CN106547136B - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置,该显示装置包括提供第一光的光源、包括多个量子点的滤色器、设置在滤色器上的第一滤光器层和设置在光源和滤色器之间的第二滤光器层,所述多个量子点吸收第一光并发射与第一光不同的第二光和第三光的至少之一。第一滤光器层阻挡第一光的至少一部分,且第二滤光器层透射第一光的至少一部分并反射第二光和第三光的至少一部分。
Description
技术领域
本公开涉及显示图像的显示装置。
背景技术
诸如液晶显示器("LCD")、等离子体显示器、有机发光二极管("OLED")显示器等的显示装置被广泛使用,且尤其是,具有高可视性、薄厚度、低功耗、低放热性等特性的LCD被广泛用于各种装置,如移动装置、计算机监视器、电视机("TV")等。
LCD典型地包括两个显示面板和夹置在这两个显示面板之间的液晶层,这两个显示面板包括诸如像素电极、公共电极等的电场产生电极。LCD通过向电场产生电极施加电压、在液晶层中产生电场、通过电场确定液晶层的液晶分子的排列以及控制入射光的偏振来显示图像。
发明内容
一示例性实施方式提供了相对于功耗具有改善的光效率和视角的显示装置。
显示装置的一示例性实施方式包括:提供第一光的光源;滤色器,该滤色器包括多个量子点,该多个量子点吸收第一光并发出与第一光不同的第二光和第三光的至少之一;第一滤光器层,该第一滤光器层设置在滤色器上并阻挡第一光的至少一部分;以及第二滤光器层,该第二滤光器层设置在光源和滤色器之间并透射第一光的至少一部分且反射第二光和第三光的至少一部分。
在一示例性实施方式中,滤色器可以包括发射第一光的第一区域、发射第二光的第二区域和发射第三光的第三区域,且第一滤光器层可以设置在与第二区域和第三区域相对应的区域处。
在一示例性实施方式中,第一光可以是蓝光,第二光可以是绿光,第三光可以是红光。
在一示例性实施方式中,第一区域可以包括透明体。
在一示例性实施方式中,显示装置可以进一步包括第一基板和设置成与第一基板相对的第二基板,且第一滤光器层、滤色器和第二滤光器层可以设置在第一基板和第二基板之间。
在一示例性实施方式中,第一滤光器层、滤色器和第二滤光器层可以一层在另一层上依次层叠。
在一示例性实施方式中,显示装置可以进一步包括设置在第一基板和第二基板之间的液晶层,且第一滤光器层、滤色器和第二滤光器层设置在液晶层上。
在一示例性实施方式中,量子点可以包括多个第一量子点和多个第二量子点,所述多个第一量子点吸收第一光并发射具有比第一光更长波长的第二光,所述多个第二量子点吸收第一光并发射具有比第一光和第二光更长波长的第三光。
在一示例性实施方式中,第一量子点和第二量子点可以具有彼此不同的尺寸。
在一示例性实施方式中,第一滤光器层可以透射具有比第一光更长波长的光,并可以阻挡具有小于或等于大约500纳米(nm)的波长的光。
在一示例性实施方式中,第一滤光器层可以具有层叠结构,其中具有高折射率的第一层和具有低折射率的第二层交替地层叠。
在一示例性实施方式中,在层叠结构中的层的数量可以为至少四个。
在一示例性实施方式中,第一层可以具有在大约1.8到大约2.6范围内的折射率,第二层可以具有在大约1.3到大约1.8范围内的折射率。
在一示例性实施方式中,第一层可以包括从铪氧化物、钽氧化物、钛氧化物、锆氧化物、镁氧化物、铯氧化物、镧氧化物、铟氧化物、铌氧化物、铝氧化物和硅氮化物选出的至少一种。
在一示例性实施方式中,第二层可以包括硅氧化物。
在一示例性实施方式中,第一滤光器层可以包括薄膜,该薄膜包括金属、导电氧化物或其组合。
在一示例性实施方式中,金属可以包括从铝、银、镍和铬中选出的至少一种,且导电氧化物可以包括从铟锡氧化物、铝锌氧化物、钾锌氧化物和铟锌氧化物选择的至少一种。
在一示例性实施方式中,第二滤光器层可以反射具有大于约500nm的波长的光。
附图说明
本发明的这些和/或其它特征将从下面结合附图给出的本发明的实施方式的详细描述变得清楚和更容易理解,图中:
图1是示出根据本发明的显示装置的示例性实施方式的截面图;
图2是示出图1的显示装置中的第一滤光器层的示例性实施方式的光特性的曲线;
图3是示出图1的显示装置中的第二滤光器层的示例性实施方式的光特性的曲线;
图4是示出由图1内的滤色器、第一滤光器层和第二滤光器层共同限定的微腔结构的截面图以及由于微腔结构而产生的微腔效应;
图5是示出在滤色器被分隔成三个区域时图4的滤色器的第一至第三区域的截面图;
图6是示出图1的显示装置内的第一滤光器层的备选示例性实施方式的截面图;
图7是示出在图1的显示装置中的第一滤光器层的另一备选示例性实施方式的截面图;以及
图8是示出图1的显示装置的量子点的示例性变型的截面图。
具体实施方式
现在将在下面参照附图更全面描述本发明,图中示出各种实施方式。然而,本发明可以按照多种不同形式来实施,而不应解释为限制于在此陈述的实施方式。而是,这些实施方式被提供使得本公开将全面和完整,并将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。相同的附图标记始终指代相同的元件。
将理解,当元件被称为“在”另一个元件“上”时,它可以直接在该另一个元件上或在它们之间可以存在中间元件。相反,当一元件被称为“直接在”另一元“上”时,则不存在中间元件。
将理解,虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在此用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段,但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个元件、部件、区域、层或区段区分开。由此,下面讨论的“第一元件”、“第一部件”、“第一区域”、“第一层”或“第一区段”可以被称为“第二元件”、“第二部件”、“第二区域”、“第二层”或“第二区段”,而不背离此处的本教导。
在此使用的术语是仅处于描述特定实施方式的目的而非意在限制。如在此使用的,单数形式意在包括复数形式,包括“至少一个”,除非内容清楚地另外指示。“或”意指“和/或”。如在此使用的,术语“和/或”包括相关列出项目的一个或更多个的任意和所有组合。将进一步理解的是,术语“包含”和/或“包含……的”或“包括”和/或“包括……的”,在本说明书中使用时,表明所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但是不排除一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
此外,关系术语,如“下”或“底部”和“上”或“顶部”可以在此用于描述如图中所示的一个元件与另一个元件的关系。将理解的是,关系术语意在涵盖除了图中所描述的取向之外装置的其它不同取向。例如,如果在其中一个图中的装置被颠倒,则描述为在另一元件“下”侧的元件将取向为在另一元件的“上”侧。因此,取决于图的特定取向,示例性术语“下”可以涵盖“下”和“上”两种取向。类似地,如果其中一个图中的装置颠倒,则被描述为“在”另一元件“之下”或“下部”的元件将取向为“在”另一元件“之上”。因此,示例性术语“之下”或“下部”可以涵盖之上和之下两种取向。
如在此使用的,“大约”或“大概”包括所述值在内,并意味着在考虑特定量的正被讨论的测量以及与该测量相关联的误差(即,测量系统的限制),由本领域技术人员所确定的针对特定值的可接受偏离范围内。例如,“大约”可以意味着在所述值的一个或更多个标准偏差内,或在±30%、±20%、±10%、±5%内。
除非另外限定,在此使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与本公开所属领域内的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解的是,术语,如在通用字典中限定的那些,应该被解释为具有与它们在相关技术和本公开的背景中的涵义一致的涵义,并且将不被解释为理想化或过分正式的含义,除非在此清晰地如此限定。
示例性实施方式在此参照截面图示来描述,该截面图示是理想实施方式的示意图。如此,可以预期由于例如制造技术和/或公差所致的图示形状的偏差。从而,在此描述的实施方式不应解释为限制于如在此所示的区域的特定形状,但是将包括例如由制造所致的形状上的偏差。例如,被示为或描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性的特征。此外,被示出的尖角可以被倒圆。从而,图中所示的区域在本质上是示意性的,且它们的形状不意在示出区域的精确形状,且不意在限制本权利要求的范围。
在下文,将参照附图描述本发明的示例性实施方式。
图1是示出根据本发明的显示装置的示例性实施方式的截面图。
参照图1,显示装置100的示例性实施方式包括光源10、下面板11和上面板12。
光源10为下面板11和上面板12提供第一光。光源10可以包括发射第一光的光发射器。在一示例性实施方式中,从光源10发出的第一光可以是在可见光区域内的光,例如,在可见光区域内具有相对高的能量的光,例如蓝光。在这样的实施方式中,蓝光可以被提供到下面板11和上面板12作为第一光。
光源10可以包括包含光发射器的光发射区域以及将从光发射区域发射的蓝光朝向下面板11供给(或导引以供给)的光导。光发射区域可以位于光导的一侧或光导之下。
下面板11包括第一基板(SU1)和布线层(TA),该第一基板(SU1)包括玻璃、塑料等或由玻璃、塑料等形成,该布线层(TA)包括薄膜晶体管并设置在第一基板(SU1)上。布线层(TA)可以包括栅线、维持电压线、栅绝缘层、数据线、源电极、漏电极、半导体、保护层等。在这样的实施方式中,薄膜晶体管连接到栅线和数据线。在这样的实施方式中,像素电极(PE)设置在布线层(TA)上。在示例性实施方式中,栅线、数据线、源电极、漏电极、半导体和像素电极的结构可以变化。
栅线和维持电压线彼此电分离或断开,并且数据线与栅线和维持电压线绝缘并交叉栅线和维持电压线。栅电极、源电极和漏电极分别限定薄膜晶体管的控制端子、输入端子和输出端子。漏电极电连接到像素电极(PE)。
像素电极(PE)可以包括铟锡氧化物("ITO")或铟锌氧化物("IZO")的透明导电材料,并产生电场以控制液晶分子的排列方向。
配向层(AL)设置在像素电极(PE)上。配向层(AL)可以包括作为液晶配向层的常用材料的聚酰胺酸、聚硅氧烷、聚酰亚胺等中的至少一种。配向层(AL)可以最初排列或预倾斜液晶层(LC)中的液晶分子。在示例性实施方式中,配向层(AL)的位置可以不同地设定。在示例性实施方式中,配向层(AL)可以设置在液晶层(LC)之上或之下。在一示例性实施方式中,如图1所示,配向层(AL)可以设置在液晶层(LC)之上和之下。备选地,配向层(AL)可以被省略。
液晶层(LC)设置在下面板11和上面板12之间。例如,液晶层LC可以具有在大约5微米(μm)到大约6微米范围内的厚度。在示例性实施方式中,液晶层LC中的液晶分子的种类或者液晶层LC的驱动方式可以改变。
第一偏振器POL1设置在(例如,粘附在)第一基板SU1的后侧(底表面或外表面)上。第一偏振器POL1可以包括偏振元件和保护层,且保护层可以包括三乙酰纤维素("TAC")。在一备选示例性实施方式中,第一偏振器POL1可以设置在第一基板SU1和布线层TA之间,或在下面板11中的其它位置处。
公共电极(CE)设置在液晶层LC上。公共电极(CE)可以包括透明导电材料,或由透明导电材料制成,如ITO或IZO,并可以产生电场以控制液晶分子的排列方向。在示例性实施方式中,公共电极(CE)的位置可以变化。在一个示例性实施方式中,例如,公共电极(CE)可以在下面板11上。
上面板12包括第二基板(SU2)以及设置在第二基板(SU2)上(例如之下)的第一滤光器层30,该第二基板(SU2)包括透明玻璃、塑料等或由透明玻璃、塑料等形成。
第一滤光器层30例如可以阻挡一部分可见光波长区域内的光,但是使其它波长区域内的光通过。在一个实施方式中,例如,第一滤光器层30可以阻挡蓝光,但是使蓝光之外的其它光通过。在一个示例性实施方式中,例如,绿光、红光和/或作为其组合的黄光可以透过第一滤光器层30。
图2是示出取决于图1的显示装置中的第一滤光器层的波长的光透射率的曲线。
参照图2,第一滤光器层30的一示例性实施方式可以基本上阻挡蓝光,例如,具有小于或等于大约500纳米(nm)的波长的光,并且可以透射剩余的可见光,例如,具有大于约500nm且小于或等于约700nm的波长的光。在一个示例性实施方式中,例如,具有大于约500nm且小于或等于700nm的波长的剩余可见光可以具有大于或等于大约70%的光透射率。
在一个示例性实施方式中,例如,显示装置100的滤色器20包括用于显示蓝色的多个第一区域(PX1)、用于显示绿色的多个第二区域(PX2)和用于显示红色的多个第三区域(PX3)。在这样的实施方式中,第一滤光器层30可以暴露(或设置成不重叠)用于显示蓝色的第一区域(PX1),并且设置在用于显示绿色的第二区域(PX2)和用于显示红色的第三区域(PX3)上,或者设置为交叠用于显示绿色的第二区域(PX2)和用于显示红色的第三区域(PX3)。于是,通过第一滤光器层30,可以有效防止用于显示蓝色的第一区域(PX1)的显示特征的恶化。
在这样的实施方式中,显示装置100的第一滤色器层30作用为带通滤波器(BPF),该带通滤波器(BPF)阻挡在对应于蓝光的波长区域内的光,但是使在例如对应于除蓝光之外的绿光、黄光、红光等的其它波长区域内的光通过。在这样的实施方式中,第一滤光器层30可以是长波通滤光器(LWPF),该长波通滤光器(LWPF)使具有相对长波长区域的绿光、黄光、红光等,例如具有比蓝光的波长更长的波长的可见光选择性通过。
在一示例性实施方式中,第一滤光器层30例如可以是半透射层。
在一个示例性实施方式中,例如,第一滤光器层30例如可以具有分布式布拉格反射("DBR")结构。在这样的实施方式中,第一滤光器层30可以包括具有不同折射率的多个层,例如交替层叠的具有不同折射率的层。在一个示例性实施方式中,例如,第一滤光器层30可以包括具有高折射率的第一层31和具有低折射率的第二层32。
第一层31例如可以具有在大约1.8到大约2.6,例如大约1.9到大约2.6范围内的折射率(n1)。在一示例性实施方式中,第一层31例如可以包括从铪氧化物、钽氧化物、钛氧化物、锆氧化物、镁氧化物、铯氧化物、镧氧化物、铟氧化物、铌氧化物、铝氧化物和硅氮化物中选出的至少一种。在备选实施方式中,第一层31可以包括具有在上述范围内的折射率的至少一种其它材料。
第二层32例如可以具有在大约1.3到大约1.8范围内,例如大约1.4到大约1.7范围内的折射率(n2)。在一示例性实施方式中,第二层32可以包括例如硅氧化物。在备选示例性实施方式中,第二层31可以包括具有在上述范围内的折射率的至少一种其它材料。
随着第一层31的折射率(n1)和第二层32的折射率(n2)之差增大,第一滤光器层30可以具有更高的波长选择性。
在一示例性实施方式中,第一层31和第二层32可以具有由每层的折射率和反射波长确定的层的厚度和数量。例如,在一个示例性实施方式中,第一层31可以具有在大约3nm到大约300nm范围内的厚度,第二层32可以具有在大约3nm到大约300nm范围内的厚度。在一示例性实施方式中,第一滤光器层30可以具有在大约3nm到大约10,000nm范围内的总厚度。在一个示例性实施方式中,例如,第一滤光器层30可以具有在大约300nm到大约10,000nm范围内,或例如在大约1000nm到大约10,000nm范围内的总厚度。第一层31可以具有与第二层32的厚度和材料相同的厚度和材料。
在这样的实施方式中,第一滤光器层30具有层叠结构,并由此可以阻挡蓝光,但是使可见光中的除蓝光之外的绿光、红光和/或作为其组合的黄光通过。
从第一滤光器层30阻挡的蓝光可以从第一滤光器层30反射,并由此被光学地回收。第一滤光器层30的特定组分和基于第一滤光器层的光回收效果将在下面详细描述。
在一示例性实施方式中,光阻挡元件(BM)设置在第一滤光器层30之下。光阻挡元件(BM)可以包括不透光的材料或由不透光的材料形成,例如可以包括包含铬(Cr)、银(Ag)、钼(Mo)、镍(Ni)、钛(Ti)、钽(Ta)等的金属颗粒、其氧化物或其组合,或者可以由之形成。光阻挡元件(BM)有效地防止显示装置100的光泄漏并改善对比度。光阻挡元件(BM)设置成彼此间隔开预定距离,并且滤色器20设置于在光阻挡元件(BM)之间限定的空间内,如图1所示。
在一示例性实施方式中,滤色器20包括量子点2,该量子点2吸收供给到其上的光并发射具有其它波长的光。在一示例性实施方式中,量子点2可以包括吸收第一光并发射具有比第一光的波长更长的波长的第二光的第一量子点2a、以及吸收第一光并发射具有比第一光和第二光的波长更长的波长的第三光的第二量子点2b。
量子点2的形状没有特别限制。例如,在一个示例性实施方式中,量子点2可以具有如图1所示的球形形状,可以具有金字塔形或多臂形状的其它形状,或可以是立方纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米纤维或具有纳米片状形状的颗粒。
滤色器20可以被分隔成显示第一光的第一区域(PX1)、显示第二光的第二区域(PX2)和显示第三光的第三区域(PX3)。在一示例性实施方式中,第一区域(PX1)可以显示蓝光作为第一光,第二区域(PX2)可以显示绿光作为第二光,第三区域(PX3)可以显示红光作为第三光。
蓝色滤波器可以设置在第一区域(PX1)内,且该蓝色滤波器可以是透明体20a,其发射从光源10供给的蓝光而不改变蓝光的波长。
在一示例性实施方式中,如图1所示,透明体20a完全地填充第一区域(PX1)并接触第二基板(SU2),但是透明体20a的高度、尺寸等可以各种各样地修改。透明体20a可以包括散射诱发颗粒,其不改变蓝光的波长但是改变蓝光的移动方向。
在一备选示例性实施方式中,透明体20a可以被省略。在这样的实施方式中,中空部可以被限定或形成在第一区域(PX1)内。
第二区域(PX2)可以显示绿光,且将从光源10供给的蓝光改变成绿光的绿色滤波器20b可以设置在其中。
绿色滤波器20b包括第一量子点2a,该第一量子点2a通过接收蓝光并然后在基态稳定化的同时发射绿光而被激励。
第三区域(PX3)显示红光,且将从光源10供给的蓝光改变成红光的红色滤波器20c可以设置在其中。
红色滤波器20c包括第二量子点2b,该第二量子点2b通过接收蓝光并然后在基态稳定化的同时发射红光而被激励。
在一示例性实施方式中,其中从光源10供给的蓝光被散射诱发颗粒散射到第一量子点2a、第二量子点2b和透明层20a内,并然后向外发射并显示图像,所发出的光可以在宽方向上移动,并且不具有取决于位置的灰度级变化,于是,显示装置100可以具有宽视角。
在一示例性实施方式中,分别包括量子点2的绿色滤波器20b和红色滤波器20c可以通过将除了量子点的包括粘结剂、光聚合单体、光引发剂和溶剂的光敏组合物涂覆到第二区域(PX2)和第三区域(PX3)的每个上形成。
在这样的实施方式中,第一量子点2a和第二量子点2b可以包括相同材料或由相同材料形成,但是具有不同尺寸,使得入射的蓝光可以分别作为具有不同波长的绿光和红光发射。
在一个示例性实施方式中,例如,第一量子点2a可以具有比第二量子点2b小的尺寸,并因此发出具有大约530±5n的中间波长并且从大约40nm到大约60nm的半峰全宽("FWHM")(即,相对高能量)的绿光(G)。在这样的实施方式中,第二量子点2b具有比第一量子点2a的尺寸大的尺寸,并因此可以发射红光(R),该红光具有大约625±5nm的波长以及从大约40nm到大约60nm的FWHM,即,相对低能量。
量子点没有特别限制,但是可以是已知的或商业可获得的量子点。在一个示例性实施方式中,例如,量子点可以包括II-IV族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、IV族化合物或其组合。
II-VI族化合物可以是从包括CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS的二元化合物和其混合物,包括CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS的三元化合物和其混合物,以及包括HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe的四元化合物以及其混合物选出的至少一种。
III-V族化合物半导体可以是从包括GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb的二元化合物以及其混合物,包括GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb的三元化合物以及其混合物,以及包括GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb的四元化合物及其混合物选出的至少一种。IV-VI族化合物可以是从包括SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe的二元化合物及其混合物,包括SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe的三元化合物及其混合物,以及包括SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe的四元化合物及其混合物选出的至少一种。
IV族化合物可以是从包括Si、Ge的单一元素化合物和其混合物以及包括SiC、SiGe的二元化合物及其混合物选出。
在这样的实施方式中,二元化合物、三元化合物或四元化合物可以在一颗粒中以均匀浓度存在,或者可以在单个颗粒中以局部不同的浓度存在。量子点2可以具有芯-壳结构,其中量子点2围绕另一(不同的)量子点2。芯和壳的界面可以具有浓度梯度,使得壳的元素的浓度朝向芯减小。量子点可以具有量子点的单个芯和围绕芯的多个壳。多层壳结构具有至少两个壳,每个壳可以是单个组合物、合金,或具有浓度梯度。
在一示例性实施方式中,量子点的壳的材料可以具有比芯的能带隙高的能带隙,并由此量子点可以更高效地呈现量子限制效应。在一示例性实施方式中,其中量子点2是多壳型量子点颗粒,外部壳的材料的带隙可以比内部壳(更靠近芯的壳)的材料的带隙高的能量。在这样的实施方式中,量子点可以发射在从紫外(UV)到红外光范围内的波长的光。
量子点可以具有大于或等于约10%,例如大于或等于约30%,大于或等于约50%,大于或等于约60%,大于或等于约70%或者大于或等于约90%的量子效率。
在一示例性实施方式中,第二滤光器层40设置在滤色器20的一侧。第二滤光器层40可以设置成覆盖超过上面板12的整个表面。
在一个示例性实施方式中,例如,第二滤光器层40可以包括具有不同折射率的多个层。在一个示例性实施方式中,例如,第二滤光器层40可以包括具有不同折射率的交替层叠的层。在这样的实施方式中,所述多个层中的一个层包括具有高折射率的材料,而所述多个层中的另一层包括具有低折射率的材料。
在一示例性实施方式中,第二滤光器层40的具有高折射率的层例如可以包括例如从铪氧化物、钽氧化物、钛氧化物、锆氧化物、镁氧化物、铯氧化物、镧氧化物、铟氧化物、铌氧化物、铝氧化物和硅氮化物选择的至少一种,但是并不局限于此。备选地,根据实施方式,第二滤光器层40的具有高折射率的层可以包括具有比具有低折射率的层更高折射率的各种其它材料。
在一示例性实施方式中,第二滤光器层40的具有低折射率的层例如可以包括硅氧化物,但是并不局限于此。第二滤光器层40的具有低折射率的可替代层可以包括各种其它材料,该各种其它材料具有比具有高折射率的层低的折射率。
在这样的实施方式中,随着具有高折射率的层和具有低折射率的层的折射率之差增加,第二滤光器层40可以具有更高的波长选择性。
在一示例性实施方式中,具有高折射率的层和具有低折射率的层的厚度和数量可以通过每个层的折射率和反射波长来确定。在一个示例性实施方式中,例如,具有高折射率的层可以具有在大约3nm到大约300nm范围内的厚度,且具有低折射率的层可以具有在大约3nm到大约300nm范围内的厚度。第二滤光器层40可以具有例如在大约3nm到大约10,000nm范围内、在大约300nm到大约10,000nm范围内、或在大约1000nm到大约10,000nm范围内的总厚度。在第二滤光器层40中,具有高折射率的层和具有低折射率的层可以具有相同或不同的厚度,并可以包括相同或不同的材料,或由相同或不同的材料形成。
在一示例性实施方式中,第二滤光器层40可以使小于或等于大约500nm的波长区域内的蓝光通过,但是反射大于约500nm的波长区域内的光,即,绿光、黄光、红光等。第二滤光器层40可以具有在大于约500nm的波长范围内的光的大于或等于大约60%的反射率,例如,大于或等于大约80%的反射率。
图3是示出图1的显示装置中的第二滤光器层的一示例性实施方式的光特性的曲线。
参照图3,第二滤光器层40的一示例性实施方式可以基本上透射蓝光,例如,具有小于或等于大约500nm的波长的光,并可以反射剩余的可见光,例如,具有大于约500nm且小于或等于700nm的波长的光。在一个示例性实施方式中,例如,第二滤光器层40可以相对于具有小于或等于500nm的波长的蓝光具有大于或等于大约70%的光透射率。
在一示例性实施方式中,第二滤光器层40可以作用为BPF,该BPF使对应于蓝光的波长区域选择性通过。在这样的实施方式中,第二滤光器层40阻挡蓝光之外的波长区域,例如,对应于绿光、黄光、红光等的波长区域,并由此可以作用为短波通滤波器(SWPF)。
于是,绿光、黄光、红光等可以不穿过第二滤光器层40,而是可以被朝向第一滤光器层30反射并由此光学地回收。
图1示出具有层叠结构的示例性实施方式,在该层叠结构中,第一滤光器层30、滤色器层20和第二滤光器层40从顶部起依次层叠。在这样的实施方式中,层叠结构可以位于上面板12中,但是并不局限于此。备选地,取决于驱动显示装置的方法、使用该装置的环境等,层叠结构可以各种各样地定位在第一基板(SU1)和第二基板(SU2)之间。
在一个示例性实施方式中,例如,该层叠结构可以位于液晶层(LC)和第一基板(SU1)之间。在这样的实施方式中,下面板11包括该层叠结构,并可以将从光源10供给的第一光区分成第一光、第二光和第三光。
在一示例性实施方式中,由于第一滤光器层30和第二滤光器层40,层叠结构可以作用为一种类型的光学谐振器。在这样的实施方式中,分别从第一滤光器层30和第二滤光器层40反射的光可以在第一滤光器层30和第二滤光器层40之间反复地反射并谐振。在这样的实施方式中,通过谐振器增强和干涉的光可以最终穿过第一滤光器层30。
因此,这种层叠结构在下文将被称为微腔结构。
在一示例性实施方式中,第二偏振器(POL2)设置在第二滤光器层40上(例如,粘附在第二滤光器层40之下)。第二偏振器(POL2)可以包括偏振元件和保护层,且该保护层可以包括TAC。绝缘层(未示出)可以设置在第二偏振器(POL2)和公共电极(CE)之间,且将第二偏振器POL2与公共电极(CE)电绝缘。在一示例性实施方式中,第二偏振器(POL2)可以设置在第二滤光器层40之下(例如,在第二滤光器层40的内表面上),但并不局限于此。在一备选示例性实施方式中,第二偏振器(POL2)可以设置在上面板12中,例如,在滤色器20的顶部上或滤色器20之下,或可以被省略。
在下面,参照图4,将描述基于第一滤光器层30和第二滤光器层40限定的微腔结构的原理和效果。
图4是示出通过图1中的滤色器、第一滤光器层和第二滤光器层共同限定的微腔结构以及由于微腔结构所致的微腔效应的截面图。
图4示意性示出在包括具有不同尺寸的第一量子点2a和第二量子点2b的多个量子点2包括在滤色器20中的示例性实施方式中,在没有分隔第一区域(PX1)至第三区域(PX3)的情况下的滤色器20,以示出微腔结构及其效果。
参照图4,第一滤光器层30、滤色器20和第二滤光器层40依次设置,且发射蓝光(B)的光源10设置在第二滤光器层40之下。
在这样的实施方式中,滤色器20的所述多个量子点2被从光源10供给的经过第二滤光器层40的蓝光(B)激励,并然后在基态稳定化的同时发射具有特定波长的光。在这样的实施方式中,每个量子点2由于量子限制效应而具有不连续的能带隙,因而显示装置100可以显示具有高色纯度的图像。
在这样的实施方式中,量子点2具有各向异性光辐射特性。于是,量子点2可以在各个方向上辐射光,如图4所示。在这样的实施方式中,由于从量子点2发射的光不在特定方向而是在随机方向上辐射,所以光效率会恶化。在一示例性实施方式中,显示装置100可以具有微腔结构,该微腔结构放大和谐振从量子点2发射的光,并因此发出谐振光,由此改善光效率。
通过在彼此间隔开基于光程确定的距离的反射层和半反射层之间反复地反射光,微腔结构放大和发射具有特定波长的光,并且被称为法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪或法布里-珀罗谐振腔,且这种光放大效应被称为微腔效应或者法布里-珀罗多束效应。在一示例性实施方式中,第一滤光器层30可以作用为半透射层,且第二滤光器层40可以作用为反射层。
在一示例性实施方式中,假设入射到滤色器20的蓝光一点也不被吸收在其中,从滤色器20的内侧发出的光是具有高相干性的平面波,且通过量子点2辐射的光具有相同的幅度,入射光在第一滤光器层20和滤色器20的界面上并且在第二滤光器层40和滤色器20的界面上多次反射,且由于其微腔效应而发射出微腔结构。
在一示例性实施方式中,在蓝光(B)进入第一量子点2a时,第一量子点2a被激励,然后在基态稳定化的同时在辐射方向上发射绿光。在这样的实施方式中,如图4所示,当绿光从第一量子点2a发出时,辐射的绿光的一部分可以直接穿过第一滤光器层30,但是剩余的光在第二滤光器层40的表面上反射,其光程变化,因此,反射光指向第一滤光器层30或者与滤色器20内的其它第一量子点2a和其它第二量子点2b彼此撞击,并由此被反射和折射。
第一滤光器层30可以发射大约与微腔的谐振波长的波长(例如,2πn(n是整数)的相位)对应的波长的光,但是在除了直接穿过的绿光(G)的其它绿色光部分达到第一滤光器层30时,可以朝向第二滤光器层40在其它相位再反射光。被再反射的光在第一滤光器层30和第二滤光器层40之间来回传送,直到在光到达第一滤光器层30时该光具有2πn的相位并最终作为放大的绿光(G')发出。在这样的实施方式中,如图4中所示,通过微腔效应所致的增强和干涉而放大的放大的绿光(G')与直接穿过的绿光(G)一起发出,并由此可以改善绿光的光效率。
至于红光,通过由于微腔所致的增强和干涉而放大的放大的红光(R')与直接穿过的红光(R)一起发出,并由此可以改善红光的光效率。
在一示例性实施方式中,放大的绿光(G')和红光(R')可以基于法布里-珀罗多束干涉、双束干涉或其组合放大。在这样的实施方式中,多光或双光可以通过增强和干涉放大并作为一个光发出,或者多束或双束干涉可以同时发生并导致放大。
在这样的实施方式中,绿光和红光的由于传统上认为是由于量子点2引起的各向异性光辐射特性所致的光损失的部分可以被反射和放大,然后如图4所示地发射,绿光和红光可以由于微腔结构而被光学地回收。
在这样的实施方式中,未进入量子点2但是直接朝向第一滤光器层30传送的蓝光在第一滤光器层30的表面上反射。被反射的蓝光(B')的一部分在被反射回到第二滤光器层40时可以进入第一量子点2a或第二量子点2b。于是,蓝光(B')的被第一滤光器层30反射的部分再次穿过第二滤光器层40,并可以不回到光源10,而是激励量子点2,并由此光学地回收蓝光。
在下文,参照图5,将详细描述通过将滤色器20分隔成多个区域的借助第一滤光器层30和第二滤光器层40的微腔效应。
图5是具体示出图4的滤色器的第一至第三区域的截面图。
参照图5,在一示例性实施方式中,不同于图4的示意性结构,显示装置100的滤色器20被分隔成用于显示蓝光的第一区域(PX1)、用于显示绿光的第二区域(PX2)和用于显示红光的第三区域(PX3),且第一至第三滤色器设置在与其对应的区域中。
滤色器20的第一区域(PX1)不具有微腔效应,因为仅设置了作用为反射层的第二滤光器层40,而没有设置作用为半透射层的第一滤光器层30。于是,在第一区域(PX1)中可以显示蓝色,因为从光源10供给的蓝光没有被谐振,而是穿过透明的蓝色滤波器20a。
在这样的实施方式中,第二区域(PX2)和第三区域(PX3)可以各自具有微腔结构,该微腔结构由作用为半透射层的第一滤光器层30和作用为反射层的第二滤光器层40形成。如图5所示,绿光和红光分别在绿色滤波器20b和红色滤波器20c内部谐振。
第二区域(PX2)可以通过绿光(G)以及借助谐振放大的放大的绿光(G')显示绿色,并且第三区域(PX3)可以通过红光(R)以及借助谐振而放大的红光(R')显示红色。
由显示装置100显示的绿色和红色通过增加如上所述(自发射)的从量子点2直接发射的绿色和红色每一个、借助由于微腔结构(法布里-珀罗多束干涉)所致的多发射光的增强和干涉而放大的每个放大的绿色和放大的红色、以及借助由于微腔结构(双束干涉)所致的双发射光的增强和干涉而放大的每个绿色和红色而获得。于是,当与不具有微腔结构的传统显示装置相比较时,在这样的实施方式中,显示装置100可以具有大约80%到大约300%,例如大约170%到大约300%或例如大约170%到大约250%的改善的光效率。
由显示装置100显示的绿色和红色涉及光程,并由此最终穿过微腔结构的绿光和红光的光谱辐射可以通过调节包括微腔结构的半透射层与反射层之间的距离而改变。
在一个示例性实施方式中,例如,如图5所示,绿色滤波器20b和红色滤波器20c可以具有基于与每个波长对应的最佳谐振距离而确定的相同厚度或不同厚度,并且对应于第一滤光器层30和滤色器20之间或第二滤光器层40和滤色器20之间的每个波长的该最佳谐振距离可以通过形成具有各种厚度的每个谐振增强层来增强。
在一示例性实施方式中,滤色器20被光阻挡元件(BM)分隔成每个区域,并由此可以阻挡在第一滤光器层30和第二滤光器层40之间谐振的光侵入其它区域并且防止红、绿和蓝的颜色混合物被显示装置100显示。
在这样的实施方式中,阻挡蓝光的第一滤光器层30设置在第二区域(PX2)和第三区域(PX3)中,并可以有效地防止蓝光与绿色和红色的颜色混合物。在这样的实施方式中,显示装置100可以关于绿色和红色具有改善的色域。
在一示例性实施方式中,其中显示装置100包括在滤色器20内的量子点2并且当从光源10供给的光被量子点2散射并发射到外部时显示图像,如上所述,该光可以在宽方向上被发射并具有取决于位置的灰度级变化。因此,在这样的实施方式中,显示装置100可以具有宽视角。
在示例性实施方式中,通过设置第一滤光器层30和第二滤光器层40,且滤色器20在中间,以形成微腔结构,显示装置100可以通过微腔结构具有改善的光效率,即使在滤色器20包括具有各向异性光辐射特性的量子点2时。在这样的实施方式中,显示装置100可以相对于功耗具有改善的光效率。
在下文,参照图6至8,将描述显示装置100的各种备选示例性实施方式。在下文,将省略备选示例性实施方式的与图1的显示装置相同的组成的重复详细描述。
图6是示出图1的显示装置中的第一滤光器层的一备选示例性实施方式的截面图。
参照图6,第一滤光器层30'可以具有层叠结构,其中具有高折射率的第一层31和具有低折射率的第二层32一层在另一层上地交替层叠,使得层叠结构可以具有达到约10层,但是至少约4层,例如大约5层。
图7是示出图1的显示装置中的第一滤光器层的另一备选示例性实施方式的截面图。
参照图7,第一滤光器层30”可以具有例如半反射镜结构。在一个示例性实施方式中,例如,第一滤光器层30″可以具有包括设置在基板33上的薄膜34的结构。
基板33可以包括从硅氧化物、压克力(acryl)、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和玻璃选出的至少一种。备选地,基板33可以包括其它各种透明材料或由其它各种透明材料制成。
薄膜34可以设置在基板33的相对表面中的一个表面或两个表面上。这个薄膜34具有镜子效应,并由此可以选择性地透过到达第一滤光器层30″的光中的增强的且干涉的光的一部分,并反射光的剩余部分。
基板33的表面上的薄膜34可以包括金属、导电氧化物或其组合。金属可以包括从铝(Al)、银(Ag)、镍(Ni)和铬(Cr)选择的至少一种,且导电氧化物可以包括从铟锡氧化物、铝锌氧化物、钾锌氧化物和铟锌氧化物选择的至少一种。
但是,基板33和薄膜34的厚度和材料、薄膜34的密度等可以以使得第一滤光器层30″阻挡小于或等于对应于蓝光的约500nm的波长但是使大于约500nm的波长通过的方式不同地修改,如图2所示。
图8是示出第一滤光器层的另一备选示例性实施方式的截面图,其中第一量子点和第二量子点在图8中具有相同的尺寸。
在一示例性实施方式中,如图8中所示,第一量子点2a'和第二量子点2b'可以具有彼此相同的尺寸。在这样的实施方式中,滤色器20包括具有相同尺寸的多个量子点2'。在此,第一量子点2a'和第二量子点2b'可以在第二区域(PX2)和第三区域(PX3)中包括不同的材料或由不同材料形成。
虽然已经结合目前被认为实用的示例性实施方式描述了本公开,但是将理解,本发明不限于所公开的实施方式,而是相反,意在覆盖包括在权利要求的精髓和范围内的各种修改和等价布置。
本申请要求2015年9月18日提交的韩国专利申请第10-2015-0132246号的优先权,该韩国申请的内容通过引用整体结合于此。
Claims (20)
1.一种显示装置,包括:
发射第一光的光源;
滤色器,该滤色器包括多个量子点,所述量子点吸收所述第一光并发射第二光和第三光的至少之一,其中所述第二光和所述第三光与所述第一光不同;
第一滤光器层,该第一滤光器层设置在所述滤色器上,其中所述第一滤光器层阻挡所述第一光的至少一部分;以及
第二滤光器层,所述第二滤光器层设置在所述光源和所述滤色器之间,其中所述第二滤光器层透射所述第一光的至少一部分并反射所述第二光和所述第三光的至少一部分,其中
所述第一滤光器层、所述滤色器和所述第二滤光器层从上到下顺序地层叠,
所述第一滤光器层用作半透射层,使得所述第一滤光器层发射大约在与由所述第一滤光器层、所述滤色器和所述第二滤光器层的集合形成的微腔的谐振波长对应的波长处的光,以及
所述第二滤光器层用作半反射层,使得除了大约在与由所述集合形成的微腔的所述谐振波长对应的波长处的光之外的光,在所述第一滤色器层和所述第二滤色器层之间来回传送。
2.如权利要求1所述的显示装置,其中所述滤色器包括:
发射所述第一光的第一区域;
发射所述第二光的第二区域;以及
发射所述第三光的第三区域,
其中所述第一滤光器层设置在与所述第二区域和所述第三区域相对应的区域处。
3.如权利要求2所述的显示装置,其中所述第一区域包括透明体。
4.如权利要求1所述的显示装置,还包括:
第一基板;以及
第二基板,所述第二基板与所述第一基板相对地设置,
其中所述第一滤光器层、所述滤色器和所述第二滤光器层设置在所述第一基板和所述第二基板之间。
5.如权利要求4所述的显示装置,还包括:
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层,
其中所述第一滤光器层、所述滤色器和所述第二滤光器层设置在所述液晶层上。
6.如权利要求1所述的显示装置,其中所述量子点包括:
多个第一量子点,所述多个第一量子点吸收所述第一光并发射具有比所述第一光更长的波长的所述第二光;以及
多个第二量子点,所述多个第二量子点吸收所述第一光并发射具有比所述第一光和所述第二光更长的波长的所述第三光。
7.如权利要求6所述的显示装置,其中所述第一量子点和所述第二量子点具有彼此不同的尺寸。
8.如权利要求1所述的显示装置,其中所述第一滤光器层透射具有比所述第一光更长波长的光。
9.如权利要求1所述的显示装置,其中所述第一滤光器层阻挡具有小于或等于500纳米的波长的光。
10.如权利要求1所述的显示装置,其中
所述第一光是蓝光;
所述第二光是绿光;以及
所述第三光是红光。
11.如权利要求1所述的显示装置,其中
所述第一滤光器层具有层叠结构,以及
所述层叠结构包括:
具有高折射率的第一层;以及
具有低折射率并设置在所述第一层上的第二层。
12.如权利要求11所述的显示装置,其中在所述层叠结构中的层的数量等于或大于四。
13.如权利要求11所述的显示装置,其中所述第一层具有在1.8到2.6的范围内的折射率。
14.如权利要求11所述的显示装置,其中所述第二层具有在1.3到1.8的范围内的折射率。
15.如权利要求11所述的显示装置,其中所述第一层包括从铪氧化物、钽氧化物、钛氧化物、锆氧化物、镁氧化物、铯氧化物、镧氧化物、铟氧化物、铌氧化物、铝氧化物和硅氮化物选择的至少一种。
16.如权利要求11所述的显示装置,其中所述第二层包括硅氧化物。
17.如权利要求1所述的显示装置,其中所述第一滤光器层包括:
膜,所述膜包括从金属、导电氧化物及其组合选择的至少一种。
18.如权利要求17所述的显示装置,其中
所述金属包括从铝、银、镍和铬选择的至少一种;以及
所述导电氧化物包括从铟锡氧化物、铝锌氧化物、钾锌氧化物和铟锌氧化物选择的至少一种。
19.如权利要求1所述的显示装置,其中所述第二滤光器层反射具有大于500nm的波长的光。
20.如权利要求1所述的显示装置,其中所述第一滤光器层和所述第二滤光器层彼此间隔开基于光程确定的距离。
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