TWI634370B - 光致發光彩色顯示器 - Google Patents

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楊海濤
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Abstract

一種光致發光彩色顯示器包括：一顯示面板，其顯示紅色、綠色及藍色子像素區域；一激發源，其可操作以產生用於操作該顯示器之激發輻射；及光致發光材料與濾光顏料之一組合層。該組合層包括至少一種光致發光材料，諸如一磷光體材料或量子點，其可操作以回應於該激發輻射而發射對應於該顯示器之紅色、綠色及藍色子像素區域之光。

Description

光致發光彩色顯示器
本發明係關於將電信號轉換成色彩影像之彩色顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)。特定言之，本發明係關於其中使用光致發光材料來回應於來自一背光之激發輻射而產生彩色光之彩色透射式顯示器，此等顯示器被稱為光致發光彩色顯示器(photoluminescence color display或photoluminescent color display)。
容許吾人看見之光來自太陽能，其稱為太陽電磁光譜之可見光區。此區係總光譜之一極狹窄區段，可見光區係人眼可見之部分。其在波長自約440 nm的極端藍光或近紫外光至約690 nm的紅光或近紅外光之範圍內。可見光區之中間係在約555 nm下之一綠色。人類視覺係使得顯現為白光之光實際上由權重量之一所謂黑體輻射連續體組成。為產生對一人類觀察者顯現「白色」之光，光需要具有權重為約百分之30紅色(R)、百分之59綠色(G)及百分之11藍色(B)之組分。 甚至當RGB組分色彩之一者之量改變時，只要可調整其他兩者之量來補償，則仍可維持將光感知為白色。例如，若使紅光源移位至一更長波長，則在其他兩種色彩保持不變的條件下，白光之色彩將顯現更多青色。然而，可藉由使綠色及藍色之權重分別改變為除其等原始值百分之11及百分之59之外的位準而恢復白平衡。人眼無法將密集的色彩解析成白光之個別紅、綠及藍(RGB)原色組分，此係因為人類視覺系統混合此三個組分以形成中間色。讀者將記起，人類視覺僅記錄(及/或偵測)三原色，且所有其他色彩皆感知為此等原色之組合。 現今使用之彩色液晶顯示器(LCD)係基於由一液晶(LC)胞元矩陣/陣列形成之圖像元素或「像素」。如已知，可藉由改變光回應於跨一LC施加之一電場、電壓之偏振角而控制通過該LC之光之強度。對於一彩色LCD，各像素實際上由三個「子像素」組成：一紅色(R)、一綠色(G)及一藍色(B)。此三個一組(triplet)子像素在一起組成稱為一單一像素(像素單元)之像素。人眼感知為一單一白色像素之像素實際上係具有權重強度之三個一組RGB子像素，使得三個子像素之各者顯現為具有相同亮度。同樣地，當人眼看見一白色實線時，實際上顯示的係一系列或一行之三個一組RGB。可藉由將光源之光度輸出調諧至一組所要色彩座標而操縱多子像素配置，藉此針對一大彩色調色板提供一優異的演色指數(CRI)及一動態色彩選擇。 在當前彩色透射式LCD技術中，使用彩色濾光片來實施此色彩調諧。一習知彩色透射式LCD之操作原理係基於定位於一液晶(LC)矩陣後面的一明亮白光背光源及定位於該液晶矩陣之一相對側上的一彩色濾光片面板。數位切換液晶矩陣以調整來自背光源之白光到達各像素之彩色濾光片之各者之強度，藉此控制由RGB子像素透射之彩色光之量。離開彩色濾光片之光產生色彩影像。 一典型LCD結構係其中液晶提供於兩個玻璃面板之間之三明治狀；一玻璃面板含有控制跨對應於各自子像素之LC之電極施加之電壓的切換元件，且另一玻璃面板含有彩色濾光片。用於控制LC矩陣之定位於結構之背面上(即面向背光源)的切換元件通常包括其中針對各子像素提供一各自TFT之一薄膜電晶體(TFT)陣列。彩色濾光玻璃面板係具有群組在一起之一組原色(紅色、綠色及藍色)濾光片之一玻璃板。光離開彩色濾光玻璃面板而形成影像。 如已知，LC具有依據所施加電場、電壓而旋轉光之偏振平面之性質。透過使用偏振濾光片且藉由控制依據跨LC施加之電壓而變化之光偏振之旋轉程度，而針對各紅色、綠色及藍色子像素控制由背光源供應至濾光片之白光量。透射穿過濾光片之光產生一色彩範圍以產生觀看者在一TV螢幕或電腦監視器上看見之影像。 通常，用於背光之白光源包括水銀填充式冷陰極螢光燈(CCFL)。CCFL管通常係玻璃且填充有惰性氣體。當跨定位於管內之電極施加一電壓時，氣體離子化且該等離子化氣體產生紫外(UV)光。繼而，UV光激發塗佈於玻璃管之內部上之一或多種磷光體，而產生可見光。反射體將可見光再引導至監視器且將其儘可能均勻地散佈，以背光照明薄、平坦LCD。背光本身始終界定色溫及可用之色彩空間，其通常為NTSC (國家電視標準會員會)要求之大約百分之75。 在已知LCD系統，彩色濾光片係用於使LCD之色彩鮮明之一重要組件。一薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)之彩色濾光片由一彩色濾光板上包含之三原色(RGB)組成。彩色濾光板之結構包括一黑色(不透明)矩陣及一樹脂膜，樹脂膜含有三原色染料或顏料。彩色濾光片之元件排成行而與TFT陣列式玻璃板上之單元像素一一對應。由於一單元像素中之子像素過小而無法獨立辨別，故RGB元件對於人眼顯現為三個色彩之一混合。因此，在一些限制條件下，藉由混合此等三原色可產生任何色彩。 近年來，高亮度發光二極體(LED)之發展已實現具有一增強色譜之LED背光且已用來提供用於顯示器之一較廣範圍的光譜色彩。另外，當聯合一回饋感測器時，LED背光已容許調諧白點，而確保顯示器與一預定效能一致地操作。 在此等基於LED之背光系統中，按等比例混合來自紅色、綠色及藍色(RGB) LED之光輸出以產生白光。不幸地，此方法要求複雜驅動電路以恰當地控制三種不同彩色LED之強度，此係因LED之各者需要不同驅動條件故而需要不同電路之故。 一替代方法係使用包括用一黃色螢光磷光體塗佈之一單一藍色LED晶片之一白光發射LED；黃色磷光體吸收由藍色LED發射之藍光之一部分，且接著(在稱為降頻轉換之一程序中)將該光再發射為黃光。藉由混合由黃色磷光體產生之黃光與來自藍色LED之藍光，可產生遍及整個可見光譜之白光。或者，可用一紅-綠-藍磷光體塗佈一紫外光LED以產生白光；在此情況中，來自紫外光LED之能量實質上不可見，且由於其無法對所得白光貢獻一組分，故其僅用作磷光體之一激發源。不幸地，此等LED之白光產物無法良好匹配當前LCD中使用之彩色濾光片，且浪費大量背光強度。 美國專利US 4,830,469提出一種LCD，其使用UV光來激發紅光、綠光及藍光發射磷光體子像素，藉此消除對RGB彩色濾光片之需要。此等LCD稱為光致發光彩色LCD。使用發射波長360 nm至370 nm之UV光的水銀燈作為一背光，且在一前基板上提供紅光、綠光及藍光發射磷光體。接著，由液晶矩陣調變之後之UV光入射於前板之磷光體子像素上，其等據此回應而發射紅光、綠光及藍光。 美國專利US 6,844,903教示一種彩色透射式LCD，其供應波長460 nm之一均勻藍光至液晶層之背面。接著，由液晶層調變之後之藍光入射於定位於液晶層上方之磷光體材料之背表面上。顯示器之紅色像素區域之一第一磷光體材料在由藍光照射時產生紅光，且顯示器之綠色像素區域之一第二磷光體材料在由藍光照射時產生綠光。藍色子像素區域上方並未沈積磷光體材料，此係因為藍光係由背光提供。可將一適合擴散體(例如，散射粉)定位於藍色子像素區域處使得藍色像素匹配紅色及綠色像素之視角性質。 美國專利申請案US 2006/0238103及US 2006/0244367教示光致發光彩色LCD，其等分別使用波長360 nm至460 nm之UV光及波長390 nm至410 nm之一近藍-UV光來激發紅光、綠光及藍光發射磷光體子像素。使用近藍-UV背光減少由UV光引起之液晶之劣化。 一光致發光彩色LCD之另一實例揭示於日本專利申請案JP 2004094039中。 美國專利US 8,947,619揭示一種光致發光彩色顯示器，其包括：一光致發光彩色元件板，其具有對應於顯示器之像素區域之紅色、綠色及藍色量子點材料；及一波長選擇性濾光片，其安置於彩色元件板與激發源之間。波長選擇性濾光片防止像素區域內產生之光返回至激發源。 本發明係關於光致發光彩色顯示器，其利用光致發光材料(諸如量子點、無機及有機磷光體材料)來產生子像素之不同色彩之光。此項技術中需要一種使用一基於RGB光致發光之演色方案來使色彩鮮明且增強影像之亮度之彩色顯示器。
本發明之實施例係關於具有增強演色之低成本、高能量轉換效率彩色顯示器，諸如LCD。根據本發明之實施例之彩色顯示器能夠實現具有一高亮度及一壯觀、鮮明色彩範圍之影像。此等增強型彩色顯示器在多種電子裝置中有應用，該等電子裝置包含但不限於電視、監視器及電腦監視器、衛星導航系統及手持式裝置(諸如行動電話及個人視訊/音樂系統)之觀看螢幕。 一光致發光彩色顯示器可包括：一顯示面板，其顯示紅色、綠色及藍色子像素區域；一激發源，其可操作以產生用於操作該顯示器之激發輻射；及一組合層。該組合層(其可操作以發射對應於該顯示器之紅色、綠色或藍色子像素區域之光)包括至少一種光致發光材料與一彩色濾光顏料之一混合物而具有用於增強該顯示器之效能之特定光學性質。 根據本發明之一態樣，提供一種光致發光彩色顯示器，其包括：一顯示面板，其包括複數個紅色、綠色及藍色子像素區域；及一激發源，其可操作以產生用於操作該顯示器之藍光；其中該等紅色子像素區域包括可操作以回應於該藍色激發光而發射紅光之一第一光致發光材料與容許藍光及紅光通過同時實質上防止綠光通過之一第一彩色濾光顏料之一混合物；該等綠色子像素區域包括可操作以回應於該激發輻射而發射綠光之一第二光致發光材料與容許藍光及綠光通過同時防止紅光通過之一第二彩色濾光顏料之一混合物；且該等藍色子像素區域包括容許藍光通過同時防止紅光及綠光通過之一第三彩色濾光顏料。 根據本發明形成之一光致發光彩色顯示器解決降低及/或消除不同子像素之間的「串擾」之問題且使顯示器之色彩鮮明。在本專利說明書之內容背景中，串擾指代來自一子像素之具有不對應於該子像素之色彩之一色彩之光發射。串擾包含例如來自綠色或藍色子像素之紅光發射；來自紅色或藍色子像素之綠光發射；及來自紅色或綠色子像素之藍光發射。由於光致發光程序係各向同性的，故光致發光產生之光係在所有方向(包含返回激發源之方向)上發射。由於激發源為所有子像素所共有，故接著可自一不同色彩之子像素發射此光，若未檢查，則此將使顯示器之效能降級。包含彩色濾光顏料與光致發光材料具有阻擋不對應於子像素之色彩之光發射之一特定光學特性。 此外，包含具有特定特性之一彩色濾光顏料與光致發光材料進一步消除對一各別彩色濾光板之需要以使顯示器之色彩鮮明。此降低成本且改良製造效率。由於不需要一彩色濾光板，故不必將該彩色濾光板與組合層精確對準使得濾光板之子像素精確覆蓋組合層之對應子像素，藉此改良製造效率。例如，在一1080p顯示器(1920x1080個像素)中，此將需要對準2,073,600個紅色、綠色及藍色子像素，此將對製造時間及成本具有一顯著影響。 第一彩色濾光顏料可為洋紅色。在紅色子像素中包含一洋紅色濾光顏料防止自紅色子像素發射綠光。 第二彩色濾光顏料可為青色。類似地，在綠色子像素中包含一青色濾光顏料防止自綠色子像素發射紅光。 第三彩色濾光顏料可為藍色。在藍色子像素中包含一藍色濾光顏料防止自藍色子像素發射紅光及綠光。因此，藍色子像素區域中通常不需要一光致發光材料。在一些實施例中，一藍色光致發光可用來將藍色激發光之波長轉換為一所需波長之藍光。 該等光致發光材料可包括一無機或有機磷光體材料或量子點材料。該等光致發光材料可包括無鎘量子點。該等光致發光材料可包括量子點材料，其等包括選自由以下各者組成之群組之材料：硒化鎘(CdSe)；硒化鎘鋅(Cdx Zn1-x Se)；硒硫化鎘鋅(CdZnSeS)；硒硫化鎘(CdSex S1-x )；碲化鎘(CdTe)；碲硫化鎘(CdTex S1-x )、硫化鎘(CdS)、硫化鎘鋅(Cdx Zn1-x S)；磷化銦(InP)；磷化銦鎵(Inx Ga1-x P)；砷化銦(InAs)；硫化銅銦(CuInS2 )；硒化銅銦(CuInSe2 )；硫硒化銅銦(CuInSx Se2-x )；硫化銅銦鎵(CuInx Ga1-x S2 )；硒化銅銦鎵(CuInx Ga1-x Se2 )；硫化銅鎵(CuGaS2 )；硒化銅銦鋁(CuInx Al1-x Se2 )；硒化銅鎵鋁(CuGax Al1-x Se2 )；硫化銅銦硫化鋅(CuInS2x ZnS1-x )；及硒化銅銦硒化鋅(CuInSe2x ZnSe1-x )。該等量子點材料可包括含有呈一洋蔥狀結構之不同材料之核/殼奈米晶體。可使用一沈積方法(諸如一接觸印刷程序)將該等量子點材料作為一薄量子點層直接沈積於一基板上。 該光致發光彩色顯示器可進一步包括：一液晶，其安置於該顯示面板之前板及背板之間；及一電極矩陣，其界定該顯示器之紅色、綠色及藍色子像素區域，且可操作以選擇性地誘發跨該等子像素區域中的該液晶之一電場以控制光透射穿過該等子像素區域。 該等光致發光材料可定位於該背板之一面上；例如，該背板之一下面或一上面。或者，該等光致發光材料可定位於該前板之一面上；例如，該前板之一下面或一上面。由於由一液晶誘發之光偏振之程度可取決於光之波長，故將一光致發光材料定位於該前板上可有利於操作該等紅色、綠色及藍色子像素。 該藍色激發光可具有在400 nm至480 nm之一範圍內之一峰值發射波長。 該等紅色、綠色及藍色子像素區域可包括該等光致發光材料與彩色濾光顏料之一組合層。該光致發光彩色顯示器可進一步包括偏振層，且其中該組合層定位於該等偏振層外部。該彩色顯示器可進一步包括該前板上之一第一偏振濾光層及該背板上之一第二偏振濾光層，且其中該第一偏振濾光層之偏振方向之定向垂直於該第二偏振濾光層之偏振方向。
本文中揭示一種經設計以改良且增強一電子顯示器(諸如一液晶顯示器(LCD))之亮度及銳度之新穎演色方案。 本發明解決降低及/或消除一光致發光彩色顯示器中之不同彩色子像素之間的串擾之問題。根據本發明之實施例，顯示器之子像素包括一光致發光材料與一彩色濾光顏料之一混合物以至少部分降低串擾，藉此使顯示器之色彩鮮明。 在整個本說明書中，相似元件符號用來表示相似特徵部。 參考圖1，其展示根據本發明之一實施例形成之一光致發光彩色LCD 100之一示意性橫截面表示。LCD 100包括一顯示面板102及一背光單元104。 背光單元104包括一平面光導(波導) 154，其中一或多個藍光激發源106沿光導154之一或多個邊緣定位。各激發源106可包括一藍光發射LED (400 nm至480 nm)。在操作中，激發光耦合至光導154之(多個)邊緣中，且由全內反射引導於光導154之整個體積內以給出遍及顯示面板102之整個表面之一均勻照明。如所展示且為防止光從背光單元104逸出，光導154之後面可進一步包括一光反射表面156。藍光激發源106可操作以分別激發紅色光致發光子像素130及綠色光致發光子像素132。背光單元104可進一步包括一光擴散平面108以確保顯示面板102實質上在其整個表面上方由激發輻射均勻照射。 顯示面板102包括一透明(透光)前(光/影像發射)板110、一透明背板112及填充前板與背板之間的體積之一液晶(LC) 114。前板110包括一玻璃板116，該玻璃板116在其底面(即，該板面向LC 114之面)上具有一透明共同電極平面126 (例如，透明氧化銦錫ITO)。一第一偏振濾光層118在前板110之上表面上。背板112包括一玻璃板122，該玻璃板122在其底面(即，該板面向一組合層160之面)上具有一第二偏振濾光層124。一薄膜電晶體(TFT)層120在背板112之上表面(即，該板面向LC 114之面)上。 組合層160包括分別發射紅(R)光、綠(G)光及藍(B)光之不同彩色子像素130、132、134之一陣列。TFT層120包括一TFT陣列，其中一電晶體對應於組合層160之各像素單元140之各個別彩色子像素130、132、134。通常，兩個偏振濾光片118、124之偏振方向彼此垂直對準。 組合層160包括具有特定特性之塗佈於一玻璃(或塑膠)基板168上之光致發光材料與彩色濾光顏料之一混合物。藉由將組合層160定位於偏振層118及124外部，此防止光致發光材料(例如，量子點)發射之隨機偏振干擾LCD模組之操作。 圖2係單元像素140之一示意圖，其繪示包括分別發射紅(R)光、綠(G)光及藍(B)光之不同彩色子像素130、132、134之一陣列之組合層160。子像素130、132包括一光致發光材料與一彩色濾光顏料之一混合物，且在操作中分別回應於來自一背光單元104之藍色激發光而發射紅色(R)及綠色(G)；而子像素134僅包括一彩色濾光顏料，且在操作中容許來自背光單元104之藍光通過。組合層160用於彩色子像素光產生及色彩濾光兩者以降低串擾。此方法之一個關鍵優點在於僅一個像素結構層係必要的，其係光致發光材料(例如，磷光體或量子點)與彩色濾光顏料組合在一起以形成單一組合層160。 圖3係圖1之LCD之組合層之一側視圖。RGB子像素130、132、134封裝於基板168 (例如，一玻璃基板)上，而在具有組合在一起之光致發光材料與彩色濾光顏料兩者之一混合物的子像素130、132、134之各者之間具有不透明隔板/壁138。子像素130、132、134之各者提供在原色紅(R)色、綠(G)色及藍(B)色下之光發射及濾光。隔板138可形成為一金屬(諸如(舉例而言)鉻)網格遮罩，其界定子像素130、132、134且提供子像素130、132、134與單元像素140之間的一不透明間隙。另外，黑色矩陣屏蔽TFT以防雜散光且防止相鄰子像素/單元像素之間的串擾。為最小化來自黑色矩陣之反射，可使用Cr及CrOx之一雙層，但當然，該等層可包括除Cr及CrOx之外的材料。可使用包含光微影之方法來圖案化可經濺鍍沈積而下伏或覆蓋光致發光材料之黑色矩陣膜。 不同於使用紅色、綠色及藍色濾光顏料之習知RGB彩色濾光片，於本發明之組合層160中使用之濾光顏料不包含使用此等標準紅色、綠色及藍色濾光顏料。此係因為如果在紅色子像素中使用一紅色顏料，則此將抑制足夠藍光進入此等子像素以激發紅色光致發光材料。因此，需要謹慎選擇濾光顏料以允許足夠藍光(及紅光)通過，而濾除其他色彩之光。在一些實施例中，在紅色子像素中，將紅色光致發光材料與一洋紅色濾光顏料混合。洋紅色濾光顏料係在紅色子像素中提供色彩濾光之材料，此係因為洋紅色濾光顏料將吸收綠光而容許紅光及藍光通過。此允許來自背光模組之光進入至紅色子像素中，且激發紅色光致發光材料(例如，量子點)以發射紅光。當紅色光致發光材料及洋紅色濾光顏料之濃度足夠高時，將僅自紅色子像素發射紅光。在一些實施例中，一例示性洋紅色顏料之吸收特性展示於圖5中。 以一類似方式，一標準綠色濾光顏料將不會用作綠色子像素之濾光材料。代替性地，綠色子像素將含有綠色光致發光材料及青色濾光顏料，其中青色濾光顏料用作濾光材料。由於青色濾光顏料吸收紅光而使藍光及綠光通過，因此綠色光致發光材料可由藍光激發且發射綠光。當綠色光致發光材料及青色濾光顏料之濃度足夠高時，將僅自綠色子像素發射綠光。在一些實施例中，一例示性青色濾光顏料之吸收特性展示於圖5中。 對於藍色子像素，當背光包括藍色LED時無需光致發光材料。因此，針對藍色子像素僅使用藍色濾光顏料。藍光將直接通過藍色子像素且紅/綠光將被阻擋。 根據本發明之實施例，一LCD之子像素包括具有特定特性之一光致發光材料與彩色濾光顏料之一混合物。此一配置解決子像素之間的串擾問題且使顯示器之色彩鮮明。由於光致發光程序係各向同性的，故光致發光產生之光在所有方向(包含返回背光單元104之方向)上發射。由於背光單元104為LCD 100之所有子像素130、132、134所共有，故一旦此光進入背光單元104，則其接著可自一不同色彩之子像素發射。例如，由一綠色子像素132產生之進入背光單元104之綠光接著可自一紅色子像素130或一藍色子像素134發射，且此發射(若未檢查)將使LCD 100之效能降級。同樣地，由一紅色子像素130產生之進入背光單元104之紅光接著可自一綠色子像素132或一藍色子像素134發射，且此發射(若未檢查)將使LCD 100之效能降級。包含彩色濾光顏料與光致發光材料具有阻擋不對應於子像素之色彩之光發射之一特定光學特性。例如，在綠色子像素132中包含一青色濾光顏料防止自綠色子像素132發射紅光。類似地，在紅色子像素130中包含一洋紅色濾光顏料防止自紅色子像素130發射綠光。 此外，包含具有特定特性之一彩色濾光顏料與光致發光材料進一步消除對一各別彩色濾光板之需要。此降低成本且改良製造效率。 不同類型之光致發光材料(諸如量子點、無機及有機磷光體材料)可用於顯示器之光致發光子像素。 量子點可包括不同材料，例如，硒化鎘(CdSe)。由一量子點產生之光之色彩係由與量子點之奈米晶體結構相關聯之量子侷限效應實現。RGB量子點可(與其他光致發光材料相比)產生純(窄頻寬)及飽和發射色彩。各量子點之能階與量子點之大小直接相關。例如，較大量子點(諸如紅色量子點)可吸收且發射具有一相對較低能量(即，一相對較長波長)之光子。另一方面，綠色及藍色量子點(其等之大小較小)可吸收且發射具有一相對較高能量(較短波長)之光子。因此，可藉由謹慎選擇量子點之大小而組態自RGB量子點發射之光之波長。另外，可設想使用無鎘量子點及稀土(RE)摻雜氧化物膠體磷光體奈米顆粒之光致發光彩色顯示器，以避免量子點中之鎘之毒性。據信，使用量子點材料作為一光致發光彩色顯示器之子像素在其權利方面具創造性。 存在可用於組合層160之紅色(R)及綠色(G)量子點之多種組合物。表1中給出適合量子點組合物之實例。 表1-例示性量子點組合物之化學式 量子點材料可包括含有呈一洋蔥狀結構之不同材料之核/殼奈米晶體。例如，表1中之上述例示性材料可用作核/殼奈米晶體之核材料。 一種材料中之核奈米晶體之光學性質可藉由使另一材料之一磊晶型殼生長而更改。取決於要求，核/殼奈米晶體可具有一單一殼或多個殼。可基於帶隙工程選取殼材料。例如，殼材料可具有大於核材料之一帶隙，使得奈米晶體之殼可使光學活性核之表面與其周圍介質分離。 在基於鎘之量子點(例如，CdSe量子點)之情況中，可使用化學式CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS/ZnS或CdSe/ZnSe/ZnS合成核/殼量子點。類似地，對於CuInS2 量子點，可使用化學式CuInS2 /ZnS、CuInS2 /CdS、CuInS2 /CuGaS2 、CuInS2 /CuGaS2 /ZnS等合成核/殼量子點。 除量子點之外，用於組合層160之紅色及綠色子像素之光致發光材料可包括多種其他光致發光材料，包含有機及無機磷光體材料。有機磷光體之實例包含有機染料，諸如紅光發射染料及綠光發射染料。一適合紅光發射染料之一實例係ADS.TM.-100RE (加拿大之American Dye Source Inc.)。一適合綠光發射染料之一實例係ADS.TM.-085GE (加拿大之American Dye Source Inc.)。 另外，有機染料可選取自用於可由藍光適當激發之可調諧染料雷射之染料。有用發光染料可包含但不限於Lumogen.TM. F Red 300 (紅色發射體)、Lumogen.TM. Red 300 Nanocolorant.TM. (紅色發射體)及ADS.TM. 100RE (紅色發射體) (加拿大之American Dye Source Inc.)。有用綠光發射染料可包含但不限於ADS.TM. 085GE (加拿大之American Dye Source Inc.)。 亦存在可用於組合層160之紅色及綠色無機磷光體之多種組合物。主體材料通常係氧化物，且可包括鋁酸鹽、矽酸鹽、磷酸鹽或硼酸鹽，但主體材料不限於此等類別之化合物。紅色及綠色磷光體例如可包括與用一稀土元素(稱為一活化劑)摻雜之鋁酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、氧化物、氯化物、氟化物及/或氮化物。活化劑可包含二價銪或鈰，但活化劑不限於此等元素。摻雜劑(諸如鹵素)可替代地或填隙地併入至晶格中且可例如駐留在主體材料之氧晶格位點上及/或填隙於主體材料內。表2中給出適合磷光體組合物以及可激發其等之波長範圍之實例。 表2-例示性磷光體組合物之化學式 存在可將RGB光致發光材料併入至組合層160中/上之多種方式。 例如，紅色及綠色量子點可使用一印刷程序直接沈積於一基板168上。印刷程序可在不使用一溶劑的情況下形成一薄量子點層。因此，一印刷程序可為簡單的且有效的且具有高生產率。 大多數無機磷光體材料係硬物質且個別顆粒可具有多種不規則形狀。然而，已知磷光體可與丙烯酸樹脂、聚酯、環氧樹脂、聚合物(諸如聚丙烯及高及低密度聚乙烯(HDPE、LDPE)聚合物)相容，而難以將其等直接併入至一塑膠樹脂中。材料可經澆鑄、浸漬、塗佈、擠壓或模製。在一些實施例中，較佳可使用母料以將含磷光體之材料併入至透明塑膠中，接著可將該等塑膠塗佈至組合層160之玻璃基板168上。實際上，亦可使用用於製造一LCD之濾光板之方法之任一者(此等方法係螢幕印刷、光微影及油墨印刷技術)來製造本發明組合層160。 圖4係根據本發明之另一實施例形成之一光致發光彩色LCD 200之一示意圖。圖4中之元件符號表示與圖1之特徵部相同之特徵部。因此，相似元件符號表示相似特徵部。在此實施例中，光致發光材料與彩色濾光顏料之組合層260定位於面向偏振層218之前板210之上表面上(即，在顯示面板202之觀看側上)。如同先前實施例，將組合層260提供於偏振層218及224外部而確保光致發光產生之光(例如，量子點發射)之隨機偏振將不會干擾LCD模組機構。 圖4之配置亦解決子像素之間的串擾問題且使顯示器之色彩鮮明。例如，由一綠色子像素132產生之通過液晶214且進入背光單元204之綠光可導致其不當地從一紅色子像素130或一藍色子像素134發射。此發射(若未檢查)將使LCD 200之效能降級。同樣地，由一紅色子像素130產生之通過液晶214且進入背光單元204之紅光可導致其不當地從一綠色子像素132或一藍色子像素134發射。此發射(若未檢查)將使LCD 200之效能降級。包含彩色濾光顏料與光致發光材料具有阻擋不對應於子像素之色彩之光發射之一特定光學特性。例如，在綠色子像素132中包含一青色濾光顏料防止自綠色子像素132發射紅光。類似地，在紅色子像素130中包含一洋紅色濾光顏料防止自紅色子像素130發射綠光。 此外，包含具有特定特性之一彩色濾光顏料與光致發光材料進一步消除對一各別彩色濾光板之需要。此降低成本且改良製造效率。 將瞭解，本發明不限於所描述之特定實施例且可在本發明之範疇內進行變動。例如，在一些實施例中，組合層160可直接製造於前板110或背板112上而非一各別基板168上。當將組合層160提供於背板112上時，為易於製造，可在背板112之一下側上製造組合層160。在其他配置中，其可提供於背板112之上表面上且第二偏振層124提供於組合層160之頂部上。
100‧‧‧光致發光彩色液晶顯示器(LCD)
102‧‧‧顯示面板
104‧‧‧背光單元
106‧‧‧藍光激發源
108‧‧‧光擴散平面
110‧‧‧前板
112‧‧‧背板
114‧‧‧液晶(LC)
116‧‧‧玻璃板
118‧‧‧第一偏振濾光層/偏振濾光片/偏振層
120‧‧‧薄膜電晶體(TFT)層
122‧‧‧玻璃板
124‧‧‧第二偏振濾光層/偏振濾光片/第二偏振層
126‧‧‧電極平面
130‧‧‧紅色光致發光子像素
132‧‧‧綠色光致發光子像素
134‧‧‧藍色子像素
138‧‧‧隔板/壁
140‧‧‧像素單元/單元像素
154‧‧‧光導
156‧‧‧光反射表面
160‧‧‧組合層
168‧‧‧基板
200‧‧‧光致發光彩色液晶顯示器(LCD)
202‧‧‧顯示面板
204‧‧‧背光單元
210‧‧‧前板
214‧‧‧液晶
218‧‧‧偏振層
224‧‧‧偏振層
260‧‧‧組合層
為更佳理解本發明，現將參考隨附圖式僅以實例之方式描述本發明之實施例，在圖式中： 圖1係根據本發明之一實施例形成之一光致發光彩色LCD之一示意圖； 圖2係圖1之LCD之單元像素之一示意圖； 圖3係圖1之LCD之組合層之一側視圖； 圖4係根據本發明之另一實施例形成之一光致發光彩色LCD之一示意圖；及 圖5展示洋紅色、青色及藍色濾光顏料之吸收特性。

Claims (13)

  1. 一種光致發光彩色顯示器，其包括：一顯示面板，其包括複數個紅色、綠色及藍色子像素區域；及一激發源，其可操作以產生藍色激發光；其中該等紅色子像素區域包括一第一光致發光材料與一洋紅色(magenta color)濾光顏料之一組合層，該第一光致發光材料可操作以回應於該藍色激發光而發射紅光；該等綠色子像素區域包括一第二光致發光材料與一青色(cyan color)濾光顏料之一組合層，該第二光致發光材料可操作以回應於該藍色激發光而發射綠光；且該等藍色子像素區域包括一藍色濾光顏料。
  2. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，其中該第一光致發光材料與該洋紅色濾光顏料之濃度經組態使得僅紅光自該等紅色子像素發射。
  3. 如請求項1或請求項2之光致發光彩色顯示器，其中該第二光致發光材料與該青色濾光顏料之濃度經組態使得僅綠光自該等綠色子像素發射。
  4. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，其中該第一及第二光致發光材料之至少一者包括一無機磷光體材料。
  5. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，其中該第一及第二光致發光材料之至少一者包括一有機磷光體材料。
  6. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，其中該第一及第二光致發光材料之至少一者包括量子點材料。
  7. 如請求項6之光致發光彩色顯示器，其中該第一及第二光致發光材料之至少一者包括無鎘量子點。
  8. 如請求項6之光致發光彩色顯示器，其中該等光致發光材料包括量子點材料，該等量子點材料包括選自由以下各者組成之群組之材料：硒化鎘(CdSe)；硒化鎘鋅(CdxZn1-xSe)；硒硫化鎘鋅(CdZnSeS)；硒硫化鎘(CdSexS1-x)；碲化鎘(CdTe)；碲硫化鎘(CdTexS1-x)、硫化鎘(CdS)、硫化鎘鋅(CdxZn1-xS)；磷化銦(InP)；磷化銦鎵(InxGa1-xP)；砷化銦(InAs)；硫化銅銦(CuInS2)；硒化銅銦(CuInSe2)；硫硒化銅銦(CuInSxSe2-x)；硫化銅銦鎵(CuInxGa1-xS2)；硒化銅銦鎵(CuInxGa1-xSe2)；硫化銅鎵(CuGaS2)；硒化銅銦鋁(CuInxAl1-xSe2)；硒化銅鎵鋁(CuGaxAl1-xSe2)；硫化銅銦硫化鋅(CuInS2xZnS1-x)；及硒化銅銦硒化鋅(CuInSe2xZnSe1-x)。
  9. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，且其進一步包括：一液晶，其安置於該顯示面板之前板與背板之間；及 一電極矩陣，其界定該顯示器之紅色、綠色及藍色子像素區域，且可操作以選擇性地誘發跨該等子像素區域中的該液晶之一電場以控制光透射穿過該等子像素區域。
  10. 如請求項9之光致發光彩色顯示器，其中該等光致發光材料定位於該背板之一面上。
  11. 如請求項9之光致發光彩色顯示器，其中該等光致發光材料定位於該前板之一面上。
  12. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，其中該藍色激發光具有在400nm至480nm之一範圍內之一波長。
  13. 如請求項1之光致發光彩色顯示器，其進一步包括偏振層，且其中該組合層定位於該等偏振層外部。
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