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TW201703009A - 具有美學表面的顯示裝置 - Google Patents

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TW201703009A
TW201703009A TW105117404A TW105117404A TW201703009A TW 201703009 A TW201703009 A TW 201703009A TW 105117404 A TW105117404 A TW 105117404A TW 105117404 A TW105117404 A TW 105117404A TW 201703009 A TW201703009 A TW 201703009A
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TW
Taiwan
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layer
unit
aesthetic
display device
light
Prior art date
Application number
TW105117404A
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English (en)
Inventor
葛哈根凱文湯姆士
高利爾傑可庫司
庫克森寇夫狄米崔費拉迪斯拉佛維奇
Original Assignee
康寧公司
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Publication date
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Abstract

一種顯示裝置,包括一影像顯示單元、一美學層及一聚焦層。美學層包括矩陣材料及矩陣材料中的孔陣列。聚焦層安置於該影像顯示單元及該美學層之間,且包括一光學構件陣列,該光學構件陣列定位為通過該美學層的該孔陣列共同聚焦由該影像顯示單元所產生的一影像。

Description

具有美學表面的顯示裝置
此揭示案關於顯示裝置,且更具體關於具有美學表面(aesthetic surface)的顯示裝置,該美學表面配置為通過其傳送影像以供由檢視者檢視。
顯示裝置一般包括產生影像的複數個像素。像素本身可發射光(例如在有機發光二極體(OLED)顯示器、電漿顯示器或電場發光(EL)顯示器中),或光可由背光發射且穿過像素(例如在液晶顯示器(LCD)中)。造成的影像可直接由檢視者檢視或投射至表面上以供由檢視者檢視。
本文中所揭露的是具有美學表面的顯示裝置。美學表面可在顯示裝置處於關閉狀態下時提供顯示裝置的外部表面所需的外觀,且在顯示裝置處於開啟狀態下時允許通過美學表面檢視可檢視影像。
本文中所揭露的是一個示例性顯示裝置,該顯示裝置包括一影像顯示單元、一美學層及一聚焦層。美學層包括矩陣材料及矩陣材料中的孔陣列。聚焦層安置於該影像顯示單元及該美學層之間,且包括一光學構件陣列,該光學構件陣列定位為通過該美學層的該孔陣列共同聚焦由該影像顯示單元所產生的一影像。
額外的特徵及優點將闡述於隨後的詳細說明中,且本領域中具技藝者將從該說明容易理解部分的該等特徵及優點,或藉由實行如本文中所述之實施例辨識該等特徵及優點,該等實施例包括了隨後的詳細說明、請求項以及隨附的繪圖。
要了解的是,上述的一般說明及以下的詳細說明兩者僅為示例性的,且係欲提供概觀或架構以了解請求項的本質及特質。附隨的繪圖被包括為提供進一步的了解,且被併入及構成此說明書的一部分。該等繪圖繪示一或更多個實施例(或多個),且與本說明一起用以解釋各種實施例的原理及操作。
現將詳細參照隨附繪圖中所繪示的示例性實施例。當可能時,相同的參考標號將用於繪圖各處以指稱相同的或類似的部件。該等繪圖中的元件不一定是按比例的,反而重點一般是放在繪示示例性實施例的原理上。
在各種實施例中,顯示裝置包括影像顯示單元及美學表面單元。美學表面單元包括聚焦層及美學層。聚焦層包括光學構件陣列。美學層包括矩陣材料及矩陣材料中的孔陣列。孔陣列相對應於光學構件陣列。例如,孔陣列定位為通過美學層的孔陣列共同聚焦由影像顯示單元所產生的影像。在某些實施例中,顯示裝置包括漫射單元(例如在光學構件陣列及美學層之間及/或在美學層的孔內)。聚焦層安置於影像顯示單元及美學層之間。在某些實施例中,影像顯示單元包括像素陣列。在某些這樣的實施例中,聚焦層及影像顯示單元係經佈置,使得聚焦層的各光學構件與影像顯示單元的至少一個相對應像素對準。
1 為顯示裝置100之一個示例性實施例的示意圖。顯示裝置100包括光單元,該光單元包括一光發射單元110及準直單元120。顯示裝置100包括影像顯示單元130及美學表面單元140。將了解的是,顯示裝置100的相鄰元件可彼此黏合(例如藉由光學上透明的黏著劑黏合)、固定於邊框或框架內(在其間具有或不具有空氣隙)或由另一合適的耦合機制耦合。
光發射單元包括各配置為發射光的一或更多個光源。例如,光源包括發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、鹵素燈、白熾燈或另一合適的光源。在某些實施例中,光發射單元110包括佈置於2維(2D)陣列中的複數個LED。在另一實施例中,光發射單元110包括光帶,該光帶相鄰於光導片且包括一列(例如1維陣列)LED。光帶將光發射進光導片的邊緣,且光導片從光導片的表面散佈及發射光。在某些實施例中,光發射單元110發射非準直的光112。
準直單元120定位於光發射單元110附近,使得從光發射單元所發射的光入射於準直單元上。準直單元120配置為準直由光發射單元110所發射的光。例如,發射自光發射單元110的非準直光112穿過準直單元120以形成準直的光122。準直單元120包括圓柱透鏡、菲涅爾透鏡(Fresnel lens)或另一合適的準直裝置。例如,在某些實施例中,準直單元120包括菲涅爾透鏡的陣列。
雖然準直單元120在 1 中圖示為從光發射單元110分離,其他實施例被包括在此揭示案中。在某些實施例中,準直單元與光發射單元整合。例如,光發射單元的輸出面包括整體式準直單元。因此,光單元配置為準直的光單元。
影像顯示單元130定位於準直單元120附近,使得發射自準直單元的準直的光122入射於影像顯示單元上。影像顯示單元130包括顯示像素132陣列。例如,顯示像素132陣列包括具有合適x及y尺度的2D陣列以顯示所需尺寸的影像。各顯示像素132包括光閥,該光閥配置為控制通過該光閥之光的通道。例如,影像顯示單元120包括LCD面板,且顯示像素132陣列包括LCD胞元的陣列。各LCD胞元配置為開啟及關閉,以控制通過該LCD胞元之光的通道。在某些實施例中,各顯示像素132被分割成複數個子像素,各子像素與專用的顯示色彩元件(例如紅、綠或藍色)相關聯。彩色影像可藉由使用相鄰的紅、綠及藍色子像素來產生。在某些實施例中,準直的光122穿過影像顯示單元130的顯示像素132以形成影像像素134。例如,準直的光122穿過影像顯示單元130的複數個顯示像素132,以形成協同產生可檢視影像的複數個影像像素134。在某些實施例中,影像顯示單元130包括一或更多個徧振層(例如輸入及輸出徧振器)。
在將光穿過影像顯示單元120之前準直由光發射單元110所發射的光(例如藉由在光發射單元及影像顯示單元之間定位準直單元120進行)可協助增加可檢視影像相對於傳統顯示裝置的密度或亮度。因此,在某些實施例中,顯示裝置100包括至少約500 cd/m2 、至少約600 cd/m2 、至少約700 cd/m2 、至少約800 cd/m2 、至少約900 cd/m2 、至少約1000 cd/m2 、至少約1100 cd/m2 、至少約1200 cd/m2 、至少約1300 cd/m2 、至少約1400 cd/m2 或至少約1500 cd/m2 的輸出亮度或光度。
美學表面單元140定位於影像顯示單元130附近,使得從影像顯示單元所發射的光入射於美學表面單元上。在某些實施例中,美學表面單元140配置為美學表面片。美學表面片可為實質扁平或平面的。替代性地,美學表面片可為非平面的。例如,美學表面片可為曲線、捲曲(例如捲成管)、彎曲(例如於一或更多個邊緣處彎曲)或形成成另一非平面配置。美學表面單元140包括聚焦層142及美學層144。在 1 中所示的實施例中,美學表面單元140的第一主要表面包括聚焦層142,而美學表面單元的第二主要表面包括美學層144。因此,美學表面單元140包括單一的美學表面單元。在其他實施例中,聚焦層及美學層可為佈置為如本文中所述地作用的獨立的層。聚焦層142包括光學構件146陣列。美學層144包括矩陣材料148及矩陣材料中的孔150陣列。孔150陣列相對應於光學構件146陣列。例如,各光學構件146與至少一個孔150對準。
在某些實施例中,光學構件146包括如 1 中所示的微透鏡。微透鏡配置為透鏡狀透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、另一合適的透鏡形狀或其組合。例如,在某些實施例中,微透鏡配置為至少部分地跨美學表面單元的寬度及/或長度延伸的透鏡狀透鏡。在其他實施例中,微透鏡配置為約以美學表面單元的寬度及/或長度散佈的球面透鏡(例如在2維陣列中)。附加性地或替代性地,孔150具有圓形形狀、矩形形狀、另一合適形狀或其組合。例如, 2 為美學層144之一個示例性實施例的前視圖,其中伸長的矩形孔150形成於矩陣材料148中。該等孔具有至少部分地跨美學層之寬度及/或長度延伸的伸長矩形形狀。因此,伸長的孔可與透鏡狀微透鏡對準。 3 為美學層144之另一示例性實施例的前視圖,其中圓形孔150形成於矩陣材料148中。該等孔具有圓形形狀且約以美學層的寬度及/或長度而散佈。因此,圓形孔可與球面微透鏡對準。在各種實施例中,孔的形狀及/或放置相對應於微透鏡的配置及/或放置。
雖有 1 中所示之實施例的光學構件146被描述為包括微透鏡,其他實施例被包括在此揭示案中。在某些實施例中,光學構件包括鏡。例如,鏡中的一或更多者配置為拋物面反射器腔,其中腔的口部(例如較寬端)面向影像顯示單元,且開口相反於口部通過拋物面反射器腔而形成且與美學層的相對應孔對準。
美學表面單元140及影像顯示單元130係經佈置,使得光學構件146陣列安置於影像顯示單元及美學層148之間。因此,第一主要表面包括美學表面單元140的輸入表面,而第二主要表面包括美學表面單元的輸出表面。穿過影像顯示單元130的光通過第一主要表面進入美學表面單元140且通過第二主要表面離開美學表面單元,以傳送可檢視的影像以供由檢視者檢視。在某些實施例中,影像顯示單元130及美學表面單元140係經佈置,使得光學構件146將影像像素134聚焦在相對應的孔150上。例如,由影像顯示單元130所傳送的該複數個影像像素134由光學構件146陣列聚焦在孔150陣列上,以便影像像素穿過美學層144中的孔,以通過美學層傳送可檢視的影像以供由檢視者檢視。在某些實施例中,美學層144的厚度最多為孔150之尺寸(例如圓形孔的直徑或矩形孔的寬度)的約125%、約120%、約115%、約110%、約105%。例如,美學層144的厚度小於或等於孔150的尺寸。
雖然 1 中的所示的影像顯示單元130被描述為包括了包括光閥的像素132,其他實施例被包括在此揭示案中。在某些實施例中,影像顯示單元包括複數個像素,各像素包括發射性構件。例如,發射性構件包括LED、微LED、OLED、電漿胞元、電場發光(EL)胞元或配置為發射輻射的另一合適構件。在某些實施例中,發射性構件配置為點光源。例如,點光源包括LED、OLED或配置為從小表面區域發射輻射的另一合適的發射性構件。在影像顯示單元包括複數個像素且各像素包括發射性構件的實施例中,顯示像素本身發射光以產生可檢視的影像。因此,可忽略光單元。附加性或替代性地,準直單元可定位於影像顯示單元及美學表面單元之間(例如用以準直由影像顯示單元的發射性構件所發射的光)。在某些實施例中,影像顯示單元及美學表面單元係經佈置,使得聚焦層的光學構件在美學層的相對應孔上聚焦由影像顯示單元所產生的影像像素。例如,由影像顯示單元所發射的複數個影像像素由光學構件陣列聚焦在孔陣列上,以便影像像素穿過美學層中的孔,以通過美學層傳送可檢視的影像以供由檢視者檢視。
雖然 1 中所示的顯示裝置100配置為直接檢視顯示裝置,且其中由背光單元110及影像顯示單元130所產生的影像可在不投射至螢幕上的情況下由使用者直接檢視,其他實施例被包括在此揭示案中。在其他實施例中,顯示裝置包括投影顯示裝置,其中由背光單元及影像顯示單元所產生的影像(或在無背光單元的情況下由影像顯示單元所產生的影像)被投射至螢幕上。在這樣的實施例中,美學表面單元可充當螢幕,影像被投射於該螢幕上。
影像顯示裝置100可在開啟狀態及關閉狀態之間切換,在開啟狀態中,影像由影像顯示單元110所產生且通過美學層144來傳送,在關閉狀態中,沒有影像被影像顯示單元產生及通過美學層而傳送。在某些實施例中,影像顯示裝置100之外表面的外觀(例如從檢視位置所檢視之美學表面單元140的輸出表面)至少部分地由美學層的屬性所決定。因此,由孔150所占據的區域是相對小的。例如,孔150最多占據美學層144之表面區域的約50%、約40%、約30%、約20%、約10%、約5%或約1%。將孔150限制於美學層144之表面區域的如此小部分可使得該等孔對於肉眼不可見。因此,在顯示裝置100處於關閉狀態的情況下,顯示裝置的外表面對於檢視者具有矩陣材料148的外觀。然而,將顯示裝置100切換至開啟狀態造成通過孔150傳輸影像,使得顯示裝置的外部表面對於檢視者具有影像的外觀。因此,在檢視處於關閉狀態下的顯示裝置100時,檢視者看見美學層144的矩陣材料148,且在檢視處於開啟狀態下的顯示裝置時,檢視者看見通過美學層中的孔150所傳送的影像。
在某些實施例中,矩陣材料148的外表面包括實質純色。例如,實質純色包括黑、白、紅、綠、藍色、另一色彩或其組合。因此,在顯示裝置100處於關閉狀態下時,顯示裝置的外部表面向檢視者呈現為具有純色的實體表面。在其他實施例中,矩陣材料148的外表面包括裝飾圖樣。例如,裝飾圖樣包括木紋圖樣、皮革紋理圖樣、織物紋理圖樣、金屬質感圖樣(例如經拉絨的、經拋光的或菱形紋板)、碳纖維紋理圖樣、另一合適圖樣或設計或其組合。因此,在顯示裝置100處於關閉狀態下時,顯示裝置的外部表面向檢視者呈現為具有裝飾圖樣的實體表面。矩陣材料148可包括實質同質的材料或異質材料。例如,異質材料包括多層材料。矩陣材料148可包括具有純色或裝飾圖樣的同質材料或具有一外層的多層材料,該外層具有純色或裝飾圖樣。
4 為美學表面單元140a之示例性實施例的示意圖。美學表面單元140a類似於針對 1 所述的美學表面單元140。例如,美學表面單元140a包括聚焦層142及美學層144a。在 4 中所示的實施例中,美學層144a包括多層材料,該多層材料包括內層144b及外層144c。內層144b包括光吸收材料。光吸收材料148a可包括如本文中關於 1 中所示之實施例所述的矩陣材料。外層144c包括裝飾層(例如包括如本文中所述的裝飾圖樣)。美學層144a在其中包括孔150a陣列。例如,孔150a完全通過美學層144a(例如通過內層144b及外層144c兩者)而延伸。使用時,穿過影像顯示單元130的光通過第一主要表面進入美學表面單元140a且通過第二主要表面離開美學表面單元,以傳送可檢視的影像以供由檢視者檢視。
美學表面單元可以兩個不同方式幫助改良顯示裝置的對比:藉由減少顯示裝置反射及/或散射的環境光的量及亦藉由減少顯示裝置裡面能夠逸出的雜散光的量。兩者導致改良(例如更暗)的黑階,且因此對於相同的白階導致更高的對比。顯示裝置裡面的雜散光可被描述為在光閥處於完全「關閉」或100%「黑」階時未完全被光閥(例如LCD胞元)阻擋的任何光。例如,雜散光可包括光,該光的角度太高而不能被顯示單元的底部或輸入徧振器完全徧振,且因此未完全被頂部或輸出徧振器阻擋,或該光由驅動TFT結構所散射且以若干方向或角度引導過光閥,使得徧振並未完全轉動90度(兩者具有相同的效果)。美學表面單元可藉由阻擋未在美學層處(例如在穿過聚焦層之後)準直的任何光線來幫助減少雜散光。然而,在美學層未被完全或實質完全吸收(例如非黑色)的實施例中,某些雜散光可能能夠通過美學層。在某些這樣的實施例中,美學層包括多個層(例如如本文中針對 4 所述的內及外層144b及144c)。內層可包括光吸收層(例如黑色層)。附加性或替代性地,外層可包括裝飾層(例如用以在反射時提供所需的美學特質)。因此,內層可吸收雜散光以提供對比改良,且外層可提供所需的美學外觀。多個層的總厚度(例如多層美學層的總厚度)可為僅稍微較大於或小於或等於如本文中所述之孔的尺寸。
矩陣材料148的純色或裝飾圖樣可允許關閉狀態下的顯示裝置100相對於周圍環境實質上無法區隔或與周圍環境協調一致。在某些實施例中,顯示裝置100可經安裝,使得顯示裝置的外部表面與表面整合或形成表面的一部分。例如,表面可為交通工具(例如汽車、船、飛機或另一交通工具)、器具(例如冰箱、烤箱、火爐或另一器具)、壁(例如建物的內或外壁)的表面或另一合適表面。矩陣材料148的純色或裝飾圖樣可實質上與表面的純色或裝飾圖樣相同或協調一致,使得關閉狀態下的顯示裝置100相對於表面實質上不可區隔或與表面協調一致。圖5為顯示裝置100之一個示例性實施例的說明,該顯示裝置100安裝於交通工具中,使得顯示裝置的外部表面與該交通工具的儀表板整合。在某些實施例中,矩陣材料148的純色或裝飾圖樣實質上相同於儀表板的純色或裝飾圖樣,使得關閉狀態下的顯示裝置100融合於儀表板。然而,將顯示裝置100切換至開啟狀態允許通過孔150傳輸影像,給人一種影像是被儀表板產生的錯覺。在各種實施例中,交通工具的表面可為儀表板、控制台、門面板、柱、座位(例如頭枕的背表面)或另一合適的交通工具表面。
在某些實施例中,美學層144可幫助強化顯示單元100的對比。環境光(例如來自太陽、室內照明或另一光源)可從檢視側落於美學表面單元140上。換言之,來自顯示裝置100外面的環境光可落於美學表面單元140的第二主要表面上。在某些實施例中,美學層144的矩陣材料148吸收落於孔150外面之美學層上之如此環境光的至少一部分。例如,矩陣材料148包括高的光密度(例如黑色矩陣樹脂材料)。這樣的環境光吸收可增加顯示裝置100的對比(例如因為經吸收的環境光不被反射來干擾從美學表面單元所發射作為可檢視影像的光)。
1 中所示的實施例中,美學表面單元140包括基板152。例如,基板152包括玻璃基板。這樣的玻璃基板可相較於聚合物基板允許改良的尺度穩定性(例如減少從環境條件(例如溫度及/或濕度)上的改變造成的變形)。如此改良的尺度穩定性可協助在變化的環境條件下維持顯示像素陣列及光學構件陣列之間的對準,這可例如甚至在影像顯示單元的像素間距及光學構件的間距並非相等的實施例中防止疊紋圖形(Moire pattern)。在其他實施例中,基板152包括聚合物材料或另一合適的基板材料。樹脂層154安置於基板152的表面上,而光學構件146陣列形成於樹脂層中。例如,可使用微複製程序、壓花程序或另一合適的形成程序來形成光學構件146陣列。在其他實施例中,光學構件的陣列直接形成於基板中。例如,可藉由壓花或加工基板表面來形成光學構件陣列。在某些實施例中,美學層144包括安置於相反於光學構件146陣列之基板152表面上的矩陣材料148。在某些實施例中,基板152包括具有最多約300µm、最多約250µm、最多約150µm、最多約120µm、最多約110µm或最多約100µm之厚度的玻璃基板。這樣的薄玻璃基板可允許在不犧牲尺度穩定性的情況下減少顯示裝置的厚度。
在某些實施例中,基板包括複數個基板。例如,基板包括第一基板及第二基板,該第一基板具有安置於其上的光學構件,該第二基板具有安置於其上的美學層。第一及第二基板可定位於彼此附近,以形成美學表面單元,該美學表面單元包括具有安置於基板之相反表面上之光學構件及美學層的基板。
在某些實施例中,美學表面單元包括漫射單元。漫射單元配置為散射穿過漫射單元的光,以增加光的漫射角。例如,漫射單元可包括光散射材料。 6 為美學表面單元240之示例性實施例的示意圖,該美學表面單元240類似於本文中參照圖1所述的美學表面單元140。在 6 中所示的實施例中,美學表面單元240包括漫射單元256,該漫射單元256配置為安置於光學構件146及光吸收層148之間的漫射層。例如,漫射單元256安置於基板152及美學層144之間,如 6 中所示。 7 為美學表面單元340之示例性實施例的示意圖,該美學表面單元240類似於本文中參照 1 所述的美學表面單元140。在 7 中所示的實施例中,美學表面單元340包括漫射單元356,該漫射單元356配置為安置於美學層144中之一或更多個孔150之間的漫射材料。例如,可以漫射材料填充一或更多個孔150以在孔內形成漫射構件356。在某些實施例中,漫射單元356安置於各孔150內,如 7 中所示。漫射單元可幫助增加顯示裝置的檢視角度。
在某些實施例中,漫射單元與美學表面單元的基板整合。例如,基板表面(例如在上形成光學構件的表面及/或在上形成美學層的表面)包括漫射通過該表面之光的粗糙表面。因此,漫射單元包括粗糙的基板表面。
在某些實施例中,美學層144包括光吸收邊界,該光吸收邊界安置於美學層144之孔150中之一或更多者的邊緣處(例如 6 中所示的光吸收邊界258或 7 中所示的光吸收邊界358)。附加性或替代性地,光吸收邊界至少部分地延伸於邊緣的周邊周圍。光吸收邊界可包括光吸收材料(例如黑色矩陣樹脂)的層(例如環帶或環),該層安置於一或更多個孔150之邊緣的內表面上。光吸收邊界可幫助防止:光在美學層144內散射而不是通過美學層傳送供由檢視者檢視。美學層內的如此散射可造成影像失真。在某些實施例中,美學層144包括半透明層,該半透明層覆蓋矩陣材料148之外表面的至少一部分。這樣的半透明層可幫助在不實質更改美學表面外觀的情況下減少來自矩陣材料之外表面的眩光。在矩陣材料為非實質光吸收性的實施例中,光吸收邊界及/或半透明層可為有益的。例如,在矩陣材料包括非黑色色彩的實施例中,光吸收邊界及/或半透明層可幫助藉由減少不想要的光散射來改良影像品質。
在某些實施例中,顯示裝置100包括透明罩160。透明罩160包括玻璃基板(例如鈉鈣玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃及/或鹼鋁硼矽酸鹽玻璃)、聚合物基板(例如聚碳酸酯)或另一合適基板。透明罩160安置於顯示裝置100的外表面上。透明罩160可包括平面(例如扁平片)或非平面(例如彎曲片)配置。在某些實施例中,透明罩160包括透明罩之外表面上的抗眩光(AG)及/或抗反射(AR)塗層。透明罩160可包括強化(例如熱強化、機械強化及/或化學強化)玻璃,這可協助保護顯示裝置100的其他元件刮傷及/或斷裂。
8 為示例性顯示裝置400的示意圖。顯示裝置400類似於參照 1 所述的顯示裝置100。例如,顯示裝置400包括光單元、影像顯示單元130及美學表面單元140。光單元包括光發射單元110及準直單元120。在 8 中所示的實施例中,光單元包括漫射單元424。
在某些實施例中,光發射單元110包括一系列的光源114a。光源系列114a佈置於以第一方向延伸的列中。例如,第一方向在 8 中圖示為延伸進繪圖的z方向。在某些實施例中,列實質上是線性的,如 8 中所示。在其他實施例中,列是曲線的(例如用於彎曲的顯示裝置中)。在某些實施例中,光源系列114a配置為包括複數個LED或OLED的光帶。
準直單元120安置於光源系列114a附近。例如,準直單元120實質上平行於列而延伸。準直單元120配置為以實質上垂直於列的第二方向準直由光源系列114a所發射的光,而不以實質上平行於列的第一方向準直光。準直的光在用以準直光的方向或多個方向上包括小於10度的發散角。例如,第二方向在 8 中圖示為x方向(例如 8 中所示之定向上的垂直方向)。準直單元120包括具有光源系列114a的準直透鏡。例如,準直透鏡包括圓柱透鏡、圓柱菲涅爾透鏡、另一合適透鏡或其組合。在某些實施例中,以實質等於準直單元之焦長的距離從光源系列114a分隔準直單元120。例如,系列114a的各個個別光源頂表面及準直單元120之間的距離(例如在y方向上)實質等於準直單元的焦長。
8 中所示的實施例中,準直單元120包括圓柱菲涅爾透鏡。 9 為準直單元520之另一示例性實施例的示意圖。準直單元520包括調節構件526及準直構件528。準直單元520係經佈置,使得調節構件526安置於光源系列114a及準直構件528之間。在某些實施例中,由光源系列114a所發射的光包括廣角光,該廣角光在第二方向上實質上具有朗伯角強度分佈(Lambertian angular intensity distribution)。在某些實施例中,在朗伯角強度分佈中,以不同方向前行的光功率並非一致,而是正比於相對於表面(例如光源表面)法線之角度的餘弦。調節構件526配置為將廣角光轉換成一致的光,該一致的光在分隔自調節構件的參考平面處在第二方向上具有實質一致的角強度分佈。以下可為有益的:將準直單元定位於參考平面處,使得準直單元被一致的光實質一致地照明。例如,調節構件526包括圓柱透鏡、菲涅爾透鏡(例如圓柱菲涅爾透鏡)、另一合適透鏡或其組合。準直構件528配置為在第二方向上準直一致的光。例如,調節單元528包括圓柱透鏡、菲涅爾透鏡(例如圓柱菲涅爾透鏡)、另一合適透鏡或其組合。調節構件可幫助跨準直構件的表面一致地照明準直構件,這可幫助減少由顯示裝置所產生之影像中之亮度不一致的潛在性,該亮度不一致可能由光源系列的朗伯輸出所造成。
10 為準直單元620之另一示例性實施例的示意圖。準直單元620包括調節構件626、準直構件628及集中構件629。準直單元620係經佈置,使得調節構件626安置於光源系列114a及準直構件628之間,而集中構件629安置於光源系列及調節構件之間。集中構件629配置為將由光源系列114a所發射的朗伯光集中至調節構件626上。例如,集中構件629包括屈光部分629a及屈光部分629b。在某些實施例中,屈光部分629a包括透鏡部分以朝調節構件629引導光。附加性或替代性地,反射部分629a包括鏡表面以朝調節構件629引導光。在某些實施例中,集中構件629包括模制的屈光/反射型準直器。調節構件626配置為將由光源系列114a所發射的朗伯光轉換成一致的光,該一致的光在第二方向上具有實質一致的強度分佈。例如,調節構件626包括圓柱透鏡、菲涅爾透鏡(例如圓柱菲涅爾透鏡)、另一合適透鏡或其組合。準直構件628配置為在第二方向上準直一致的光。例如,準直單元628包括圓柱透鏡、菲涅爾透鏡(例如圓柱菲涅爾透鏡)、另一合適透鏡或其組合。集中構件可幫助收集由光源系列所發射之相對大部分的光且將光引導至調節構件。例如,在某些實施例中,集中構件配置為收集及/或至少部分地準直高達約80%之由光源系列所發射的光。調節構件可幫助跨準直構件的表面一致地照明準直構件,這可幫助減少由顯示裝置所產生之影像中之亮度不一致的潛在性。
雖然 7-9 中所示的準直單元被描述為例如包括圓柱及/或圓柱菲涅爾透鏡的1維準直單元,其他實施例被包括在此揭示案中。例如,在其他實施例中,準直單元配置為包括球面及/或非球面菲涅爾透鏡的2維準直單元。在各種實施例中,準直單元的形狀可相對應於美學表面單元之光學構件的形狀。例如,可同包括透鏡狀透鏡的美學表面單元使用1維準直單元。附加性或替代性地,可同包括球面及/或非球面透鏡的美學表面單元使用2維準直單元。
漫射單元424安置於光源系列114a附近,如 8 中所示。例如,漫射單元424配置為以實質平行於列的第一方向(例如z方向)漫射由光源系列所發射的光,而不以實質垂直於列的第二方向(例如x方向)漫射光。因此,漫射單元424包括1維漫射器。在某些實施例中,漫射單元包括複數個小的屈光或反射構件,其中之各者以零及經決定之漫射角之間的隨機角度徧轉光束。若這樣的角度僅平行於一個軸,則漫射單元充當1維漫射器。若這樣的角度在某些角度沿著一個軸而某些角度沿另一垂直軸的情況下形成錐體或錐體的一部分,則漫射單元充當2維漫射器。漫射單元可幫助同質化顯示裝置的照明。例如,漫射器可被工程設計為留下以一個方向準直的光,但以其他方向漫射光,使得顯示裝置的檢視者將不看見由暗區所分離的亮線(相對應於個別光源部分)。
漫射單元424安置於光發射單元110及美學表面單元140之間。例如,漫射單元424安置於準直單元120及美學表面單元140之間及/或準直單元及影像顯示裝置130之間。在某些實施例中,準直單元120安置於光發射單元110及漫射單元424之間,如 8 中所示。這樣的配置可協助在不會不必要地增加顯示裝置厚度的情況下適當地從光發射單元分隔漫射單元。
在某些實施例中,漫射單元424實質平行於光源系列114a地延伸,且分隔自光源系列。例如,光源系列114a包括第一光源及第二光源,該第二光源安置為直接相鄰於該第一光源且以距離X從該第一光源分隔(例如在z方向上)。漫射單元424以距離Y從光源系列114a分隔(例如在y方向上)。為了讓漫射單元在達成亮度一致性上是有效率的,漫射角應大於個別光源之間、可從漫射器位置看見之間隙的角尺寸(angular size)。例如,漫射單元424包括滿足以下公式的漫射角θ:θ > arctan(X/Y)。
雖然圖示於 8 中的漫射單元被描述為以一個方向漫射光的1維漫射單元,其他實施例被包括在此揭示案中。例如,在其他實施例中,漫射單元配置為2維漫射單元,該2維漫射單元配置為在兩個垂直方向上漫射光。在各種實施例中,漫射單元的配置可相對應於美學表面單元之光學構件的形狀及/或準直單元的配置。例如,可同包括透鏡狀透鏡的美學表面單元及/或同1維準直單元使用1維漫射單元。附加性或替代性地,可同包括球面及/或非球面透鏡的美學表面片及/或同2維準直單元使用2維漫射單元。
在某些實施例中,顯示裝置400包括多個光源系列。例如,在圖8中所示的實施例中,顯示裝置400包括直接相鄰於系列114a的第二光源系列114b。第二光源系列114b佈置於第二列中。第二系列114b的第二列分隔自系列114a的列。在某些實施例中,第二系列114b的第二列實質平行於系列114a的列。因此,第二系列114b的第二列以第一方向延伸。系列114a及/或第二系列114b的個別光源彼此分隔,使得光源沿顯示裝置130的長度及/或寬度散佈(例如均勻散佈)。在某些實施例中,系列114a及第二系列114b包括相同數量的個別光源。在 8 中所示的實施例中,顯示裝置400包括直接相鄰於第二系列114b的第三光源系列114c、直接相鄰於第三系列114c的第四光源系列114d及直接相鄰於第四系列114d的第五光源系列114e。各光源系列佈置於列中。在某些實施例中,列實質上彼此平行。附加性或替代性地,直接相鄰列之間的間隔實質上是恆定的。
在某些實施例中,顯示裝置400包括多個準直單元。例如,在 8 中所示的實施例中,顯示裝置400包括安置於各光源系列附近的準直單元。因此,如本文中參照光源系列114a及準直單元120所述,由各光源系列所發射的光由相對應的準直單元準直及/或漫射。在某些實施例中,多個準直單元為單一的準直片的相鄰部分,如 8 中所示。可使用微複製程序、壓花程序或另一合適形成程序來形成這樣的單一的準直片。
在某些實施例中,漫射單元424包括漫射單元,如 8 中所示。這樣的漫射片可安置於多個光源系列附近,以如本文中所述地漫射由多個光源系列中的各者所發射的光。
雖然顯示裝置400被描述為包括佈置於五個列中的五個光源系列,其他實施例被包括在此揭示案中。在其他實施例中,顯示裝置包括佈置在列中之經決定數量(例如一、二、三、四、六或更多個)的光源系列。各光源系列包括經決定數量(例如二、三、四或更多個)的個別光源。在某些實施例中,美學表面單元之光學構件的焦長除以準直單元的焦長大約等於美學表面單元之孔的尺寸除以光單元之光源的尺寸。這樣的關係可用以決定光源的數量及/或放置。
在某些實施例中,光單元包括安置於光源系列之任一端處的端壁。例如,端壁於其各端處實質垂直於光源系列而延伸。在某些實施例中,端壁包括反射內部表面(例如朝內面向進顯示裝置)。這樣的反射內部表面可將光反射進顯示裝置,以避免在顯示裝置的邊緣處減少區域亮度。
雖然本文中描述1維及2維設計兩者,1維設計在某些應用中可為有利的。例如,製造1維設計可相對較不複雜(例如作為較簡單的光學元件及/或顯示裝置的各種元件間之較不嚴格的對準容差的結果)。附加性或替代性地,1維漫射單元可允許「攪拌」入射光的光相位,這可幫助防止原本可在光穿過一組等距孔之後產生強力空間非一致性的干擾。
11 為示例性顯示裝置700的示意圖。顯示裝置700類似於參照 1 所述的顯示裝置100及參照 8 所述的顯示裝置400。例如,顯示裝置700包括光單元、影像顯示單元130及美學表面單元140。光單元包括光發射單元110及準直單元120。
在某些實施例中,光發射單元110包括一或更多個光源。例如,在 11 中所示的實施例中,光發射單元110包括光導件716及一或更多個光源,該一或更多個光源定位為將光注射進光導件的邊緣。在某些實施例中,光導件716配置為光導片。光導件716配置為引導注射進邊緣的光且從光導件的至少一個表面發射光。光導件716包括玻璃基板、聚合物基板、空氣隙或另一合適光導裝置。在某些實施例中,該一或更多個光源配置為光帶,該光帶包括安置於光導件之邊緣附近的複數個LED或OLED。
在某些實施例中,光發射單元110包括反射性漫射單元718。反射性漫射單元718配置為在光導件716的一個表面處反射及漫射光,且朝光導件的相反表面引導經反射及漫射的光。例如,在 11 中所示的實施例中,反射性漫射單元718包括一基板,該基板安置於光導件716第一表面附近,以反射及漫射從第一表面所發射的光,且將經反射及漫射的光引導進光導件及朝相反於第一表面的第二表面引導。在其他實施例中,光導件的第一表面可充當反射性漫射單元。例如,塗層及/或表面處理(例如表面粗化)可施用於光導件的第一表面,以充當反射性漫射單元。在某些實施例中,以反射性塗層(例如白色或鏡面化的塗層)塗覆光導件的第一表面及/或粗化光導件的第一表面,以充當反射性漫射單元。反射性漫射單元可幫助增加朝光導件的第二表面引導而被發射以產生供檢視者檢視之影像的光量。
在某些實施例中,光發射單元110包括亮度強化單元719。亮度強化單元719配置為於光導件716的一個表面處收集光且將光引導離開光導件。例如,在 11 中所示的實施例中,亮度強化單元719包括安置於光導件716之第二表面附近的亮度強化薄膜。因此,光導件716安置於反射性漫射單元718及亮度強化單元719之間。亮度強化單元719包括亮度強化薄膜(BEF)、雙亮度強化薄膜(DBEF)或另一合適的亮度強化結構。
準直單元120安置於光發射單元110附近。準直單元120配置為以至少一個方向準直由光發射單元110所發射的光。在 11 中所示的實施例中,準直單元120包括類似於美學表面單元140但如下所述地更改的對比強化單元。例如,準直單元120包括第一主要表面742及相反於第一主要表面的第二主要表面744。第一主要表面742包括光學構件746陣列。光學構件746陣列可如本文中針對光學構件146陣列所述地配置。在某些實施例中,光學構件746陣列包括準直透鏡(例如圓柱透鏡、菲涅爾透鏡、圓柱菲涅爾透鏡或其組合)陣列。第二主要表面744包括光反射層748及光反射層中的孔750陣列。光反射層748包括反射材料(例如白色或鏡面化的層)。孔750陣列可如本文中針對孔150陣列所述地配置。孔750陣列相對應於光學構件746陣列。例如,各光學構件746與至少一個孔750對準。準直單元120相較於美學表面單元140被反轉。例如,準直單元120安置於光發射單元110附近,使得從光發射單元所發射的光入射於準直單元的第二表面148上。因此,第二表面148包括入口表面,而第一表面744包括出口表面。準直單元120及光發射單元110係經佈置,使得光反射層748安置於光發射單元及光學構件746陣列之間。
11 中所示的實施例中,孔陣列包括以第一方向延伸之伸長的孔的陣列,而光學構件746陣列包括以第一方向延伸的透鏡狀透鏡陣列。因此,第一方向與伸長的孔的長度及/或透鏡狀透鏡的縱軸對準。從光導件716的第二表面所發射的光接觸準直單元120的第二表面744。於光反射層748的孔處接觸第二表面744的光穿過光反射層而由光學構件聚焦且朝影像顯示單元130及/或美學表面單元140引導。接觸第二表面744的其餘的光由光反射層748反射進光導件716。因此,光可回收進光導件716,直到被允許通過準直單元120的孔為止。準直單元120配置為準直從光導件716所發射的光(例如藉由通過相對窄的孔聚焦光)。附加性或替代性地,亮度強化單元719可幫助確保的是,只有適當的徧振光穿過孔。具有如本文中所述之伸長的孔及透鏡狀透鏡的準直單元120配置為以第二方向(例如垂直於孔及透鏡狀透鏡)準直光,而不以第一方向(例如平行於孔及透鏡狀透鏡)準直光。因此,準直單元120可配置為1維準直單元。因為圖11中所示的光發射單元110包括反射性漫射單元718,可在不使用額外漫射單元的情況下以第一方向漫射由準直單元120所發射的光。
雖然光學構件146陣列及光學構件746陣列在 11 中圖示為具有相同間距,其他實施例被包括在此揭示案中。在其他實施例中,光學構件陣列可具有相同或不同的間距、相同或不同的形狀以及相同或不同的尺寸。雖然孔150陣列及孔750陣列在 11 中圖示為具有相同間距,其他實施例被包括在此揭示案中。在其他實施例中,孔陣列可具有相同或不同的間距、相同或不同的形狀以及相同或不同的尺寸。
12 為示例性顯示裝置800的示意圖。顯示裝置800類似於參照 1 所述的顯示裝置100、參照 8 所述的顯示裝置400及參照 11 所述的顯示裝置700。例如,顯示裝置800包括影像顯示單元130及美學表面單元140。在 12 中所示的實施例中,影像顯示單元130包括發射性影像顯示單元。因為影像顯示單元配置為發射光,光單元被忽略。例如,影像顯示單元130包括以2維陣列佈置的複數個像素。各像素包括一或更多個發射性構件(例如OLED)。例如,各像素包括紅、綠及藍色發射性構件(例如子像素),使得像素配置為發射具有所需色彩的可見光。
美學表面單元140可包括非平面形狀。例如,在 12 中所示的實施例中,美學表面單元140包括彎曲形狀。這樣的非平面形狀可允許顯示裝置的外部表面如本文中所述地與表面(例如交通工具表面)整合或形成表面的一部分。
雖然 12 圖示具有相同非平面形狀的影像顯示單元130及美學表面單元140,其他實施例被包括在此揭示案中。例如,在某些實施例中,影像顯示單元實質上為平面的,而美學表面單元為非平面的。在其他實施例中,影像顯示單元及美學表面單元兩者實質上是平面的,或具有不同非平面形狀。
雖然 1 7 10 11 圖示具有實質上相同的表面區域的影像顯示單元130及美學表面單元140,其他實施例被包括在此揭示案中。例如,在某些實施例中,影像顯示單元相較於美學表面單元具有較小的表面區域。在這樣的實施例中,由影像顯示單元所產生的影像可投射至美學表面單元上,以供傳輸通過美學層中的孔且由檢視者檢視。
本文中所述之不同實施例的各種元件可彼此結合使用。例如, 11 中所示的準直單元120可同 8 中所示的光單元110使用。附加性或替代性地, 8 中所示的準直單元120可同 11 中所示的光單元110使用。附加性或替代性地, 6 中所示的美學表面單元240或 7 中所示的美學表面單元340可同 8 中所示的準直單元120或 11 中所示的準直單元120以及 8 中所示的光單元110或 11 中所示的光單元110使用。
在某些實施例中,用於產生可直接由檢視者檢視之影像的方法包括以下步驟:發射光;在不以一第一方向準直該光的情況下以一第二方向準直該光,該第一方向垂直於該第二方向;及在不以該第二方向漫射該光的情況下以該第一方向漫射該光。在某些實施例中,發射光的該步驟包括以下步驟:發射在該第二方向上具有一實質朗伯強度分布的朗伯光,且該方法更包括以下步驟:在以該第二方向準直該光的該步驟之前,將該朗伯光轉換成在該第二方向上具有一實質一致之強度分佈的一致的光。在某些實施例中,該方法更包括以下步驟:將該光聚焦進一光吸收層的一孔陣列,以供由該檢視者直接檢視。
在各種實施例中,本文中所述的顯示裝置可併入例如為汽車、船及飛機的交通工具(例如該交通工具的鏡、柱、門的側面板、頭枕、儀表板、控制台或座位,或其任何部分)、建築燈具或結構(例如建物的內或外壁或地板)、器具(例如冰箱、烤箱、火爐、洗衣機、烘衣機或另一器具)、消費性電子產品(例如電視、膝上型電腦、電腦監視器及手持式電子產品(例如手機、平板電腦及音樂播放器))、傢俱、資訊亭、零售亭及類似物。
對於本領域中具技藝者將理解的是,在不脫離本發明之精神或範圍的情況下,可作出各種更改及變化。據此,除非依據隨附請求項及它們的等效物,不要限制本發明。
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧光發射單元
112‧‧‧非準直的光
114a‧‧‧光源系列
114b‧‧‧光源系列
114c‧‧‧光源系列
114d‧‧‧光源系列
114e‧‧‧光源系列
120‧‧‧準直單元
122‧‧‧準直的光
130‧‧‧影像顯示單元
132‧‧‧顯示像素
134‧‧‧影像像素
140‧‧‧美學表面單元
140a‧‧‧美學表面單元
142‧‧‧聚焦層
144‧‧‧美學層
144a‧‧‧美學層
144b‧‧‧內層
144c‧‧‧外層
146‧‧‧光學構件
148‧‧‧矩陣材料
150‧‧‧孔
150a‧‧‧孔
152‧‧‧基板
154‧‧‧樹脂層
160‧‧‧透明罩
240‧‧‧美學表面單元
256‧‧‧漫射單元
258‧‧‧光吸收邊界
340‧‧‧美學表面單元
356‧‧‧漫射單元
358‧‧‧光吸收邊界
400‧‧‧顯示裝置
424‧‧‧漫射單元
520‧‧‧準直單元
526‧‧‧調節構件
528‧‧‧準直構件
620‧‧‧準直單元
626‧‧‧調節構件
628‧‧‧準直構件
629‧‧‧集中構件
629a‧‧‧屈光部分
629b‧‧‧屈光部分
700‧‧‧顯示裝置
716‧‧‧光導件
718‧‧‧反射性漫射單元
742‧‧‧第一主要表面
746‧‧‧光學構件
744‧‧‧第二主要表面
748‧‧‧光反射層
750‧‧‧孔
800‧‧‧顯示裝置
圖1為顯示裝置之一個示例性實施例的示意圖。
圖2為美學層之一個示例性實施例的前視圖。
圖3為美學層之另一示例性實施例的前視圖。
圖4為美學表面單元之示例性實施例的示意圖。
圖5為安裝於交通工具中之顯示裝置之一個示例性實施例的說明。
圖6為美學表面單元之示例性實施例的示意圖。
圖7為美學表面單元之另一示例性實施例的示意圖。
圖8為顯示裝置之另一示例性實施例的示意圖。
圖9為準直單元之一個示例性實施例的示意圖。
圖10為準直單元之另一示例性實施例的示意圖。
圖11為顯示裝置之另一示例性實施例的示意圖。
圖12為顯示裝置之另一示例性實施例的示意圖。
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100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧光發射單元
112‧‧‧非準直的光
120‧‧‧準直單元
122‧‧‧準直的光
130‧‧‧影像顯示單元
132‧‧‧顯示像素
134‧‧‧影像像素
140‧‧‧美學表面單元
142‧‧‧聚焦層
144‧‧‧美學層
146‧‧‧光學構件
148‧‧‧矩陣材料
150‧‧‧孔
152‧‧‧基板
154‧‧‧樹脂層
160‧‧‧透明罩

Claims (30)

  1. 一種顯示裝置,包括: 一影像顯示單元; 一美學層,包括一矩陣材料及該矩陣材料中的一孔陣列;及 一聚焦層,安置於該影像顯示單元及該美學層之間,且包括一光學構件陣列,該光學構件陣列定位為通過該美學層的該孔陣列共同聚焦由該影像顯示單元所產生的一影像。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該矩陣材料的一外表面包括一實質純色。
  3. 如請求項2所述之顯示裝置,其中該純色為非黑色彩。
  4. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該矩陣材料的一外表面包括一裝飾圖樣。
  5. 如請求項1所述之顯示裝置,其中: 該美學層包括一內層及一外層; 該內層包括該矩陣材料;及 該外層包括一裝飾層。
  6. 如請求項5所述之顯示裝置,其中該裝飾層包括一實質純色。
  7. 如請求項6所述之顯示裝置,其中該純色為非黑色彩。
  8. 如請求項5所述之顯示裝置,其中該裝飾層包括一裝飾圖樣。
  9. 如請求項1所述之顯示裝置,更包括一半透明層,該半透明層覆蓋該美學層之一外表面的至少一部分。
  10. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該美學層包括一非平面形狀。
  11. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該影像顯示單元包括一點光源陣列。
  12. 如請求項11所述之顯示裝置,其中該影像顯示單元包括一非平面形狀。
  13. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該影像顯示單元包括一背光單元及一光閥陣列,且該影像顯示單元係經定位,使得該光閥陣列是在該背光單元及該聚焦層之間。
  14. 如請求項1所述之顯示裝置,更包括安置於該聚焦層及該美學層之間的一漫射層。
  15. 如請求項1所述之顯示裝置,更包括安置於該美學層之該等孔中之一或更多者內的一漫射材料。
  16. 如請求項1所述之顯示裝置,更包括安置於該美學層之該等孔中之一或更多者之一邊緣處的一光吸收邊界。
  17. 如請求項16所述之顯示裝置,其中該光吸收邊界至少部分地在該邊緣的一周邊周圍延伸。
  18. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該等孔最多占據該美學層之一表面區域的約50%。
  19. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該美學層的一厚度最多為該等孔之一尺寸的約125%。
  20. 一種顯示裝置,包括: 一影像顯示單元; 一美學層,在其中包括一孔陣列,該美學層的一外表面包括一裝飾表面;及 一聚焦層,安置於該影像顯示單元及該美學層之間,且包括一光學構件陣列,該光學構件陣列定位為通過該美學層的該孔陣列共同聚焦由該影像顯示單元所產生的一影像。
  21. 如請求項20所述之顯示裝置,其中該美學層包括一光吸收層。
  22. 如請求項21所述之顯示裝置,其中該光吸收層為一內層,而該美學層包括一外層,該外層包括該裝飾表面。
  23. 一種美學表面單元,包括: 一美學層,在其中包括一孔陣列,該美學層的一外表面包括一裝飾表面;及 一聚焦層,包括一光學構件陣列,該光學構件陣列定位為通過該美學層的該孔陣列共同聚焦由一影像顯示單元所產生的一影像。
  24. 如請求項23所述之美學表面單元,其中該美學層包括一光吸收層。
  25. 如請求項24所述之美學表面單元,其中該光吸收層為一內層,而該美學層包括一外層,該外層包括該裝飾表面。
  26. 如請求項23所述之美學表面單元,其中該裝飾層包括一實質純色。
  27. 如請求項26所述之美學表面單元,其中該純色為非黑色彩。
  28. 如請求項23所述之美學表面單元,其中該裝飾層包括一裝飾圖樣。
  29. 一種顯示裝置,包括: 一影像顯示單元;及 請求項23至28中之任何者所述的美學表面單元。
  30. 一種交通工具,包括請求項1至22中之任何者所述的顯示裝置。
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