CN109709721A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示装置。该显示装置包括背光源、控制背板、显示层、量子点彩膜以及光传感器阵列，由于量子点膜层单元受激发可以产生不同波长的光以对应不同的像素单元的颜色，由此可以实现彩色效果的控制，提高光源利用率；同时，由于量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在纳米多孔框架上的量子点，通过纳米多孔框架可以有序调节与控制量子点的排布情况、量子点的大小，使得量子点更加均匀稳定、有序，从而调控发光光谱、色彩的排布和色彩的均匀性，扩宽色域，实现更好的颜色显示效果；由此，光传感器阵列和量子点膜层结合，能够获得质量更高、色彩更丰富的感测图像，提高用户的体验性。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置。
背景技术
随着显示技术的不断发展，人们对显示装置的显示质量和色彩效果要求也越来越高。显示装置通常利用彩色滤光片(Colour Filter)来达到全彩的效果。示例性的彩色滤光片通常由玻璃基板、黑色矩阵、彩色层组成，通常采用LED(Light Emitting Diode，白光发光二极管)背光源与彩色滤光片配合来形成彩色显示。然而，该种彩色显示方式光源利用率低，并且显示器的色域窄。
因此，示例性的彩色滤光片存在光源利用率低，并且显示器的色域窄的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高发光均匀性及光源利用率、扩宽色域的显示装置。
为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种显示装置，包括：
背光源；
控制背板，置于所述背光源上方；
显示层，设置在所述控制背板上；以及
量子点彩膜，设置在所述显示层上；
其中，所述控制背板靠近所述显示层的一侧上设置有光传感器阵列；
所述量子点彩膜包括基板和设置在所述基板上的一个或多个量子点膜层单元，多个量子点膜层单元受激发产生不同波长的光，所述量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在所述纳米多孔框架上的量子点。
在其中一个实施例中，所述光传感器阵列内嵌在所述控制背板靠近所述显示层的一侧上。
在其中一个实施例中，所述光传感器阵列为空穴型半导体-本征半导体-电子型半导体结构的光电二极管阵列。
在其中一个实施例中，所述纳米多孔框架为小孔多孔二氧化硅框架，所述小孔多孔二氧化硅框架上设置有孔洞，所述量子点填充在所述孔洞中。
在其中一个实施例中，所述孔洞的直径大小为1nm-7nm。
在其中一个实施例中，所述孔洞的内壁为二氧化硅孔壁。
在其中一个实施例中，所述孔洞的壁厚为1nm-2nm。
在其中一个实施例中，所述量子点包括砷化镓纳米材料、氮化镓纳米材料、硅纳米材料、锗纳米材料中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述显示装置还包括设置在所述控制背板靠近所述背光源一侧上的第一偏光板；以及设置在所述量子点彩膜上的第二偏光板。
一种显示装置，包括：
背光源；
控制背板，置于所述背光源上方；
显示层，设置在所述控制背板上；以及
量子点彩膜，设置在所述显示层上；
其中，所述控制背板靠近所述显示层的一侧上内嵌有光传感器阵列；所述光传感器阵列为空穴型半导体-本征半导体-电子型半导体结构的光电二极管阵列；
所述量子点彩膜包括基板和设置在所述基板上的一个或多个量子点膜层单元，多个量子点膜层单元受激发产生不同波长的光，所述量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在所述纳米多孔框架上的量子点；所述纳米多孔框架为小孔多孔二氧化硅框架，所述小孔多孔二氧化硅框架上设置有孔洞，所述量子点填充在所述孔洞中；所述孔洞的直径大小为1nm-7nm；所述孔洞的内壁为二氧化硅孔壁；所述孔洞的壁厚为1nm-2nm。
上述显示装置，包括背光源、控制背板、显示层、量子点彩膜以及光传感器阵列，由于量子点膜层单元受激发可以产生不同波长的光以对应不同的像素单元的颜色，由此可以实现彩色效果的控制，提高光源利用率；同时，由于量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在纳米多孔框架上的量子点，通过纳米多孔框架可以有序调节与控制量子点的排布情况、量子点的大小，使得量子点更加均匀稳定、有序，从而调控发光光谱、色彩的排布和色彩的均匀性，扩宽色域，实现更好的颜色显示效果；由此，光传感器阵列和量子点膜层结合，能够获得质量更高、色彩更丰富的感测图像，提高用户的体验性。
附图说明
图1为一实施方式的显示装置的结构示意图；
图2为一实施方式的显示装置的结构示意图；
图3为对应图1显示装置的控制背板的结构示意图；
图4为对应图1或图2显示装置的量子点彩膜的结构示意图；
图5为对应图4量子点膜层单元的纳米多孔框架的结构示意图；
图6为对应图5纳米多孔框架的局部结构示意图；
图7为对应图5纳米多孔框架的局部结构示意图；
图8为对应图5纳米多孔框架的局部结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参见图1和图2，图1和图2为本实施例中的显示装置的结构示意图。
在本实施例中，显示装置10包括背光源100、控制背板110、显示层120以及量子点彩膜130。控制背板110靠近显示层120的一侧上设置有光传感器阵列140。在一个实施例中，光传感器阵列140可以内嵌在控制背板110靠近显示层120的一侧上(参见图1)；也可以作为单独的一层设置在控制背板110和显示层120之间(参见图2)。
在本发明实施例中，背光源100设置为向包括控制背板110、显示层120、量子点彩膜130以及光传感器阵列140的显示面板发射光源。在一个实施例中，背光源可以为蓝光背光源。
在本发明实施例中，控制背板110设置为控制显示层120的发光状态。其中，发光状态包括显示层120的发光程度。其中，发光状态根据控制背板110控制对象的不同，包括不同含义。例如，当显示层120为液晶显示层时，发光状态可以包括液晶显示层的光透过率的大小。
在一个实施例中，控制背板110包括基板以及设置在基板上的TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)像素阵列。在一个实施例中，参见图3，当光传感器阵列140内嵌在控制背板110靠近显示层120的一侧上时，则控制背板110包括基板111以及设置在基板111上的TFT像素阵列112和光传感器阵列140，TFT像素和光传感器可以交替设置。其中，基板可以但不限于玻璃基板、塑料基板中的一种。在一个实施例中，玻璃基板可以为无碱硼硅酸盐超薄玻璃，无碱硼硅酸盐玻璃具有较高的物理特性、较好的耐腐蚀性能、较高的热稳定性以及较低的密度和较高的弹性模量。在一个实施例中，基板可以是柔性基板，例如黄色的聚酰亚胺(Polyimide，PI)薄膜或透明的PI薄膜。
在本发明实施例中，显示层120设置在控制背板110上，显示层120的发光状态受控于控制背板110。其中，显示层120可以是液晶显示层；也可以是电致发光的显示层，例如OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示层；可以是单独的功能层，也可以多个功能层的结合。
在本发明实施例中，量子点彩膜130设置在显示层120上，设置为在受激发状态时使背光源100发射的光实现全彩化，使显示装置10的图像呈现彩色的显示效果。
其中，参见图4，量子点彩膜130包括基板131、设置在基板131上的一个或多个量子点膜层单元132(图4以两个量子点膜层单元为例)。多个量子点膜层单元132受激发产生不同波长的光，量子点膜层单元132包括纳米多孔框架132a(参见图5)和设置在纳米多孔框架132a上的量子点。基板131可以但不限于玻璃基板、塑料基板中的一种。在一个实施例中，玻璃基板可以为无碱硼硅酸盐超薄玻璃，无碱硼硅酸盐玻璃具有较高的物理特性、较好的耐腐蚀性能、较高的热稳定性以及较低的密度和较高的弹性模量。
其中，不同的量子点膜层单元132受激发产生不同波长的光，可以对应不同的像素，且量子点膜层单元132受激发产生的光与对应的像素的颜色相同。不同的量子点膜层单元132可以依次交替排列，由此，可实现不同颜色依次排列的效果；量子点膜层单元132的数量可以根据实际应用中对应的像素的个数进行设置。
例如，当像素的颜色分别为红色和绿色且入射光为蓝光光源时，量子点彩膜130上可以对应设置激发红光的量子点膜层单元和激发绿光的量子点膜层单元，具体地，与红色像素对应的量子点膜层单元由红色量子点材料形成，与绿色像素对应的量子点膜层单元由绿色量子点材料形成，而与蓝色像素可以对应的为透明区域，从而，红色量子点材料和绿色量子点材料分别在蓝光光源的激发下，发出红光和绿光；而透明区域出射蓝光光源。
由此，当光入射量子点彩膜130时，可以产生不同颜色的光，实现彩色效果。并且，通过激发光与光源的结合，可以增加光强，因此可以在低光强光源的情况下获得高光强发光显示，从而提高光的利用率。
具体地，量子点膜层单元132包括纳米多孔框架132a和设置在纳米多孔框架132a上的量子点。其中，纳米多孔框架132a为自组装的小孔多孔二氧化硅框架，纳米多孔框架132a中设置有量子点。具体地，参见图6和图7，小孔多孔二氧化硅框架上设置有孔洞132b，孔洞132b内填充有量子点132c。多个孔洞132b有规律的对齐排布。
自组装的小孔多孔二氧化硅框架具有有序的结构，利用该有序的结构填充量子点，可以实现量子点的规则排序，调整与控制量子点的排布情况，同时，小孔能够使得量子点分布更加均匀而实现发光颜色的均匀性，还可以控制量子点的大小从而实现不同发光颜色的调整。由此，通过小孔多孔二氧化硅框架的设置，能够实现发光颜色均匀性的调控，提高光源利用率，并扩宽色域，实现更好的颜色显示效果。其中，自组装的小孔多孔二氧化硅框架可以通过采用溶胶-凝胶法制备，具体地，将Si(OR)4转换成Si(OR)3Si-OH，同时，将表面活性剂胶束合成圆柱形的胶束，通过自组装技术排列成六角形排列的胶束组，将胶束组和Si(OR)3Si-OH通过协同装配技术自组装形成有机/无机混杂的小孔结构材料，然后通过干燥和煅烧最终获得小孔多孔二氧化硅框架。
在一个实施例中，小孔多孔二氧化硅框架的孔洞132b的直径R大小为1nm-7nm，以实现量子点大小的可调性。在一个实施例中，孔洞132b的内壁为二氧化硅孔壁(参见图8)，孔洞的壁厚W为1nm-2nm，由此，使得框架更加稳定，从而提高光的稳定性。
其中，量子点包括但不限于III-V族化合物半导体材料纳米材料，III-V族化合物半导体材料包括砷化镓；量子点还包括但不限于氮化镓纳米材料、硅纳米材料、锗纳米材料中的一种或多种。在一个实施例中，量子点采用砷化镓、氮化镓纳米材料、硅纳米材料、锗纳米材料、硅锗纳米材料(SiGe)作为客体填充在框架上，使得羟基(-OH)功能组在孔洞132b表面转变成介孔氧化硅(参见图8)的框架部分。
在本发明实施例中，光传感器阵列140设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与指纹相对应的图像信息。具体地，利用背光源100发射的光作为光源，背光源100发射的光经过量子点彩膜130形成发光光谱可调、色彩均匀性、具有高的光源利用率和宽色域的光，并射向指纹，当光源碰到指纹波峰的地方，会形成较强的反射光；若是碰到指纹波谷的地方，则形成较弱的反射光。光传感器阵列140利用所读到的信号强弱，可以重建指纹的形状，使得最终在显示面板上显示出质量更高、色彩更丰富的感测图像。
其中，光传感器阵列140中各光传感器的大小和数量可以根据实际产品的需求进行选择设定。多个光传感器可以呈行列矩阵排布。当光传感器阵列140内嵌在控制背板110时，光传感器可以设置在控制背板110基板上TFT像素间的间隔处；当光传感器阵列140作为独立一层设置在控制背板110和显示层120之间时，光传感器的设置位置不受限定。
在一个实施例中，光传感器阵列为空穴型(P型)半导体-本征半导体(Intrinsicsemiconductor)-电子型(N型)半导体结构的光电二极管阵列，即PIN型光电二极管阵列，从而具有更高的光学利用率，能够提高光信息传递的质量。PIN型光电二极管包括从控制背板110方向起依次排布的P型半导体层、本征半导体层和N型半导体层。
在本发明实施例中，显示装置10还包括设置在控制背板110靠近背光源100一侧上的第一偏光板；以及设置在量子点彩膜130上的第二偏光板。通过第一偏光板和第二偏光板，可以将背光源100发射的直线光用偏光的成分加以分离，其中一部分使其通过，另一部分则吸收、反射、散射等作用使其隐蔽，由此通过分色减压控制图像的显示效果。
需要说明的是，显示装置10不限于上述层叠结构，不同层可以根据不同需求增加特殊功能的材料，例如，在单功能膜层中增加其他功能材料，而得到多功能膜层。另外，显示装置10中各个膜层的层叠顺序可以根据所需要的功能进行改变，同时，还可以根据需要加入其他功能膜层等等。
本实施例提供的显示装置，包括背光源、控制背板、显示层、量子点彩膜以及光传感器阵列，由于量子点膜层单元受激发可以产生不同波长的光以对应不同的像素单元的颜色，由此可以实现彩色效果的控制，提高光源利用率；同时，由于量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在纳米多孔框架上的量子点，通过纳米多孔框架可以有序调节与控制量子点的排布情况、量子点的大小，使得量子点更加均匀稳定、有序，从而调控发光光谱、色彩的排布和色彩的均匀性，扩宽色域，实现更好的颜色显示效果；由此，光传感器阵列和量子点膜层结合，能够获得质量更高、色彩更丰富的感测图像，提高用户的体验性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
背光源；
控制背板，置于所述背光源上方；
显示层，设置在所述控制背板上；以及
量子点彩膜，设置在所述显示层上；
其中，所述控制背板靠近所述显示层的一侧上设置有光传感器阵列；
所述量子点彩膜包括基板和设置在所述基板上的一个或多个量子点膜层单元，多个量子点膜层单元受激发产生不同波长的光，所述量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在所述纳米多孔框架上的量子点。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光传感器阵列内嵌在所述控制背板靠近所述显示层的一侧上。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光传感器阵列为空穴型半导体-本征半导体-电子型半导体结构的光电二极管阵列。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述纳米多孔框架为小孔多孔二氧化硅框架，所述小孔多孔二氧化硅框架上设置有孔洞，所述量子点填充在所述孔洞中。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述孔洞的直径大小为1nm-7nm。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述孔洞的内壁为二氧化硅孔壁。
7.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述孔洞的壁厚为1nm-2nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的显示装置，其特征在于，所述量子点包括砷化镓纳米材料、氮化镓纳米材料、硅纳米材料、锗纳米材料中的一种或多种。
9.根据权利要求1-7任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括设置在所述控制背板靠近所述背光源一侧上的第一偏光板；以及设置在所述量子点彩膜上的第二偏光板。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：
背光源；
控制背板，置于所述背光源上方；
显示层，设置在所述控制背板上；以及
量子点彩膜，设置在所述显示层上；
其中，所述控制背板靠近所述显示层的一侧上内嵌有光传感器阵列；所述光传感器阵列为空穴型半导体-本征半导体-电子型半导体结构的光电二极管阵列；
所述量子点彩膜包括基板和设置在所述基板上的一个或多个量子点膜层单元，多个量子点膜层单元受激发产生不同波长的光，所述量子点膜层单元包括纳米多孔框架和设置在所述纳米多孔框架上的量子点；所述纳米多孔框架为小孔多孔二氧化硅框架，所述小孔多孔二氧化硅框架上设置有孔洞，所述量子点填充在所述孔洞中；所述孔洞的直径大小为1nm-7nm；所述孔洞的内壁为二氧化硅孔壁；所述孔洞的壁厚为1nm-2nm。
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