CN109445188A - 一种液晶显示器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶显示领域,公开了一种液晶显示器结构。包括背光模块、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶、上层偏光片,还包括紫外光源、量子点矩阵层和微透镜阵列层,所述紫外光源位于背光模块的侧面,所述背光模块、量子点矩阵层、微透镜阵列层、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶和上层偏光片依次叠层设置,所述微透镜在垂直于叠层的方向上具有对应的量子点物质,所述微透镜的折射部位使折射出来的RGB颜色光线垂直于叠层方向。本发明在底部设置量子点矩阵层,通过控制量子点大小来发出RGB颜色,并采用微透镜使RGB颜色的单向发射,去掉了传统方法中彩色滤光片,提高了光的使用效率;在同样耗电量的前提下,提高屏幕使用时长或者提高显示屏幕的亮度。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域,特别是一种液晶显示器结构。
背景技术
液晶显示器(Liquid crystal display,简称LCD)是现今最具有代表的大众使用的显示器。液晶显示器通常是由背光模块(Back light unit,简称BLU)和液晶(Liquidcrystal,简称LC)驱动构成,从背光模块中发出的光通过液晶的驱动,在各像素中调节开关。此时,被操纵的光通过位于液晶上面彩色滤光片(Color filter简称C/F)过滤,从而实现RGB颜色。和自体发光的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,简称OLED)不同的是,LCD是不能自体发光的。我们之所以能够在显示器看得到画面,是通过从BLU发出来的光来实现的。因此,LCD显示器中制造光源的BLU和利用BLU制造的光构成了LC的驱动部。在LC驱动部里,从BLU发出的光通过个别调节LC的开关可以得到控制,经过LC调节的光通过位于LC上面的C/F可以形成RGB颜色,也就实现了彩色。
我们在显示器画面上实际上能够看到多少从BLU发出的光,决定了 LCD 的光效(Light efficiency),即光的使用效率。实际上,在制造 LCD 时,为了提高光效,通常会使用包括反射片(Reflector film),导光板(Light guide plate,简称LGP),扩散膜(Diffuser film),棱镜片(Prism sheet),增亮片(DBEF film)在内的多种光学膜。但是,能够实现颜色的 C/F 却在光通过的时候,吸收了 2/3 的光量,以至于通过 C/F 后,只有最后剩下的 1/3 白光能够变成RGB颜色,能够最后在画面上显示。C/F 的存在吸收了大量的光,降低了光效。因此,为了保障在 LCD想得到的画面亮度,或者发出更高层次的亮度,那么就需要在最初制造更多的光来弥补由于 C/F 的吸收所导致的不足的部分。此外,在 LCD中,提高亮度是非常困难的。由于 LCD TV 本身非自体发光的特性,使得其在运作时使用的光,都是从BLU发出的光。
实际生活中,通常电视设备的耗电量约 90% 都是用于从 BLU 发出的光。从BLU发出的白光射入底部偏光板,通过C/F能够在画面上显示出多种多样丰富的色彩。所以,想要在 LCD 提高光效的话,那么就需要降低从 BLU 使用的电力。
常规上,液晶显示屏是由 BLU - 偏光片(Polarizer)- 薄膜晶体管(Thin FilmTransistor,简称 TFT) – LC - C/F - 偏光片(polarizer)- 显示面这样的顺序构成。现在作为商用化而推出的量子点电视QD-TV,在BLU的上面附加一层量子点增亮膜(QuantumDot Enhancement Film,简称QDEF),使得 LCD TV 的色彩再现率远高于现在的 OLED。但是,在提高光效这一点上,现在的量子点电视(QDTV)和一般的 LCD 没有太大的区别。通过在 C/F 里使用 QD ,希望能够发挥 QD 在色彩再现度方面的优势,并正在开发能够改善光效的产品。但是,由于从 QD 里发出的光是散射的,因而为了能够使 QD 在 LCD 里发挥作用,在LC层内部的偏光片使用了厚度更薄的in-cell 偏光片。但是,in-cell 偏光片不仅在技术层面上制造困难,同时其造价也非常高,使得商用化非常困难。QD 的光是四面八方发射的,向底部的光我们可以通过反射膜片使其向上部发射,但是如何能够使得从 QD向上部发出的 RGB 颜色的光不混合,这是现有技术没有实现的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供了一种液晶显示器结构。
本发明采用的技术方案如下:一种液晶显示器结构,包括背光模块、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶、上层偏光片,还包括紫外光源、量子点矩阵层和微透镜阵列层,所述紫外光源位于背光模块的侧面,所述背光模块、量子点矩阵层、微透镜阵列层、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶和上层偏光片依次叠层设置,所述微透镜在垂直于叠层的方向上具有对应的量子点物质,所述微透镜的折射部位使折射出来的RGB颜色光线垂直于叠层方向。
进一步的,所述微透镜的尺寸小于像素宽度。
进一步的,所述微透镜的形状为菲涅尔透镜、金字塔形、半球形、圆锥形中的任一种。
进一步的,所述量子点矩阵层采用喷墨技术进行涂层,所述微透镜阵列层放置于已涂层的量子点矩阵层上端。
进一步的,所述量子点矩阵层的量子点位置在垂直于叠层的方向上与薄膜晶体管一一对应。
进一步的,所述量子点与薄膜晶体管一一对应的实现结构为:所述薄膜晶体管矩阵设置有底层玻璃,所述底层玻璃四周设置与薄膜晶体管一一对应的对准标识;在底层玻璃下方设置金属膜片,所述金属膜片上也设置对准标识,所述金属膜片的对准标识与底层玻璃对准标识一一对应;所述量子点的位置与金属膜片的对准标识对应。
进一步的,所述紫外光源采用紫外发光二极管。
进一步的,所述背光模块包括依次叠层的反光板和导光板。
与现有技术相比,采用上述技术方案的有益效果为:本发明的技术方案,在底部设置量子点矩阵层,通过控制量子点的大小实现发出RGB颜色,同事通过微透镜实现RGB光线的单向发射,去掉了传统方法中采用上部的彩色滤光片来实现RGB颜色,提高了光的使用效率;实现在同样耗电量的前提下,利用原来被彩色滤光片吸收的2/3的光,在移动设备上实现原基础上三倍的使用时长,或者得到原来三倍的亮度,即实现提高使用时长或者提高显示屏幕的亮度;
本发明的技术方案用底部的量子点矩阵层和微透镜层解决了光使用效率的问题,不需要采用彩色滤光片,减少了被吸收了的光能量,在保证发光强度的基础上节省了电量损耗;同时,不需要采用高价的in-cell偏光片,节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明液晶显示器结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示,一种液晶显示器结构,包括背光模块块(包括依次叠层的反光板和导光板)、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶、上层偏光片,还包括紫外光源、量子点矩阵层和微透镜阵列层,所述紫外光源位于背光模块的侧面,所述背光模块、量子点矩阵层、微透镜阵列层、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶和上层偏光片依次叠层设置,所述微透镜在垂直于叠层的方向上具有对应的量子点物质,所述量子点的物质大小应满足形成RGB颜色的条件,所述微透镜的折射部位使折射光线为垂直于叠层方向。本发明的技术方案在下层的偏光片设置QD物质,通过设置QD物质的大小,使投射的UV 能量准确得到 RGB 颜色;紫外光源通过量子点矩阵层产生蓝色、紫色、红色,这个时候获得的RGB颜色是散射的。当量子点物质放出 RGB 光时,散射的光会向外部发出,而本实施例通过在量子点矩阵层和下层偏光片之间设置微透镜,因此在个别量子点上发射出杂乱的RGB光线,RGB光线通过上方对应的微透镜,使LCD 构造中散射的光也能够被很好的利用,形成单向RGB颜色的光线。和传统结构相比,被彩色滤光片吸收掉的2/3的光可以全部被使用,有效地提高了光效,也大大地减少了背光模块所消耗的电量。
其中一个实施例:微透镜的结构
尺寸方面:对微透镜最为关注的点为其尺寸是否足够小到能够放进每个单一的像素栏。因此,微透镜的尺寸需要满足与像素宽度匹配。微透镜的尺寸需要比 LCD 的每个R,G,B像素栏的尺寸小,这样微透镜才能被放进每个R,G,B像素栏。例如,在像素密度为 326 的显示器上,微透镜的尺寸应小于30 ㎛。本实施例以手机屏幕的例子,来说明微透镜的尺寸是可以实现本发明所要解决的技术问题。使用 OLED 屏幕的 iPhone XS 和 LCD 屏幕的iPhone XR的像素清晰度(Pixels Per Inch,简称PPI)分别为458和326。像素清晰度越高,PPI 数值越大。经计算,使用 OLED 屏幕的 iPhone XS,其像素最小宽度为18.5㎛,使用LCD 屏幕的iPhone XR 的像素最小宽度为26㎛。早在2009年的学术杂志中,已经有尺寸为10㎛的微透镜。所以,在硬件条件上,微透镜是可以实现其在本发明所要解决的技术问题。
形状方面:微透镜的形状为菲涅尔透镜、金字塔形、半球形、圆锥形中的任一种;也可以是菲涅尔透镜。以上任意一个形状的微透镜,必须满足将散射的RGB光线变成单方向线性直射。
微透镜层具有多个满足上述条件的微透镜,量子点矩阵层具有多个量子点,所述量子点矩阵层采用喷墨技术进行涂层,所述微透镜阵列层放置于已涂层的量子点矩阵层上端。使得散射的光线通过微透镜变成单线发光(这个通过棱镜的形状来实现),并通过 LCD的on/off 来控制开关,以实现将量子点发出的光线由发散变为单向直射。
另一个实施例:为了使发出的各色光之间不会互相混杂。所述量子点矩阵层的量子点位置在垂直于叠层的方向上与薄膜晶体管一一对应。这样才能使各个 RGB 颜色不混在一起。传统方法中并没有解决上述问题。
所述量子点与薄膜晶体管一一对应的实现结构为:所述薄膜晶体管矩阵设置有底层玻璃,所述底层玻璃四周设置与薄膜晶体管一一对应的对准标识;在底层玻璃下方设置金属膜片(Metal mask),所述金属膜片上也设置对准标识,所述金属膜片的对准标识与底层玻璃对准标识一一对应;所述量子点的位置与金属膜片的对准标识对应。金属膜片的开放空间采用喷墨技术(Ink jet)放入能散发RGB 颜色并完成涂层的量子点。掩模本身的无特定的材料限制,仅需要满足不被量子点涂层材料破坏,并且和底层玻璃对应后不会变形。因而,掩膜比较合适的材料应为金属或是玻璃类似的坚硬的物质。
光源问题:本发明采用的是紫外光源,具有可以由紫外发光二极管实现。本发明的结构里面没有彩色滤光片,取而代之的是量子点。在强度上,紫外线>蓝光>红>绿>白光,紫光不仅强度高,还没有颜色。不会引起最后颜色混杂,颜色不纯正的问题。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员,在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进,都应该属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种液晶显示器结构,包括背光模块、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶、上层偏光片,其特征在于,还包括紫外光源、量子点矩阵层和微透镜阵列层,所述紫外光源位于背光模块的侧面,所述背光模块、量子点矩阵层、微透镜阵列层、下层偏光片、薄膜晶体管矩阵、液晶和上层偏光片依次叠层设置,所述微透镜在垂直于叠层的方向上具有对应的量子点物质,所述微透镜的折射部位使折射出来的RGB颜色光线垂直于叠层方向。
2.如权利要求1所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述微透镜的尺寸小于像素宽度。
3.如权利要求2所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述微透镜的形状为菲涅尔透镜、金字塔形、半球形、圆锥形中的任一种。
4.如权利要求3其中一项所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述量子点矩阵层采用喷墨技术进行涂层,所述微透镜阵列层放置于已涂层的量子点矩阵层上端。
5.如权利要求4所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述量子点矩阵层的量子点位置在垂直于叠层的方向上与薄膜晶体管一一对应。
6.如权利要求5所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述量子点与薄膜晶体管一一对应的实现结构为:所述薄膜晶体管矩阵设置有底层玻璃,所述底层玻璃四周设置与薄膜晶体管一一对应的对准标识;在底层玻璃下方设置金属膜片,所述金属膜片上也设置对准标识,所述金属膜片的对准标识与底层玻璃对准标识一一对应;所述量子点的位置与金属膜片的对准标识对应。
7.如权利要求1所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述紫外光源采用紫外发光二极管。
8.如权利要求1所述的液晶显示器结构,其特征在于,所述背光模块包括依次叠层的反光板和导光板。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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