CN108681145A - 显示单元结构及形成显示单元结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示单元结构及形成显示单元结构的方法。显示单元结构包含第一偏光片及第二偏光片彼此相互间隔，及液晶层配置于其间，并定义出红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)次像素。彩色基板结构配置于第二偏光片上，且多个凹腔或凹口形成于彩色基板结构上，其包含对准红色(R)次像素的第一凹腔或凹口以及对准绿色(G)次像素的第二凹腔或凹口。第一凹腔或凹口填充红色量子点或量子棒材料，而第二凹腔或凹口填充绿色量子点或量子棒材料。滤光层部分地配置在相邻于第一凹腔或凹口及第二凹腔或凹口的位置。本发明所提出的技术方案是将图案化的量子点置于像素旁，由此可解决视差问题。

Description

显示单元结构及形成显示单元结构的方法
技术领域
本发明关于一种显示技术，特别是一种显示单元结构及形成显示单元结构的方法。
背景技术
在此所提供的现有技术的叙述，其目的为了大体表现本发明的脉络。就于此背景部分叙述的发明人的作品而言，不应表达或暗示性地被当作核驳本发明的现有技术，亦不适合作为申请时的现有技术。
液晶显示器(liquid crystal display,LCD)为一种非自发光(non-emissive)型显示器，其利用分离的背光模块发出光源，以及红、绿、蓝彩色滤光片的像素以呈现彩色影像于屏幕上。在一些实例中，背光为白光，每一组的三种彩色滤光片会吸收除了对应颜色(即窄域的光谱)之外的其他色光。为了要获得广色域(wide color gamut)，滤光片必须仅让很窄的频谱传输通过。当光谱变得较为狭窄，主色彩会更为饱和。
为了要改善饱和度(较高色域)，故实施量子点(quantum dot,QD)矩阵的应用。量子点可吸收较短波长的光源(例如：450nm的深蓝光)并将其转换后发出较长波长的光源。取决于分子物理尺寸，发出光可为绿光(例如：550nm)或红光(640nm)。而窄谱加上高量子效率，使得量子点为具吸引力的解决方案。包覆有壳体的纳米球体(例如：镉)的量子点材料已被使用，而像是钙钛矿(Perovskite)或含磷材料亦正在发展中。
现今人们所使用的配置结构包含作为光源的蓝光发光二极管，以及填充有绿色及红色量子点的管件位于邻近光源之处，或者位在液晶显示器下方的具有量子点材料的薄膜，此薄膜邻近背光模块的扩散板。另一选项则是在同一封装体中，将量子点置于蓝光发光二极管旁。然而，这是具有挑战性的，因为对于量子点的寿命而言，发光二极管所产生的热能太高。
前述解决方案(量子点管件、量子点薄膜或量子点发光二极管)是通过制造一种在穿透彩色滤光片后具有良好色域的白光背光源。典型来说，具有白光发光二极管的背光显示器的色域增至92％NTSC色域或更高数值(搭配量子点)。然而，产生白光的话，仅有部分光源(约三分之一)会通过并传达至观看者。因此，更有效率的方式是将量子点置于液晶显示器像素之后并且省略彩色滤光片。然而，若量子点在配置上远离像素的话，来自邻近像素的渗漏光可能会活化斜对角的量子点。此种问题的概念即称之为视差问题。
因此，在本技术领域中存在迄今尚未解决的需求，亟需解决前述所提的缺陷及不足。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种显示单元结构及形成显示单元结构的方法，以克服现有技术中的视差问题。
本发明的一实施方式为一种显示单元结构，包含第一偏光片及第二偏光片彼此相互间隔；主动基板，配置于该第一偏光片上，主动基板面向第二偏光片；液晶层，具有液晶分子并配置于主动基板及第二偏光片之间，液晶层定义出多个像素，其中各像素包含红色(R)次像素、绿色(G)次像素以及蓝色(B)次像素；彩色基板结构，配置于第二偏光片上，其中多个第一凹腔或凹口形成于彩色基板结构上以对准于此多个像素的此多个红色(R)次像素，以及多个第二凹腔或凹口形成于彩色基板结构上以对准于此多个像素的此多个绿色(G)次像素，以及其中红色量子点或量子棒材料填充于各第一凹腔或凹口，而绿色量子点或量子棒材料填充于各第二凹腔或凹口；以及滤光层，部分地配置以相邻于彩色基板结构的此多个第一凹腔或凹口以及此多个第二凹腔或凹口，使得滤光层覆盖红色量子点或量子棒材料及绿色量子点或量子棒材料。
根据一些实施方式，显示单元结构被用于显示元件，其具有发出蓝光的蓝色光源，其中第一偏光片配置以面向蓝色光源。
本发明的另一实施方式为显示设备，其包含一显示单元结构以及配置以发出蓝光的一蓝色光源。此显示单元结构包含：一第一偏光片，朝向蓝色光源；一第二偏光片，与第一偏光片间隔开；一主动基板，配置于该第一偏光片上，且面向第二偏光片；一液晶层，配置于主动基板及第二偏光片之间，且具有液晶分子，液晶层定义出多个像素，其中各像素包含红色(R)次像素、绿色(G)次像素以及蓝色(B)次像素；一彩色基板结构，配置于第二偏光片上，其中多个第一凹腔或凹口形成于彩色基板结构上以对准于此多个像素的此多个红色(R)次像素，多个第二凹腔或凹口形成于彩色基板结构上以对准于此多个像素的此多个绿色(G)次像素，且其中红色量子点或量子棒材料填充于各第一凹腔或凹口，而绿色量子点或量子棒材料填充于各第二凹腔或凹口；以及一滤光层，部分地配置以相邻于彩色基板结构的此多个第一凹腔或凹口以及此多个第二凹腔或凹口，使得滤光层覆盖红色量子点或量子棒材料及绿色量子点或量子棒材料。
根据一些实施方式，无凹腔或凹口形成于彩色基板结构上并对准此多个像素的此多个蓝色(B)次像素。
根据一些实施方式，该彩色基板结构上无对准该像素的该蓝色(B)次像素的凹腔或凹口。
根据一些实施方式，彩色基板结构包含玻璃层，配置于第二偏光片旁，使得第二偏光片介于液晶层及玻璃层间，其中此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口形成于玻璃层上；以及彩色板，配置于玻璃层上；其中滤光层部分配置于彩色板及玻璃层间以相邻于此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口。
根据一些实施方式，玻璃层层叠至彩色板。
根据一些实施方式，显示单元结构进一步包含：黑色矩阵层，部分地配置于彩色板及玻璃层间，使得黑色矩阵层覆盖区域不会对准于此多个像素的此多个红色(R)次像素、此多个绿色(G)次像素以及此多个蓝色(B)次像素。
在一些实施方式中，第二偏光片为金属线栅偏光片，具有金属线栅层面向玻璃层。
根据一些实施方式，显示元件进一步包含共享电极层，形成于金属线栅偏光片及液晶层间，其中共享电极层由铟锡氧化物所形成。
根据一些实施方式，第二偏光片为金属线栅偏光片，具有金属线栅层面向液晶层。
根据一些实施方式，滤光层为黄色滤光层。
根据一些实施方式，彩色基板结构配置于面向液晶层的第二偏光片上；此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口形成在相邻于液晶层的彩色基板结构的表面上；以及滤光层部分地配置在此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口中。
根据一些实施方式，彩色基板结构配置于面向液晶层的第二偏光片上；此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口形成在相邻于液晶层的该彩色基板结构的表面上；以及滤光层部分地配置于第二偏光片及彩色基板结构之间。
根据一些实施方式，彩色基板结构配置于第二偏光片上，从而第二偏光片介于液晶层及彩色基板结构之间；以及此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口形成在相邻于第二偏光片的彩色基板结构的表面上。
根据一些实施方式，彩色基板结构配置于第二偏光片上，使得第二偏光片介于液晶层与彩色基板结构之间；以及此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口形成于面向外部环境的彩色基板结构的表面上。
在本发明的又一实施方式中，提供一种形成显示单元结构的方法，包含：提供第一偏光片及第二偏光片；形成彩色基板结构，该彩色基板结构具有多个第一凹腔或凹口及多个第二凹腔或凹口，其中此多个第一凹腔或凹口形成于彩色基板结构上并对准显示单元结构的多个像素的多个个红色(R)次像素，且多个第二凹腔或凹口形成于彩色基板结构上并对准此多个像素的多个绿色(G)次像素；配置滤光层于彩色基板结构上，使得滤光层部分地配置以相邻于彩色基板结构的此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口；填充红色量子点或量子棒材料于各第一凹腔或凹口中；填充绿色量子点或量子棒材料于各第二凹腔或凹口中；层叠第二偏光片至彩色基板结构以密封彩色基板结构的此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口；配置第二偏光片相对并间隔于第一偏光片；形成主动基板于面向第二偏光片的第一偏光片上；以及填充多个液晶分子于主动基板及第二偏光片间以形成液晶层，其中液晶层定义出此多个像素，并且各像素包含红色(R)次像素、绿色(G)次像素以及蓝色(B)次像素。
根据一些实施方式，第二偏光片为金属线栅偏光片。
根据一些实施方式，该金属线栅偏光片具有一金属线栅层面向该玻璃层，以及该形成显示单元结构的方法进一步包含：
形成一共享电极层于面向该液晶层的该金属线栅偏光片上，
其中该共享电极层由铟锡氧化物所形成。
根据一些实施方式，该金属线栅偏光片具有一金属线栅层面向该液晶层。
根据一些实施方式，彩色基板结构包含玻璃层，配置于第二偏光片旁，使得第二偏光片介于液晶层及玻璃层之间，其中此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口形成于玻璃层上；以及彩色板，配置于玻璃层上，其中滤光层部分地配置于彩色板及玻璃层间以相邻于玻璃层的此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口。
根据一些实施方式，上述形成显示单元结构的方法，包含：配置滤光层于彩色板上；形成具有此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口的玻璃层；以及层叠玻璃层至彩色板，使得滤光层相邻于此多个第一凹腔或凹口及此多个第二凹腔或凹口。
根据一些实施方式，上述形成显示单元结构的方法更包含：形成黑色矩阵层于面向彩色板的玻璃层上，使得黑色矩阵层覆盖区域不会对准此多个像素的此多个红色(R)次像素、此多个绿色(G)次像素以及此多个蓝色(B)次像素。
本发明的有益效果：
本发明所提出的技术方案是将图案化的量子点置于像素旁，由此可解决视差问题。
附图说明
所附图式搭配文字记载说明了一或数个实施例，以解释本发明的原理。可能的话，在整份图式中相同的标号对应至实施例中相同或类似的元件。
图1根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件。
图2根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件不具有带凹腔的玻璃层。
图3A根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件带有量子点结构形成于彩色板的凹口中。
图3B根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件带有量子点结构以及黄色滤光层结构形成于彩色板的凹口中。
图3C根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件带有量子点结构形成于彩色板的凹口中，以及黄色滤光层形成于彩色板及第二偏光片之间。
图4根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件带有量子点结构形成于彩色板的凹口中以及内偏光片。
图5根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件带有量子点结构形成于彩色板在外表面的凹口中。
图6A-6L根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件。
图7根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件具有内偏光片。
其中，附图标记：
100 显示元件
105 蓝色光源
108 显示单元结构
110 第一偏光片
120 主动基板
130 液晶层
140 第二偏光片
145 彩色基板结构
150 玻璃层
152 第一凹腔
154 第二凹腔
160 黑色矩阵层
170 黄色滤光层
180 彩色板
200 显示元件
205 蓝色光源
210 第一偏光片
220 主动基板
230 液晶层
240 第二偏光片
252 红色量子点结构
254 绿色量子点结构
270 黄色滤光层
275 间隔结构
280 彩色板
290 紫外光层
300 显示元件
300' 显示元件
300” 显示元件
305 蓝色光源
310 第一偏光片
320 主动基板
330 液晶层
340 第二偏光片
352 红色量子点结构
354 绿色量子点结构
370B 黄色滤光层结构
370C 黄色滤光层
380 彩色板
390 紫外光层
400 显示元件
405 蓝色光源
410 第一偏光片
420 主动基板
430 液晶层
440 第二偏光片
452 红色量子点结构
454 绿色量子点结构
480 彩色板
490 紫外光层
500 显示元件
505 蓝色光源
510 第一偏光片
520 主动基板
530 液晶层
540 第二偏光片
552 红色量子点结构
554 绿色量子点结构
570 黄色滤光层
580 彩色板
590 紫外光层
600 显示元件
605 蓝色光源
608 显示单元结构
610 第一偏光片
620 主动基板
630 液晶层
632 共享电极层
634 配向层
640 第二偏光片、金属线栅偏光片、内偏光片
642 金属线栅层
650 玻璃层
660 黑色矩阵层
652 红色量子点材料、量子点材料
654 绿色量子点材料、量子点材料
660 黑色矩阵层
670 黄色滤光层
680 彩色板
6521 第一凹腔
6541 第二凹腔
700 显示元件
705 蓝色光源
710 第一偏光片
720 主动基板
730 液晶层
734 配向层
740 第二偏光片、金属线栅偏光片
742 金属线栅层
752 红色量子点结构
754 绿色量子点结构
760 黑色矩阵层
770 黄色滤光层
780 彩色板
具体实施方式
现在将参照图式更全面地叙述本发明。图式中示出了本发明的示例性实施方式。然而，本发明可通过许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为受限于在此所阐述的实施方式。相反地，提供这些实施方式是为了使本发明透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在图式中，相似的标号表示相似的元件。
在本发明内文及在使用某一术语的具体内文中，本说明书所使用的术语通常具有其在本领域中的普通意义。以下讨论说明书中用于叙述本发明的某些术语，以向从业者提供关于本发明的叙述和其他指引。为方便起见，可特别标示某些术语，例如使用斜体及/或引号。对术语的特别标示并不影响术语的范围和含义；术语的范围和含义在相同内文中是相同的，无论是否被特别标示。可理解的是可以用多种方式来叙述同一件事。因此，可对本文讨论的任何一个或多个术语使用替代用语及同义词，并不影响术语是否在本文中阐述或讨论。文中提供了某些术语的同义词。一个或多个同义词的叙述并不排除其他同义词的使用。本说明书中任何地方所使用的实施例仅是说明性的，包括本文讨论的任何示例性术语，并不限制本发明或任何示例性术语的范围和含义。同样地，本发明并不限于本说明书中所提供的各种实施方式。
应理解的是，当元件被称为在另一元件上时，可以直接位于另一元件上，或者其间可存在中间元件。相反，当元件被称为直接位于在另一元件上时，并不存在中间元件。如本文所使用的，术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
在本文中，使用第一、第二与第三等等的词汇，是用于描述各种元件、组件、区域、层与/或区块是可以被理解的。但是这些元件、组件、区域、层与/或区块不应该被这些术语所限制。这些词汇只限于用来辨别单一元件、组件、区域、层与/或区块。因此，在下文中的第一元件、组件、区域、层与/或区块也可被称为第二元件、组件、区域、层与/或区块，而不脱离本发明的本意。
这里使用的术语仅是为了叙述具体实施方式的目的，而不意于限制本发明。于本文中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。
此外，在此可使用相对性的词汇，例如“下(lower)”或“底部(bottom)”、“上(upper)”或“顶部(top)”、以及“左”及“右”以叙述文中在图式中所示的一个元件与另一元件的关系。可以被理解的是，相对性词汇是用来叙述装置在图式中所述之外的不同方位。举例而言，如果图式中的装置被翻转，对于原本被叙述为位于其它元件之“下(lower)”的元件而言，其将被定向为位于其他元件之“上(upper)”。因此根据图式中的特定方位，例示性的词汇“下(lower)”可以包含“下(lower)”和“上(upper)”两种方位。同样地，如果图式中的装置被翻转，对于原本被叙述为位于其它元件之“下方(below)”或“之下(beneath)”的元件而言，其将会被定向为位于其他元件上的“上方(above)”。因此例示性的词汇“下方(below)”或“之下(beneath)”也可以包含“上方(above)”和“下方(below)”两种方位。
除非另有定义，否则本文所使用的所有词汇(包括技术性术语及科学性术语)具有其通常的意涵，其涵义能够被本领域中具有通常知识者所理解。更进一步的说，在本说明书的内容中，上述词汇例如普遍常用字典中所定义的应被解读为与本发明相关领域一致的意涵。除非有特别明确定义，否则这些词汇将不被解读为理想化的或过于正式的涵义。
本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常指正负百分之二十内的数值或范围误差，较佳为正负百分之十内，而更佳地则是正负百分之五内。若无明确说明，文中所提及的数值皆视作为近似值，即“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围。
本描述将搭配本发明的实施例与所附图式进行说明。根据本发明在此所实施及广泛讨论的目的，本发明某些实施方式是关于一种光控制元件及使用此光控制元件的一种显示元件。
如上述所提，在液晶显示器中使用量子点所产生的视差问题是目前欲解决的难题。为了解决视差问题，发明人所提出的解决方案是将图案化的量子点置于像素旁。在一些实施方式中，此解决方案可通过在像素旁的顶部玻璃(例如：彩色滤光片玻璃)增加凹腔或凹口以容纳量子点来完成。利用具有这些凹腔的顶部玻璃，量子点可与像素比邻，并且，从邻近像素漏光的情形将会减至最低。此解决方案将以绿色量子点及红色量子点来完成，而蓝光通过对应的像素时则无须量子点。利用黄色滤光层保护绿色及红色量子点免于受到周围光线的影响。
在一些实施方式中，显示单元结构利用玻璃层来容纳量子点以解决视差问题，此可使用于具有发出蓝光的蓝色光源的显示元件上。图1根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种显示元件。如图1所示，显示元件100包含显示单元结构108以及用于发出蓝光的蓝色光源105。显示单元结构108包含第一偏光片110、主动基板120、液晶层130、第二偏光片140以及彩色基板结构145。在一些实施方式中，彩色基板结构145包含玻璃层150、黑色矩阵层160、黄色滤光层170以及彩色板180。在一些实施方式中，显示单元结构108可进一步包含其他图1所未绘示的元件。举例来说，显示单元结构108可包含透明基材，使得显示单元结构108的元件可形成于透明基材上。
蓝色光源105为朝向显示单元结构108发出蓝光的光源。蓝光的波长为约440-460nm。普遍来说，蓝色光源105可被配置于显示元件100的背面做为背光结构。在一些实施方式中，蓝色光源105可包含光发射元件。举例来说，蓝色光源105可包含多个蓝色发光二极管(light emitting diode,LED)以发出蓝光。在一些实施方式中，蓝色光源105可进一步包含导光结构或光分布结构，使得发出的蓝光可均匀地朝向显示单元结构108分布。举例来说，蓝色光源105可包含导光板(light guide plate,LGP)，其可使得蓝光均匀地朝向显示单元结构散布。在一些实施方式中，蓝色光源105可进一步包含反射及散射结构，例如颗粒化的扩散板、增亮膜(brightness enhancement film,BEF)、反射式偏光增亮膜(dualbrightness enhancement film,DBEF)、全像扩散板(holographic diffuser)或任何其他可增进蓝色光源105的光效率的结构。
第一偏光片110及第二偏光片140位在彼此间隔一段距离的位置。在一些实施方式中，第二偏光片140可为金属线栅偏光片(wire-grid polarizer,WGP)。应注意的是，第二偏光片140位于显示单元结构堆叠的内部，所以为“内”偏光片。主动基板120，有时亦称为主动矩阵基板，其包含电子驱动元件及汇流排线以驱动显示像素，主动基板120配置于第一偏光片110之上并面向第二偏光片140。液晶层130配置于主动基板120及第二偏光片140的晶胞间隙(cell gap)之间，并且具有许多液晶分子。在一些实施方式中，液晶层130定义了多个像素，且各像素可包含多个次像素。举例来说，如图1所示，显示元件100为三原色(RGB)彩色显示元件，且各像素包含红色(R)次像素、绿色(G)次像素以及蓝色(B)次像素。
玻璃层150为薄玻璃层形成于第二偏光片140上，面向外部环境。如图1所示，玻璃层150包含多个凹腔，包含多个第一凹腔152及含多个第二凹腔154。各第一凹腔152被设置对准于相应的红色(R)次像素，并填满红色量子点材料。各第二凹腔154被设置对准于相应的绿色(G)次像素，并填满绿色量子点材料。在一些实施方式中，各凹腔(即第一凹腔152及第二凹腔154)的形状和尺寸可为相同。相较之下，玻璃层150上并没有形成对准蓝色(B)次像素的凹腔或凹口。换句话说，红色及绿色量子点材料分别置于第一凹腔152及第二凹腔154以对应红色(R)及绿色(G)次像素，但无量子点材料是用来对应蓝色(B)次像素。在一些实施方式中，红色及绿色量子点材料较佳选自例如带有最小色散性质的材料。在一些实施方式中，若将量子棒分子校准并与偏振方位同向，前述所用的量子点材料亦可被量子棒材料取代，以将与偏振方位相关的色散最小化。
黑色矩阵层160部分地配置于彩色板180与玻璃层150之间，使得黑色矩阵层160所覆盖的区域并未对准红色(R)次像素、绿色(G)次像素及蓝色(B)次像素。在一些实施方式中，黑色矩阵层160可为涂布于玻璃层150并具有图案的黑色材料，其所覆盖的区域并未对准红色(R)次像素、绿色(G)次像素及蓝色(B)次像素。换句话说，黑色矩阵层160覆盖区域是在红色及绿色量子点材料(其对应R及G次像素)周围及在玻璃层150上无凹腔区域的周围(即，对应蓝色次像素的开放区域)。在一些实施方式中，黑色矩阵层160用来覆盖汇流线及晶体管，例如位于次像素角落的薄膜晶体管(thin-filmtransistor,TFT)。
黄色滤光层170是高波长穿透(high-pass)滤光层，其是用于保护红色及绿色量子点材料免于遭受周围光线中的紫外光及蓝光区照射而活化。典型来说，黄色滤光层170可通过在绿光及红光区(例如：约520-640nm)具有85％以上穿透率(T>85％)而在510nm以下有极低穿透率(例如：T<1％)的高波长穿透滤光材料来形成。如图1所示，黄色滤光层170是部分地配置于彩色板180与玻璃层150之间，使得黄色滤光层170与玻璃层150的第一凹腔152及第二凹腔154比邻。如此，黄色滤光层170覆盖于填入第一凹腔152的红色量子点材料及填入第二凹腔154的绿色量子点材料上。应注意的是，并无量子点材料对准于蓝色(B)次像素。因此，无须提供黄色滤光层170对应于玻璃层150上的无凹腔区域(即，对应至蓝色次像素的开放区域)。
彩色板180为被动基板(passive plate)，并面向外部环境。在一些实施方式中，由于已提供量子点材料，故传统的树脂型彩色滤光材料，如红色、绿色或蓝色树脂无须存于彩色板180中。
在操作中，当蓝色光源105朝显示单元结构发出蓝光时，填充在玻璃层150的第一凹腔152中的红色量子点材料会被蓝光激活并发出红光，而填充在玻璃层150的第二凹腔154中的绿色量子点材料会被蓝光激活并发出绿光。至于玻璃层150的无凹腔区(即，对应至B次像素的开放区域)，蓝光会穿过玻璃层而仍旧为蓝光。
在一些实施方式中，玻璃层150的厚度限制为约0.01mm～0.1mm，使得像素与红色及绿色量子点材料之间的视差可最小化。更进一步，玻璃层150的第一凹腔152及第二凹腔154可被形成为凹口，并且可通过各种工艺来形成，例如使用蚀刻或激光对玻璃层150进行钻孔，或使用任何其他形成凹腔的工艺。在一些实施方式中，玻璃层150的第一凹腔152及第二凹腔154的形状可有各种变化。举例来说，第一凹腔152及第二凹腔154可为穿孔、梯形或是多面或弯曲的形状，或其他任何可使红色及绿色量子点材料填于其中的适合形状。
如图1所示，具有第一凹腔152及第二凹腔154的玻璃层150被用于容纳红色及绿色量子点材料。玻璃层150具有第一凹腔152及第二凹腔154为了解决视差问题及维持显示单元结构的平坦化。图2根据本发明的一些实施方式，示意地绘示一种显示元件不具有凹腔的玻璃层。相较于图1中所示的显示元件100，图2所示的显示元件200的下半部具有类似的结构，包含蓝色光源205、第一偏光片210、主动基板220以及液晶层230，其类似于图1所示的蓝色光源105、第一偏光片110、主动基板120以及液晶层130。然而，在显示元件200的顶部，彩色板280面向液晶层230，而且第二偏光片240是位在相对于液晶层230的彩色板280的不同侧，并面向外部环境。换句话说，第二偏光片240在显示元件200中不是“内”偏光片。更进一步，紫外光层290配置于第二偏光片240上。此外，在显示元件200中并无玻璃层。反之，在彩色板280面向液晶层230的底部有多个量子点结构，包含红色量子点结构252及绿色量子点结构254，以及黄色滤光层270配置于彩色板280与量子点结构(即红色量子点结构252及绿色量子点结构254)之间。红色量子点结构252对准于红色次像素，而绿色量子点结构254对准于绿色次像素。在一些实施方式中，可设置多个间隔结构275对准蓝色次像素的位置(即在部分黄色滤光层270间的开放间隔)。在一些实施方式中，间隔结构275可由透明材料所形成，其对量子点材料来说应具有类似的分散或散射性质，如此可使得在间隔结构275所在区域及量子点结构(即红色量子点结构252及绿色量子点结构254)所在区域的视角对观看者而言是相同的。
如图2所示，显示元件200、黄色滤光层270以及量子点结构(即红色量子点结构252及绿色量子点结构254)直接覆盖液晶层230。因此，黄色滤光层270以及量子点结构(即红色量子点结构252及绿色量子点结构254)的厚度可能会造成液晶层230中维持适当晶胞间隙的平坦化的问题。
为了解决如图2所示的显示元件200的问题，遂提出一种改良结构，于彩色板上形成凹口以容纳量子点结构及/或黄色滤光层。图3A根据本发明的一些实施方式，示意地绘示一种具有形成于彩色板的凹口中的量子点结构的显示元件。相较于图2中所示的显示元件200，图3A所示的显示元件300包含蓝色光源305、第一偏光片310、主动基板320、液晶层330、彩色板380、第二偏光片340以及紫外光层390，其类似于图2中所示的蓝色光源205、第一偏光片210、主动基板220、液晶层230、彩色板280、第二偏光片240以及紫外光层290。图3A所示的显示元件300不同之处在于彩色板380底部，此处可形成多个凹口以容纳红色量子点结构352及绿色量子点结构354。换句话说，如图3A所示的第一凹口其填入红色量子点结构352，如图3A所示的第二凹口其填入绿色量子点结构354。然而，应注意的是，如图3A所示，显示元件300并无提供黄色滤光层。
为增加黄色滤光层于图3A所示的显示元件300中，图3B根据本发明的一些实施方式，示意地绘示一种显示元件，其具有形成于彩色板的凹口中的量子点结构及黄色滤光层结构。如图3B所示，在显示元件300'中，形成于彩色板380底部的凹口可被扩大，从而多个黄色滤光层结构370B可形成于凹口内部，并介于量子点结构(即红色量子点结构352及绿色量子点结构354)及彩色板380间。如此，彩色板380的凹口会容纳量子点结构(即红色量子点结构352及绿色量子点结构354)及黄色滤光层结构370B。
在另一实例中，图3C根据本发明的一些实施方式，示意地绘示一种显示元件，其具有形成在彩色板的凹口中的量子点结构以及形成在彩色板及第二偏光片之间的黄色滤光层。如图3C所示，在显示元件300”中，形成于彩色板380底部的凹口没有被扩大。反之，黄色滤光层370C可形成于彩色板380及第二偏光片340之间。如此，彩色板380的凹口仅容纳量子点结构(即红色量子点结构352及绿色量子点结构354)。
比较图3B及图3C所示的显示元件300'及显示元件300”，图3B所示的显示元件300'提供较低的视差影响及较佳的整体表现。然而，图3B所示的显示元件300'的实施方式较为复杂及昂贵，原因在于黄色滤光层结构370B及量子点结构(即红色量子点结构352及绿色量子点结构354)必须配置于彩色板380的凹口内部。相较之下，图3C所示的显示元件300”比图3B所示的显示元件300'更容易实施。然而，其具有一些关于视差问题的劣势。但图3C所示的显示元件300”中的视差问题并不是非常关键，因为有些角度会切掉一些蓝色次像素的光线，而这并不会严重地降低蓝光。更进一步，在低分辨率情形下，图3C所示的显示元件300”所造成的视差影响可谓微乎其微。但是，图3C所示的显示元件300”中仍存在着视差问题。
在一些实施方式中，为了维持显示元件的偏振模式，在图3A至图3C中所建议的彩色板的凹口的实施上需纳入其他考虑。举例来说，其应具有最小的扩散效应，即是偏振散射(scattering polarization)。更进一步，黄色滤光层370B/370C在沉积期间必须具有平滑表面且不会使光线散射。更详细而言，散射的情形不应发生在蓝光或量子点(绿色及红色)的发光。
在一些实施方式中，为了解决如图3A至图3C所示的显示元件的问题，在图4中根据本发明一些实施方式进一步呈现显示元件的改良结构，其示意地绘示一种显示元件，具有形成在彩色板凹口中的量子点结构及内偏光片。相较于如图3A所示的显示元件300，图4所示的显示元件400的差异在于彩色板480及第二偏光片440的位置。详细而言，第二偏光片440位于彩色板480及液晶层430之间，使得蓝光在到达彩色板480之前会透过第二偏光片440。在此实例中，第二偏光片440为“内”偏光片，其可承受液晶工艺，而紫外光层490配置于彩色板480上。如图4所示的显示元件400的其他元件，例如蓝色光源405、第一偏光片410、主动基板420、液晶层430以及量子点结构(即红色量子点结构452及绿色量子点结构454)类似于图3A所示的蓝色光源305、第一偏光片310、主动基板320、液晶层330以及量子点结构(即红色量子点结构352及绿色量子点结构354)。更进一步，虽然图4未绘示黄色滤光层，但黄色滤光层可如同图3B或图3C所示的位置增加于此。如图4所示的配置可解决源自量子点结构(即红色量子点结构452及绿色量子点结构454)及/或黄色滤光层的去偏振现象。
在一些实施方式中，为了解决如图3A至图3C所示的显示元件的问题，在图5中根据本发明一些实施方式进一步呈现显示元件的改良结构，其示意地绘示一种具有形成在彩色板的外表面的凹口中的量子点结构的显示元件。相较于如图3A所示的显示元件300，如图5所示的显示元件500的差异在于凹口的位置，其形成于彩色板580的顶面(即面向外部环境的外表面)。进一步，黄色滤光层570形成于凹口的顶部并覆盖量子点结构(即红色量子点结构552及绿色量子点结构554)，其类似于图3C所示的黄色滤光层370C的位置。如图5所示的显示元件500的其他元件，例如蓝色光源505、第一偏光片510、主动基板520、液晶层530、第二偏光片540以及紫外光层590类似于图3A所示的蓝色光源305、第一偏光片310、主动基板320、液晶层330、第二偏光片340以及紫外光层390。如图5所示的配置的优点在于包含较简单的制造工艺。然而，这种配置仍可能有一些视差问题的缺点。因此，此配置将局限于较低分辨率的结构，其视差影响最小。
比较如图2至图5所示的全部显示元件的配置，图1所示的显示元件100具有最小视差及较简单的制造工艺的优点。详细而言，可使用具有凹腔的玻璃层150，取代如图3A、图3C、图4及图5所示的在彩色板上形成凹口。在一些实施方式中，黄色滤光层170可涂布于彩色板180上。举例而言，彩色板180可包含微凹口，而此黄色滤光层170可涂布于微凹口中。在一些实施方式中，涂布工艺可包含但不限于喷涂黄色滤光材料于彩色板180上并擦拭多余材料、喷墨印刷、旋转涂布或其他涂布工艺。在填充量子点材料于凹腔152及154中之后，玻璃层150可被层叠至彩色板180(其上已涂布黄色滤光层170)及第二偏光片140，而密封这些凹腔。在此实例中，量子点材料受到保护而免于受到环境的影响(大部分来自湿度)。
在一些实施方式中，如图1所示的第二偏光片140可由有机材料所制成。在一些实施方式中，如图1所示的第二偏光片140可为金属线栅偏光片(WGP)，其可具有较薄的厚度且于液晶工艺中更能保持稳定。
在一些实施方式中，为了增加结构的强度，可层叠极薄的保护玻璃盖板至图1所示具有凹腔的玻璃层150上。在一些实施方式中，当使用金属线栅偏光片作为第二偏光片时，金属线栅偏光片一般是通过沉积金属线栅层于玻璃板上所形成。因此，金属线栅偏光片的玻璃板可做为保护性玻璃用。此保护性玻璃亦应为平坦层，使得在液晶组装完成后，这些配向层将处于平面并维持精确的晶胞间隙。
图6A至图6L根据本发明一些实施方式，示意地绘示显示元件的组装工艺。应特别注意的是，除非本发明中有特别声明，否则显示元件的组装工艺的一些或全部步骤可以不同的顺序排列，因而不受限于图6A至图6L所示的顺序。在一些实施方式中，可增加额外的步骤于组装工艺中以获得最适宜的液晶组装及保护量子点的性质。
如图6A所示，提供彩色板680。如图6B所示，黄色滤光层670形成在彩色板680的底部。
如图6C所示，可提供具有第一凹腔6521及第二凹腔6541的玻璃层650。如图6D所示，黑色矩阵层660可被图案化于玻璃层650的顶部。在一些实施方式中，特别将黑色矩阵层660图案化使得黑色矩阵层660的覆盖区域不会对准于红色(R)次像素、绿色(G)次像素及蓝色(B)次像素。如图6E所示，玻璃层650的顶部层叠于彩色板680的底部。在一些实施方式中，特别将黄色滤光层670图案化，从而当具有凹腔的玻璃层650层叠于彩色板680的底部时，黄色滤光层670可相邻于玻璃层650的多个第一凹腔6521及多个第二凹腔6541。应注意的是，当玻璃层650层叠于彩色板680时，图6E所示的玻璃层650的第一凹腔6521及第二凹腔6541仍为空的(即尚未填入量子点材料)。在一些实施方式中，必须确保于层叠工艺中黄色滤光层670对齐于第一凹腔6521及第二凹腔6541的位置。
如图6F所示，提供金属线栅偏光片作为第二偏光片640。在一些实施方式中，金属线栅偏光片640具有金属线栅层642面向玻璃层650。如图6G所示，共享电极层632形成于金属线栅偏光片640的底部。在一些实施方式中，共享电极层632是以铟锡氧化物(indium tinoxide,ITO)或其他适合做为共享电极的材料所形成。
如图6H所示，红色量子点材料652可填充于第一凹腔6521中，而绿色量子点材料654可填充于第二凹腔6541中。应注意的是，虽然图6H绘示第一凹腔6521及第二凹腔6541的开口方位面向下方，但实际上在量子点材料的填充工艺中第一凹腔6521及第二凹腔6541的开口是朝上的。
如图6I所示，金属线栅偏光片640层叠于如第6H图所示的结构的底部，使得金属线栅偏光片640的金属线栅层642面向玻璃层650并将填充量子点材料652及654的第一凹腔6521及第二凹腔6541密封起来。选择性地，如图6J所示，配向层634可沉积于共享电极层632的底部。在一些实施方式中，配向层634可由聚酰胺(polyimide,PI)材料形成。在一些实施方式中，沉积配向层634之后，可进一步执行配向制程并配合液晶工艺。
如图6K所示，可对图6J所示的结构进一步执行组装工艺，使得此结构更被配置在相对且远离第一偏光片610之处。然后，主动基板620可形成于第一偏光片610上以面向金属线栅偏光片640，而液晶分子可被填充于主动基板620与金属线栅偏光片640之间而形成液晶层630。在一些实施方式中，组装工艺可通过将图6J所示的结构与主动基板620进行组装，随后将第一偏光片610层叠至主动基板620来执行。在一些实施方式中，在组装工艺期间，此结构可以通常的液晶工艺进行。如此，便形成显示单元结构608。如图6L所示，可增加蓝色光源605至显示单元结构608以完成显示元件600。
在一些实施方式中，如图6L所示的显示元件600具有以下优点：(a)最小视差(因量子点材料接近R及G次像素)；以及(b)最小偏振损耗，因量子点位于内偏光片640之后。应注意的是，在一些例子中，若有其他手段可使得量子点材料的去偏振效应最小化，内偏光片640可配位于外部(例如：在彩色板680面向外部环境的顶部)。
在一些实施方式中，图6L所示的显示元件600可进一步改良以简化制造及组装步骤。举例来说，图7根据本发明一些实施方式，示意地绘示一种具有内偏光片的显示元件，其内偏光片的金属线栅层面向液晶层。详细而言，如图7所示，第二偏光片740为金属线栅偏光片，并具有金属线栅层742朝下面向液晶层730。在这种情况下，金属线栅偏光片740的金属线栅层742可作为共享电极，因而不需要额外的共享电极层。如此，配向层734可直接沉积于金属线栅偏光片740上。如图7所示的显示元件700的其他元件，例如蓝色光源705、第一偏光片710、主动基板720、液晶层730、玻璃层750、量子点结构(即红色量子点结构752即绿色量子点结构754)、黑色矩阵层760、黄色滤光层770及彩色板780类似于如图6L所示的蓝色光源605、第一偏光片610、主动基板620、液晶层630、玻璃层650、量子点结构(即红色量子点结构652及绿色量子点结构654)、黑色矩阵层660、黄色滤光层670及彩色板680。
在一些实施方式中，如图7所示的显示元件700具有以下优点：(a)最小视差(因量子点材料接近R及G次像素)；以及(b)最小偏振损耗，因量子点位于内偏光片740之后。进一步，由于无须再提供额外的共享电极层，此制造及组装步骤可更为简化。
在一些实施方式中，在图6L所示的金属线栅偏光片640及图7所示的金属线栅偏光片740中，承载金属线栅层642/742的玻璃层可为薄的(例如：约100μm)并且层叠至具有凹腔的玻璃层650/750，其也是薄的，为约0.01-1mm或更多。在这种情况下，像素与量子点之间的视差可为最小化。
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权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种显示单元结构，其特征在于，该显示单元结构包含：
一第一偏光片及一第二偏光片彼此相互间隔；
一主动基板，配置于该第一偏光片上，该主动基板面向该第二偏光片；
一液晶层，具有液晶分子并配置于该主动基板及该第二偏光片之间，该液晶层定义出多个像素，其中各该像素包含一红色次像素、一绿色次像素以及一蓝色次像素；
一彩色基板结构，配置于该第二偏光片上，其中多个第一凹腔或凹口形成于该彩色基板结构上以对准于多个该像素的该红色次像素，以及多个第二凹腔或凹口形成于该彩色基板结构上以对准于多个该像素的该绿色次像素，其中一红色量子点或量子棒材料填充于各该第一凹腔或凹口，且一绿色量子点或量子棒材料填充于各该第二凹腔或凹口；以及
一滤光层，部分地配置以相邻于该彩色基板结构的多个该第一凹腔或凹口以及多个该第二凹腔或凹口，使得该滤光层覆盖该红色量子点或量子棒材料及该绿色量子点或量子棒材料。
2.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于，该显示单元结构被用于一显示元件，该显示元件具有发出蓝光的一蓝色光源，其中该第一偏光片配置以面向该蓝色光源。
3.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于，该彩色基板结构上无对准该像素的该蓝色次像素的凹腔或凹口。
4.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于，该彩色基板结构包含：
一玻璃层，配置于该第二偏光片旁，使得该第二偏光片介于该液晶层及该玻璃层间，其中多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口形成于该玻璃层上；以及
一彩色板，配置于该玻璃层上；
其中该滤光层部分配置于该彩色板及该玻璃层间以相邻于多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口。
5.根据权利要求4所述的显示单元结构，其特征在于，该玻璃层层叠至该彩色板。
6.根据权利要求4所述的显示单元结构，其特征在于，该显示单元结构进一步包含：
一黑色矩阵层，部分地配置于该彩色板及该玻璃层间，使得该黑色矩阵层覆盖区域不会对准于多个该像素的多个该红色次像素、多个该绿色次像素以及多个该蓝色次像素的多个区域。
7.根据权利要求4所述的显示单元结构，其特征在于，该第二偏光片为一金属线栅偏光片，具有一金属线栅层面向该玻璃层。
8.根据权利要求7所述的显示单元结构，其特征在于，该显示单元结构进一步包含：
一共享电极层，形成于该金属线栅偏光片及该液晶层间，
其中该共享电极层由铟锡氧化物所形成。
9.根据权利要求4所述的显示单元结构，其特征在于，该第二偏光片为一金属线栅偏光片，具有一金属线栅层面向该液晶层。
10.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于，该滤光层为一黄色滤光层。
11.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于：
该彩色基板结构配置于面向该液晶层的该第二偏光片上；
多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口形成在相邻于该液晶层的该彩色基板结构的一表面上；且
该滤光层部分地配置在多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口中。
12.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于：
该彩色基板结构配置于面向该液晶层的该第二偏光片上；
多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口形成在相邻于该液晶层的该彩色基板结构的一表面上；以及
该滤光层部分地配置于该第二偏光片与该彩色基板结构之间。
13.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于：
该彩色基板结构配置于该第二偏光片上，使得该第二偏光片介于该液晶层与该彩色基板结构之间；以及
多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口形成在相邻于该第二偏光片的该彩色基板结构的一表面上。
14.根据权利要求1所述的显示单元结构，其特征在于：
该彩色基板结构配置于该第二偏光片上，使得该第二偏光片介于该液晶层与该彩色基板结构之间；以及
多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口形成于面向一外部环境的该彩色基板结构的一表面上。
15.一种形成显示单元结构的方法，其特征在于，该方法包含：
提供一第一偏光片及一第二偏光片；
形成一彩色基板结构，该彩色基板结构具有多个第一凹腔或凹口及多个第二凹腔或凹口，其中多个该第一凹腔或凹口形成于该彩色基板结构上，并对准该显示单元结构的多个像素的多个红色次像素，且多个该第二凹腔或凹口形成于该彩色基板结构上，并对准多个该像素的多个绿色次像素；
配置一滤光层于该彩色基板结构上，使得该滤光层部分地配置以相邻于该彩色基板结构的多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口；
填充一红色量子点或量子棒材料于各该第一凹腔或凹口中；
填充一绿色量子点或量子棒材料于各该第二凹腔或凹口中；
层叠该第二偏光片至该彩色基板结构以密封该彩色基板结构的多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口；
配置该第二偏光片相对并间隔于该第一偏光片；
形成一主动基板于面向该第二偏光片的该第一偏光片上；以及
填充多个液晶分子于该主动基板及该第二偏光片间以形成一液晶层，其中该液晶层定义出多个该像素，并且各该像素包含一红色次像素、一绿色次像素以及一蓝色次像素。
16.根据权利要求15所述的形成显示单元结构的方法，其特征在于，该第二偏光片为一金属线栅偏光片。
17.根据权利要求16所述的形成显示单元结构的方法，其特征在于，该金属线栅偏光片具有一金属线栅层面向该玻璃层，以及该方法进一步包含：
形成一共享电极层于面向该液晶层的该金属线栅偏光片上，
其中该共享电极层由铟锡氧化物所形成。
18.根据权利要求16所述的形成显示单元结构的方法，其特征在于，该金属线栅偏光片具有一金属线栅层面向该液晶层。
19.根据权利要求15所述的形成显示单元结构的方法，其特征在于，该彩色基板结构包含：
一玻璃层，配置于该第二偏光片旁，使得该第二偏光片介于该液晶层及该玻璃层间，其中多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口形成于该玻璃层上；以及
一彩色板，配置于该玻璃层上，
其中该滤光层部分地配置于该彩色板及该玻璃层间以相邻于该玻璃层的多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口。
20.根据权利要求19所述的形成显示单元结构的方法，其特征在于，该方法包含：
配置该滤光层于该彩色板上；
形成具有多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口的该玻璃层；以及
层叠该玻璃层至该彩色板，使该滤光层相邻于多个该第一凹腔或凹口及多个该第二凹腔或凹口。
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