2)。在取樣週期(t3)中，在影像信號輸入至第一區塊中之畫素之後的背光單元701的光發射狀態可為圖15F所示。
在取樣週期(t1)至(t3)中的操作產生一影像於顯 示區域801上。換言之，取樣週期(t1)至(t3)對應一框週期。
需注意，已經針對參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、及圖15A至15F所述之驅動方法描述了導光元件101在影像信號輸入結束後立刻發射光線至對應的畫素列的情況，但本發明並不限於此。對應的導光元件101可在影像信號輸入結束後過一會兒才發射光線。此一驅動方法的一範例係描述於圖16的時序圖中。需注意，此驅動方法基本上與參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、及圖15A至15F所述之驅動方法相同，因此將省略其特定描述。從影像信號輸入結束到當對應導光元件101發射光線的時間可以被決定，舉例來說，基於顯示元件的反應時間。在液晶元件係使用作為顯示元件的情況中，此時間可基於液晶元件的反應時間而決定。藉由使對應的導光元件101在顯示元件(如液晶元件)的適當反應後發射光線，可達到基於影像信號的正確影像顯示。
需注意，參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、圖15A至15F、及圖16所描述之驅動方法使用三種顏色的光線：紅色(R)、綠色(G)、及藍色(B)作為背光，但本發明並不限於此。換言之，可使用呈現任何顏色之背光的組合。在一框週期中之取樣週期的數量可根據背光所使用之顏色的數量而設定。需注意，在一框週期中之取樣週期的數量可設定為任何數量。再者，一框週期可包含背光並未被照明的週期。
如上述，在參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、圖15A至15F、及圖16所描述之驅動方法中，影像信號係同時供應至畫素的複數個列。這可增加影像信號至每一畫素的輸入頻率，而不改變顯示裝置所包括之開關元件(例如電晶體)的反應速度。舉例來說，參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、圖15A至15F、及圖16所描述之驅動方法可使影像信號至每一畫素的輸入頻率增加三倍，而不改變驅動器電路或類似者的時脈頻率。
在場序顯示裝置中，顏色資訊為分時的(time-divided)。因此，使用者所觀看的影像可能從基於原始顯示資料的影像改變(降級)(此現象亦稱作色分離或色裂)，其係由於因影像取得之短時間中斷(如使用者眨眼)而造成之特定顯示資訊的遺失。在此，增加框頻率係有效地降低色分離。然而，為了由場序系統顯示影像，輸入影像信號至每一畫素的頻率需高於框頻率。因此，為了以使用場序系統及高框頻率驅動之傳統顯示裝置顯示影像，在顯示裝置中的元件需要達成非常高的效能(高速回應)。相反地，參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、圖15A至15F、及圖16所描述之驅動方法可增加輸入影像信號至每一畫素的頻率，而不受限於元件的特性。這有助於降低在場序顯示裝置中的色分離。
同時地使來自背光單元701之不同顏色的光線進入顯示區域801的不同部分(如參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、圖15A至15F、及圖16所描述之驅動方法) 在以下幾點對場序顯示裝置為較佳的。在使來自背光單元701之一顏色的光線進入整個顯示區域801的情況中，僅有關一特定顏色之顏色資訊係於特定時刻呈現在顯示區域801上。因此，由於使用者眨眼或類似者所造成之在特定週期的顯示資訊遺失係導致特定顏色資訊的遺失。相反地，在來自背光單元701之不同顏色光線同時進入顯示區域801之不同部分的情況中，有關複數個顏色的顏色資訊係於特定時刻呈現於顯示區域801上。因此，由於使用者眨眼或類似者所造成之在特定週期的顯示資訊遺失不會導致特定顏色資訊的遺失。換言之，同時地使來自背光單元701之不同顏色光線進入顯示區域801之不同部分可降低色分離。此外，在參考圖12、圖13A至13E、圖14A至14F、圖15A至15F、及圖16所描述之驅動方法中，來自背光單元701之不同顏色的光線不會進入顯示區域801中的鄰近區塊，因而降低顏色混合的影響。特別地，藉由增加在複數個區域(第一區域801a、第二區域801b、及第三區域801c)之每一者中的區塊數量以及降低對應導光元件101同時發射光線之區塊的數量，來自背光單元701之不同顏色的光線所進入的區塊可彼此遠離而設置。這可進一步降低顏色混合的影響。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例7)
此具體實施例顯示結合上述具體實施例中之背光單元 使用之顯示面板的範例。
將參考圖17A1、17A2及17B描述顯示面板的外部視圖及截面。圖17A1及17A2為顯示面板的俯視圖。圖17B為沿圖17A1及17A2中之M-N的橫截面圖。
密封劑4005係設置以環繞顯示區域4002及設置於第一基板4001之上的掃描線驅動器電路4004。此外，第二基板4006係設置於顯示區域4002及掃描線驅動器電路4004之上。顯示區域4002及掃描線驅動器電路4004係藉由第一基板4001、密封劑4005、及第二基板4006而與液晶層4008一同密封。第一基板4001對應元件基板。第一基板4001及第二基板4006可由光透射玻璃、塑膠、或類似者所製成。
柱狀間隙壁4035係設置以控制液晶層4008的厚度(胞間隙)。柱狀間隙壁4035可藉由選擇性地蝕刻一絕緣膜而形成。需注意，可使用球形間隙壁取代柱狀間隙壁4035。
在圖17A1中，信號線驅動器電路4003係架設於第一基板4001上之與由密封劑4005所環繞之區域不同的區域上。信號線驅動器電路4003係使用單晶半導體薄膜或多晶半導體薄膜而形成於與第一基板4001及第二基板4006不同的基板上。圖17A2描述一部分的信號線驅動器電路係使用電晶體而形成於第一基板4001上之情況。在此情況中，信號線驅動器電路4003b係形成於第一基板4001上，且信號線驅動器電路4003a係架設於第一基板4001 上。信號線驅動器電路4003a係使用單晶半導體薄膜或多晶半導體薄膜而形成於與第一基板4001及第二基板4006不同的基板上。掃描線驅動器電路可個別地形成及架設。或者，只有部分的掃描線驅動器電路可個別地形成及架設。
架設驅動器電路的方法並無特別的限制；可使用COG方法、打線接合方法、TAB方法或類似者。圖17A1描述信號線驅動器電路4003係由COG方法架設之情況。圖17A2描述信號線驅動器電路4003係由TAB方法架設之情況。
設置於第一基板4001之上的顯示區域4002及掃描線驅動器電路4004包括複數個電晶體。圖17B描述包括於顯示區域4002的電晶體4010以及包括於掃描線驅動器電路4004的電晶體4011。電晶體4010及4011的種類並無特別的限制，可使用各種電晶體。可使用半導體(例如矽(如非晶矽、微晶矽、或多晶矽))或氧化物半導體供每一電晶體4010及4011中的主動層(通道形成於其中之層)。
由於電晶體容易受到靜電或類似者的損壞，較佳係提供保護電路至電性地連接至電晶體閘極的閘極線、或電性地連接至電晶體源極或汲極的源極線。保護電路較佳係由使用氧化物半導體之非線性元件所形成。
絕緣層4020及4021係形成於電晶體4010及4011之上。需注意，絕緣層4020及4021之其中之一並不一定要設置，且可設置大量的絕緣層於電晶體4010及4011之上。絕緣層4020作為一保護膜。絕緣層4021作為一平面化 層，其降低由於電晶體或類似者所造成的不均勻。保護膜係設置以避免汙染物雜質(例如有機基板、金屬或存在於空氣中的濕氣)進入電晶體且較佳為稠密膜。保護膜可為由濺鍍所形成之單一層或以下之堆疊層：氧化矽膜、氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、或氮化氧化鋁膜。在形成保護膜之後，可退火作為電晶體4010及4011之主動層的半導體層。平面化膜可例如為有機樹脂膜。
顯示區域4002設置有液晶元件4013。液晶元件4013包括畫素電極層4030、共同電極層4031、及液晶層4008。畫素電極層4030電性地連接至電晶體4010。可使用各種類型的液晶作為液晶層4008。舉例來說，可使用展現藍相的液晶層。畫素電極層4030及共同電極層4031可由光透射傳導材料所製成，例如包含氧化鎢之氧化銦、包含氧化鎢之氧化銦鋅、包含氧化鈦之氧化銦、包含氧化鈦之氧化銦錫、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅、或加入氧化矽之氧化銦錫。可使用包含傳導高分子(亦稱作傳導聚合物)的傳導合成物供畫素電極層4030及共同電極層4031。
圖17A1、17A2、及圖17B顯示使用在平面開關(IPS)模式中所用之電極結構的情況。需注意，電極結構並不限於IPS模式；可改為使用在邊緣場開關(FFS)模式中所用之電極結構。
此外，每一信號及電位係從FPC 4018供應至信號線驅動器電路、掃描線驅動器電路或顯示區域4002。在圖 17A1、17A2、及圖17B中，連接終端電極4015係使用與畫素電極層4030相同的導電膜而形成，且終端電極4016係使用與電晶體4010及4011之源極及汲極電極層相同的導電膜而形成。連接終端電極4015經由異向性傳導膜4019而電性地連接至FPC 4018的一終端。
在圖17A1、17A2、及圖17B中，光遮斷層4034係設置於第一基板4001之上以覆蓋電晶體4010及4011。光遮斷層4034可增加穩定電晶體特性的效果。由於光遮斷層4034係設置於第一基板4001之上，在使用展現藍相之液晶層作為液晶層4008的情況中，從第二基板4006側發射紫外光射線供液晶中的聚合物穩定係允許在光遮斷層4034之上的液晶層具有穩定的藍相。需注意，光遮斷層4034可設置於第二基板4006之上。
需注意，場序顯示裝置並不需要顏色濾波器。此外，與光遮斷層設置於相對元件基板之基板(第二基板4006)的結構不同，在類似圖17A1、17A2、及圖17B的結構(其中光遮斷層4034係設置於第一基板4001之上)中，可接受無任何結構設置於第二基板4006的表面上。這可簡化製造顯示裝置的程序，因而增加產能。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(具體實施例8)
在此說明書中所揭露之包括背光單元的顯示裝置可用於各種電子裝置(包括遊戲機)中。電子裝置的範例包括 電視組(亦稱作電視或電視接收器)、電腦的監視器或類似者、相機(如數位相機或數位攝影機)、數位相框、手機話筒(亦稱手機或手機裝置)、可攜式遊戲機、個人數位助理、音頻再生裝置、及大型遊戲機(例如彈球遊戲機)。以下將描述電子裝置的範例，其每一包括在上述具體實施例中所描述的顯示裝置。
圖18A描述使用包括本說明書所揭露之背光單元之顯示裝置的電子書閱讀器之範例。圖18A所描述的電子書閱讀器包括兩外殼1700及1701。外殼1700及1701係由一樞紐1704而彼此連結，使電子書閱讀器可開啟及關閉。以此一結構，電子書閱讀器可類似一紙書操作。
顯示區域1702及顯示區域1703可分別併入外殼1700及外殼1701中。顯示區域1702及顯示區域1703可顯示一影像或不同影像。在顯示區域1702及顯示區域1703顯示不同影像的情況中，舉例來說，在右側的顯示部分(圖18A中的顯示區域1702)可顯示文字，且在左側的顯示部分(圖18A中的顯示區域1703)可顯示影像。
圖18A描述外殼1700包括一操作部分及類似者之範例。舉例來說，外殼1700包括電源輸入終端1705、操作鍵1706、揚聲器1707及類似者。使用操作鍵1706可翻頁。需注意，鍵盤、指向裝置或類似者可設置於與外殼之顯示區域相同的表面上。此外，外部連接終端(如耳機終端、USB終端、或可連接至各種電纜(如USB電纜)的終端)、記錄媒體、***部分或類似者可設置於外殼的背表 面或側表面上。此外，圖18A所描述的電子書閱讀器可作用為一電子字典。
圖18B描述數位相框之範例，其包括含有本說明書所揭露之背光單元的顯示裝置。舉例來說，在圖18B所描述的數位相框中，顯示區域1712係併入外殼1711中。顯示區域1712可顯示各種影像。舉例來說，顯示區域1712可顯示由數位相機或類似者所拍攝之影像資料，使得數位相框可作用為一般相框。
需注意，圖18B所描述的數位相框包括一操作部分、外部連接終端(如USB終端或可連接至各種電纜(如USB電纜)的終端)、記錄媒體***部分及類似者。雖然這些構件可設置於與顯示區域相同的表面上，為了數位相框的設計，較佳係將其設置於側表面或背表面上。舉例來說，具有由數位相機所拍攝之影像資料的記憶體係***至數位相框的記錄媒體***部分，使影像資料可被擷取並接著顯示於顯示區域1712上。
圖18C描述電視組之範例，其包括含有本說明書所揭露之背光單元的顯示裝置。在圖18C所描述的電視組中，顯示區域1722係併入至外殼1721。顯示區域1722可顯示影像。在此，外殼1721係由支架1723所支撐。
圖18C所描述的電視組可由外殼1721的操作開關或一獨立遠端遙控所操作。頻道及音量可由遠端遙控的操作鍵所控制，使顯示於顯示區域1722上的影像可被控制。此外，遠端遙控可包括用以顯示由遠端遙控所輸出之資料 的顯示區域。
圖18D描述手機話筒之範例，其包括含有本說明書所揭露之背光單元的顯示裝置。圖18D所描述之手機話筒包括併入於外殼1731中的顯示區域1732、操作按鍵1733及1737、外部連接埠1734、揚聲器1735、麥克風1736及類似者。
圖18D所描述之手機話筒的顯示區域1732為一觸控面板。當顯示區域1732由手指等所碰觸，可控制顯示於顯示區域1732上的內容。此外，操作(例如撥打電話或撰寫郵件)可藉由以手指或類似者碰觸顯示區域1732而執行。
此具體實施例可自由地與任何其他具體實施例組合。
(範例1)
範例1參考圖20A及20B、圖21A及21B、及圖22A及22B描述凹槽105的深度H、凹槽105的寬度D、凹槽105之間的間隔P的計算結果，其提供了經由導光元件101之頂表面所發射之光線的所需均勻度，即使導光元件101的長度L改變。
計算使用來自Synopsys的照明設計及分析軟體LightTools 7.1.0。計算當導光元件101寬度W及導光元件101厚度T為3.7毫米且導光元件101的長度L為60毫米、120毫米、及180毫米時所獲得之凹槽105的深度H、凹槽105的寬度D、凹槽105間隔P。在此情況中， H/D比例為0.33。
從光源102a發射進入導光元件101的光線為白光，其具有3流明的光通量以及±58度的照射角，且藉由混合中心波長分別為630奈米、520奈米、及470奈米的紅光、綠光、及藍光而產生。從光源102b所發射的光線係類似從光源102a所發射的光線。
經由導光元件101的頂表面所發射之光線的均勻度係藉由決定發射光線的照明平均及標準差而計算，且表示為由六倍的標準差數值除以照明平均而獲得之一數值的百分比。均勻度越低越佳。在20%或更低的均勻度下，視覺變動可降至幾乎為零。需注意，均勻度係基於以下假設而評估：從光源102a及102b供應至導光元件101之光線的任何組成部分在進入導光元件101之後沒有立刻發射至導光元件101的外部。
首先，計算導光元件101之長度L與具有不同間隔P之均勻度之間的關係。圖20A及20B顯示導光元件101之長度L與在具有不同間隔P之四個導光元件101中之均勻度之間關係的計算結果。需注意，四個導光元件101具有相同的凹槽105總面積。圖20A顯示計算結果。圖20B為顯示計算結果的圖表。
圖20B中的描圖線501、描圖線502、描圖線503、及描圖線504分別表示具有1毫米間隔P、2毫米間隔P、3毫米間隔P、及4毫米間隔P的計算結果。
圖20A及20B顯示在間隔P為2毫米或更少下，均 勻度為20%或更少，即使導光元件101的長度L改變。需注意，在間隔P小於凹槽105之寬度D下，鄰近的凹槽105係彼此重疊。為了提供所需的均勻度而不會造成鄰近凹槽105彼此重疊，間隔P需決定於凹槽105之寬度D至2毫米的範圍。
接著，計算凹槽105的深度H與具有2毫米間隔P及不同的導光元件101長度L之均勻度之間的關係。圖21A及21B顯示凹槽105之深度H與在具有不同長度L之三個導光元件101中之均勻度之間關係的計算結果。圖21A顯示結算結果。圖21B為顯示計算結果的圖表。
圖21B中的描圖線511表示導光元件101長度L為60毫米之計算結果，且曲線521表示計算結果的近似值。描圖線512表示導光元件101長度L為120毫米之計算結果，且曲線522表示計算結果的近似值。描圖線513表示導光元件101長度L為180毫米之計算結果，且曲線523表示計算結果的近似值。
曲線521、曲線522、及曲線523可分別表示為方程式1、方程式2、及方程式3。
[方程式1]均勻度(%)=671.76H2-241.1H+34.407
[方程式2]均勻度(%)=3007.7H2-570.72H+41.78
[方程式3]均勻度(%)=8511.3H2-1059.9H+51.434
圖21A及21B顯示達成20%或更少的均勻度之凹槽105的深度H具有上限及下限，其係取決於導光元件101的長度L。
接著，達成20%或更少的均勻度之凹槽105的深度H的上限及下限係使用方程式1、方程式2、及方程式3而計算。圖22A及22B顯示導光元件101之長度L與凹槽105之深度H之間的關係。圖22A顯示具有不同導光元件101長度L之深度H的上限及下限，其係使用方程式1、方程式2、及方程式3而決定。圖22B為顯示計算結果的圖表。
圖22B所示的描圖線531表示導光元件101長度L為60毫米、120毫米、及180毫米的上限，且曲線541表示上限的近似值。描圖線532表示導光元件101長度L為60毫米、120毫米、及180毫米的下限，且曲線542表示下限的近似值。
曲線541及曲線542可分別表示為方程式4及方程式5。
[方程式4]H=1×10-5L2-4.6×10-3L+0.515
[方程式5]H=3×10-6L2-8×10-4L+0.1172
如上述，凹槽105的深度H係設定在由方程式5所獲得之數值至由方程式4所獲得之數值的範圍，使得均勻度可為20%或更少，即使導光元件101的長度L改變。
換言之，凹槽105間隔P係設定在凹槽105之深度D至2毫米的範圍，且凹槽105的深度H係設定在由方程式5所獲得之數值至由方程式4所獲得之數值的範圍，藉此而達成提供經由頂表面所發射之光線之所需均勻度的導光元件101，即使導光元件101的長度L改變。此外，凹槽105的寬度D可從H/D比例計算。
本申請案係基於2011年4月15日向日本專利局提出申請之日本專利申請案案號2011-091520，其整體內容係併入本文中作為參考。
100‧‧‧背光單元
101‧‧‧導光元件
102a‧‧‧光源
102b‧‧‧光源
104‧‧‧基板
105‧‧‧凹槽
106‧‧‧介質
111‧‧‧支撐
112a‧‧‧光線
112b‧‧‧光線
112c‧‧‧光線
112d‧‧‧光線
121‧‧‧反射層
122‧‧‧反射層
141‧‧‧反射鏡
142‧‧‧聚光透鏡
143‧‧‧光纖
161‧‧‧x方向照明分布
162‧‧‧y方向照明分布
173a‧‧‧偏光板
173b‧‧‧偏光板
174‧‧‧元件基板
175‧‧‧開關元件
176‧‧‧顯示元件
177‧‧‧基板
178‧‧‧使用者眼睛
179‧‧‧畫素
701‧‧‧背光單元
702‧‧‧顯示面板
801‧‧‧顯示區域
801a‧‧‧第一區域
801b‧‧‧第二區域
801c‧‧‧第三區域
802‧‧‧畫素
900‧‧‧背光單元
901‧‧‧光源單元
902‧‧‧光發射表面
903‧‧‧擴散片
911‧‧‧光源
912‧‧‧第一光源區域
913‧‧‧第二光源區域
914‧‧‧第三光源區域
915‧‧‧紅色(R)發光二極體
916‧‧‧綠色(G)發光二極體
917‧‧‧藍色(B)發光二極體
921‧‧‧第一區域
922‧‧‧第二區域
923‧‧‧第三區域
931‧‧‧縱向方向
932‧‧‧側向方向
941‧‧‧顏色混合區域
1700‧‧‧外殼
1701‧‧‧外殼
1702‧‧‧顯示區域
1703‧‧‧顯示區域
1704‧‧‧樞紐
1705‧‧‧電源輸入終端
1706‧‧‧操作鍵
1707‧‧‧揚聲器
1711‧‧‧外殼
1712‧‧‧顯示區域
1721‧‧‧外殼
1722‧‧‧顯示區域
1723‧‧‧支架
1731‧‧‧外殼
1732‧‧‧顯示區域
1733‧‧‧操作按鍵
1734‧‧‧外部連接埠
1735‧‧‧揚聲器
1736‧‧‧麥克風
1737‧‧‧操作按鍵
4001‧‧‧第一基板
4002‧‧‧顯示區域
4003‧‧‧信號線驅動器電路
4003a‧‧‧信號線驅動器電路
4003b‧‧‧信號線驅動器電路
4004‧‧‧掃描線驅動器電路
4005‧‧‧密封劑
4006‧‧‧第二基板
4008‧‧‧液晶層
4010‧‧‧電晶體
4011‧‧‧電晶體
4013‧‧‧液晶元件
4015‧‧‧連接終端電極
4016‧‧‧終端電極
4018‧‧‧FPC
4019‧‧‧異向性傳導膜
4020‧‧‧絕緣層
4021‧‧‧絕緣層
4030‧‧‧畫素電極層
4031‧‧‧共同電極層
4034‧‧‧光遮斷層
4035‧‧‧柱狀間隙壁
圖1A及1B為顯示背光單元結構的示意圖；圖2A至2C為顯示背光單元及導光元件之結構的示意圖；圖3A至3D為顯示在導光元件中之光線的傳播及從導光元件所發射之光線的密度的示意圖；圖4A至4C為顯示導光元件及光源之間關係的示意圖；圖5A至5I為顯示光源安排的示意圖；圖6A及6B為顯示包括背光單元及顯示面板之顯示裝置之剖面結構的示意圖；圖7A及7B為顯示畫素及顯示裝置中之背光單元之間對應的示意圖；圖8為顯示用以驅動使用場序系統之顯示裝置之方法的時序圖； 圖9A至9E為顯示影像信號至顯示裝置中之每一畫素之輸入與顏色掃描背光驅動之間關係的圖式；圖10A至10F為顯示影像信號至顯示裝置中之每一畫素之輸入與顏色背光掃描之間關係的圖式；圖11A至11F為顯示影像信號至顯示裝置中之每一畫素之輸入與顏色背光掃描之間關係的圖式；圖12為顯示用以驅動使用場序系統之顯示裝置之方法的時序圖；圖13A至13E為顯示影像信號至顯示裝置中之每一畫素之輸入與顏色背光掃描之間關係的圖式；圖14A至14F為顯示影像信號至顯示裝置中之每一畫素之輸入與顏色背光掃描之間關係的圖式；圖15A至15F為顯示影像信號至顯示裝置中之每一畫素之輸入與顏色背光掃描之間關係的圖式；圖16為顯示用以驅動使用場序系統之顯示裝置之方法的時序圖；圖17A1、17A2、及17B為顯示顯示面板之結構的俯視圖及剖面圖；圖18A至18D為顯示包括顯示裝置之電子裝置的圖式，圖19A至19C為顯示在顏色背光掃描中之顏色混合問題的示意圖；圖20A及20B顯示計算結果；圖21A及21B顯示計算結果；以及 圖22A及22B顯示計算結果。
101‧‧‧導光元件
102a‧‧‧光源
102b‧‧‧光源
105‧‧‧凹槽

Claims (17)

  1. 一種導光元件，包含：一底表面；以及在該底表面上之一凹槽；其中該導光元件具有矩形柱之一外形，其中該凹槽係沿垂直於該導光元件之一縱向方向的一方向而形成，以及其中該凹槽係以具有比該導光元件低之一折射率的一介質填充。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導光元件，其中該介質為空氣。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之導光元件，其中從垂直於該縱向方向之該方向所視之該凹槽的一截面呈一圓弧形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之導光元件，其中該凹槽之一深度對該凹槽之一寬度的一比例為0.5或更少。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之導光元件，其中該導光元件之一折射率係高於接觸該導光元件之一介質的一折射率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之導光元件，其中至少部分以該縱向方向從該導光元件之端點進入至該導光元件的光線係由該凹槽反射而朝向與該底表面相對之一頂表面。
  7. 一種背光單元，包含：複數個導光元件， 其中該複數個導光元件之每一個具有矩形柱之一外形，其中該複數個導光元件之每一個具有一底表面，其中該複數個導光元件之每一個具有一凹槽於該底表面上，其中該凹槽係沿垂直於該複數個導光元件之每一個之一縱向方向的一方向而形成，以及其中該凹槽係以具有比該複數個導光元件之每一個低之一折射率的一介質填充。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之背光單元，更包含：一反射層，其中該複數個導光元件之該底表面係在該反射層之上。
  9. 一種包含一背光單元之顯示裝置，包含：複數個如申請專利範圍第7項所述之導光元件；以及一反射層，其中該複數個導光元件之該底表面係在該反射層之上。
  10. 一種背光單元，包含：一反射層；一導光元件，具有一底表面於該反射層之上；以及一凹槽於該底表面上；其中該導光元件具有矩形柱之一外形，其中該凹槽係沿垂直於該導光元件之一縱向方向的一方向而形成，以及其中該凹槽係與該反射層重疊，以及其中與該凹槽重疊之該反射層的一區域是平坦的。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中在該凹槽及該反射層之間的一空間係以具有比該導光元件低之一折射率的一介質填充。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中從垂直於該縱向方向之該方向所視之該凹槽的一截面呈一圓弧形。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中該凹槽之一深度對該凹槽之一寬度的一比例為0.5或更少。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中該導光元件之一折射率係高於接觸該導光元件之一介質的一折射率。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中至少部分以該縱向方向從該導光元件之端點進入至該導光元件的光線係由該凹槽反射而朝向與該底表面相對之一頂表面。
  16. 一種背光單元，包含：一反射層；以及複數個導光元件，其每一者具有一底表面於該反射層之上，其中該複數個導光元件之每一者具有一凹槽於該底表面上，其中該凹槽係沿垂直於該複數個導光元件之每一者之一縱向方向的一方向而形成，其中該凹槽係與該反射層重疊，以及 其中與該凹槽重疊之該反射層的一區域是平坦的。
  17. 一種包含如申請專利範圍第16項所述之背光單元的顯示裝置。
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