CN103091892A - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
液晶显示装置。根据实施方式的液晶显示（LCD）装置包括：液晶面板；第一偏振板，该第一偏振板在所述液晶面板上；背光单元，该背光单元在所述液晶面板下方；以及量子棒片，该量子棒片设置在所述液晶面板和所述背光单元之间。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及液晶显示（LCD）装置，更具体地，涉及具有高透射率的LCD装置。
背景技术
近来，LCD装置由于其低功耗、薄外形以及便携性而变得被广泛用作技术密集型且具有附加值的下一代装置。由于包括薄膜晶体管（TFT）作为切换元件的LCD装置（称为有源矩阵LCD（AM-LCD）装置）具有高分辨率和运动图像显示的良好特性，AM-LCD已变得广泛使用。
通常，通过阵列工艺、滤色器工艺和单元装配工艺来制造LCD装置。在阵列工艺中，诸如TFT的阵列元件和像素电极形成在第一基板上。在滤色器工艺中，诸如滤色器层的滤色器元件和公共电极形成在第二基板上。在单元装配工艺中，在第一基板和第二基板之间插入液晶层。
图1是现有技术LCD装置的剖视图。参照图1，LCD装置1包括第一基板10、第二基板20以及第一基板10和第二基板20之间的液晶层30。
在第一基板10上，形成有选通线和数据线。选通线和数据线彼此交叉，以限定像素区P。TFT Tr形成在选通线和数据线的交叉部分，设置在像素区P中的像素电极18连接到TFT Tr。
在第二基板20上，形成有包括开口且屏蔽选通线、数据线和TFT Tr的黑底25。换句话说，黑底25具有晶格形状。包括红色滤色器图案26a、绿色滤色器图案26b和蓝色滤色器图案26c的滤色器层26形成在第二基板20上。红色滤色器图案26a、绿色滤色器图案26b和蓝色滤色器图案26c设置在黑底25的开口中，以对应于像素区P。公共电极28形成在黑底25和滤色器层26上方的整个表面上。
其间具有液晶层30的第一基板10和第二基板20被组合，使得公共电极28朝向像素电极18，以获得液晶面板40。在第一基板10和第二基板20的边缘形成用于防止液晶层30泄漏的密封图案。另外，形成用于确定液晶层30的液晶分子的初始排列的第一配向层和第二配向层。
第一偏振板50和第二偏振板52分别形成在液晶面板40的外侧。即，第一偏振板50形成在第一基板10的外侧，第二偏振板52形成在第二基板20的外侧。用于向第一基板10提供光的背光单元BLU设置在第一偏振板50下方。
因此，当通过导通的TFT Tr向像素电极18提供数据线的信号时，在像素电极18和公共电极28之间产生电场。通过所述电场驱动液晶分子，并且来自背光单元BLU的光的透射率改变，使得显示图像。
如上面提到的，设置在液晶面板40的外侧的第一偏振板50和第二偏振板52具有垂直的透光轴。由第一偏振板50将来自背光单元BLU的光偏振成第一线性偏振光，并由液晶层30将第一偏振光改变成第二线性偏振光。所述第二线性偏振光通过第二偏振板52，使得光入射到用户的眼睛。
然而，入射到用户眼睛的光是来自LCD装置1的背光单元的光的大约5%至6%。即，LCD装置1的光效率非常低。
图2示出来自现有技术LCD装置的背光单元和第一偏振板的光的偏振情况。参照图2，在现有技术LCD装置中，光从背光单元BLU发射，并通过第一偏振板50。由于背光单元BLU发射非偏振光，所以该非偏振光的大约50%的光可通过第一偏振板50透射，所述第一偏振板50具有透光轴，该透光轴仅透射与该透光轴平行的光。结果，通过第一偏振板50透射率降低大约50%。
因此，入射到用户眼睛的光是来自LCD装置1的背光单元的光的大约5%至6%。结果，LCD装置需要高功耗以产生预定的亮度。
发明内容
因此，本发明的实施方式致力于一种LCD装置，该LCD装置基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点导致的一个或更多个问题，并具有其它优点。
本发明的目的在于提供一种具有高透射率和低功耗的LCD装置。
根据本发明的实施方式，一种液晶显示（LCD）装置包括：液晶面板；第一偏振板，该第一偏振板在所述液晶面板上；背光单元，该背光单元在所述液晶面板下方；以及量子棒片，该量子棒片设置在所述液晶面板和所述背光单元之间。
根据本发明的实施方式，一种用在液晶装置中的量子棒片，该量子棒片包括沿一方向排列的多个量子棒，各个量子棒包括核，或者各个量子棒包括核和壳体。
本发明的其它特征和优点将在下面的描述中阐述，部分地将从该描述变得清楚，或者可通过本发明的实践获知。本发明的目的和其它优点将通过在书面说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
将理解的是，以上总体描述和以下详细描述是示例，并且是说明性的，旨在提供对要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供本发明的进一步理解，并且被合并在本说明书中，构成说明书的一部分，附图示出本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是现有技术LCD装置的剖视图。
图2示出来自图1的现有技术LCD装置的背光单元和第一偏振板的光的偏振情况。
图3是根据本发明的实施方式的LCD装置的分解立体图。
图4是根据本发明的实施方式的用于LCD装置的量子棒片的量子棒。
图5是包括随机排列的量子棒的量子棒片的图。
图6是包括排列的量子棒的量子棒片的图。
图7示出根据本发明的实施方式的来自LCD装置中的背光单元、量子棒片和第一偏振板的光的偏振情况。
图8是示出根据本发明的实施方式的根据用于LCD装置的量子棒片中的量子棒的短轴与长轴的比率的变化的偏振度的曲线图。
具体实施方式
现在将详细阐述本发明的实施方式，其示例示出在附图中。
图3是根据本发明的实施方式的LCD装置的分解立体图。
如图3所示，LCD装置100包括液晶面板110、背光单元120、量子棒片200、主框架130、顶框架140和底框架150。主框架130覆盖液晶面板110的侧面，顶框架140覆盖液晶面板110的前边缘。底框架150覆盖背光单元120的后侧。
液晶面板110包括彼此相对的第一基板112和第二基板114以及第一基板112和第二基板114之间的液晶层330。
在第一基板112上，形成选通线和数据线。选通线和数据线彼此交叉，以限定像素区。TFT形成在选通线和数据线的交叉部分，并连接到选通线和数据线。设置在像素区中的像素电极连接到TFT。
在第二基板114上，形成包括开口并且屏蔽选通线、数据线和TFT Tr的黑底（未示出）。换句话说，黑底具有晶格形状。包括红色滤色器图案、绿色滤色器图案和蓝色滤色器图案的滤色器层（未示出）形成在第二基板114上。红色滤色器图案、绿色滤色器图案和蓝色滤色器图案设置在黑底的开口中，以对应于像素区。公共电极形成在黑底和滤色器层上方的整个表面上。
在以上提到的结构中，像素电极形成在第一基板112上，公共电极形成在第二基板114上，使得在像素电极和公共电极之间产生垂直电场。另选地，像素电极和公共电极可彼此交替地设置在第一基板112上，使得在像素电极和公共电极之间产生水平电场。另选地，滤色器层可形成在第一基板112上。这种结构可称为TFT上滤色器（COT）结构。
印刷电路板117经由连接装置116连接到液晶面板110的至少一侧。在模块化工艺中，印刷电路板117可沿主框架130的侧表面或底框架150的后表面紧密地延伸。
当TFT Tr通过来自选通线的扫描信号导通时，图像信号通过数据线施加到像素电极。然后，第一基板112和第二基板114之间的液晶层中的液晶分子被像素电极和公共电极之间产生的电场驱动。结果，液晶层的光透射率被控制，使得LCD装置100可产生图像。
第一偏振板160和第二偏振板162分别设置在液晶面板110的外侧。通过第一偏振板160或第二偏振板162透射沿一方向延伸的偏振光。即，第一偏振板160的第一偏振轴与第二偏振板162的第二透光轴基本垂直。
尽管没有示出，但是用于确定液晶分子的初始排列的配向层可设置在第一基板112和液晶层之间以及第二基板114和液晶层之间。另外，沿第一基板112和第二基板114中的一个的边缘形成防止液晶分子泄漏的密封图案。
用于在液晶面板110上提供光的背光单元120设置在液晶面板110下方。背光单元120包括光源129a、反射片125、导光板123和光学片121。导光板123设置在反射片125上，光学片121设置在导光板123上。
例如，光源129a可包括诸如冷阴极荧光灯（CCFL）和外部电极荧光灯（EEFL）的荧光灯和发光二极管（LED）中的一个。图3示出包括荧光灯的光源129a。光源129a设置在导光板123的一侧，并被灯导向器（lamp guide）129b覆盖。
来自光源129a的光在经由全反射通过导光板123期间被处理成平面光源。导光板123可具有将光引导到液晶面板110并提供均匀的平面光源的图案。例如，所述图案可以是椭圆图案、多边形图案和全息图案，并且可形成在导光板123的下表面处。
反射片125设置在导光板123下方。光在反射片上反射以提高光效率。导光板123上或导光板123上方的光学片121包括散光片和至少一个聚光片。通过导光板123的光被扩散和/或聚集，使得在液晶面板110上提供均匀的平面光。
图3示出设置在导光板123的一侧的光源129a。该排列可称为侧光类型。另选地，光源可设置在反射片上，光源上不具有导光板但具有散光片。该排列可被称为直射光类型。
在本发明的实施方式中，LCD装置100包括在液晶面板110和背光单元120之间的量子棒片200。量子棒片200包括沿一方向设置的多个量子棒210。
量子棒片200还可包括辅助发射材料。例如，所述辅助发射材料可包括量子点、无机荧光物质和有机荧光物质中的至少一种。在这种情况下，量子棒210和辅助发射材料的重量比可以是大约99:1到50:50。即，量子棒210的重量百分比大于或等于辅助发射材料的重量百分比。如果辅助发射材料的重量百分比大于量子棒210的重量百分比，则量子棒片200的偏振特性劣化。
参照示出根据本发明的实施方式的用于LCD装置的量子棒片的量子棒的图4，量子棒210包括核215和包围所述核215的壳体217。核215具有球体形状、椭圆球体形状、多面体形状和棒形状中的一种。其它形状也可用于核215。图4示出球体形状的核215。壳体217具有包括长轴和短轴的棒形状。沿壳体217的短轴的横截面具有圆形形状、椭圆形形状和多面体形状中的一种。壳体217可具有其它形状。壳体217具有单层结构或多层结构，并由半导体材料及其合金、氧化物材料和/或掺杂有杂质的材料中的一种或更多种形成。壳体217的短轴与壳体217的长轴的比率是大约1:1.1到1:30。合金的引述包括化合物半导体。
另选地，量子棒210可包括核215而不包括壳体。核215可具有椭圆球体形状和棒形状中的一种。也可使用其它形状。
量子棒210的核215包括周期表中的族II-VI、III-V、III-VI、VI-IV和IV的半导体材料或合金材料或者其混合物。例如，量子棒210的核215可包括CdSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgSe、HgTe、CdZnSe、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe、PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe和Tl2SnTe5中的至少一个。
即使核215由相同的材料形成，来自量子棒210的光的荧光波长根据核215的尺寸而变化。核215的尺寸越小，所述光的波长越小。通过控制核215的尺寸，可发射可见范围内的光。
再次参照图3，量子棒210吸收来自背光单元210的光，并发射光。由于量子棒210的内部量子产率是大约100%，所以从量子棒210发射的光具有与来自背光单元120的光基本相同的亮度。
在包括量子棒210的量子棒片200中，量子棒210沿液晶面板110的第一基板112和第二基板114的表面设置。另外，量子棒210的长轴被设置为与第一偏振板160的透光轴平行。
通过电压施加法、使用配向层的配向法、使用自配向单体的配向法和使用活性液晶元（mesogen）材料的配向法中的至少一种在透明基板上设置量子棒210。用于量子棒210的配向法不限于以上方法。
图5是包括随机排列的量子棒的量子棒片的图，图6是包括排列的量子棒的量子棒片的图。
参照图5，量子棒被随机排列。例如，可存在多组量子棒210，由此所述多组量子棒210按照不同的方向配向。例如，一组量子棒210可按照第一方向排列，而相邻组的量子棒210可按照与第一方向垂直的方向排列。而另一相邻组的量子棒210可按照既不与第一方向平行也不与第一方向垂直的第三方向排列。相反，参照图6，可通过以上提到的排列方法中的至少一个将量子棒排列为与一方向平行。通过偏振率来测量配向准确度。可通过检测在向量子棒片水平地或垂直地照射偏振光之后通过分析器的光量来测量量子棒片的偏振率。
当来自光源的光强度定义为“I”，通过量子棒片的水平偏振光强度定义为“Ih”，并且通过量子棒片的垂直偏振光强度定义为“Iv”时，未排列的量子棒片的偏振率“PR”定义为：
PR-(Ih-Iv)(Ih+Iv)
当沿水平方向或垂直方向排列量子棒时，水平方向偏振率“PRh”和垂直方向偏振率“PRv”分别定义为：
PRh=Ih/(Ih+Iv)以及
PRv=Iv/(Ih+Iv)
沿一方向排列本发明的实施方式中的量子棒片200中的量子棒210，并且水平方向偏振率“PRh”或垂直方向偏振率“PRv”大于大约0.5并且等于或小于1，即（0.5<PRh或PRv≤1）。
当沿一方向排列量子棒210的长轴时，吸收来自背光单元120的光的量子棒210发射沿所述方向偏振的光。即，从包括量子棒210的量子棒片200发射的光具有沿量子棒210的长轴方向线性偏振的情况。例如，量子棒210可吸收紫外线（该紫外线具有小于450nm的波长），并发射偏振光。量子棒片200的偏振特性可取决于量子棒210的短轴与长轴的比率。
图7示出来自根据本发明的实施方式的LCD装置中的背光单元、量子棒片和第一偏振板的光的偏振情况。利用图3的LCD装置，由此从背光单元120发射非偏振光。由于量子棒片200中的量子棒210具有大约100%的内部量子产率，所以从量子棒210发射的光具有与来自背光单元120的光基本相同的亮度。因此，当量子棒210的长轴排列为与第一偏振板160的透光轴平行时，根据量子棒210的长轴的配向准确率以及量子棒210的短轴与长轴的比率，来自背光单元120的光中的大约50%到90%可通过第一偏振板160。
图8是示出根据用于根据本发明的实施方式的LCD装置的量子棒片中的量子棒的短轴与长轴的比率的变化的偏振度的曲线图。图8中，“宽高比”表示量子棒的短轴与量子棒的长轴的比率。
如图8所示，与宽高比1相比，当宽高比改变为2时，偏振度变成大约70%。
参照图3和图7，假设从背光单元120发射的光是100%，由于包括宽高比为2的量子棒的量子棒片发射被偏振为与比率为1的第一偏振板的透光轴垂直的光以及被偏振为与比率为5.5的第一偏振板的透光轴平行的光，所以与非偏振光入射到第一偏振板的现有技术LCD装置相比，包括量子棒片200的LCD装置100具有大约30%的经提高的透射率。
即，非偏振光通过第一偏振板具有50%的透射率，而来自宽高比为2的量子棒片的偏振光通过第一偏振板具有83%的透射率。结果，根据本发明的实施方式的LCD装置具有比现有技术LCD装置大的透射率。
液晶面板110、背光单元120和它们之间的量子棒片200被模块化为具有主框架130、顶框架140和底框架150。顶框架140覆盖液晶面板110的前表面和液晶面板110的侧表面的边缘。顶框架140具有开口，使得来自液晶面板110的图像可通过顶框架140的开口显示。底框架150包括底面和四个侧面，以覆盖背光单元120的背面和背光单元120的侧面。底框架150覆盖背光单元120的背侧。主框架130具有矩形框形状。主框架130覆盖液晶面板110、背光单元120、第一偏振板160、第二偏振板162和量子棒片200的侧面，并与顶框架140和底框架150组合。顶框架140可被称为顶壳或壳顶，主框架130可被称为引导面板、主支撑件或模具框架。底框架150可称为底盖或下盖。
尽管没有示出，但是背光单元120还可包括功能膜或元件，以将来自光源129a的光改变成偏振光。在这种情况下，所述偏振光入射到量子棒片200，使得进一步提高LCD装置的透射率。
在本发明的实施方式中，由于LCD装置100包括量子棒片200，而在量子棒片200中，量子棒210沿一方向排列在背光单元120和液晶面板110之间，所以来自背光单元的光通过第一偏振板160的透射率增加，使得根据本发明的实施方式的LCD装置100的亮度或透射率相对于现有技术LCD装置可提高大约33%的范围。换句话说，当产生相同的亮度时，根据本发明的实施方式的LCD装置的功耗低于现有技术LCD装置的功耗。
图3示出分别设置在液晶面板110的外侧的第一偏振板160和第二偏振板162以及第一偏振板160和背光单元120之间的量子棒片200。另选地，量子棒片200可在没有第一偏振板160的情况下直接设置在液晶面板110下方。当通过沿一方向准确地排列量子棒210而使量子棒210具有1:10的偏振率（该偏振率是与量子棒的长轴平行的偏振光和与量子棒的短轴平行的偏振光的比率）时，可在不使用第一偏振板160的情况下通过量子棒片200将第一线性偏振光提供到液晶面板110中。换句话说，可省略第一偏振板160。在这种情况下，量子棒210的方向与第二偏振板162的透光轴垂直。
与包括第一偏振板和第二偏振板这二者的现有技术LCD装置相比，上面提到的LCD装置具有大约50%的范围的提高的透射率。换句话说，当产生相同的亮度时，根据本发明的实施方式的LCD装置的功耗低于现有技术LCD装置的功耗。另外，在不使用第一偏振板的情况下，可获得外型薄且重量轻的LCD装置。
对于本领域技术人员而言清楚的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明的实施方式做出各种修改和变型。因此，所述修改和变型旨在覆盖本发明，只要所述修改和变型在所附权利要求及其等同物的范围内即可。
本申请要求于2011年10月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2011-0110927的优先权和权益，通过引用将其并入本文。
Claims (28)
1.一种液晶显示LCD装置，该液晶显示LCD装置包括：
液晶面板；
第一偏振板，该第一偏振板在所述液晶面板上；
背光单元，该背光单元在所述液晶面板下方；以及
量子棒片，该量子棒片设置在所述液晶面板和所述背光单元之间。
2.根据权利要求1所述的液晶显示LCD装置，其中，所述量子棒片包括沿第一方向排列的多个量子棒。
3.根据权利要求2所述的液晶显示LCD装置，其中，各个量子棒包括核或者包括核和壳体。
4.根据权利要求3所述的液晶显示LCD装置，其中，所述多个量子棒中的每一个仅包括所述核，所述核是棒形状，当所述多个量子棒中的每一个包括所述核和所述壳体时，所述壳体是所述棒形状。
5.根据权利要求3所述的液晶显示LCD装置，其中，所述壳体由半导体材料、半导体材料的合金、氧化物材料和掺杂有杂质的材料中的至少一种形成。
6.根据权利要求3所述的液晶显示LCD装置，其中，所述量子棒的所述核包括一个或更多个半导体材料或所述半导体材料的合金。
7.根据权利要求6所述的液晶显示LCD装置，其中，所述半导体材料是CdSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgSe、HgTe、CdZnSe、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe、PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe和Tl2SnTe5中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的液晶显示LCD装置，其中，所述量子棒片还包括辅助发射材料。
9.根据权利要求8所述的液晶显示LCD装置，其中，所述辅助发射材料包括量子点、无机荧光物质和有机荧光物质中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的液晶显示LCD装置，其中，所述量子棒和所述辅助发射材料的重量比是大约99:1到50:50，并且所述量子棒的重量百分比大于或等于所述辅助发射材料的重量百分比。
11.根据权利要求2所述的液晶显示LCD装置，其中，所述第一方向与所述第一偏振板的透光轴垂直。
12.根据权利要求11所述的液晶显示LCD装置，该液晶显示LCD装置还包括设置在所述量子棒片和所述液晶面板之间的第二偏振板，其中，所述第一偏振板的第一透光轴与所述第二偏振板的第二透光轴基本垂直。
13.根据权利要求2所述的液晶显示LCD装置，其中，各个量子棒具有短轴和长轴，所述壳体的短轴与长轴的比率是大约1:1.1到1:30。
14.根据权利要求2所述的液晶显示LCD装置，其中，所述背光单元包括光源、反射片和光学片。
15.根据权利要求14所述的液晶显示LCD装置，其中，所述背光单元还包括用于将来自所述光源的光改变为沿所述第一方向的偏振光的功能膜或元件。
16.根据权利要求14所述的液晶显示LCD装置，其中，所述背光单元还包括导光板，其中，所述导光板设置在所述反射片上以及所述液晶面板下方，并且所述光源设置在所述导光板的侧面。
17.根据权利要求14所述的液晶显示LCD装置，其中，所述光源设置在所述液晶面板下方以及所述反射片上。
18.根据权利要求14所述的液晶显示LCD装置，其中，所述光源包括冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯和发光二极管中的一种。
19.一种在液晶显示LCD装置中使用的量子棒片，该量子棒片包括：
沿一方向排列的多个量子棒，各个量子棒包括核或者包括核和壳体。
20.根据权利要求19所述的量子棒片，其中，所述量子棒片吸收光，并发射与所述方向平行的线性偏振光。
21.根据权利要求19所述的量子棒片，其中，所述多个量子棒中的每一个仅包括所述核，所述核是棒形状，当所述多个量子棒中的每一个包括所述核和所述壳体时，所述壳体是棒形状。
22.根据权利要求19所述的量子棒片，其中，所述壳体由半导体材料、半导体材料的合金、氧化物材料和掺杂有杂质的材料中的至少一种形成。
23.根据权利要求19所述的量子棒片，其中，所述量子棒的所述核包括一个或更多个半导体材料或所述半导体材料的合金。
24.根据权利要求23所述的量子棒片，其中，所述半导体材料是CdSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgSe、HgTe、CdZnSe、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe、PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe和Tl2SnTe5中的至少一种。
25.根据权利要求19所述的量子棒片，其中，所述量子棒片还包括辅助发射材料。
26.根据权利要求25所述的量子棒片，其中，所述辅助发射材料包括量子点、无机荧光物质和有机荧光物质中的至少一种。
27.根据权利要求25所述的量子棒片，其中，所述量子棒和所述辅助发射材料的重量比是大约99:1到50:50，并且所述量子棒的重量百分比大于或等于所述辅助发射材料的重量百分比。
28.根据权利要求19所述的量子棒片，其中，各个量子棒具有短轴和长轴，所述壳体的短轴与长轴的比率是大约1:1.1到1:30。
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