TW201910885A - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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林新強
郭建成
陳濱全
陳隆欣
曾文良
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榮創能源科技股份有限公司
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Abstract

本發明涉及一種液晶顯示裝置，其包括：背光模組及位於所述背光模組光路上的液晶模組，所述液晶模組包括有朝向所述背光模組的第一基板、與第一基板間隔的第二基板及設置在所述第一基板與第二基板之間的液晶層，其中，所述第二基板包括依次位於所述背光模組的出光方向上的透明導電層、光轉換層以及彩色濾光層，且所述液晶層是位於所述第一基板與所述透明導電層之間，所述光轉換層用於對所述背光模組出射的光線進行顏色轉換，所述彩色濾光層用於對從所述光轉換層出射的光線進行過濾，使從所述彩色濾光層出射的光線為單色光。

Description

液晶顯示裝置
本發明涉及一種液晶顯示裝置。
LED顯示技術具有高亮度、環保節能、回應速度快、耐衝擊和性能穩定等優點，LED顯示幕作為顯示器、展示板、公告板等目的在需要大尺寸、高亮度的場合被廣泛使用。傳統LED顯示幕一般採用半導體材料實現不同顏色的光，如磷砷化鎵二極體發紅光，磷化鎵二極體發綠光，銦鎵氮二極體發藍光，三色LED進行混光，實現彩色顯示。但是該種方式得到的白光演色性不足，不能滿足特定的出光要求。
有鑑於此，有必要提供一種能夠解決上述技術問題的液晶顯示裝置。
一種液晶顯示裝置，其包括：背光模組及位於所述背光模組光路上的液晶模組，所述液晶模組包括有朝向所述背光模組的第一基板、與第一基板間隔的第二基板及設置在所述第一基板與第二基板之間的液晶層，其中，所述第二基板包括依次位於所述背光模組的出光方向上的透明導電層、光轉換層以及彩色濾光層，且所述液晶層是位於所述第一基板與所述透明導電層之間，所述光轉換層用於對所述背光模組出射的光線進行顏色轉換，所述彩色濾光層用於對從所述光轉換層出射的光線進行過濾，使從所述彩色濾光層出射的光線為單色光。
進一步地，所述第二基板還包括透明基板，所述透明基板為所述液晶模組的最外層，所述光轉換層以及所述彩色濾光層位於所述透明基板與所述透明導電層之間。
進一步地，所述光轉換層形成在所述透明導電層上，所述光轉換層包括多個按一定規則重複排列的的螢光色塊；所述彩色濾光層形成在所述光轉換層上，所述彩色濾光層包括多個按一定規則重複排列的濾光色塊，所述濾光色塊與所述螢光色塊位置及顏色均一一對應。
進一步地，所述第一基板還包括黑色矩陣層，所述黑色矩陣層將所述螢光層及彩色濾光層分隔成多個彼此間隔的部分，所述黑色矩陣層的高度為所述光轉換層與所述彩色濾光層的高度之和。
進一步地，所述光轉換層包括透明的聚合物及形成在透明聚合物中的量子點。
進一步地，所述光轉化層的材料為紅色螢光粉、藍色螢光粉或綠色螢光粉。
進一步地，所述背光模組為直下式背光模組或者側入式背光模組。
進一步地，所述背光模組為直下式背光模組，其包括電路板、設置在電路板上間隔排列的發光二極體、設置在電路板上且位於發光二極體出光光路上的二次光學透鏡、以及設置在二次光學透鏡前方的光學膜片。
進一步地，所述第一基板還包括黑色矩陣層，所述黑色矩陣層僅分隔所述光轉換層為多個彼此間隔的部分，所述彩色濾光層覆蓋在所述黑色矩陣層與所述光轉換層共同形成的表面。
進一步地，所述彩色濾光層包括基體層，所述濾光色塊形成在所述基體層中，所述黑色矩陣層形成在所述基體層之上，所述濾光色塊與所述螢光色塊一一對應。
與現有技術相比，本發明提供本發明提供的液晶顯示裝置，通過在光轉換層的出光光路上設置彩色濾光層，使彩色濾光層對經過光轉換層出射的不同波長的光線進行過濾，使每一種顏色的出射光線保持自有的單色性，使所述液晶裝置能產生高對比、高演色性之視效。
第一實施例
請參閱圖1，為本發明提供的一種液晶顯示裝置100，其包括背光模組10及位於所述背光模組10光路上的液晶模組20。在本實施方式中，所述背光模組10為直下式背光模組。
所述背光模組10包括電路板11，設置在電路板11上間隔排列的發光二極體12、設置在電路板11上且位於發光二極體12出光光路上的二次光學透鏡13、位於發光二極體12出光光路上且設置在二次光學透鏡13前方的擴散板14、以及設置在擴散板14前方的光學膜片15。所述背光模組10用於提供所述液晶顯示裝置100的背光源。
所述發光二極體12可以為UV光源或者三原色的LED光源，也可以是UV光源及三原色LED光源的組合。
所述二次光學透鏡13設置在所述電路板11上且罩設在每個所述發光二極體12外側，所述二次光學透鏡13用於對發光二極體12發出的光線進行勻光化。也即所述二次光學透鏡13是為了使發光二極體12正上方的光強減弱，發光二極體12周圍區域的光強增加，從而平衡發光二極體12中間與周圍區域的光強，使得背光模組10的出光亮度更為均勻。
所述擴散板14用於隨機地改變入射光的路徑，對所述二次光學透鏡13中出射的光線進行進一步地勻化，提高入射光的亮度均勻性。
所述光學膜片15可以為導光板或者亮度增強膜（Light Enhancemnt Film）。
可以理解，在其它實施中，所述背光模組10也可以為側入式背光模組。
所述液晶模組20包括朝向所述背光模組10的第一基板21、與第一基板21間隔的第二基板22及設置在所述第一基板21與第二基板22之間的液晶層23。
所述第一基板21朝向所述背光模組10設置，所述第一基板21為薄膜晶體陣列基板（Thin Film Transistor，TFT）。
所述第二基板22包括位於所述背光模組10的出光方向上的透明導電層220、光轉換層（light conversion layer）222、彩色濾光層（color filter）224、以及透明基板228。所述第二基板22還包括位於所述透明導電層220和所述透明基板228之間並將所述光轉換層222和所述彩色濾光層224分成多個彼此隔離的部分的黑色矩陣層226。
具體地，在製作所述第二基板22時，是使所述彩色濾光層224形成在所述透明基板228上，所述光轉換層222形成在彩色濾光層224上，所述透明導電層220形成在所述彩色濾光層224上。
但是在形成所述液晶模組20時，是使所述透明導電層220作為所述液晶模組20的內表面、朝向所述液晶層23設置，使透明基板228作為液晶模組20的外表面，背離所述液晶層23設置。
所述透明導電層220的材質為氧化銦錫（ITO）。所述液晶層23夾設在所述透明導電層220與所述第一基板21之間。當給所述透明導電層220與所述第一基板21施加電勢差時，在這兩者之間產生電場。液晶層23的液晶回應於施加到它們的電場而改變它們的排列，從而改變液晶層23的局部光透射性。
所述光轉換層222是一種轉換入射光性質的光轉換部件。具體地，所述光轉換層222是一種轉換入射光波長的波長轉換元件。
所述光轉換層222包括由紅色螢光粉形成的紅色螢光色塊2220、綠色螢光粉形成的綠色螢光色塊2220及藍色螢光粉形成的藍色螢光色塊2220。
紅色螢光粉可以為氟矽酸鉀（KSF, (K2 (SiF6 ):Mn4+ ), SLA(Sr(LiAl3 N4 ):Eu2+ ) 或者 SiAlON (SiAlON:Eu2+ )。
綠色螢光粉可以為氮化物(Oxy-Nitrides, Carbido-Nitrides ) 或者CaAlSiN3 : Eu2+ ，或者矽化物 (Silicates, Oxy/Ortho-Silicates ) 。
藍色螢光粉可以具有化學式為： ZnS:Ag（硫化鋅:銀）、ZnS:Zn（硫化鋅:鋅）、ZnS:Ag （硫化鋅:銀）、(Ba,Eu)Mg2 Al16 O27 、BaMgAl10 O17 :Eu,Mn、Ca5 F(PO4)3 :Sb、(Ca,Sr,Ba)3 (PO4 )2 Cl2 :Eu、(Sr,Ca,Ba)10 (PO4 )6 Cl2 :Eu。
所述光轉換層222還可以為透明的聚合物及形成在透明聚合物中的量子點（quantum dots）。量子點可以包括II族化合物半導體、III族化合物半導體、V族化合物半導體和VI族化合物半導體中的至少一種。更具體地，納米晶體核可以包括CdSe、InGaP、CdTe、CdS、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe或HgS。此外，納米晶體殼可以包括CuZnS、CdSe、CdTe、CdS、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe或HgS。量子點可以具有約1nm至約10nm的直徑。
所述光轉換層222用於將所述發光二極體12發出的光轉換為特定顏色的光。例如，如果發光二極體12為藍光發光二極體，那麼光轉換層222將從背光模組10向上輸出的藍色光轉換成綠色光或紅色光。
具體地，光轉換層222將一部分藍色光轉換成具有處於約520nm至約560nm範圍內的波長的綠色光，並且將一部分藍色光轉換成具有處於630nm至約660nm範圍內的波長的紅色光。
如果發光二極體12是UV發光二極體，光轉換層222將從背光模組10向上輸出的UV光轉換成藍色光、綠色光和紅色光。具體地，光轉換層222將一部分UV光轉換成具有處於約430nm至約470nm範圍內的波長的藍色光，一部分UV光轉換成具有處於約520nm至約560nm範圍內的波長的綠色光，並且將一部分UV光轉換成具有處於約630nm至約660nm範圍內的波長的紅色光。
所述彩色濾光層224包括多個按一定規則重複排列的三原色濾光色塊2240。三原色包括紅色（red）、綠色（green）、及藍色（blue）。藍色濾光色塊允許僅藍光透過，並阻擋綠光和紅光；紅色濾光色塊允許僅紅光透過，並阻擋綠光和藍光；綠色濾光色塊允許僅綠光透過，並阻擋藍光和紅光。每個所述濾光色塊2240與對應的螢光色塊2220的顏色是一致的，且位置對應。所述彩色濾光層224用於對經過所述光轉換層222的光線進行過濾，使從彩色濾光層224出射的單色光的顏色更純正，從而保持自有的單色性。
所述黑色矩陣層226可以減少或防止各個圖元之間不同顏色光干擾。所述光轉換層及所述彩色濾光層224形成在所述黑色矩陣層226的間隙，也即所述黑色矩陣層226的厚度與所述光轉換層222及所述彩色濾光層224兩者的厚度之和相等。
所述透明基板228的材質可以為玻璃、透明的無機基板或者塑膠材質的膜材，譬如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜材。從彩色濾光層224出射的光線經過所述透明幾班後出射。
第二實施例
請參閱圖2及圖3，第二實施例提供的液晶顯示裝置200與第一實施例提供的液晶顯示裝置100基本相同，其不同之處在於：第二基板22a也包括透明導電層220、光轉換層222、彩色濾光層224、黑色矩陣層226、以及透明基板228。但是黑色矩陣層226僅形成在彩色濾光層224之間，也即黑色矩陣層226與所述彩色濾光層224平齊，厚度一致。
所述彩色濾光層224包括基體層2242及形成在所述基體層2242中的彩色濾光色塊2240，基體層2242的顏色可以為透明的，基體層2242的材質可以為樹脂或者塑膠，彩色濾光色塊2240可以採用噴塗、壓印的方式形成在基體層2242中。所述彩色濾光色塊2240仍然是與所述螢光色塊2220一一對應。所述彩色濾光層224覆蓋所述黑色矩陣層226與所述光轉換層222共同形成的表面。
請參見圖4~6，為發光二極體發出的光線經過背光模組10、液晶模組20之後的波長λ與強度I之間的關係圖。也即當光線經過彩色濾光層224之後，波長λ在525到650nm之間；綠光與藍光的重疊區域介於550nm至640nm之間，波長重迭區域小於100 nm，能滿足液晶顯示裝置100的高演色性需求。
請參閱圖5，在 525nm 到 650nm 之間，綠色螢光粉所發出的頻譜強度的峰值在G：529 nm; 紅色螢光粉所發出的頻譜強度在 R：649 nm, 波長重迭區域的交叉點對應位置的波長為：586 nm，586-529=57 nm； 649-588=61 nm)，紅色螢光粉所發出的頻譜強度分佈與綠色螢光粉所發出的頻譜強度分佈的波長重迭區域介於 50 ~ 100 nm；波長重迭區域的交叉點對應位置的波長為586nm，586nm位置對應的強度I=0.00038;最大光強度為藍光在444nm位置對應的光強度，且Imax=0.01619,則 I/Imax=2.35%，能滿足液晶顯示模組的高對比之需求。
綜上所述，本發明提供的液晶顯示裝置100，通過在光轉換層222的出光光路上設置彩色濾光層224，使彩色濾光層224對經過光轉換層222出射的不同波長的光線進行過濾，使每一種顏色的出射光線保持自有的單色性，三色LED進行混光，實現彩色顯示，如此，得到的液晶裝置100能產生高對比、高演色性之視效。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧液晶顯示裝置
10‧‧‧背光模組
11‧‧‧電路板
12‧‧‧發光二極體
13‧‧‧二次光學透鏡
14‧‧‧擴散板
15‧‧‧光學膜片
20‧‧‧液晶模組
21‧‧‧第一基板
22,22a‧‧‧第二基板
23‧‧‧液晶層
220‧‧‧透明導電層
222‧‧‧光轉換層
224‧‧‧彩色濾光層
226‧‧‧黑色矩陣層
228‧‧‧透明基板
2242‧‧‧基體層
2240‧‧‧濾光色塊
2220‧‧‧螢光色塊
圖1是本發明第一實施例提供的液晶顯示裝置的結構圖。
圖2是本發明第二實施例提供的液晶顯示裝置的結構圖。
圖3是圖2提供的液晶顯示裝置包括的彩色濾光層的俯視圖。
圖4~6是光譜強度與波長之間的關係圖。
無
無

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示裝置，其包括：背光模組及位於所述背光模組光路上的液晶模組，所述液晶模組包括有朝向所述背光模組的第一基板、與第一基板間隔的第二基板及設置在所述第一基板與第二基板之間的液晶層，其中，所述第二基板包括依次位於所述背光模組的出光方向上的透明導電層、光轉換層以及彩色濾光層，且所述液晶層是位於所述第一基板與所述透明導電層之間，所述光轉換層用於對所述背光模組出射的光線進行顏色轉換，所述彩色濾光層用於對從所述光轉換層出射的光線進行過濾，使從所述光轉換層出射的每一種顏色的光線保持為自有的單色性。
  2. 如請求項1所述的液晶顯示裝置，其中，所述第二基板還包括透明基板，所述透明基板為所述液晶模組的最外層，所述光轉換層以及所述彩色濾光層位於所述透明基板與所述透明導電層之間。
  3. 如請求項2所述的液晶顯示裝置，其中，所述光轉換層形成在所述透明導電層上，所述光轉換層包括多個按一定規則重複排列的的螢光色塊；所述彩色濾光層形成在所述光轉換層上，所述彩色濾光層包括多個按一定規則重複排列的濾光色塊，所述濾光色塊與所述螢光色塊位置及顏色均一一對應。
  4. 如請求項3所述的液晶顯示裝置，其中，所述第一基板還包括黑色矩陣層，所述黑色矩陣層將所述螢光層及彩色濾光層分隔成多個彼此間隔的部分，所述黑色矩陣層的高度為所述光轉換層與所述彩色濾光層的高度之和。
  5. 如請求項3所述的液晶顯示裝置，其中，所述光轉換層包括透明的聚合物及形成在透明聚合物中的量子點。
  6. 如請求項5所述的液晶顯示裝置，其中，所述光轉化層的材料為紅色螢光粉、藍色螢光粉或綠色螢光粉。
  7. 如請求項1所述的液晶顯示裝置，其中，所述背光模組為直下式背光模組或者側入式背光模組。
  8. 如請求項7所述的液晶顯示裝置，其中，所述背光模組為直下式背光模組，其包括電路板、設置在電路板上間隔排列的發光二極體、設置在電路板上且位於發光二極體出光光路上的二次光學透鏡、以及設置在二次光學透鏡前方的光學膜片。
  9. 如請求項3所述的液晶顯示裝置，其中，所述第一基板還包括黑色矩陣層，所述黑色矩陣層僅分隔所述光轉換層為多個彼此間隔的部分，所述彩色濾光層覆蓋在所述黑色矩陣層與所述光轉換層共同形成的表面。
  10. 如請求項9所述的液晶顯示裝置，其中，所述彩色濾光層包括基體層，所述濾光色塊形成在所述基體層中，所述黑色矩陣層形成在所述基體層之上，所述濾光色塊與所述螢光色塊一一對應。
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