CN106842680A - 像素结构与具有此像素结构的显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素结构，包含第一基板、多个薄膜晶体管、波长转换层及金属光栅偏振层。薄膜晶体管设置于第一基板的内表面上。金属光栅偏振层，设置于多个薄膜晶体管上。波长转换层设置于第一基板的内表面与该金属光栅偏振层之间，其中波长转换层用以接受来自波长转换层与第一基板间的光束，并转换为波长转换层所对应的光波段。

Description

像素结构与具有此像素结构的显示面板
技术领域
本发明是有关于一种像素结构与具有此像素结构的显示装置。
背景技术
于家用电器设备的各式电子产品之中，应用薄膜晶体管(thin film transistor；TFT)的液晶显示器已经被广泛地使用。薄膜晶体管式的液晶显示器主要是通过薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光阵列基板和液晶层构成，其中薄膜晶体管阵列基板上设置有多个以阵列排列的薄膜晶体管，以及，与薄膜晶体管对应配置的像素电极(pixel electrode)。
再者，随着液晶显示器所要求的解析度与色彩对比度日渐提升。对此，找寻下一种新的技术方案达到较佳的显示品质，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
发明内容
本发明增进像素结构的出光效率并改善像素结构的出光视角，使得出光视角可集中在某一范围内，并具有较均匀的出光强度。
本发明的一实施方式提供一种像素结构，包含第一基板、多个薄膜晶体管、波长转换层及金属光栅偏振层。薄膜晶体管设置于第一基板的内表面上。金属光栅偏振层设置于多个薄膜晶体管上。波长转换层设置于第一基板的内表面与该金属光栅偏振层之间，其中波长转换层用以接受波长转换层与第一基板间的光束，并转换为波长转换层所对应的光波段。
于部分实施方式中，像素结构更包含平坦层。平坦层设置于波长转换层与金属光栅偏振层之间。
于部分实施方式中，像素结构更包含彩色滤光层。彩色滤光层设置于波长转换层与金属光栅偏振层之间。
于部分实施方式中，波长转换层更包含第一转换部及第二转换部。第一转换部用以接收光束，并将光束转换为第一波长。第二转换部用以接收光束，并将光束转换为第二波长。
于部分实施方式中，彩色滤光层更包含第一滤光部及第二滤光部。第一滤光部设置于第一转换部上。第二滤光部设置于第二转换部上。
于部分实施方式中，像素结构更包含光准直层。光准直层设置于像素电极与波长转换层之间，其中光准直层更包含反射部与穿透部。
于部分实施方式中，波长转换层包含第一转换部与第二转换部，第一转换部用以接收光束，并将光束转换为第一波长，第二转换部用以接收光束，并将光束转换为第二波长，其中光准直层设置于波长转换层上方，而反射部于波长转换层的垂直投影位于第一转换部与第二转换部的交界处上。
于部分实施方式中，反射部具有第一折射率，穿透部具有第二折射率，且第二折射率大于第一折射率。
于部分实施方式中，波长转换层与光准直层直接接触，且波长转换层具有第三折射率，其中第三折射率大于等于第二折射率。
于部分实施方式中，第一折射率与第三折射率的比值介于0.7～0.9之间。
于部分实施方式中，像素结构更包括彩色滤光层。彩色滤光层设置于波长转换层与光准直层之间，彩色滤光层与光准直层直接接触且彩色滤光层具有第三折射率，且第三折射率大于第二折射率。
于部分实施方式中，像素结构更包含遮光层，且波长转换层包含第一转换部与第二转换部，第一转换部用以接收光束，并将光束转换为第一波长，第二转换部用以接收光束，并将光束转换为第二波长，其中遮光层于波长转换层的垂直投影位于第一转换部与第二转换部的交界面上。
于部分实施方式中，像素结构更包含多个像素电极，设置于第一基板的内表面上，且多个像素电极分别与所对应的薄膜晶体管电性连接，其中金属光栅偏振层设置于该波长转换层与该些像素电极之间。
于部分实施方式中，金属光栅偏振层具有多个相互分离的区块，各个相互分离的区块与所对应的多个薄膜晶体管其中一者电性连接，其中金属光栅偏振层用以做为一像素电极。
于部分实施方式中，像素结构更包括第二基板及另一金属光栅偏振层。第二基板与第一基板相对设置。另一金属光栅偏振层设置于第二基板的表面上。
本发明的一实施方式提供一种显示面板，包括像素结构、第二基板及显示介质层。第二基板与第一基板相对设置。显示介质层设置于第一基板与第二基板之间。
附图说明
图1A为本发明的第一实施方式绘示像素结构的上视示意图。
图1B绘示图1A的像素结构沿线段1B-1B’的剖面示意图。
图2为依据本发明的第二实施方式绘示像素结构的剖面示意图，其中图2的剖面位置与图1B相同。
图3绘示比较例的像素结构、第一实施方式的像素结构及第二实施方式的像素结构的色彩空间(color space)图。
图4A为依据本发明的第三实施方式绘示像素结构的剖面示意图，其中图2的剖面位置与图1B相同。
图4B绘示射向图4A的反射部的光线的路径示意图。
图4C绘示图4A的像素结构的出光视角与光强度的关系图。
图5为依据本发明的第四实施方式绘示像素结构的剖面示意图，其中图5的剖面位置与图1B相同。
图6为依据本发明的第五实施方式绘示显示面板的剖面示意图，其中图6的剖面位置与图1B相似。
其中，附图标记：
100A、100B、100C、100D、220 像素结构
102、228 第一基板
104 扫描线
106A、106B、106C、236 数据线
108、108’、108” 薄膜晶体管
110 第一绝缘层
112 第二绝缘层
114、230 波长转换层
116、232 第一转换部
118、233 第二转换部
120、234 光穿透部
122 第一量子点
124 第二量子点
126 平坦层
128、226、235 金属光栅偏振层
130 第三绝缘层
132A、132B、132C、237 像素电极
134 彩色滤光层
136 第一滤光部
138 第二滤光部
140 第三滤光部
142 光准直层
144 反射部
146 穿透部
200 显示面板
210 背光模块
212 导光板
214 反射层
216 光源
222 遮光层
224 共用电极
240 显示介质层
242 显示介质
250 第二基板
1B-1B’ 线段
A1、A2、A3 像素区域
C1、C2、C3、CA、CB 曲线
D1、D2、D3 漏极
G1、G2、G3 栅极
L1A、L1B、L1C、L2、L3、L1A’、L1B’、L1C’ 光束
LA、LB、LC 光线
S1、S2、S3 源极
S10 内表面
S20 外表面
S30、S60 上表面
S40、S70 下表面
S50 侧表面
SE1、SE2、SE3 半导体层
T1、T2、T3 厚度
θ1 角度
θc1、θc2 全反射临界角
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。
然而，某些实施方式可与其他现有技术已知的方法和结构相结合的情况下实施。在以下的描述中，表示特定的结构、尺寸和相关的光学设计等具体细节以提供对本发明的透彻理解。在其他情况下，未对现有技术已知的半导体结构和制造进行特别详细地描述，以免不必要地模糊本发明。整个说明书中所提到的“本实施方式”是指包括在本发明的特定的结构、尺寸和相关的光学设计至少一个实施方式中。因此，整个说明书中多处出现“本实施方式”不一定是指本发明的相同实施方式。此外，特定的结构、尺寸和相关的光学设计或特性可以任何适当的方式结合一个或多个实施方式中。
本文所使用的“跨越”、“在...上方”、“到”、“在...之间”和“在…上”，可指一层相对于其他层的相对位置。一层“跨越”另一层、在另一层“上方”或“上”或者键合“到”另一层或与另一层“接触”可为直接与其他层接触或可具有一个或多个居间层。一层在多层“之间”可为直接与该多层接触或可具有一个或多个居间层。
请同时查看图1A及图1B，图1A第一实施方式的其中一种像素结构100A的上视示意图，而图1B绘示图1A的像素结构100A沿线段1B-1B’的剖面示意图。图1A的像素结构100A是各别以单一个子像素(例如：子像素132A、132B或132C)设计为范例，但不限于此。于其它实施例中，像素结构100A也可包括其他种子像素设计，例如单一个子像素包含主像素(mainpixel)结构与次像素(sub pixel)结构分别对应的主像素电极(main pixel electrode)与次像素电极(sub pixel electrode)，且主像素电极与次像素电极分别以实质上相同或不同电压控制达到不同显示效果，本发明并非以此为限。本发明的像素结构100A包含第一基板102、扫描线104、数据线(例如：数据线106A、106B或106C)、薄膜晶体管(例如：薄膜晶体管108、108’或108”)、波长转换层114、金属光栅偏振层128与像素电极(例如：像素电极132A、132B或132C)，图1B所绘示的剖面图仅为其中一种可能的实施例。举例而言，像素结构100A包含第一基板102、扫描线104、数据线106A、106B及106C、薄膜晶体管(例如：薄膜晶体管108、108’或108”)、第一绝缘层110、第二绝缘层112、波长转换层114、平坦层126、金属光栅偏振层128、第三绝缘层130及像素电极132A、132B及132C。
第一基板102具有相对的内表面S10及外表面S20，且扫描线104及第一绝缘层110设置于第一基板102的内表面S10上。数据线106A、106B及106C设置于第一绝缘层110上，且扫描线104于第一基板102上的垂直投影相交于数据线106A、106B及106C于第一基板102上的垂直投影，藉以定义出至少一个像素区域(例如：像素区域A1、A2及/或A3)，但不限于此。于其它实施例中，至少一个像素区域可由不同的传递信号线路所定义，例如：数据线与共用电极线(common line)、或是扫描线与共用电极线、或是数据线及/或扫描线与其它传递信号线路。然而，至少一个像素区域通常会存在像素电极，因此，可简化定义为至少一个像素电极垂直投影于第一基板102上的区域就是至少一个像素区域。像素区域A1、A2及A3，举例而言分别对应薄膜晶体管108、108’及108”。以下仅以薄膜晶体管108为详述范例，薄膜晶体管108’及108”可以依此类推。薄膜晶体管108设置于第一绝缘层110上，并与扫描线104及数据线106A电性连接。薄膜晶体管108包含半导体层SE1、栅极G1、源极S1及漏极D1，且薄膜晶体管108可分别通过栅极G1及源极S1而与扫描线104及数据线106A电性连接。于部分实施方式中，第一绝缘层110可用以做为栅极绝缘层。第二绝缘层112设置于第一绝缘层110上，并覆盖数据线106A及薄膜晶体管108。
本实施例的波长转换层114设置于第二绝缘层112上，且波长转换层114用以接受来自第一基板102的外表面S20的光束(例如：通过像素区域A1、A2及/或A3的光束L1A、L1B及/或L1C)。于另一实施例中，波长转换层114更包含第一转换部116、第二转换部118及光穿透部120可分别设置于像素区域A1、A2及A3。第一转换部116、光穿透部120及第二转换部118可为沿扫描线104的延伸方向依序配置在第二绝缘层112上，且第一转换部116、光穿透部120及第二转换部118中的相邻两者较佳为彼此相抵，但不限于此。于其它实施例中，第一转换部116、光穿透部120及第二转换部118中的相邻两者可相互分隔开来或者是可相互部份重叠。此外，第一转换部116、第二转换部118及光穿透部120的数据线106B及106C投影上方外的区域分别具有厚度T1、T2及T3，T1实质上等于T2，且T2实质上等于T3，以使波长转换层114可形成相对平坦的上表面，从而便于形成后续结构。此外，虽图1A所绘的波长转换层114由左至右依序为第一转换部116、光穿透部120及第二转换部118，然而，第一转换部116、光穿透部120及第二转换部118的顺序可作变换，例如，于其他实施方式中，波长转换层114由左至右依序可为第一转换部116、第二转换部118及光穿透部120，且第一转换部116与第二转换部118为互相毗邻且相抵、相邻两者可相互分隔开来或者是可相互部份重叠。
第一转换部116、第二转换部118及光穿透部120分别用以接收光束L1A、L1B及L1C，其中第一转换部116及第二转换部118分别将光束L1A及L1B的波长转换为第一波长及第二波长，举例而言第一波长约为500纳米(nm)～570纳米(nm)，第二波长约为620纳米(nm)～750纳米(nm)，而光穿透部120，较佳地，可为透明光阻可使光束L1C穿透，即光穿透部120所通过波长约为光束L1C的波长。举例而言，光束L1A、L1B及L1C可以是由背光模块(未绘示)中的光源提供，例如：可设置于第一基板102下的直下式背光模块(未绘示)的光源提供，但不限于此。于其它实施例中，背光模块(未绘示)可为侧入式背光模块，且背光模块中的光源可设置于第一基板102的侧边，可以第一基板102作为导光板(导引光线的板材)，则第一基板102的内表面S10就为出光面或者是背光模块(未绘示)可为侧入式背光模块，且背光模块中的光源可设置于背光模块中导光板(导引光线的板材，未绘示)的侧边，则导光板的出光面就面对第一基板102的外表面S20。前述光束L1A、L1B及L1C的波长较佳可位于蓝光(440纳米(nm)～475纳米(nm))的范围，如此可避免额外设置另一用以提供蓝色光的转换部，减少制程成本与制程步骤。然于其他实施例中，也可不设置背光模块，且于第一基板102与波长转换层114间设置自发光层(图未示)，举例而言自发光层可以为有机发光二极管(OLED)、无机发光二极管或有机-无机混合发光二极管。其中有机发光二极管(OLED)可包括电洞注入层、电洞传输层、有机发光层、电子传输层与电子注入层或者是其它合适的叠层，而无机发光二极管(micro-LED)包括N型半导体层与P型半导体层或者是N型半导体层、P型半导体层与本征半导体层I夹设于N型与P型半导体层之间或者是其它合适的叠层。
第一转换部116及第二转换部118可分别具有第一量子点(quantum dot，或称为量子杆)120及第二量子点124。举例而言，量子点是例如具有约直径的半导体颗粒。根据量子点颗粒尺寸，它发射具有不同波长的光。举例而言，当照射蓝光或紫外光时，量子点根据量子点的尺寸发射红光、绿光和蓝光中的任何一种光。第一量子点(quantum dot)120及第二量子点124可以发射红光、绿光和蓝光中的任何一种光。
第一量子点122可被背光模块或自发光波段(波长)位于蓝光的光束L1A激发，并发射波段落于红光的光束L2，而第二量子点124可被波段位于蓝光的光束L1B激发，并发射波段落于绿光的光束L3。通过第一转换部116及第二转换部118，波长转换层114可将背光模块或自发光所发出光束L1A及L1B转换为对应的光波段，而光穿透部120将使光束L1C实质上维持原波长，使得像素结构100A的像素区域A1、A2及A3分别可提供红色、蓝色及绿色。也就是说，通过波长转换层114，像素结构100A可在接受单一原色的情况下，藉由转换单一原色而提供多种颜色(至少三种不同的颜色)，即依照前述描述，像素区域A1、A2及A3分别对应的第一转换部116、第二转换部118及光穿透部120可显示出三种不同的颜色。
平坦层126设置于波长转换层114上，而金属光栅偏振层128设置于平坦层126上为范例。于其它实施例中，波长转换层114的平坦度及/或粗糙度仍可适合金属光栅偏振层128形成于其上，则金属光栅偏振层128与波长转换层114之间可选择性的不存在平坦层126。其中平坦层126可为单层或多层结构，且其材料可为有机材料或无机材料举例而言为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、环氧树脂、压克力、聚亚酰胺、或其它合适的材料、或上述至少两种材料组合，较佳为透明有机材料或透明无机材料，且平坦层126的材料可与光穿透部120较佳由同一层材料所组成，但不限于此。于其它实施例中，平坦层126的材料可与光穿透部120采用不同材料所组成。金属光栅偏振层128具有光偏振(polarization)特性，即金属光栅偏振层128可使对应偏振态的光束穿过，而非对应偏振态的光束将会自金属光栅偏振层128反射。第三绝缘层130设置于金属光栅偏振层128上，而像素电极132A、132B及132C设置于第三绝缘层130上。像素电极132A、132B及132C分别位于像素区域A1、A2及A3并与其所对应的薄膜晶体管108、108’、108”的漏极D1、D2、D3通过第三绝缘层130通孔连接。换言之，各像素区域A1、A2及A3所对应的像素电极132A、132B、及132C与金属光栅偏振层128相互分隔开来，以避免像素结构100A中的像素电极132A、132B及132C彼此电性影响中。于其它实施例中，金属光栅偏振层128亦可作为在第一基板上的共用电极。
然于另一变化实施例中，金属光栅偏振层128用以做为像素电极132A、132B、132C，换句话说金属光栅偏振层128与像素电极132A、132B、132C由同一膜层所组成，即图1B没有第三绝缘层130。此变化实施例中的金属光栅偏振层128具有多个相互分离的区块(未标示)位于像素结构100A的像素区域A1、A2及A3中，且各个分离的区块分别与像素区域A1、A2及A3所对应的薄膜晶体管108、108’、108”至少其中一者电性连接。其中，各个分离的区块(未标示)分别位于像素区域A1、A2及A3的俯视图类似于图1A的像素区域A1、A2及A3所包含的像素电极132A、132B、132C的俯视图，于此不再赘言。于再一变形实施例中，各像素区域A1、A2及A3包含所对应的像素电极132A、132B、及132C与所对应的多个相互分离的区块(未标示)的金属光栅偏振层128，而像素电极132A、132B、及132C与金属光栅偏振层128之间仍夹设有第三绝缘层130，且各像素区域A1、A2及A3所对应的像素电极132A、132B、及132C可选择性地与所对应的多个相互分离的区块(未标示)的金属光栅偏振层128连接或不连接。举例而言，当像素区域A1的像素电极132A与所对应的区块连接时，所对应的区块亦可与像素电极132A做为像素区域A1的像素电极，即像素电极有分开但连接的二层，其余像素区域的关系依此类推；当像素区域A1的像素电极132A与所对应区块的金属光栅偏振层128不连接时，所对应区块的金属光栅偏振层128亦可作为在第一基板上的共用电极，其余像素区域的关系依此类推。换言之，各个区块可对应于薄膜晶体管其中至少一者。此时，二相邻区块可选择的彼此连接或不连接。其中，各个分离的区块(未标示)分别位于像素区域A1、A2及A3的俯视图类似于图1A的像素区域A1、A2及A3所包含的像素电极132A、132B、132C的俯视图，于此不再赘言。
于本发明的实施例中，波长转换层114较佳地位于第一基板102与像素电极132A、132B或132C之间，而金属光栅偏振层128是设置于波长转换层114与像素电极132A、132B或132C之间。换言之，金属光栅偏振层128较佳设置于显示介质层(未绘示)与波长转换层114之间，其中显示介质层例如是液晶层。然而，波长转换层114所转换出来的光线(波长)并不具备光偏振特性(即转换出来的光线(波长)都会往多方向放射，或称为去偏振(极)性)。但是，经由本实施例前述的配置下，可使波长转换层114去偏极(振)性(depolarization)有效的改善，换句话说将金属光栅偏振层128设置于波长转换层114与像素电极132A、132B、132C之间，光束L1A’、L1B’、L1C’在进入显示介质层(图未示)时能保持对应偏振态，使光通过显示介质层时有较大的光穿透度，进而增加显示画面光穿透度。当有外部光束于金属光栅偏振层128反射时或像素结构100A内部光束产生反射时，例如，可能自数据线106A、106B、106C反射回金属光栅偏振层128，再次进入显示介质层时能保持对应偏振态，因此，将可增加像素结构100A的出光效率。相反地，若金属光栅偏振层128设置于波长转换层114与第一基板110之间，可能反而让光穿度下降及/或出光效率变差。
请看到图2，图2为依据本发明的第二实施方式绘示像素结构100B的剖面示意图，其中图2的剖面位置与图1B相同。本实施方式与第一实施方式的至少一个差异点在于，本实施方式的像素结构100B更包含彩色滤光层134，且彩色滤光层134设置于波长转换层114与金属光栅偏振层128之间，彩色滤光层134包含第一滤光部136、第二滤光部138及第三滤光部140。第一滤光部136设置于第一转换部116垂直投影上，第二滤光部138设置于第二转换部118垂直投影上，而第三滤光部140设置于光穿透部120垂直投影上。
于第一滤光部136与第一转换部116的组合中，第一转换部116内的第一量子点122可通过受激发而发出具有第一波长的光束，而第一滤光部136可使具有第一波长的光束通过。藉由此组合，可以避免第一转换部116、第二转换部118与光穿透部120三者发生混色现象，藉以提升对应波长的色纯度。同样地，第二滤光部138及第三滤光部140分别可使具有对应波长的光束通过，故其可提升对应波长的色纯度。藉由此配置，提升像素结构100B的色纯度将可连带提高像素结构100B的色域范围，从而提升像素结构100B的显色能力。
具体而言，如图3所示，图3绘示比较例的像素结构、第一实施方式的像素结构100A及第二实施方式的像素结构100B的色彩空间(color space)图，其中比较例的像素结构类似图1B所示的像素结构，然而比较例的像素结构内并没有设置波长转换层114及金属光栅偏振层128。图3中，横轴为国际照明委员会(CIE)1931色彩空间的X坐标轴，纵轴为CIE 1931色彩空间的Y坐标轴，曲线C1、C2及C3分别表示比较例的像素结构、第一实施方式的像素结构100A及第二实施方式的像素结构100B的色彩空间，其中，X与Y坐标轴皆无单位。
曲线C1的红、绿、蓝三顶点的坐标分别落在(0.644,0.333)、(0.304,0.606)、(0.154,0.056)，曲线C2的红、绿、蓝三顶点的坐标分别落在(0.605,0.307)、(0.192,0.610)、(0.155,0.021)，曲线C3的红、绿、蓝三顶点的坐标分别落在(0.709,0.290)、(0.198,0.748)、(0.155,0.037)。曲线C3涵盖的色域范围大于曲线C2涵盖的色域范围，且曲线C2涵盖的色域范围也大于曲线C1涵盖的色域范围。由此可知，第一实施方式及第二实施方式的像素结构可达到较比较例广的色域范围。
请看到图4A，图4A为依据本发明的第三实施方式绘示像素结构100C的剖面示意图，其中图2的剖面位置与图1B相同。本实施方式与第一实施方式的至少一个差异点在于，像素结构100C更包含光准直层142，光准直层142设置于波长转换层114与像素电极132A、132B、132C之间，其可用以提升像素结构100C的出光准直性。
光准直层142设置于波长转换层114上方并夹于波长转换层114与平坦层126之间，且光准直层142较佳为与波长转换层114直接接触。于其它实施例中，若本实施例不设置平坦层126，则光准直层142设置于波长转换层114与金属光栅偏振层128之间，且光准直层142不同的表面分别与波长转换层114及金属光栅偏振层128接触。光准直层142包含反射部144与穿透部146，其中穿透部146设置于两相邻的反射部144之间，且与穿透部146较佳与反射部144彼此相抵，换句话说反射部144于波长转换层114的垂直投影会位于第一转换部116与光穿透部120的交界处上或第二转换部118与光穿透部120的交界处上。此外，于其他实施方式中，当波长转换层114的第一转换部116及第二转换部118为互相紧邻时，反射部144于波长转换层114的垂直投影会位于第一转换部116与第二转换部118的交界处上。此外，于部分实施方式中，穿透部146与平坦层126可通过同一制程形成。或是，于其他实施方式中，穿透部146与平坦层126也可分别通过不同制程形成。
请再看到图4B，图4B绘示射向图4A的反射部144的光线的路径示意图。图4B中，射向反射部144的光线可分作光线LA、光线LB及光线LC，其中光线LA为自波长转换层114(请见图4A)的第一转换部116射向反射部144的底面，而光线LB及光线LC为自穿透部146射向反射部144的侧边。本实施方式中，反射部144及穿透部146可为透光材料，反射部144具有第一折射率N1，穿透部146具有第二折射率N2，而波长转换层114(请见图4A)的第一转换部116具有第三折射率N3，且N3≥N2>N1。此外，第一折射率N1与第三折射率N3的比值可介于0.7～0.9之间，即0.9≥(N1/N3)≥0.7。
于此配置下，当光线LA抵达第一转换部116与反射部144之间的界面时，若其于反射部144的入射角大于或约等于第一转换部116与反射部144之间的全反射临界角θc1时，光线LA将会产生全反射。其中，全反射临界角θc1是以正交于反射部144底面的基准线(垂直虚线)与光线LA间的夹角。另一方面，当光线LB抵达穿透部146与反射部144之间的界面时，若其于反射部144的入射角大于穿透部146与反射部144之间的全反射临界角θc2，则光线LB也会自反射部144反射，并于反射后朝像素电极132A(请见图4A)行进。其中，全反射临界角θc2是以正交于反射部144侧边的基准线(水平虚线)与光线LB间的夹角。也就是说，当像素结构100C中有部分光束偏离原预计出光路线时，可通过发生于反射部144的全反射，而使得光束于反射后朝像素结构100C的底部或是朝像素电极132A、132B、132C行进，藉以防止像素结构100C产生混色的状况。
此外，由于光线LC于反射部144的入射角θ1会小于穿透部146与反射部144之间的全反射临界角θc2，故光线LC会在折射后进入反射部144，其中折射后的光线LC会偏离穿透部146与反射部144之间界面的法线，藉以提高光准直性。其中，入射角θ1是以正交于反射部144侧边的基准线(水平虚线)与光线LC间的夹角。改善后的出光视角可如图4C所示，其中图4C绘示图4A的像素结构100C的出光视角与光强度的关系图。图4C中，横轴为像素结构的出光视角，单位为度，纵轴为像素结构的出光强度，其中出光强度经规一化，单位为百分比。曲线CA为未设置光准直层的像素结构，曲线CB为设置有光准直层的像素结构，即如第三实施方式的像素结构。由图4C可知，设置有光准直层的像素结构的出光视角可集中在约-60度(负60°)至约+60度(正60°)，并具有较均匀的出光强度。
此外，虽本实施方式的反射部144是使用具透光性的材料形成。于另一变化实施例中，反射部144也可以为不透光材质例如为黑色矩阵。然而，于其他实施方式中，反射部144也可使用具光反射性的材料，像是金属。然而，当反射部144为不透光或反射性材料时，图4B的折射或反线光线就不会进入反射部144内部，然后再离开反射部144顶面。
请看到图5，图5为依据本发明的第四实施方式绘示像素结构100D的剖面示意图，其中图5的剖面位置与图1B相同。本实施方式与第三实施方式的至少一个差异点在于，本实施方式的像素结构100D更包含彩色滤光层134，彩色滤光层134设置于波长转换层114与光准直层142之间，并与光准直层142直接接触。彩色滤光层134包含第一滤光部136、第二滤光部138及第三滤光部140。第一滤光部136设置于第一转换部116上，第二滤光部138设置于第二转换部118上，而第三滤光部140设置于光穿透部120上。此外，波长转换层114(例如：第一转换部116、第二转换部118及光穿透部120)与彩色滤光层134(例如：第一滤光部136、第二滤光部138及第三滤光部140)的折射率实质上相同，即波长转换层114与彩色滤光层134皆大于光准直层142的反射部144及穿透部146的折射率。此外，第一转换部116与第一滤光部136关系、第二转换部118与第二滤光部138以及光穿透部120与第三滤光部140关系可参阅前述实施例，于此不再赘言。
本实施方式中，波长转换层114与彩色滤光层134的组合可提升像素结构100D的显色能力，而彩色滤光层134与光准直层142的组合可防止像素结构100D产生混色的状况，并改善像素结构100D的出光视角，其机制可雷同前述实施方式，在此不再赘述。
上述实施方式的各元件组合方式可呈现不同的出光效率及色饱和度。具体来说，请看到表一，表一为比较例与不同实施方式的出光效率及色饱和度的测量结果。
出光效率 色饱和度(NTSC)
比较例 X 72％
第一实施方式 1.3X 80％
第三实施方式 2.2X 80％
第四实施方式 1.98X 120％
表一比较例与不同实施例的出光效率及色饱和度的测量结果
表一中，比较例为未使用波长转换层、金属光栅偏振层及光准直层的像素结构，即比较例的像素结构类似图1B所示的像素结构，但是比较例的像素结构内并没有设置波长转换层及金属光栅偏振层。而如前所述，第一实施方式的像素结构为包含波长转换层及金属光栅偏振层，第三实施方式的像素结构为包含波长转换层、金属光栅偏振层及光准直层，第四实施方式的像素结构为包含波长转换层、彩色滤光层、金属光栅偏振层及光准直层。于测量结果中，比较例的出光效率以X表示，而第一实施方式、第三实施方式、第四实施方式的出光效率分别为1.3X、2.2X、1.98X，即分别为比较例的出光效率的1.3倍、2.2倍、1.98倍。比较例、第一实施方式、第三实施方式、第四实施方式的色饱和度则分别为NTSC规定下的72％、80％、80％、120％。由表一可知，上述实施方式的各元件组合方式可增进像素结构的出光效率及色饱和度。
此外，上述各实施方式的像素结构皆可应用成为显示面板，例如，可再设置第二基板，并将显示介质填充于第一基板与第二基板之间，从而完成显示面板的组装。显示面板也可不包括背光模块，使用自发光显示介质层。另一实施方式如图6所示，图6为依据本发明的第五实施方式绘示显示面板200的剖面示意图，其中图6的剖面位置与图1B相似。本实施方式的显示面板200可视为第一实施方式的像素结构100A的应用。显示面板200包含背光模块210、像素结构220、显示介质层240及第二基板250，其中本实施方式的像素结构220配置可雷同第一实施方式的像素结构100A配置，然而，本实施方式的像素结构220更包含另一金属光栅偏振层226。亦即，像素结构220包含两个金属光栅偏振层。于其它实施例中，像素结构220可更包含遮光层222与共用电极224其中至少一者于第二基板250上。
第二基板250与像素结构220的第一基板228相对设置，且第二基板250具有上表面S30及下表面S40，第二基板250的上表面S30及下表面S40分别背向及面向像素结构220的第一基板228。显示介质层240设置于第一基板228与第二基板250之间。显示介质层240具有多个显示介质242，而显示介质242例如可以是液晶分子。
本发明的像素结构220以具有遮光层222及共用电极224为范例，则遮光层222及共用电极224设置于第二基板250的下表面S40，且共用电极224覆盖遮光层222，其中遮光层222例如可以是黑色矩阵(black matrix；BM)。遮光层222于像素结构220的波长转换层230的垂直投影至少落于第一转换部232与光穿透部234的交界面上或第二转换部233与光穿透部234的交界面上，亦即，遮光层222于波长转换层230的垂直投影会位于第一转换部232与光穿透部234的相抵处或第二转换部233与光穿透部234的相抵处。此外，于其他实施方式中，当波长转换层230的第一转换部232及第二转换部233为毗邻且彼此相抵时，遮光层222于波长转换层230的垂直投影会位于第一转换部232与第二转换部233的交界处上，即位于其相抵处。此外，虽图6所绘的遮光层222是设置于第二基板250的下表面S40，然而，于其他实施方式中，遮光层222也可以是设置于第一基板228上。另一方面，除了遮光层222外，由于数据线236于波长转换层230的垂直投影也会落于第一转换部232与光穿透部234的交界面上或第二转换部233与光穿透部234的交界面上，故数据线236也可做为遮光功能。
金属光栅偏振层226设置于第二基板250的上表面S30，但不限于此。于其它实施例中，金属光栅偏振层226也可选择性的设置于第二基板250的下表面S40。在像素结构220中，金属光栅偏振层235、像素电极237、显示介质层240、共用电极224、金属光栅偏振层226的组合可定义显示面板200的显示状态，更具体而言，显示面板200可藉由像素结构220的像素电极237及共用电极224的电位驱动状态，而定义其显示状态。
背光模块210可以如前述实施例所述，例如：侧入式或直下式，本实施方式以侧入式的背光模块210为例。侧入式的背光模块210，例如：可包含导光板212、反射层214及光源216。导光板212具有侧表面S50及相对的上表面S60与下表面S70，且背光模块210通过导光板212的上表面S60与像素结构220的第一基板228连接。光源216设置于导光板212的侧表面S50，并朝导光板212内发射光束，而反射层214设置于导光板212的下表面S70。
本发明前述实施例中的薄膜晶体管108、108’与108”其中至少一者是以底栅型晶体管为范例，例如：薄膜晶体管108的半导体层SE1位于栅极G1之上，其余薄膜晶体管108’与108”可依此类推，但不限于此。于其它实施例中，薄膜晶体管108、108’与108”其中至少一者是以顶栅型晶体管，例如：薄膜晶体管108的半导体层SE1位于栅极G1之下，其余薄膜晶体管108’与108”可依此类推，或者是其它合适类型的晶体管。半导体层(例如：半导体层SE1、SE2或SE3)可为单层或多层结构，且其材料包含非晶硅、纳米晶硅、微晶硅、多晶硅、单晶硅、纳米碳管(杆)、氧化物半导体材料、有机半导体材料、或其它合适的材料。本发明前述实施例中，像素电极(例如：像素电极132A、132B与132C其中至少一者)与所对应的薄膜晶体管的漏极(例如：薄膜晶体管108的漏极D1、薄膜晶体管108’的漏极D2与薄膜晶体管108”的漏极D3其中至少一者)连接的位置是位于像素电极(例如：像素电极132A、132B与132C其中至少一者)所在的位置内，但不限于此。于其它实施例中，像素电极(例如：像素电极132A、132B与132C其中至少一者)与所对应的薄膜晶体管的漏极(例如：薄膜晶体管108的漏极D1、薄膜晶体管108’的漏极D2与薄膜晶体管108”的漏极D3其中至少一者)连接的位置是位于扫描线104上或是其它合适的位置。本发明前述实施例中的像素区域A1～A3其中至少一者的投影形状可为多边形，例如：三角形、四边形、五边形、六边形、圆形、或其它合适的投影形状。本发明前述实施例中的像素区域A1～A3其中至少一者为直立设置为范例，但不限于此。于其它实施例中，像素区域A1～A3其中至少一者亦可为横躺(躺平)设置。于本发明实施例的金属光栅偏振层128、226及/或235可为线栅偏振片(即实质上平行排列的多个金属线来筛选光线，线偏振方向与金属线排列方向一致的光线可以通过，反之则被反射及/或折射)为范例，但不限于此。于其它实施例中，金属光栅偏振层128、226及/或235可为圆偏振片，例如螺旋状金属线栅，但不限于此。任二相邻金属线之间具有间隙，以让任二相邻金属线分隔，金属线的宽度可为微米或纳米等级，金属光栅偏振层128、226及/或235可为单层或多层结构，且其材料包含金属、金属合金、前述材料的氧化物、前述材料的氮化物、前述材料的氮氧化物或其它合适材料。于其它实施例中，金属光栅偏振层128、226及/或235的材料可为遮光材料(例如：黑色光阻等等)、导电胶、有机导电材料、或其它材料(例如：有机或无机材料)。
综上所述，本发明的像素结构包含波长转换层、金属光栅偏振层，且前述二者元件也可选择性的与其它元件(例如：彩色滤光层及光准直层其中至少一者)配置。金属光栅偏振层可使无法穿透的光束于其上发生反射，藉以增加光束再次穿透金属光栅偏振层的机会，从而增进像素结构的出光效率。举例而言，若波长转换层与彩色滤光层直接接触，且其组合可使提升像素结构的色纯度，并连带提高像素结构的色域范围，从而提升像素结构的显色能力。光准直层可改善像素结构的出光视角，使得出光视角可集中在某一范围内，并具有较均匀的出光强度。上述各元件的多个组合方式可使像素结构呈现出不同的出光效率及色饱和度。此外，具有不同组合方式的像素结构也皆可应用成为显示面板。
虽然本发明已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (19)

1.一种像素结构，其特征在于，包含：
一第一基板；
多个薄膜晶体管，设置于该第一基板的内表面上；
一金属光栅偏振层，设置于该些薄膜晶体管上；以及
一波长转换层，设置于该第一基板的内表面与该金属光栅偏振层之间，其中该波长转换层用以接受来自该波长转换层与第一基板间的一光束，并将该光束的波长转换为该波长转换层所对应的光波段。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含一平坦层，设置于该波长转换层与该金属光栅偏振层之间。
3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含一彩色滤光层，设置于该波长转换层与该金属光栅偏振层之间。
4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，该波长转换层更包含：
一第一转换部，用以接收该光束，并将该光束转换为一第一波长；以及
一第二转换部，用以接收该光束，并将该光束转换为一第二波长。
5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，该彩色滤光层更包含：
一第一滤光部，设置于该第一转换部上；以及
一第二滤光部，设置于该第二转换部上。
6.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一光准直层，设置于该像素电极与该波长转换层之间，其中该光准直层更包含一反射部与一穿透部。
7.根据权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该波长转换层包含一第一转换部与一第二转换部，该第一转换部用以接收该光束，并将该光束转换为一第一波长，该第二转换部用以接收该光束，并将该光束转换为一第二波长，其中该光准直层设置于该波长转换层上方，而该反射部于该波长转换层的垂直投影位于该第一转换部与该第二转换部的交界处上。
8.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，该反射部具有一第一折射率，该穿透部具有一第二折射率，且该第二折射率大于该第一折射率。
9.根据权利要求8所述的像素结构，其特征在于，该波长转换层与该光准直层直接接触，该波长转换层具有一第三折射率，其中该第三折射率大于等于该第二折射率。
10.根据权利要求9所述的像素结构，其特征在于，该第一折射率与该第三折射率的比值介于0.7～0.9之间。
11.根据权利要求8所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一彩色滤光层，设置于该波长转换层与该光准直层之间，该彩色滤光层与该光准直层直接接触且该彩色滤光层具有一第三折射率，且该第三折射率大于该第二折射率。
12.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，该第一折射率与该第三折射率的比值介于0.7～0.9之间。
13.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含一遮光层，其中该波长转换层包含一第一转换部与一第二转换部，该第一转换部用以接收该光束，并将该光束转换为一第一波长，该第二转换部用以接收该光束，并将该光束转换为一第二波长，其中该遮光层于该波长转换层的垂直投影位于该第一转换部与该第二转换部的交界面上。
14.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含多个像素电极，设置于该第一基板的内表面上，且该些像素电极分别与所对应的该些薄膜晶体管电性连接，其中该金属光栅偏振层，设置于该波长转换层与该些像素电极之间。
15.根据权利要求14所述的像素结构，其特征在于，该金属光栅偏振层可作为于该第一基板上的一共用电极。
16.根据权利要求15所述的像素结构，其特征在于，该金属光栅偏振层包含多个相互分离的区块，且各该相互分离的区块对应的该些薄膜晶体管其中至少一者。
17.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该金属光栅偏振层具有多个相互分离的区块，各该相互分离的区块与所对应的该些薄膜晶体管其中一者电性连接，且该金属光栅偏振层用以做为一像素电极。
18.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一第二基板，与该第一基板相对设置；以及
另一金属光栅偏振层，设置于该第二基板的表面上。
19.一种显示面板，其特征在于，包含：
如权利要求1至第17的任一所述的像素结构；
一第二基板，与该第一基板相对设置；以及
一显示介质层，设置于该第一基板与该第二基板之间。
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