CN106940492A - 显示器及其使用的光学片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种显示器，包含显示面板、背光模组、光学片、及偏光片。显示面板包含第一色子像素、第二色子像素及第三色子像素。背光模组包含蓝光光源。光学片包含基板、透明突块、及光激发层。透明突块在垂直投影方向与第三色子像素重叠。光激发层包含第一光激发区域及第二光激发区域，第一光激发区域在垂直投影方向与第一色子像素重叠，第二光激发区域垂直投影方向与第二色子像素重叠，其中在第一光激发区域及第二光激发区域中的每一个包含多个第一色量子点及多个第二色量子点。偏光片位于显示面板与位于光学片之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示技术，尤其是一种显示器及其使用的光学片。
背景技术
出光效率是评估显示器节能的一个指标。显示器的出光效率通常是以其显示面板的出光强度与其背光模组的出光强度相除的百分比来表示。一般而言，液晶显示器具有显示面板与背光模组，并且显示面板通常具有基板、开关元件阵列、液晶、彩色滤光片及偏光片等结构。背光模组发出的光线通过显示面板的基板、开关元件阵列、液晶、彩色滤光片、及偏光片等结构后，由显示面板输出的光线的实际强度(Intensity)会衰减至背光模组发出的光线的强度的3％至5％，也就是出光效率只有3～5％。为了达到显示时必要的亮度，显示器必须采用更高出强度的背光模组，因而较为耗能。
此外，针对现有的液晶显示器，比较显示面板发出的光线的光谱与背光模组发出的光线的光谱，可发现对于红、绿、蓝三原光，显示面板发出的光线在红光波段及绿光波段的半高宽较宽且峰值较低，以致液晶显示器的彩度相对于电视***相关标准(NationalTelevision System Committee，NTSC)的彩度规范也较差。现有的液晶显示器通常只有达到约72％NTSC，在色彩的呈现上不如传统冷阴极射线管电视。
发明内容
为了解决习用技术上所面临的问题，本发明涉及一种显示器及其使用的光学片，藉以提升显示器的出光效率及/或彩度。
在一实施例中，一种显示器，其包含显示面板、背光模组、光学片、以及偏光片。显示面板包含多个第一色子像素、多个第二色子像素及多个第三色子像素。背光模组包含蓝光光源。光学片位于显示面板及背光模组之间，且光学片包含基板、透明突块、以及光激发层。透明突块间隔配置于基板上，且各透明突块分别在垂直投影方向与第三色子像素中的其中之一重叠。光激发层位于基板上，且位于透明突块之间。光激发层包含多个第一光激发区域及多个第二光激发区域。各第一光激发区域在垂直投影方向与第一色子像素之一重叠，而各第二光激发区域垂直投影方向与第二色子像素之一重叠。其中，第一光激发区域及第二光激发区域中的每一个包含多个第一色量子点及多个第二色量子点。偏光片位于显示面板与位于光学片之间。
在一实施例中，一种光学片，其包含基板、透明突块、以及光激发层。透明突块间隔配置于基板上。光激发层位于基板上，且位于透明突块之间。光激发层包含多个第一色量子点及多个第二色量子点，且透明突块的高度与光激发层的高度实质相同。
综上，根据本发明的显示器及其使用的光学片，其光学片设计了包含第一色量子点及第二色量子点的光激发层以对应于第一色子像素及第二色子像素，并且透过光激发第一色量子点及第二色量子点后来产生的第一色光及第二色光给第一色子像素与第二色子像素，藉以提升显示器的出光效率及彩度，进而达到节能的功效。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为第一实施例显示器的剖面示意图。
图2为第二实施例显示器的剖面示意图。
图3A为图1或图2中显示面板10对光学片20的局部投影示意图。
图3B为图1或图2中光学片20的局部放大图。
图4为保护层的局部剖面示意图。
图5为图1或图2中光学片20的一示范例的上视示意图。
图6为图1或图2中光学片20的另一示范例的上视示意图。
图7为图1或图2中光学片20的再一示范例的上视示意图。
图8为图1或图2中显示面板10另一示范例的剖面示意图。
图9为图1或图2中显示面板10再一示范例的剖面示意图。
其中，附图标记
1 显示器 2 显示器
10 显示面板 111 第一色子像素
113 第二色子像素 115 第三色子像素
13 第一基板 131 彩色滤光层
1311 第一色色阻层 1313 第二色色阻层
1315 第三色色阻层 1317 黑色矩阵层
133 共通电极 14 偏光板
15 第二基板 17 画素阵列
19 液晶层 21 基板
20 光学片 23 透明突块
25 光激发层 25A 第一光激发区域
25B 第二光激发区域 251 第一色量子点
253 第二色量子点 255 透明基底材料
27 偏光片 29 保护层
291 高分子膜 293 二氧化硅膜
30 背光模组 31 蓝光光源
33 导光板 35 黄光光源
37 准直膜 A1 第一方向
A2 第二方向 G 间隙
G1 间隙 G2 间隙
h1 高度 h2 高度
L1 长度 L2 长度
W1 第一宽度 W2 第二宽度
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
图1为第一实施例显示器的剖面示意图。参阅图1，显示器1包含显示面板10、光学片20以及背光模组30。光学片20位于显示面板10及背光模组30之间。
显示面板10包含多个第一色子像素111、多个第二色子像素113及多个第三色子像素115。背光模组30包含蓝光光源31。
光学片20包含基板21、多个透明突块23、以及光激发层25。透明突块23间隔配置于基板21上，且各透明突块23分别在基板21的垂直投影方向，即透明突块23对显示面板10的垂直投影，与第三色子像素115中的一者重叠。即，一个透明突块23的出光面对准于一个第三色子像素115的入光面。光激发层25位于基板21上且位于透明突块23之间。即，光激发层25与透明突块23位在基板21的同一表面上。光激发层25包含多个第一光激发区域25A及多个第二光激发区域25B。各第一光激发区域25A在基板21的垂直投影方向与第一色子像素111中的一者重叠，且各第二光激发区域25B在基板21的垂直投影方向与第二色子像素113中的一者重叠。即，一个第一光激发区域25A的出光面对准于一个第一色子像素111的入光面，且一个第二光激发区域25B的出光面对准于一个第二色子像素113的入光面。
于此，第一光激发区域25A及第二光激发区域25B中的每一个包含多个第一色量子点251及多个第二色量子点253。即，第一光激发区域25A同时具有第一色量子点251与第二色量子点253，而第二光激发区域25B亦同时具有第一色量子点251与第二色量子点253。
进一步地，显示器1中更可以包含一偏光片27位于显示面板10与位于光学片20之间。偏光片27能将由背光模组30射出并通过光学片20的光线，偏折至特定的方向后使光线进入显示面板10中。
在此实施例中，显示面板10包含第一基板13、第二基板15、画素阵列17、以及液晶层19。液晶层19位于第一基板13与第二基板15之间，画素阵列17位于第二基板15与液晶层19之间。第一基板13与液晶层19之间设置有彩色滤光层131。彩色滤光层131包含第一色色阻层1311、第二色色阻层1313、第三色色阻层1315。第一色色阻层1311、第二色色阻层1313、第三色色阻层1315与液晶层19之间还可以设置共通电极133，或视需求设置其他膜层。第一色子像素111包含第一色色阻层1311、以及第一色色阻层1311所对应的画素阵列17以及液晶层19的区域。第二色子像素113包含第二色色阻层1313、以及第二色色阻层1313所对应的画素阵列17以及液晶层19的区域。第三色子像素115包含第三色色阻层1315、以及第三色色阻层1315所对应的画素阵列17以及液晶层19的区域。画素阵列17具有多个画素电极、耦接画素电极的多个开关元件以及讯号线等。
在一些实施例中，显示器1更包含偏光板14，偏光板14位于第一基板13上。偏光板14与彩色滤光层131分别位于第一基板13相对的两侧，用以偏折显示面板10的出光朝向特定的方向。
当蓝光由背光模组30发出，经过光学片20并通过基板21后分别进入第一光激发区域25A、第二光激发区域25B以及透明突块23，通过第一光激发区域25A及第二光激发区域25B的蓝光将会激发第一色量子点251与第二色量子点253，以产生第一色光及第二色光，而通过透明突块23的蓝光将直接穿过。第一色光及第二色光由第一色子像素111及第二色子像素113的入光面进入显示面板10，第一色光通过第一色色阻层1311而由第一色子像素111的出光面发出，第二色光通过第二色色阻层1313而由第二色子像素113的出光面发出。蓝光经由第三色子像素115的入光面进入后，通过第三色色阻层1315而产生第三色光，第一色光、第二色光及第三色光再混合为所欲显示的各色光。
另外，第一色色阻层1311与第二色色阻层1313之间、第二色色阻层1313与第三色色阻层1315之间，以及第一色色阻层1311与第三色阻层1315之间设置有黑色矩阵层1317，以避免漏光及混色的问题。
如此一来，能由蓝光光源31提供相较于传统的白光光源具有较高能量的光线，并且于光线进入第一光激发区域25A及第二光激发区域25B时能激发其中的第一色量子点251及第二色量子点253来产生第一色光及第二色光。于此，第一光激发区域25A与第二光激发区域25B输出的光线经光谱分析后，相较于传统的液晶显示器，可见其中第一色光及第二色光的半高宽较小，且峰值较高。
在一些实施例中，前述的第一色、第二色与第三色为彼此不同的颜色，且第一色与第二色不为蓝色。
在一些实施例中，第一色子像素111、第二色子像素113、第三色子像素115分别代表红色子像素、绿色子像素、以及蓝色子像素。第一色量子点251及第二色量子点253可以分别为红色量子点及绿色量子点。第一色量子点251及第二色量子点253经由背光模组30输出的光线激发而产生的第一色光及第二色光可以分别为红色光线及绿色光线。第三色光可以为蓝光。在此仅为示例，其他任何可以组合成的白光的量子点及色阻组合，均可作为实施例的方式。
第一色量子点251及第二色量子点253是由硒化锌(ZnSe)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、硫化锌(ZnS)、硫、硒、镉、等元素合成的多层奈米半导体材料，例如量子点为内、外双层，内层为硒化镉(CdSe)、外层为硫化锌(ZnS)。透过控制奈米半导体材料的粒径大小，可以控制不同颜色的出光。上述材料仅作为示例，但不以此为限。进一步地，也可以将奈米半导体材料合成为柱状。
在一些实施例中，透明突块23可以仅为透明材料，即不包含第一色量子点251及第二色量子点253，例如，透明突块23中不包含任何量子点。在此仅为示例，并不用以限制，在一些实施例中，透明突块23中也可以包含第三色量子点，并且透过激发第三色量子点来输出第三色光。在一些实施例中，蓝光光源31也可以以紫光或紫外光等光源取代，藉以增加激发第一色量子点251及第二色量子点253的效率。
图2为第二实施例显示器的剖面示意图。参阅图2，在一些实施例中，为了调整色温，显示器2中的背光模组30还可以包含黄光光源35。于此，以黄光光源35发出的黄色光线混合以蓝光光源31发出蓝光，藉以使背光模组30所输出的光线的色温偏暖色系。在一些实施例中，背光模组30的光源可以以发光二极管(Light-emitting diode，LED)来实现。即蓝光光源31包括多个蓝光LED。黄光光源35包括至少一黄光LED。于同时设置蓝光光源31与黄光光源35时，蓝光LED与黄光LED的数量比可为2:1至20:1，但不以此为限。
在此，蓝光光源31所发出的蓝色光线的波长约为380至490nm。黄光光源35所发出的黄色光线的波长约为570至610nm。
不论如同第一实施例，背光模组30是采用蓝光光源31，或是如同第二实施例，同时采用的蓝光光源31与黄光光源35，背光模组30所输出的光线对于透明突块23的穿透率约为60至99％，较佳为80至99％。在一些实施例中，透明突块23包含聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙酯(Polyethyleneterephthalate，PET)、以及聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)中的至少其一。
在图1及图2中，背光模组30是采用侧光式的背光模组。除了光源，即蓝光光源31或/及黄光光源35外，背光模组30可更包含导光板33。导光板33能将设置在侧边的光源输出的光线导向显示面板10。此外，于此实施例中，背光模组30可更包括一准直膜37设置在导光板33和光学膜20之间，提供较准直的光源进入光学膜20，使显示效果更佳。在此仅为示例，而不用以限制，例如，背光模组30也可以采用直下式的背光模组。
图3A为图1或图2中显示面板10对光学片20的局部投影示意图。参阅图3A，分别以虚线表示第一色色阻层1311、第二色色阻层1313、以及第三色色阻层1315垂直投影于光学片20的位置，而以实线呈现透明突块23。如图3A所示，透明突块23的面积大于或等于在基板21的垂直投影方向重叠第三色色阻层1315的面积。换言之，透明突块23的出光面大于第三子像素层115的入光面。
在一些实施例中，再次参阅图1，在基板21的垂直投影方向上，透明突块23面积大于第三色色阻层1315的部分是位于黑色矩阵层1317之下，即与黑色矩阵层1317重叠。因而，蓝色光线受到黑色矩阵层1317的遮蔽，不会透出而造成漏光、混光，以避免对显示器1的成像造成影响。
图3B为图1或图2中光学片20的局部放大图。如图1、图2、及图3B所示，在一些实施例中，透明突块23的高度h1与光激发层23的高度h2实质相同。在此，高度实质相同，是指透明突块23的高度h1与光激发层23的高度h2差异小于5％，较佳的是光激发层25的高度h2略高于透明突块23的高度h1，即光激发层25的高度h2大于透明突块23的高度h1，但小于1.05h1，须说明的是，于此情况下，透明突块23上可能会残留些许的光激发层25。
在一些实施例中，透明突块23的高度为5至100um，较佳为30至60um。另外，在一些实施例中，透明突块23的下缘长度L1与上缘长度L2也容许有公差、且边缘可以为弧面或曲面，与侧面的交界处可以为弧角。
在一些实施例中，如图1及图2所示，光激发层25可更包括透明基底材料255，且第一色量子点251与第二色量子点253是位在透明基底材料255中。即在光激发层25中，第一色量子点251及第二色量子点253是被包覆于透明基底材料255之中。在一些实施例中，第一色量子点251及第二色量子点253分散于透明基底材料255，并且受到透明基底材料255的保护。在一些实施例中，透明基底材料255包含压克力及环氧树脂的至少其中之一。在一些实施例中，在制程时，透明基底材料255的原料可以为胶态的流体，提供涂布时的流动性，之后再以烘烤或是照光的方式固化，而形成固态的光激发层25。
再次参阅图1及图2，在一些实施例中，光学片20可更包含保护层29。保护层29位于透明突块23及光激发层25与偏光片27之间。保护层29主要作为防止水分进入光激发层25中，避免水气造成第一色量子点251及第二色量子点253失效。即，保护层29至少覆盖透明突块23及光激发层25邻近偏光片27的整个表面。以定量描述保护层29的效果，在40℃及90％环境湿度的环境下，每日进入光激发层25中的水气较佳小于0.01g/m2，但不以此为限。
图4为保护层的局部剖面示意图。参阅图4，在一些实施例中，保护层29包含至少一高分子膜291及至少一二氧化硅膜293。高分子膜291及二氧化硅膜293可以呈相互堆叠的多层结构，藉以利用多重阻水设计来避免水气沿着单一材料的缺陷直接进入光激发层25中。
在一些实施例中，透明突块23可以藉由涂布后或转印于基板21形成所需图案，再以烘烤、或是照光的方式固化，但不限于此，也可以先固化形成透明突块23后，再贴附于基板21。
图5为图1或图2中光学片20的一示范例的上视示意图。参阅图5，在一些实施例中，多个透明突块23在基板21上是沿第一方向A1间隔配置。在此，透明突块23是为长条状，透明突块23的长轴是沿着第二方向A2延伸。其中，第一方向A2与第二方向A2交错。在一些实施例中，于制程上，可预先间隔配置透明突块23于基板21上，再将光激发层25以辊涂或喷涂填入透明突块23之间。在一些实施例中，在第一方向A1上，光激发层25的第一宽度W1与相邻的透明突块23的第二宽度W2比值可以为1.5至2.5，较佳地为1.7至2.3。
图6为图1或图2中光学片20的另一示范例的上视示意图。参阅图6，在一些实施例中，透明突块23是在基板21上沿第一方向A1及第二方向A2间隔配置，其中第一方向A1与第二方向A2交错。也就是，透明突块23配置为矩阵状，例如，透明突块23为长条状，沿第一方向A1排列成至少二列、在第二方向A2排列成至少两行。同一行的透明突块23中相邻的两者之间在第二方向A2上具有间隙G，且任意相邻两行的间隙G系沿第一方向A1相互对应或对齐。在一些实施例中，间隙G约为10～20um。在一些实施例中，于制程上，当以辊涂方式涂布流体状的光激发层25时，多余的流体在辊涂时能经由间隙G进入另一个透明突块23间的空间中，集中至一侧后被带走，无须多次辊涂。
图7为图1或图2中光学片20的再一示范例的上视示意图。参阅图7，在一些实施例中，相邻的两列的透明突块23中，其中一列的透明突块23彼此间在第二方向A2上的间隙G1与另一列的透明突块23彼此间在第二方向A2上的间隙G2上不相互对应。也就是，在任意相邻的两行中，透明突块23之间的间隙G1、G2成错位分布，藉以增加制程时流体状的光激发层25的流动，进而使得辊涂出的光激发层25更加均匀。举例来说，位于第1行的多个透明突块23两两之间间隔有间隙G1，而位于第2行的多个透明突块23两两之间间隔有间隙G2，并且在以第一方向A1上，间隙G1与间隙G2成错位分布。
在一些实施例中，如图1及图2所示，显示面板10中彩色滤光层131及画素阵列17是分别设置在第一基板13及第二基板15上。而在另一些实施例中，彩色滤光层131及画素阵列17可以都设置在第二基板15上，而第一基板13可以仅作为透明盖板，而无须考虑到与彩色滤光层或是电机相关化学材质，藉以缩减显示面板10的厚度。
图8为图1或图2中显示面板10另一示范例的剖面示意图。参阅图8，彩色滤光层131及画素阵列17都设置在第二基板15上，且在第一子像素111、第二子像素113及第三子像素115中，第一色色阻层1331、第二色色阻层1333及第三色色阻层1335分别堆叠在画素阵列17中上，称为131堆叠在画素阵列17上(Color Filter on Array，COA)的结构。
图9为图1或图2中显示面板10再一示范例的剖面示意图。参阅图9，在第一子像素111、第二子像素113及第三子像素115中画素阵列17堆叠于第一色色阻层1331、第二色色阻层1333及第三色色阻层1335上，称为画素阵列17堆叠在彩色滤光层131(Array on ColorFilter，AOC)的结构。
于此，对于COA结构及AOC结构的显示面板10，光学片20亦是设置在第一基板13相对于液晶层19的另一侧，且夹设在显示面板10与背光模组30之间。以上仅为示例，但实质上并不限于，光学片20可以应用于具有彩色滤光层131的各种显示器中。
综上所述，根据本发明任一实施例的显示器1、2及其使用的光学片20，其光学片20设计了包含第一色量子点251及第二色量子点253的光激发层25，并且透过光激发第一色量子点251及第二色量子点253来产生第一色光及第二色光给第一色子像素111与第二色子像素113，藉以提升了显示器1、2的出光效率及彩度，进而达到节能的功效。经实际测试，整体的出光效率可以达到6～15％，对应的彩度可达到95％～115％NTSC，明显地，在出光效率及彩度都较传统的液晶显示器有效地提升。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (19)
1.一种显示器，其特征在于，包含：
一显示面板，包含多个第一色子像素、多个第二色子像素及多个第三色子像素；
一背光模组，包含一蓝光光源；
一光学片，位于该显示面板及该背光模组之间，该光学片包含：
一基板；
多个透明突块，间隔配置于该基板上，各该透明突块分别在该基板的一垂直投影方向与该些第三色子像素中之一重叠；以及
一光激发层，位于该基板上，且位于该些透明突块之间，其中该光激发层包含多个第一光激发区域及多个第二光激发区域，各该第一光激发区域在该垂直投影方向与该些第一色子像素其中之一重叠，各该第二光激发区域在该垂直投影方向与该些第二色子像素中之一重叠，且该些第一光激发区域及该些第二光激发区域中的每一个包含多个第一色量子点及多个第二色量子点；以及
一偏光片，位于该显示面板与该光学片之间。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该光学片更包含一保护层，该保护层位于该些透明突块及该光激发层与该偏光片之间。
3.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该背光模组更包含一黄光光源。
4.如权利要求3所述的显示器，其特征在于，该黄光光源包含至少一黄光发光二极管，该蓝光光源包含多个蓝光发光二极管，且该蓝光发光二极管与该黄光发光二极管的比例为2至20。
5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，各该透明突块的面积大于或等于该第三子像素的面积。
6.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该些透明突块在该基板上沿一第一方向间隔配置。
7.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，在该些透明突块在该基板上沿一第一方向及一第二方向间隔配置，该第一方向与该第二方向交错，且在该第二方向上，该些透明突块中相邻的两者之间具有一间隙。
8.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，在该些透明突块的相邻两行中，该些间隙在该第一方向上不相互对应。
9.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该些透明突块的高度与该光激发层的高度实质相同。
10.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该些透明突块中不包含该第一色量子点及该第二色量子点。
11.一种光学片，其特征在于，包含：
一基板；
多个透明突块，间隔配置于该基板上；以及
一光激发层，位于该基板上，且位于该些透明突块之间，该光激发层包含多个第一色量子点及多个第二色量子点，且该些透明突块的高度与该光激发层的高度实质相同。
12.如权利要求11所述的光学片，其特征在于，更包含一保护层，该保护层位于该些透明突块及该光激发层上。
13.如权利要求11所述的光学片，其特征在于，该些透明突块在该基板上沿一第一方向间隔配置。
14.如权利要求13所述的光学片，其特征在于，在该第一方向上，该些光激发层的宽度与相邻的该些透明突块的宽度比值为1.5至2.5。
15.如权利要求11所述的光学片，其特征在于，该些透明突块在该基板上沿一第一方向及一第二方向间隔配置，该第一方向与该第二方向交错，且在该第二方向上，该些透明突块相邻的两者之间具有一间隙。
16.如权利要求15所述的光学片，其特征在于，在该些透明突块的相邻两行中，该些间隙在该第一方向上不相互对应。
17.如权利要求11所述的光学片，其特征在于，该光激发层包含一透明基底材料，该些第一色量子点及该些第二色量子点被包覆于该透明基底材料中。
18.如权利要求11所述的光学片，其特征在于，该些透明突块的高度为5至100um。
19.如权利要求11所述的光学片，其特征在于，该些透明突块中不包含该第一色量子点及该第二色量子点。
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