CN1291354A - 电子显示设备的对比度增强 - Google Patents

Abstract

增强显示图象对比度特性的一种显示设备,包括一个象素结构,该象素结构定义了一个象素区域,包括一个有效象素区域和一个非有效象素区域。显示设备可能是诸如OLED或电致发光设备等的发射性设备:诸如液晶光阀设备等的透射性设备,或诸如双稳态反射性固醇类(BRC)液晶设备等的反射性设备。有效象素区域与全部象素区域的比值小于50%。显示设备包括一个有黑色矩阵的透明盖板,黑色矩阵在透明盖板的观看者一侧做成。显示设备可能是一个拼接显示器,在这种情况下黑色矩阵是在各个拼块被安装在其中以形成完整显示设备的集成板上做成的。对于反射性或发射性显示材料,显示设备包括一个含有为显示设备的象素提供驱动信号的电路板的电子部分。电子部分通过粘合剂固定在显示部分上。为给有效象素单元提供吸光性背景,电路板和粘合剂都是黑色的。显示设备的各个象素单元包括四个被非有效区域分隔的子象素元,这四个子象素元共同限定有效区域的面积。在显示器观看者一侧提供了一个透镜系统,用来把象素单元的有效区域产生的光线会聚到一个较小的区域,因此减小了显示孔径。显示器观看者一侧透镜之间的区域被涂以黑色材料形成黑色矩阵。黑色材料可在制作金属行电极之前沉积在前盖板上,以防止行电极对观看者而言产生一个反射性表面。

Description

电子显示设备的对比度增强

本发明要求于1998年2月17日的美国临时申请号为60／074，922的优先权益。

发明背景

本发明是关于电子显示设备，尤其是关于具有把在它上面显示的图象对比度增强功能的电子显示设备的。

电子显示器是响应电信号产生光图形的设备。平板显示器典型地是由包含显示材料的顶层和底层衬底装配的。显示材料发光的显示设备被称作发射性显示器。在电子显示器中使用的一种典型显示材料是有机发光二极管(OLED)材料。其他类型的电子显示器包括等离子体显示器、场致发射显示器和电致发光显示器。另外一种显示设备只透过和反射光线。这种类型的显示器被称为光阀显示器。

对于发射性显示器和光阀这两种显示器，显示图象明亮而表现出强对比度都是很重要的。对比度是显示器的一个最重要的性能参数。它在使用显示信息的能力方面是一个重要因素，并在采购者的抉择中发挥重要作用。发射性显示器的对比度的一个简单定义是显示器发出的有用光(例如，信号)与无用光(例如，噪声)的比值。在所有的实际环境中，无用光取决于外界反射光。

反射光可以是特定反射光或散射光。特定反射光尤其讨厌，因为观看者看到外界光源迭加到图象上的一个反射图象，更由于它集中在一个特定的反射角，因此在特定角度上降低了图象对比度。散射光在显示图象上迭加了一定的模糊从而降低了对比度，限制了可视灰度等级的范围，从而限制了观看者可检测到的信息内容。

为了使显示设备的性能最佳，希望反射光最小。也希望反射光是散射光而不是特定反射光。

发明概要

本发明体现在具有显示图象对比度增强特性的显示设备中。

根据本发明的一个方面，显示设备具有定义了一个相对较小的孔径的有效单元和位于有效单元平板上面的黑色矩阵。

根据本发明的另一个方面，显示设备是一个拼块式的显示设备，黑色矩阵是在每一个拼块都安装在其中的光学集成器板的表面上做成的。

根据本发明的另一个方面，显示设备包含一个通过粘合剂连接起来的电子部分和显示部分，粘合剂是黑色的，以便吸收通过显示部分的外界光线。

根据本发明的另一个方面，显示设备具有一种象素结构，它定义了一系列空间分割的子象素单元，同时定义了一个小于50％的孔径。

根据本发明的另一个方面，显示设备包含一系列透镜，它把由有效单元产生的光线会聚为比有效单元面积更小的区域。这些透镜可以是反射的、折射的或反射与折射的结合。

根据本发明的另一个方面，透镜以相对较陡的侧面做成，其中相邻的透镜形成一个光阱，它禁止进入透镜之间的区域的光线反射。

仍然根据本发明的另一个方面，透镜之间的区域被涂以黑色材料，构成黑色矩阵结构。

根据本发明的另一个方面，象素结构包含一个金属行电极、有效单元、一个透明列电极和一个透明前面板，其中从观看者的一面可以看到的金属行电极部分被涂以或沉积在黑色材料上。

详细描述

图1是一个可以使用本发明的对比度增强的示意性显示器结构的立体透视图。

图2是一个可以使用本发明的对比度增强的可替代显示器结构的立体透视图。

图3是具有图1所示结构的拼块的后视图。

图4是具有图2所示结构的拼块的后视图。

图5是拼接显示器的四个拼块的前视图，每个拼块都具有图1所示结构。

图6是拼接显示器的四个拼块的前视图，每个拼块都具有图2所示结构。

图7是用于具有图2所示结构的显示设备的单色象素格式的部分前视图。

图8是用于具有图2所示结构的显示设备的一个可替代单色象素格式的部分前视图。

图9是具有图2所示结构的拼块的前视图，它给出了实现与拼接的行、列电极的电气连接的一种方法的例子。

图10是图9所示拼块的沿线F10的剖视图，它给出了列电极接触结构的例子。

图11是图9所示拼块的沿线F11的剖视图，它给出了行电极接触结构的例子。

图12是一个具有图1或图2所示结构的拼接显示设备的部分立体透视图，它在描述用于显示设备的黑色矩阵的一种示意性的安装方法或示意性实现时是有用的。

图12A是图12所示的部分立体透视图的一部分的详细视图。

图13是两个相邻拼块的玻璃盘的一部分的剖视图，它演示了拼块怎样通过图14所示的竖框连接起来。

图14是一个适用于连接拼块从而形成具有本发明的对比度增强特性的拼接显示器的竖框的透视图。

图15是用于具有图1或图2所示结构的显示设备的象素玻璃板的剖视图，它在描述形成用于显示设备的黑色矩阵时是有用的。

图16是具有图1或图2所示结构的相邻拼块的两个象素的玻璃板的剖视图，它在描述通过拼接边缘形成黑色矩阵的方法时是有用的。

图17是诸如图1或图2所示的显示设备的相邻象素的剖视图，它在描述形成用于显示设备的黑色矩阵的方法时是有用的。

图18是相对于黑色矩阵线宽的玻璃厚度图，它在描述本发明的对比度增强特性时是有用的。

图19是一个示意性显示器结构的剖视图，它使用一个透镜结构来把有效单元产生的光线会聚成相对较小的孔径。

图20是一个示意性两部分显示器结构的剖视图。

详细描述

在如下所述的示意性实施例中，不一定依据附图，事实上，为有助于本发明的描述夸大了附图所示的特性。

对比度增强，至少在一定程度上，取决于显示设备的种类。本发明根据使用OLED作为有效象素单元的发射性显示设备来描述。然而，可以理解这里描述的对比度增强技术能够使用在其他类型的发射性显示器上，例如，电致发光显示器、阴极射线显示器、和等离子体显示器。同时可以应用到反射性显示器和光阀显示器，如液晶显示设备。一个反射性显示器的例子可以由，例如，能够提供低功率、双稳态显示的双稳态反射性固醇类(BRC)液晶材料构成。为了搞清楚本发明的对比度增强特性如何应用于显示设备，先搞清显示设备的结构是有帮助的。

图1给出了一个OLED显示设备100的示意性结构的立体透视图。图1所示设备可以由独立的电子部分和显示部分构成或由一个单一单元构成。如下所述，到显示设备的行和列电极的连接是沿着设备的两个互相垂直的边缘进行的。

当图1所示的显示设备由一个单一单元构成时，它在一块电路板110上制成。这块电路板可能包含，举例来说，一个电子模块(没有给出)，它为显示设备提供行和列驱动信号。该电子模块通过列过孔112和行过孔114耦合到显示设备的行和列电极上。图1中只给出了一个行过孔114。行过孔114连接到可能喷涂或印制在电路板110顶层的行电极116。显示材料118沉积在行电极114的表面上。在图1中，显示材料118作为固态平板给出。然而，这种材料可以是包含电子注入材料，如钙，的各自独立的OLED单元、一个发光聚合层和一个孔洞传输聚合层。可替代地，可以用另一种发光材料单元沉积在行电极114上。行电极114可以由金属，如，铝、镁或钙构成，或由多晶硅构成。

列电极122在显示材料118的上做成。列电极122通过从层110到层118的显示拼块各层中穿过的过孔112连接到电路板上。每个列电极122被电气耦合到各自不同的过孔112。列电极122典型地是由一种透明的导体材料，诸如二氧化铟-锑(ITO)构成。在本发明的示意性实施例中，在列电极122上形成的层121可以是一个光滤光器诸如非彩色灰度滤光器，具有特定构型的滤色器或极化滤光器。可替代地，层121可以是具有特定构型的黑色矩阵，它用黑线覆盖在显示层118的非有效区域，而对显示材料的有效单元是透明的。

当层121是一个非彩色灰度滤光器或特定构型的滤色器时，它可以使显示器的对比度增强，因为通过滤光器并被显示材料反射的外界光线两次通过滤光器，而由有效象素单元产生的光线只通过滤光器一次。特定构型的滤色器是由覆盖对应象素颜色的各自的滤光器部分构成(例如，红滤光器覆盖红象素)。由于多数外界光线被吸收而由有效象素单元产生的光线的很少一部分被吸收，这些滤光器获取了进一步的优势。

图1所示显示拼块的最后一层，是一个透明的盖板120，它可以是浮动玻璃或其他透明材料。

如果图1所示的拼块是由独立的电子和显示部分构成的，那么显示部分可以通过在透明盖板120的背面沉积可选层121制成。下一步，沉积透明列电极122，然后OLED材料118在列电极122上做成，行电极114被做成与OLED材料接触在一起。

电子部分是通过在电路板110上制造过孔、在电路板110背面制造导电印制线(没有给出)并把电子模块(没有给出)连接到过孔构成的。图1所示的独立的电子和显示部分的例子可以通过沿着它们的边缘用凸起连接行和列过孔，或者通过在其中一部分中的行和列过孔上插入导电单元，例如导线，以便导体单元从过孔中延伸出来，从而把两部分连接到一起。然后在两部分连接到一起的时候，把导电单元与另一部分的对应的过孔相连。如下所述，诸如图1所示的显示设备的对比度，如果显示设备是由两部分构成，可以通过用黑色材料制造电路板110，把电路板110的前(上)表面喷涂成黑色，或使用黑色粘合剂连接电子部分和显示部分而得到增强。除行电极116和OLED材料之外，上述电路板的所有层都是透明的。因此黑色背板形成一个黑色矩阵，象素材料就放置其中。在制造显示部分的时候，为了获得更有效的黑色矩阵效果，可以用诸如ITO，或钙、镁或铝之类的透明导体制造行电极，其中可以被观看者看到的金属电极部分被覆盖以暗色(如，黑色)材料。在这个可替代的结构中，仅有的非透明材料是发射性的OLED材料。

图2给出了一个可替代显示器结构的示意性立体透视图。图2所示的显示器结构由两部分构成：一个显示部分102和一个电子部分104。

显示部分102包括一个可由，例如，浮动玻璃，制成的透明的前面板120。透明列电极122由诸如ITO的透明导体在前面板120上制成。这些条带可以通过沉积然后蚀刻出一个ITO层制成，或通过选择性地沉积出各自的ITO条带制成。红、绿、蓝的OLED材料或其他显示材料124和126被沉积在列电极上来限定象素的有效区域。OLED材料典型地包括一个沉积在列电极122上的孔洞传输聚合层(没有给出)，和一个沉积在孔洞传输聚合层(没有给出)上的发光聚合层(没有给出)。正如下面参考图5和图6所述，希望显示材料124和126只占用象素区域的一部分(例如，小于50％，在25％左右更好)。一个可能由，例如，钙，制成的电子发射层(未单独给出)被沉积在OLED材料124和126上。行电极128在显示材料124和126上制成。一个可选的绝缘层130在行电极上制成。该示例性的绝缘层130可以用任何绝缘材料制成。为保护显示材料希望使用低温处理来制造绝缘层130。示意性的材料包括聚酰亚胺或其他低温无机材料。如下所述，透明的或至少半透明的绝缘材料130是有好处的。绝缘材料130可以使用厚膜或薄膜沉积技术来实现。绝缘材料130包括一系列与行电极128和列电极122对齐的开口131。

在绝缘层上面沉积了一系列可选连接盘132。举例来说，连接盘132可以使用蒸发沉积铝或诸如银溶液的金属墨迹或涂层来制造。它是利用厚膜处理来沉积的。正如下面参考图9到11所述，连接盘132通过穿过绝缘材料扩展开来的过孔耦合到列电极122和行电极128。每一个示意性的连接盘只和一个行电极或一个列电极有电气连接。然而，为确保良好的接触，每一个连接盘132可以同时在几处连接到它对应的行或列电极。

绝缘层130和连接盘132是可选的。如果不使用这些层，可以制造直接连接到行电极128和列电极122的导电凸起(没有给出)。如下所述，这些导电凸起可以被放置在与显示部分对应的导电凸起适配或直接与行和列电极适配的位置。为保证良好的电气接触，可以制造几个导电凸起，与每一个行电极128和列电极122进行电气连接。

电子部分104包括：图象处理和显示驱动电路(图2中没有给出)，一个举例来说可以是氧化铝(Al₂O₃)薄板的电路板110、沉积的导电体140、可选的连接焊盘142和过孔144，过孔通过电路板110在导体140和焊盘142之间建立电气连接。导体140、过孔144和连接焊盘142都可以采用厚膜沉积处理加上一层金属墨迹或涂层。连接焊盘142也可以通过蒸发沉积铝制成。电子部分的连接焊盘142与显示部分的连接盘132是一一对应的关系。在本发明的示意性实施例中，通过在显示部分与电子部分之间采用各向异性的导电胶实现连接焊盘142与连接盘132之间的电气连接。

但是，可以想象能够使用其他方法把连接焊盘与它们各自的连接盘连接起来。例如，连接盘132和连接焊盘142可以用易变形材料制造并模制成在连接焊盘或连接盘上具有扩展部分的形状。当电子部分适配于显示部分时，连接焊盘142和连接盘132的模制部分就接触并变形，这样，在对应的连接焊盘和连接盘之间提供了电气连接。连接焊盘142和连接盘132也可以通过凸起连接技术，或者使用插入连接焊盘142或连接盘132中的一个之中，并在电子部分104适配于对应的显示部分102时，连接到连接盘132或连接焊盘142的导线。

可替代地，连接盘132、连接焊盘142和绝缘层130可被省略，而过孔144与行和列电极之间的连接可以通过在每个过孔144上生成突出的导电凸起(没有给出)来完成，该导电凸起的位置与显示部分102的行和列电极上对应的突出的导电凸起相适配。

在这些配置的任何一个中，如果各自的凸起直接接触或通过各向异性的导电胶接触，则显示部分可以使用非导电性粘合剂连接到电子部分。示意性的各向异性的导电胶可以，举例来说，通过把导电材料的颗粒压到粘合剂内，以便对粘合剂施加压力时，颗粒接触并形成导电路径来制造。可替代地，这些颗粒可以用铁氧体材料制造并使用一个额外施加的磁场在一个希望导电的方向上(例如，垂直地)排列。这种封装和连接方法的进一步的细节将在下面参考图20描述。

正如上面参考图1所述，图2中显示设备的对比度，可以通过在连接电子部分104和显示部分102的粘合剂中加黑色颜料，或通过使用透明或半透明的粘合剂并用黑色材料制造电路板144以便为发射材料124和126提供黑色背景，得到增强。为得到最大的对比度增强，希望省略接触焊盘142、接触盘132和绝缘层130，或者如果有，也应该是透明或半透明的。透明连接焊盘142和连接盘132可通过使用薄膜技术沉积而成。除此之外，正如上面参考图1所述，希望使用黑色材料隐藏行电极或采用透明材料制造行电极。

图1和图2所示的显示结构可用于全尺寸显示设备或一个更小的拼块。很多小拼块可以连接起来形成很大的显示设备。图3是一个具有图1所示结构的显示拼块的底视图。如图3所示，电路板120包括通过过孔114和112分别连接到显示器的行和列的电子电路134。在本发明的示意性实施例中，电路板120可用被冲压或钻孔以形成过孔114和112的陶瓷未烧结绝缘板来制造。把电路134与过孔112和114连接起来的导体140可被印制或喷涂在未烧结绝缘板上，并在烧结前填充过孔。导线140沿电路134的边缘耦合到过孔112和114。电路134通过导体310耦合到接收工作电源并通过导体312和连接器314接收数据信号和定时信息。

图4是一个具有图2所示结构的显示拼块的底视图。该拼块也包括电子电路134，导线140、工作电源线310，数据和定时信号线312和连接器314。但是，在本实施例中导线140并不限定在拼块的边缘，而是通过拼块的内部象素位置与显示设备的行和列电极相连。

图5给出了可在具有图1所示结构的拼块中使用的示意性象素空间分隔的象素框图。过孔112和114沿拼块边缘的布置允许多个拼块以在实际上不可见的拼块之间提供连接点的方式进行贴合。图5所示的象素间隔允许导电过孔沿拼块边缘安装，而不会在装配后的拼接显示器中破坏象素间隔的连续性。图5演示了四个拼块530、540、550、560。虚线524合522给出了象素边界。这些线只供理解象素布局之用。象素的有效部分526只占用大约整个象素面积的1／4。它规定了一个大约25％的象素孔径。该孔径是有效象素面积与非有效象素面积的比值。在本实施例中，有效区域不是在象素区域的中心，而是如图5所示偏左、偏上。

如图5所示，这个象素间隔沿显示器边缘为过孔114和112留下了空间，以便与象素的行和列电极相连，而不妨碍拼块边缘附近的象素的正常间隔。在图5所示的样本实施例中，从有效区域526到拼块边缘的距离d_e大约是从象素526的有效区域的边缘到象素边缘112或114的内部距离d_i的两倍。

虽然图5所示象素框图中，象素的有效区域在水平和垂直方向上都有偏移，但也可以想象有效区域只在垂直方向上偏移。在这样的配置中，与行电极的接触是在有效象素材料的下面完成的，因而，不需要偏移象素的有效区域。

图6是一个可替代的适合用于如图2所示的拼块的象素布局。在图6所示的布局中，象素的有效部分526在各自象素区域的中心，连接显示器行和列电极到电子部分的过孔144是在各自的象素单元之间形成的。在拼块的所有边沿上，有效区域526的边缘和显示边缘612之间的距离是相等的。而从有效象素区域的中心到边缘的距离是象素尺寸的1／2。然而，正如下面参考图12和12A所述，为了允许插入竖框并连接相邻拼块，从边缘象素的中心到拼块边缘的距离略小于象素尺寸的1／2。如下所述，竖框被典型地用于既连接显示设备上的拼块又隐藏了拼块接合的边缘。

上述显示器通常是单色显示器。象素有一个受各个行和列电极对控制的各个发射区域。如图7和8所示可以实现彩色象素。图7给出了有分开的红(R)720，绿(G)722和蓝(B)724子象素的一个单一象素。三个子象素720、722和724中的每一个都有通过过孔710、712和714分别连接到电子部分的各自的列电极(没有给出)。所有三个子象素公用一个单一的行电极(没有给出)。该行电极通过剖视图中给出的过孔716耦合到电子部分。行电极的过孔716在剖视图中给出，因为它位于行电极的下面，所以是看不见的。三个一组的子象素结构的几何尺寸由子象素高度d_SH、子象素宽度d_SW和有效子象素区域到象素区域边缘的距离d_e定义。对于本发明的一个示意性实施例，这些尺寸在表1中依据象素尺寸P给出。

表1

d_SH                ．5P

d_SW                ．16P

d_e                 ．25P

图8给出了一个可替代彩色象素结构。该结构包括四个子象素单元830、832、834和836。这些子象素单元中的两个830和836在有效的时候发射绿光，而其他两个象素单元832和834分别发射红光和蓝光。该结构被称为四-子象素结构。该结构使用两个绿色子象素是因为彩色显示器中更多的亮度信息包含在绿色象素而不是红色或兰色象素内。可替代地，如果一个特定的显示技术不能在一个色带上产生与在另一个色带上相同强度的光，则相同的两个象素可以是低发射能力的颜色。举例来说，对于OLED显示器，让两个同样的象素为红色而不是绿色更为有利。对于电致发光显示器，让两个同样的象素为蓝色更为有利。因而，在很多显示技术中，同一颜色相同两个子象素的使用允许更亮的显示。除此之外，四象素的子象素的空间间隔降低了象素结构的可视性并改进显示设备的可察觉的空间分辨率，尽管图8所示的示意性象素结构有一个大约25％的孔径。另外，子象素的间隔允许过孔布置在子象素区域之间。

图8所示象素结构使用了两个行电极(没有给出)和两个列电极(没有给出)。行电极通过过孔816和818(在剖视图中给出)耦合到电子部分，而列电极通过过孔810和812耦合到电子部分。四子象素结构的几何尺寸由子象素高度d_SH、子象素宽度d_SW、有效子象素区域到象素区域边缘的距离d_e和相邻子象素之间的距离d_SI定义。对于本发明的一个示意性实施例，这些尺寸在表2中定义。

表2

d_SH                ．25P

d_SW                ．25P

d_e                 ．125P

d_SI                ．25P

虽然图7和图8给出在水平和垂直方向上距离d_e和d_SI是相等的，但可以想象这些值可以不同。图7和8所示示意性象素结构都使用大约覆盖四分之一象素面积的有效象素区域来产生一个大约25％的象素孔径。该值只是示意性的。本发明可以采用更大或更小的象素孔径。

但是，本发明示意性实施例中相对较小的象素孔径，产生了一级对比度增强。如图8所示，小孔径和四子象素之间的空间间隔的结合，通过在显示图象的时候隐藏象素结构获得更多的好处。

另外的对比度增强途径是减少来自显示设备表面的外界光线的反射。减少来自显示设备表面的外界光线反射的一个途径是在显示器表面的任何位置增加一个吸收黑色矩阵，它不会阻碍或吸收象素发射的光线。对于光阀显示器，黑色矩阵在光阀区域之间放置。如果黑色矩阵恰当地与象素结构排列，则发射或通过的光线几乎不会受到阻碍。但是，落入黑色矩阵的外界光线被吸收并不会影响被显示设备的象素结构所发射、反射或通过的光线。可以通过印制或平版印刷方法实现黑色矩阵。黑色矩阵的形状可以是一维的(例如，线)或二维的(例如，孔径矩阵)。黑色矩阵的材料可以是任何的吸光材料(例如，墨迹、涂层、染料等)。好的吸光材料优选弱吸光材料(例如，有较多的残余反射)，而且，“无光泽黑色”(例如，残余反射更多的是散射而不是反射)相对于“有光泽黑色”(残余反射更多的是特定反射而不是散射)是一个改进措施。

可替代地，如下参考图12所述，黑色矩阵可以加在前表面玻璃的内侧(不是观看者一侧)或衬底的观看者一侧。在所有的结构中，在前表面玻璃的任何观看者一侧都有一个特定反射元件不覆以黑色矩阵(例如，发射光线的出口区域和结构中黑色矩阵没有覆盖的前表面玻璃观看者一侧的所有区域)。可通过在任何这些区域上覆盖抗反射涂层来获取对比度的改善。抗反射涂层把典型地为5％的特定反射成分减少到低于该数值。结合这些黑色矩阵的定位，黑色矩阵与抗反射涂层的组合进一步降低了不希望的反射。

正如上面参考图2所述，装配后的显示设备的电子部分可包含与穿过显示区域的各自的行或列电极建立电气连接的连接盘132。图9、10和11给出了建立连接的示意性方式。图9是一个示意性显示设备的前视图，图中连接盘132以虚线框给出。为表达清楚去掉了绝缘层130。图9也包括两个行电极128A和128B和两个列电极122A和122B。列电极122A通过过孔914连接到连接盘132A。列电极122B通过过孔916连接到连接盘132D。行电极128A和128B分别通过过孔910和912各自连接到连接盘132B和132C。

图10和11给出了图9所示电子部分分别沿直线F10和F11的剖视图。图10和11包含了在图9中省略的绝缘层130。如图9所示，到列电极122B的连接916是在显示设备的有效象素单元之间的区域实现的。因此，图10只给出了浮动玻璃衬底120、列电极122、绝缘层130和连接盘132D和132E。连接盘132D和列电极122B之间的过孔916是在绝缘层130上的开口131上制成的。举例来说，通过让印制过程中使用的银浆或银汁流过开口131并与列电极122B接触，连接盘被印制在电子部分上的时候，就建立了这样的连接。

图11给出了连接到行电极的一个示意性方法。如图9所示，到行电极的连接是在显示器中包含有效象素单元124的区域实现的。图11给出的显示器片段包括玻璃衬底120、透明列电极122、显示材料124和行电极128B。如图9所示，连接盘132B使用过孔910与行电极128B连接。该连接是在绝缘层130的开口131上完成的。如图11所示，提供了几个开口，以便连接盘132B和行电极128B之间的连接可以在几处进行。这些开口提供了可以增加显示设备成品率的冗余。虽然图10中没有给出，到列电极122的连接也是在沿着连接盘的一系列位置上进行的。参照图9，举例来说，有三个过孔916实现连接盘132D和列电极122B之间的连接。

由于ITO的导电性不如铝或银，因此可能从电子模块134连接到列电极的位置沿着列电极有阻性压降。为减小阻性压降的幅度，可以沿着列电极在几个间隔点上把电子模块连接到每个列电极上。因为希望这些点不是邻近的，可以给每个列电极122分配两个、甚至三个连接盘132。因此，连接盘132和连接焊盘134的数量可能多于行电极和列电极的和。可替代地，可以制造与沿着显示设备的长度方向的ITO电极接触的金属导线。希望使用黑色材料从观看者一侧上把金属导线隐藏起来，或希望金属导线比较细，以防止这些导线特定角度的反射影响显示图象。

如上所述，拼接和非拼接显示器的一个共同结构是黑色矩阵。黑色矩阵可以用黑线装配成。黑色矩阵典型地放置在象素的有效部分之间以吸收这些区域的外界光线从而增加显示对比度。举例来说，黑色矩阵线能够在CRT前屏上的荧光物质之间或液晶显示器规定的象素位置之间找到。在拼接显示器中，黑色矩阵线典型地小于竖框并被典型地放置在象素表面。因为黑色矩阵线是间断的并在象素之间放置，它们不会打断图象的连续性。

本发明采用一种光学结构，它可以被采纳到拼接显示器，使拼块之间的物理沟道与黑色矩阵区分不开，因而对观看者来说是不可见的。这种集成结构也可以用于非拼接显示器，把黑色矩阵加到在发射性象素材料表面没有黑色矩阵的显示设备上。

图12和12A给出了这种结构的一个演示。图12是一个部分装配的拼接显示器的剖视图。图12A给出了图12所示显示设备的一部分细节。显示设备的主要元件是一个框架1214、一个举例来说，玻璃或塑料的透明平板1220、一系列形成黑色矩阵的黑线1210和形成显示器的拼块100。光学集成器结构的主要特性是黑线1210的类似于黑色矩阵线的有相同宽度和等于象素尺寸的间隔的特定构型。这些黑线1210可以与显示器中所有象素之间的纹路对齐，包括拼块100之间的沟道1212任何一侧的象素。黑线的光学集成器构型也用作竖框，其中光学集成器结构中的一些黑线放在显示拼块100之间的沟道1212上面，从而防止了看到这些沟道。装配时，拼块100的玻璃衬底120被放置在与透明平面1220的背面的黑线1210邻近的位置，它形成了集成结构。

不象传统的黑色矩阵，所揭示的用于显示拼块集成的光学结构被放置在包含象素的平面上(类似于竖框结构)，拼块100的观看者一侧，具有与显示拼块接触的黑线构型。不象竖框，光学集成器结构1220相对较窄，以便使覆盖拼块之间的接缝黑线必要地与形成黑色矩阵的黑线有同样的宽度。因此，所揭示的结构同时提供了黑色矩阵和竖框的功能，但竖框线是看不见的，因此，对观看者而言，由于在光学集成器结构1220的构型的所有的线都必要地与之相同，因而实际上是不能分辨出来的。据此，观看者只看到一个一致的黑线构型。本发明这方面的一个关键特性是在所揭示的光学集成器结构中黑线构型和竖框都有精确的规定，以便拼块之间的物理沟道对观看者而言是隐藏着的，同时很少甚至没有发射光线被阻碍而不能到显示器外面。除此之外，黑色矩阵和竖框不会破坏较大的甚至跨过拼块间沟道的图象的连续性。

如上所述，带有黑色矩阵线1210的前玻璃平板1220可用于为全尺寸显示器加一个黑色矩阵到显示设备上。如上所述，制造显示设备时，由于有效象素单元有黑色背景，前玻璃平板1220可通过为显示设备提供一个增强的黑色矩阵来进一步增强对比度。黑色矩阵在这样一个显示器中的使用，也使得不必再用黑色材料遮蔽行和／或列电极的反射，因为这些区域被黑色矩阵覆盖。

为了更容易描述图12所述的光学集成器结构，首先描述用分立竖框连接拼块的一种方法。图13是根据本发明的通过竖框1310连接起来的两个拼块100的部分剖视图。每个拼块包括一个玻璃衬底120；拼块结构的其他部分没有在图13中给出。该示意性拼块包括大致定位于玻璃衬底120底层表面的有效显示材料(没有给出)。该示意性拼块也包括形成黑色矩阵一部分的黑线1313。

图14是一个适用于根据本发明的显示设备的示意性竖框1310的透视图。竖框1310包括一个上表面1410，它可用黑色材料制造，或者印刷或喷涂成黑色。为保证竖框不在显示设备上产生人工的痕迹，希望竖框的上表面在尺寸、颜色和光泽上与黑色条带1313严格匹配。竖框1310也包括一个有侧表面的底条1412，它被希望用浅色材料(如，白色)制造。可替代地，竖框的底条可以是透明的并在接近透明衬底120处有一个折射率。希望竖框的底条是浅色或透明的，以便竖框框架内的任何光线的漫射特性与拼块内象素之间的光线相同。如果在拼块边缘的光线漫射与接近中心处不同，举例来说，在显示图象上可看到亮度减弱的带状边缘。在竖框的两个或更多的侧表面1412和顶条的下表面1414涂以粘合剂，把竖框1310与与它要连接的两个拼块粘接在一起。如果所有这些表面都涂有粘合剂，竖框可不用集成结构1220就把拼块连接成显示设备。在这种情况下，根据本发明的黑色矩阵可以在各自拼块的透明衬底120的观看者一侧制成。

为确定黑色条带或发射性显示器玻璃衬底的前表面上的竖框的最佳排放位置，理解显示器的发光特性是有帮助的。图15给出了一个包括底面1510和顶面1512的示意性玻璃衬底的剖视图。图中给出了一些从底面1510的一点放射出来的光线1514、1516和1518。一些光线1514透过玻璃射出而一些光线1518则在内部完全从顶面1512反射回来并被玻璃板吸收。这两类光线之间的过渡区的光线是1516，它被折射成与衬底120顶面1512平行的一个角度。

过渡区内的光线1516的入射角被称为临界角(Θc)以小于临界角到达表面1512的光线能够射出玻璃，以大于临界角到达表面1512的光线被全部从内部反射回来。临界角取决于玻璃衬底120的折射率n_glass，如等式(1)所示：Θc=Sin^-1(l／n_glass)         (1)

在本发明的示意性实施例中，n_glass=1．55，Θc=40°

拼接显示器是由放置在阵列中的拼块构成的，以便跨过拼块间沟道的象素之间的间隔可以与显示拼块内的象素之间的距离相同。因而，显示拼块的边缘距离是上一个象素的中心距离的一半(或略小于)。由于临界角，从玻璃板内一点发出的光线可经过的最远侧向距离为d_c=t_glassTan(Θc)，这里t_glass是玻璃厚度。因此，来自沟道区域的任何部分的光线都可以通过在沟道区域放置一个宽度W_m≥2d_c的黑色条带来阻挡。这样的黑色条带在图16中以竖框1310的顶面给出。由于光学对称性，同一黑色条带也阻挡了外界光线从而防止沟道区域被看见。因此黑色条带是沟道区域对于观看者来说是看不见的。实际上，对于任何限定的沟道宽度，黑色条带或竖框的顶条可能需要比2d_c略宽一些。

再次参照图12和12A所示的结构，各个拼块不必通过分立的竖框连接。相反，拼块可以直接装配在光学集成结构1220的背面，以便沟道直接定位于宽度为Wm的黑色条带上。如图12和12A所示，示意性集成结构1220位于拼块阵列上面，结构表面上的黑线与拼块的玻璃衬底120接触。黑线的中心与拼块之间的沟道对齐，以便观看者看不见沟道区域。虽然本发明的这个实施例不需要分立竖框，如果拼块通过竖框1310连接，集成结构1220可包括覆盖了竖框的顶面1410的黑线，在这种情况下希望竖框的顶条尽可能地细，以使拼块100的顶面与集成结构1220的背面之间的沟道最小化。可替代地，竖框1310可装配在具有黑色矩阵线的集成结构上。在这种配置中，竖框形成把拼块120嵌入其中构成组合显示器的框槽。该结构可以通过使用粘合剂直接把竖框粘接到集成结构1220，然后在把拼块嵌入显示器之前，在十字条1410的下侧1414和条带的一侧1412上涂以粘合剂。

光学集成结构1220上形成用于覆盖内部拼块沟道的竖框的黑线倾向于比典型的黑色矩阵线更宽，并可以阻挡从拼块边缘附近发出的一些或全部光线。为了在装配的显示设备上允许最多的光线通过并避免任何的人为失真，显示拼块和集成结构1220上的黑色条带希望精心设计并有特定的关系。

图17给出了包括两个象素区域的一个象素的剖视图。玻璃衬底120底层的发射区域1710有一个宽度d_p。可以逸出玻璃板并用于显示的光线在一个宽度为w=2d_c+d_p的区域内射出玻璃120的顶面。显示设备有一个均匀分布于一个被称为象素尺寸P的距离内的象素阵列。因此，为不阻挡任何可观测光线，希望黑色矩阵的宽度满足W_m≤d_p-2d_c。图17所示的尺寸给出了黑色矩阵条带不阻止所发出的光线的情况。

当玻璃衬底120的厚度和黑色条带的宽度满足上述准则时，显示器前面直接指向观看者的光线(例如，正常角度观测)不会受到阻挡，但大角度观测的一些光线可能被阻挡。但是，符合这些准则可以导致对比度的增强，因为显示器被黑色矩阵占据的部分更大了。换言之，用从大角度观测的光线阻挡换取从正常角度观测的更高对比度被认为是合适并可以接受的。

如上所述，在本发明的示意性实施例中，为了在象素内有安装与列电极形成电气连接的过孔的空间，示意性显示设备的象素有一个约为25％的孔径。因而，在本发明的示意性实施例中，d_p约为P／2。这个相对较小的孔径的优势是，通过更容易地隐藏内部拼块沟道并允许黑色矩阵有相对较大的条带尺寸，来改善显示对比度。

对于黑色条带宽度有两个准则：W_m≥2d_c(需要隐藏沟道)，和W_m≤P-d_p-2d_c(需要避免象素发出的光线受到阻挡)。图18绘制了这些准则的一个例子(即P=2W_p)。图18给出了同时满足沟道不可见和不阻挡可视光线要求的理想区域1810，作为选择玻璃厚度和黑色条带宽度之用。最理想的方案是有最大玻璃厚度的设计点1812，它是在可接受区域的顶点。在这点上，玻璃厚度是0．15P，黑色条带宽度是0．25P。设计满足以上要求的显示器模块和黑色条带，通过把各个模块集成在集成结构1220的后面，其结果是各个模块不易被它们之间的沟道发现，从而导致更大的显示区域。

在设计点1812，在任何观测角的光线都不会受到阻挡。图18中的设计条件1814比设计点1812更好，因为它产生最大对比度和最大玻璃厚度，但是在离轴观测时有一个很大的显示设备亮度的损失。在三角形1816，一些离轴光线被阻挡，但通过降低外界反射改善了对比度。

可以预期，通过用一种抗反射敷层覆盖集成结构1220的观看者一侧，并／或通过把一种如上参照图1所述的外界光线吸收器或颜色滤光器121，加到制造光学集成结构1220的材料的表面或里面，可进一步改善对比度。

同样可以理解集成结构1220可能包括一个覆盖在观看者一侧表面上的漫射器。这个漫射器增大了象素的视在尺寸，减小了各个象素和黑色矩阵结构的可见性。因而，漫射器可减小显示图象的粗糙度。从而，在包含特定反射的观测角上，漫射器增强了图象对比度。尤其对于有相对较大象素的显示设备或有相对较小象素但被设计成用来近距离观测的显示设备来说，这可能是很重要的。

减小象素结构可见性的另一种方法是采用一种有单独子象素的四象素结构，如上参考图8所述。这种象素结构提供了相对高水平的亮度，即使是在对于一种颜色没有很亮的荧光物质的显示器技术中。这种四象素结构中分开的子象素也提供了好的对比度和空间分辨率的视在增加。

集成结构1220提供了一个相对简单但准确的方法来对齐并安装拼接显示设备的各个拼块。具体的说，集成结构1220中的构型可以与所用象素准确地对齐，例如莫尔条纹构型，以便定位拼块，然后用光学透明粘合剂，例如，紫外固化的环氧树脂胶，把拼块安装在结构1220上。

本发明想出了不同于集成结构的其他方法来为显示设备提供黑色矩阵。一种方法是用吸光材料在玻璃衬底120的观看者一侧的表面上制造黑色矩阵。另一种方法是，举例来说，如图1所示的条带，在接近象素平板处包括吸光材料。如果在显示设备的有效象素区域之外使用了吸光材料，那么希望最小化发射区域的尺寸，并在保持最小亮度等级的同时，最大化吸光器的面积。有理想结构的显示器有一个相对较小的孔径。但是，当显示材料产生、透过或反射足够满足显示设备亮度要求的光线，和所覆盖的玻璃厚度相对于孔径较小时，小的孔径有最好的显示效果。

孔径很小但象素的有效区域相对较大(例如，大约50％)的结构也可能达到这些目标。对于拼接显示器，希望有效象素区域足够小以便允许在显示器的非有效区域制造过孔。达到这些目标的一个方法是具有这样一种象素结构，它包含一种透镜结构，该结构反射或折射由相对较大的有效象素区域和穿过相对较小的孔径通道提供的光线。如上所述，希望带有透镜的显示器的孔径小于或等于25％。象素的反射结构可以采用折射镜片、折射性内部反射、光管道系统，或涂以反射材料的表面。在一个最优配置中，象素的有效区域产生的光线被以最少次数反射，但在通过孔径出口之前，可能也要经过几次反射。如上所述，减小孔径尺寸的一个负面影响是增加了各个象素的可见性。相邻象素之间的间隔越大、显示设备的对比度越强，各个象素就越容易被看见。隐藏这样的象素结构的一个途径是在前面板玻璃的观看者一侧放置一个低反射率漫射或衍射表面(例如，一个空间衍射滤光器)。这使得有效象素区域对观看者而言看起来更大一些。

由相对较大的有效象素区域产生的光线可被减小并通过相对较小的孔径的一种方法在图19中给出。在这种结构中，透镜1910在前面板玻璃120的观看者一侧制成，并与象素的发射性或光阀部分1912对齐。如图19所示，象素的有效区域1912占用的面积大于光线通过并发射出去的透镜1910的开口。可替代地，对于更大的象素，或对于一个如图8所示的四象素结构的象素，对于每一个象素要制造多于一个的透镜并作为一个阵列或随机组放置在每个象素前面。该透镜在理想情况下有一个透明孔径，由象素的有效部分产生的光线通过它发射到观看者区域。如上所述，对于最大对比度，希望该孔径的尺寸尽可能与镜片允许的一样小。这种结构的顶层1914不希望是平面的以便特定方向的反射分量最小化。该表面可以是凸面、凹面、或任何其他理想的形状。透镜结构的侧面在理想情况下是反光的。

或者通过选择其反射率导致内部全反射的材料制造透镜，或者通过在透镜两侧涂以反射性涂层，可以把反射率赋予透镜结构1910的壁。希望透镜的底面(象素的有效区域1912附近)尽可能宽，以便尽可能多的光线进入该结构(例如，透镜底面的区域应该接近象素的有效区域的尺寸和形状并定位于接近有效区域的位置上)。观看者一侧透镜之间的区域1916在理想的情况下用吸光材料填充，在透镜1910的孔径周围形成黑色矩阵。这个黑色矩阵可以填充或敷涂在相邻透镜结构的各面之间的表面上。在该配置中，在透镜之间没有可以导致特定反射的平面区域。在图19所示的剖视图中适合于透镜各面的黑色矩阵的填充以1917给出。黑色材料的反射率是一个很重要的考虑。如果该材料的反射率小于透镜的，有效象素单元产生的光线可能不会在内部全反射，因而，可能被黑色材料吸收。通过选择低反射率的黑色材料，或者在加黑色材料之前用低反射率的材料预涂黑色矩阵区域，可以避免这种情况。

希望落在透镜侧面的黑色矩阵上的外界光线的任何特定成分以在相邻透镜上照射黑色矩阵这样一个角度被反射。因而结构1917对外界光线构成了一个光阱。透镜侧面的角度越陡，光阱的效果越好。通过由光阱构成的黑色矩阵结构1917，获取了对强光的抑制。该结构比使用吸光材料更有效，并且，由于表面没有平面元件而大大减少了从显示设备表面反射的光线的特定分量。实际上，因为光阱，即使在透镜之间的区域1916内没有黑色材料，图19所示的透镜结构也会产生很强的对比度增强。

发射光的一部分被透镜结构反射回象素而不是发射出去。然而，通过使用反射性尽可能强的象素，因而光线再次被反射并再次有机会被发射出去，这个损失可以最小化。一些外界光线可能落入孔径而影响从透镜结构中发射的光线。举例来说，当外界光线进入透镜并在透镜内的几次反射之后返回到观看者空间时，就可能发生这种情况。通过在透镜结构1910上涂以传输发射光但吸收所有其他波长或极化光的材料(例如，滤色器)，可以减小这种影响。另一种改进是在透镜孔径的观看者一侧涂以一种抗反射涂层去抑制如果不抑制则要从小的孔径区域反射回来的小分量。

透镜1910可以在构造显示设备的时候，使用任何与显示器技术兼容的制造技术，在盖板120的观看者一侧制成。可替代地，它们可以在一个分开的作业中制造，然后与显示器表面对齐，并使用光学粘合剂层压到显示器表面。显示器面板上透镜的形状可以包括一维(线性双凸透镜)和二维(分立的透镜阵列)两种。二维阵列提供了最大的对比度改善。透镜的两侧可以是直线的或曲线的(凸面、凹面或两者都是)。透镜顶上的孔径(从观看者一侧)可以是直线的或曲线的(凸面、凹面、或两者的组合)。但由于产生特定反射，不推荐采用直线或与显示器平面平行的形状。

透镜1910侧面的组合形状和透镜的孔径以及由象素有效发射区域发出的光线的特性决定了从显示器发出的光线的分布。正如众所周知的那样，通过根据反射率选择透镜材料，并通过合适地设计透镜侧面的反射结构，直到水平和垂直地正、负90°的角度上的光线从透镜的孔径发射出去是可能的。可能希望设计透镜结构1910以便把显示光线会聚到可能的观看者方向的方式来修整这种分布。这在观测亮度上相对于没有镜片的显示器表面产生了一些增益。这种光线分布的修整也可能对于这些特定的方向改善了显示设备的可察觉觉的对比度。

图19和图20的右侧给出了底面发射OLED显示器的例子。每个例子由两个结构组成：一个电子部分102和一个显示部分104，每部分都由多层构成。显示部分由一个玻璃衬底120组成，在它上面沉积了包括透明孔洞注入电极(例如，ITO)的有效显示材料1912、OLED材料、电子注入电极(例如，钙)和接触层1922。光线经由OLED材料产生并通过透明电极和玻璃衬底射出(因为光线通过OLED材料的衬底射出，它被称为底面发射器结构)。电子部分102由含有一个匹配于显示层上的接触层1922的接触层1920的绝缘衬底110、连接接触层到另一面导体的电子过孔112、和IC134组成。电子部分102同时用作用于封装的障碍层、用于显示的黑色衬底、并用作电子电路板。这两部分结构通过用一种可以同时在显示器和电路板结构中匹配的接触层之间建立电气连接的材料把它们连接起来、封装OLED材料(与氧和水蒸气密封隔离)，并把这两部分结构粘合到一起，最终构成显示器。

用于连接显示器和电路板层的材料典型地是由环氧树脂、其他两种部分加热或光照固化粘合剂、湿度催化粘合剂、和热固性或热塑性聚合物制成的。其中，热固性或热塑性聚合物掺入了诸如导电颗粒、涂以导电材料的颗粒、和磁性导电细丝和导电薄片等导电添加剂。这些材料典型地并不是黑色的。

这些材料可以通过加入黑色颜料或染料变成黑色。碳黑是一个合适的颜料的例子。如果碳黑加入的浓度太高，将使封装材料的导电性太强并影响接触。从0．1％到10％的浓度(基于重量)可以有效吸收光线但不会使封装材料导电性太强。黑色有机染料不会增加导电率，因此可以高浓度加入而使得封装材料成为良好的吸光器。

这些黑色封装材料可以以流体或粘液形式应用，但也可以以预成型平板或粉末的形式使用。使用封装／接触材料的过程的例子可能包括印制(丝网、喷墨、接触、辊轧，以及其他)、从注射器或类似的配料器中散布、或辅助膜片喷涂。实际的机械连接取决于封装材料的粘合特性。促进粘合的处理的例子包括催化剂、热处理、或电磁能，或可替代地，使用诸如超声焊接和加压等的物理处理。通过执行非对称单元处理给予这些封装／导体材料以非对称电气特性。用于获得非对称导电率的非对称处理的例子是加压、材料变形、电场或磁场对齐，和电子迁移。

如上参考图1和2所述，因为电子注入电极位于观看者与黑色封装材料之间，这些电极可能产生局部削弱显示器对比度的特定反射。从这些电极的反射可以通过最小化它们的面积或把这些电极的观看者一侧涂黑来减至最小。最小化它们的面积同时最大化了用于吸收外界光线的黑色材料的面积。把电子注入电极的观看者一侧涂黑可以通过首先在所有金属电极以后将要沉积的区域沉积一层黑色涂层来实现。

虽然本发明已经根据示意性实施例加以描述，可以理解它可以在附属权利要求的范围内以如上所述的更一般的方式被应用。

Claims (13)

1．一个具有一系列图象单元(象素)的显示设备，包含：

用于一系列象素的一个象素结构，该象素结构定义了一个象素区域，它包括一个有效象素区域和非有效象素区域，其中只有有效象素区域产生光线，其中有效象素区域与全部象素区域的比值小于50％；

一个有内表面和外表面的透明盖板，其中内表面非常接近象素区域；

一个在透明盖板外表面形成的黑色矩阵，黑色矩阵定义了被黑色材料包围的开口，开口与显示设备的有效象素区域对齐。

2．根据权利要求1的显示设备，其中象素区域的宽度为P，包括有效象素区域的宽度d_p和透明玻璃盖板的折射率n_glass，它定义了临界角Θc和厚度t_glass，黑色矩阵是由具有不等式W_m≤P-2(t_glasstan(Θc))-d_p所限定的宽度为W_m的黑色条带制造的。

3．根据权利要求2的显示设备，其中黑色矩阵条带的宽度W_m进一步由不等式W_m≥2d_c限定。

4．根据权利要求1的显示设备，其中透明盖板的折射率为n_glass，它定义了临界角Θc，厚度t_glass，和黑色矩阵是由具有不等式W_m≥2d_c所限定的宽度为W_m的黑色条带制造的。

5．根据权利要求1的显示设备，进一步包括一个位于一系列象素上面的滤光器，它使激励象素区域产生的光线通过并衰减通过透明盖板、特定构型的滤色器并被显示设备的象素区域反射的外界反射光线。

6．根据权利要求1的显示设备，其中象素结构包括一个行电极和一个列电极，用于驱动象素结构，其中有效象素区域包括从由发射性显示材料和反射性显示材料组成的一组材料中选出的一种显示材料，显示设备包括一个耦合到透明盖板内表面的电子部分，电子部分包括一块为象素结构的行电极和列电极提供电气信号的电路板。

7．根据权利要求6的显示设备，其中电路板用黑色材料做成，为有效象素区域提供一个吸光背景。

8．根据权利要求6的显示设备，其中电路板采用含有黑色材料的粘合剂连接到透明盖板的内表面，装配后的显示设备籍此为有效象素区域提供一个吸光背景。

9．根据权利要求1的显示设备，其中显示设备是包含光学集成板的一个拼接显示设备，黑色矩阵在各个拼块被安装在其中的光学集成板的表面形成。

10．一个具有一系列图象单元(象素)的显示设备，包含：

用于一系列象素的一个象素结构，该象素结构定义了一个象素区域，该区域包括一个有效象素区域和非有效象素区域，其中只有有效象素区域产生光线，其中有效象素区域与全部象素区域的比小于50％；

一个有外表面和内表面的透明盖板，其中内表面非常接近象素区域；

一个有内表面和外表面的透镜结构，透镜结构的内表面被耦合到透明盖板的外表面，透镜结构定义了一系列透镜，每个透镜根据有效象素区域的位置定位，并把有效象素单元的第一区产生的光线会聚到透镜的孔径，其中该孔径小于有效象素单元的第一区。

11．根据权利要求10的显示设备，进一步包括一个耦合到透镜结构外表面的黑色矩阵结构，黑色矩阵结构覆盖了透镜结构中不传输光线到观看者的那部分区域。

12．根据权利要求10的显示设备，其中各个透镜从透明盖板上凸出并具有相对较陡角度的侧面，透镜侧面的角度足以形成一个光阱，这样进入透镜结构的外界光线易于在透镜结构内部反射而不被观看者看见。

13．一个具有一系列图象单元(象素)的显示设备，包含：

一个包括一系列象素的显示部分，每个象素有一个象素结构，它定义了一个象素区域，该区域包括一个有效象素区域和非有效象素区域，其中只有有效象素区域产生光线，其中象素结构包括一个行电极和一个列电极，用于驱动象素结构，有效象素区域包括从由发射性显示材料和反射性显示材料组成的一组材料中选出的一种显示材料；

一个耦合到显示部分的电子部分，电子部分包括一块为象素结构的行电极和列电极提供电气信号的电路板；

一种把电子部分粘合到显示部分的粘合剂。

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