TWI829755B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI829755B
TWI829755B TW108132605A TW108132605A TWI829755B TW I829755 B TWI829755 B TW I829755B TW 108132605 A TW108132605 A TW 108132605A TW 108132605 A TW108132605 A TW 108132605A TW I829755 B TWI829755 B TW I829755B
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林泰佑
金東佑
金珉修
孟千在
朴根佑
李成連
李弘範
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南韓商三星顯示器有限公司
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Abstract

一種顯示裝置包含光學構件；設置於光學構件上方的顯示面板；以及設置於光學構件下方，且配置以提供第一色光至光學構件的複數個發光單元，其中光學構件包含具有上表面和下表面且重疊於發光單元的支撐基板；設置於支撐基板上，且配置以轉換第一色光至第二色光和第三色光的量子點層；以及直接設置於支撐基板的上表面和下表面中的至少一個上的濾光器，且濾光器對於具有為0度的第一入射角的第一色光具有第一透射率，且對於具有大於第一入射角的第二入射角的第一色光具有大於第一透射率的第二透射率。

Description

顯示裝置
本發明之例示性實施例總體上關於一種顯示裝置，特別是一種具有經改善的顯示品質的顯示裝置。
非發光型顯示裝置(non-emission type display device)，諸如液晶顯示裝置(liquid crystal display device)，藉由使用提供自背光單元(backlight unit)的光來產生影像。背光單元包含複數個發光單元用以發光。複數個發光單元中的每一個包含複數個發光元件。
非發光型顯示裝置包含用於改善從發光單元提供的光特性的光學構件。光學構件設置於顯示面板下方。
揭露在此背景部分中之上述資訊僅為用於了解本發明概念的背景，且因此可包含不構成先前技術的資訊。
根據本發明例示性實施例所建構的裝置能夠防止熱點現象(hot spot phenomenon)。
本發明概念的附加特徵將於下述中闡述，且部分地將從描述中為顯而易見，或可藉由本發明概念的實踐來得知。
根據例示性實施例的一種顯示裝置包含光學構件；設置於光學構件上方的顯示面板；以及設置於光學構件下方，且配置以提供第一色光至光學構件的複數個發光單元，其中光學構件係包含具有在厚度方向上彼此面對的上表面和下表面、且重疊於發光單元的支撐基板；設置於支撐基板上，且配置以轉換第一色光至第二色光和第三色光的量子點層；以及直接設置於支撐基板的上表面和下表面中的至少一個上的濾光器(filter)，且濾光器對於具有為0度的第一入射角的第一色光具有第一透射率，對於具有大於第一入射角的第二入射角的第一色光具有大於第一透射率的第二透射率。
第一透射率係可約10%至約45%。
對於具有第一入射角的第一色光的第一透射率的數值係可小於對於具有第一入射角的第一色光的反射率的數值。
第一色光可具有約410nm至約480nm的波長。
濾光器可包含彼此交替設置的複數個第一層和複數個第二層；各第一層在450nm的波長處可具有約1.8至約2.0的折射率(reflective index)，且可具有約160nm至約200nm的厚度；以及各第二層在450nm的波長處可具有約1.4至約1.5的折射率，且可具有約60nm至約100nm的厚度。
各第一層可包含氮化矽(silicon nitride)，且各第二層可包含氧化矽(silicon oxide)。
第一層和第二層的層疊數可為約5至約20。
各發光單元可包含具有實質上細長的(elongated)形狀的電路板、和裝設於電路板上的複數個發光元件。
顯示裝置可進一步包含設置於電路板上的反射片，且反射片具有對應於發光元件的複數個開口，其中反射片為藍色。
濾光器可重疊於支撐基板的上表面的一部分和下表面；濾光器可包含彼此間隔開的複數個濾光圖案；以及各濾光圖案在平面圖中可對應於發光元件中的對應發光元件。
各濾光圖案可包含重疊於發光元件中的對應發光元件的第一部分；以及具有小於第一部分的面積，且不重疊於發光元件中的對應發光元件的第二部分。
顯示裝置可進一步包含設置以相鄰於濾光圖案的補償層，補償層不重疊於濾光圖案。
濾光器可重疊於支撐基板的上表面和下表面中的每一個的一部分；且濾光器可包含在不重疊於複數個發光元件的區域中的開口。
顯示裝置可進一步包含填充於開口中的補償圖案。
顯示裝置可進一步包含直接設置於支撐基板的上表面和下表面中的至少一個上的散射層，散射層包含基底樹脂層和散射粒子，散射粒子係與基底樹脂層混合。
各散射粒子可包含TiO2、SiO2、ZnO、Al2O3、BaSO4、CaCO3和ZrO2的至少一種。
散射粒子可具有至少2的折射率和約150nm至約400nm的直徑。
顯示裝置可進一步包含與支撐基板的上表面接觸，且具有約1.3或更小的折射率(refractive index)的絕緣層。
支撐基板的下表面可包含凹透鏡(concave lens)圖案。
支撐基板的上表面可包含凸的散射(convex scattering)圖案。
顯示裝置可進一步包含與支撐基板的凸的散射圖案接觸，且提供平坦表面(planarization surface)的鈍化層(passivation layer)。
顯示裝置可進一步包含與量子點層的上表面和下表面的至少一個接觸，且包含無機材料的阻障層(barrier layer)。
支撐基板可為玻璃基板。
根據另一例示性實施例的一種顯示裝置包含光學構件；設置於光學構件上方的顯示面板；設置於光學構件下方，且配置以提供藍光至光學構件的複數個發光單元；以及容置(accommodating)發光單元、光學構件以及顯示面板的保護構件；其中光學構件係包含具有在厚度方向上彼此面對的上表面和下表面且重疊於發光單元的玻璃基板；設置於玻璃基板上，且配置以轉換藍色光至綠光和紅光的量子點層；以及直接設置於玻璃基板的上表面和下表面中的至少一個上的濾光器；其中濾光器包含複數個第一層、和與複數個第一層交替設置的複數個第二層；以及各第一層在450nm的波長處具有約1.8至約2.0的折射率，且具有約160nm至約200nm的厚度；且各第二層在450nm的波長處具有約1.4至約1.5的折射率，且具有約60nm至約100nm的厚度。
應當理解的是，上面的概括描述以及下面的詳細描述皆是例示性與說明性的，且旨在提供所主張之發明的進一步說明。
100:顯示面板
100-IS:顯示表面
110:第一基板
120:第二基板
200:發光單元
200-I:絕緣層
200-L:發光元件
200-P:電路板
200-S:電路層
200-SL:訊號線
200-SR:保護層
200-SRO,300-FO,400U-OP,RS-O:開口
300:光學構件
300-B1,300-B2:阻障層
300-F:濾光器
300-G:支撐基板/玻璃基板
300-I:絕緣層
300-LS:下表面
300-P:保護層
300-PA:鈍化層
300-Q:量子點層
300-RP:凹透鏡圖案
300-S:散射層
300-SP:散射圖案
300-US:上表面
400L,400U:保護構件
400L-10:底部
400L-20,400U-10:側壁部
400U-20:前表面部
AD:黏合構件
BR:基底樹脂
CL:補償層
CP:補償圖案
DD:顯示裝置
DR1:第一方向軸
DR2:第二方向軸
DR3:第三方向軸
EC:封裝構件
ED1:第一電極
ED2:第二電極
ER,ER0,ER1:有效半徑
FP:濾光圖案
L1:第一層
L2:第二層
L-B:第一色光
LD:光學距離
LED:發光二極體
P1:第一部分
P2:第二部分
Q1:第一量子點
Q2:第二量子點
R1:第一區域
R2:第二區域
RS:反射片
SP:散射粒子
VA:垂直區域
WR1,WR2:導線
θ:入射角
所包含的附圖提供了本發明概念的進一步理解，且一併構成說明書的一部分並繪示例示性實施例，且配合描述一同用於解釋本發明概念。
第1圖係根據例示性實施例的顯示裝置的分解透視圖。
第2A圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的平面圖。
第2B圖係根據例示性實施例的發光單元的等效電路圖。
第2C圖係根據例示性實施例的發光單元的剖面圖。
第2D圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的剖面圖。
第3A圖係根據例示性實施例的濾光器的一部分的剖面圖。
第3B圖、第3C圖、第3D圖和第3E圖係繪示根據例示性實施例依據入射至濾光器的光的入射角的透射率的曲線圖。
第4A圖係繪示根據例示性實施例的濾光器的操作的剖面圖。
第4B圖係繪示依據發光元件的有效半徑內的距離的光的亮度的曲線圖。
第5A圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的平面圖。
第5B圖、第5C圖和第5D圖係根據例示性實施例的設置於第一區域中的濾光器的平面圖。
第5E圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的平面圖。
第6A圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的剖面圖。
第6B圖係根據例示性實施例的散射層的一部分的剖面圖。
第6C圖、第6D圖和第6E圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的剖面圖。
第7圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的剖面圖。
第8圖係根據例示性實施例的顯示裝置的一部分的剖面圖。
出於解釋之目的，下述將列舉諸多具體細節以提供對本發明各種例示性實施例或實施方式透徹的理解。如本文所使用的「實施例(embodiments)」與「實施方式(implementations)」是可互換的詞，其是使用本文揭露之一個或多個發明概念的裝置或方法的非限制性實例。然而，顯而易見的是，可在沒有這些具體細節或一個或多個等效佈置的情況下實踐各種例示性實施例。在其它實例中，以方塊圖的形式表示已知的結構和裝置，以避免不必要的混淆各種例示性實施例。另外，各種例示性實施例可以是不同的，但未必是排他的(exclusive)。例如，在不脫離本發明概念的情況下，可在一例示性實施例中使用或實施另一例示性實施例的特定形狀、配置以及特性。
除非另有說明，否則所表示的例示性實施例應被理解為在實際上提供可實施本發明概念的一些方式的不同細節的例示性特徵。因此，除非另有說明，否則在不脫離本發明概念的情況下，各種實施例的特徵、部件、模組、層、薄膜、面板、區(region)及/或態樣等(在下文中，分別或共同稱為「元件(elements)」)，可另外被組合、分離、互換及/或重新佈置。
在所附圖式中，廣泛地提供交叉影線及/或陰影，以闡明相鄰元件之間的邊界。因此，除非另有說明，否則交叉影線或陰影的存在與否皆不表達或指示對元件的特定材料、材料特性、尺寸、比例、所示元件之間的共同性及/或任何其它特徵、屬性、性質等的任何偏好或需求。另外，在所附圖式中，為了清楚及/或敘述性的理由，可誇大元件尺寸以及相對尺寸。當可以不同地實施 例示性實施例時，可以不同於所描述的順序執行特定製程順序。例如，兩個連續描述的製程可以實質上同時執行、或者以與所描述的順序相反的順序執行。另外，相似的元件符號代表相似的元件。
當諸如層的元件被指為「在」另一元件或層「上(on)」、「連接至(connected to)」或「耦接至(coupled to)」另一元件或層時，其可直接在其它元件或層上、直接連接至或耦接至其它元件或層，或可存在中間元件或層。然而，當元件或層被指「直接在」另一元件或層「上(directly on)」、「直接連接至(directly connected to)」或「直接耦接至(directly coupled to)」另一元件或層時，則不存在中間元件或層。因此，用語「連接(connected)」可以指在具有或不具有中間元件的情況下，物理上、電性上及/或流體的連接。另外，D1軸、D2軸以及D3軸不限於直角坐標系統的三個軸，諸如x、y以及z軸，且可在更廣泛的意義上解釋。例如，D1軸、D2軸以及D3軸可彼此垂直，或可表示彼此不垂直的不同方向。對於本揭露之目的，「X、Y及Z之其中至少一個(at least one of X,Y,and Z)」和「選自由X、Y及Z所組成的群組之中至少一個(at least one selected from the group consisting of X,Y,and Z)」可被理解為僅有X、僅有Y、僅有Z、或X、Y及Z之其中兩個或兩個以上的任意組合，例如XYZ、XYY、YZ、及ZZ。如用於本文中，用語「及/或(and/or)」包含一個或一個以上所列的相關項目之任意及所有組合。
雖然可以在本文中以「第一(first)」、「第二(second)」等用語來描述各種類型的元件，這些元件不應該被這些用語所限制。這些用語僅用來區分一個元件與另一個元件。因此，如下所述之第一元件可稱為第二元件，而不脫離本揭露之教示。
為了說明的目的，可在本文中使用空間相關的用語，例如「之下(beneath)」、「下方(below)」、「下面(under)」、「下部(lower)」、「上方(above)」、「上部(upper)」、「之上(over)」、「高於(higher)」、「側邊(side)」(例如，「側壁(sidewall)」)以及其它相似用語，且從而來描述圖式中所繪示之元件與另一元件的關係。除了圖式中描繪的方位之外，空間相關的用語旨在包含在使用、操作及/或製造中的裝置之不同方位。例如，若將圖式中的裝置翻轉，描述在其它元件或特徵「下方(below)」或「之下(beneath)」的元件將被轉向為在其它元件或特徵的「上方(above)」。因此，例示性用語「下方(below)」可同時包含上方與下方的方向。另外，裝置可轉向其它方位(例如，旋轉90度或其他方位)，而在本文使用的空間相關描述用語應據此作相對應的解釋。
在本文所用之用語係僅為描述特定實施例之目的，而非旨在用於限制本發明。使用於本文時，除非文中另行明確地表示，否則「一(a)」、「一(an)」、「該(the)」之單數型式亦旨在包含複數型式。再者，當用語「包含(comprises)」、「包含(comprising)」、「包含(includes)」以及「包含(including)」用於此說明書中時，係指明所述特徵、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其群組的存在，但是不排除一個或更多其它特徵、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其群組的存在或增添。需注意的是，如本文所使用之用語「實質上(substantially)」、「大約(about)」及其他相似用語，是用作為近似用語而不是作為程度用語，且旨在解釋本領域通常知識者所識別的在經測量、經計算、及/或經提供的數值的固有偏差(inherent deviation)。
本文中，參照示意圖描述理想化的例示性實施例及/或中間結構的剖面圖及/或爆炸圖來說明各種例示性實施例。因此，可以預期例如製造技術及/ 或公差而導致的與所繪示形狀之間的差異。因此，本文揭露的例示性實施例不需要以限於所示區的特定形狀來解釋，而是包含由例如製造產生的形狀偏差。在此情況中，圖式中所示的區本質上(in nature)是示意性的，且這些區的形狀並不反映裝置的區的實際形狀，且不需要旨在限制。
除非另有界定，否則本文所用之所有用語(包含技術與科學用語)具有與本領域通常知識者所通常理解的相同含義。諸如那些界定於常用字典內之用語，應被解釋為具有與其在相關技術的內容中的其之意義相符之意義，且除非明確地定義於此，否則不應以理想化或過於正式的意義解釋。
第1圖係根據例示性實施例的顯示裝置DD的分解透視圖。
參照第1圖，顯示裝置DD包含顯示面板100、發光單元200、光學構件300以及保護構件400L和400U。
顯示面板100從發光單元200接收光以顯示影像。顯示面板100無特別限制。例如，顯示面板可包含諸如液晶顯示面板、電泳顯示面板(electrophoretic display panel)、電潤濕顯示面板(electrowetting display panel)及其類似物的透射(transmissive)或半透射式(transflective)顯示面板。
顯示面板100可透過顯示表面100-IS顯示影像。顯示表面100-IS實質上平行於由第一方向軸DR1和第二方向軸DR2界定的表面。顯示表面100-IS的法線方向，例如顯示面板100的厚度方向，表示為第三方向軸DR3。
將在下文描述之各構件或單元的前表面(front surface)(或上表面(upper surface))和後表面(rear surface)(或底表面(bottom surface))可藉由第三方向軸DR3來區分。然而，本文所示的第一至第三方向軸可為示例性，且在部分例示 性實施例中可做變更。於下文中，第一至第三方向可為分別由第一至第三方向軸DR1、DR2和DR3表示且由相同的元件符號標示的方向。
儘管第1圖係表示顯示面板100為平坦的，但本發明概念不限於此。例如，在部分例示性實施例中，顯示面板100可為具有彎曲顯示表面的彎曲顯示面板。顯示面板100的形狀無特別限制。
在所述例示性實施例中，液晶顯示面板描述為顯示面板100。液晶顯示面板包含第一基板110、面對第一基板110的第二基板120，以及設置於第一基板110和第二基板120之間的液晶層。液晶顯示面板可區分為(divided into)顯示區域和環繞顯示區域的邊緣區域。顯示區域可為其上顯示影像的區域，且邊緣區域可為相鄰於顯示區域的區域且可不顯示影像。液晶顯示面板包含設置於顯示區域上的複數個畫素。在例示性實施例中，顯示裝置可進一步包含一對偏光器(polarizers)。
畫素的訊號線和畫素電路設置於第一基板110(下文稱為「陣列基板(array substrate)」)和第二基板120的其中一個上。陣列基板可透過薄膜覆晶(chip on film，COF)之方式連接至主電路板。用於驅動顯示面板100的中央控制電路設置於主電路板上。例如，中央控制電路可為微處理器，而COF可為資料驅動電路。閘極驅動電路可安裝於陣列基板上，且以低溫多晶矽(low temperature poly-silicon，LTPS)的形式與陣列基板整體化(integrated)。
控制電路可控制發光單元200。控制電路可將用於控制發光單元200的調光訊號發送(transmit)至發光單元200。
發光單元200設置於顯示面板100和光學構件300的下方。發光單元200可產生第一色光。第一色光可具有約410nm至約480nm的波長。第一色光 可具有約440nm至約460nm的波長之峰值(peak wavelength)。第一色光一般可為藍色。
各發光單元200包含被提供為點光源的複數個發光元件200-L、以及將電子訊號提供至發光元件200-L的電路板200-P。複數個發光元件200-L中的每一個可提供為發光二極體。於此，發光單元200可各包含不同數量的發光元件200-L於其內。
顯示裝置DD可進一步包含將發光單元200彼此電性連接的電路板。調光電路可設置於電路板上。根據自中央控制電路接收的控制訊號，調光電路可使發光單元200調光。複數個發光元件200-L可同時或分別關閉。
光學構件300可設置於顯示面板100下方和發光單元200上方。光學構件300從發光單元200接收第一色光。光學構件300可發送第一色光的一部分，且將第一色光轉換為第二色光和第三色光。
第二色光可具有約500nm至約570nm的波長。第三色光可具有約580nm至約675nm的波長。第二色光可具有約515nm至約545nm的波長之峰值。第二色光實質上可為綠色。第三色光可具有約610nm至約645nm的波長之峰值。第三色光實質上可為紅色。
保護構件400L和400U包含設置於發光單元200下方的第一保護構件400L和設置於顯示面板100上方的第二保護構件400U。第一保護構件400L和第二保護構件400U可彼此耦接以容置顯示面板100、發光單元200和光學構件300。各第一保護構件400L和第二保護構件400U可由金屬或塑膠製成。保護構件400L和400U可進一步包含模具構件。
第一保護構件400L容置發光單元200。第一保護構件400L包含底部400L-10和從底部400L-10的邊緣彎曲並延伸的複數個側壁部400L-20。底部400L-10可具有實質上矩形形狀，且第一保護構件400L可包含四個側壁部400L-20。然而，第一保護構件400L的形狀無特別限制。側壁部400L-20的數量可有所變化，且階梯部分(stepped portions)可設置於底部400L-10和側壁部400L-20上。
發光單元200可裝設於底部400L-10上。發光單元200，例如電路板200-P可實質上覆蓋整個底部400L-10。例如，電路板200-P可覆蓋底部400L-10的約90%或更多。
第二保護構件400U可設置於顯示面板100上方，以覆蓋顯示面板100的邊緣區域。透過影像可被顯示的開口400U-OP可被界定於第二保護構件400U中。開口400U-OP可對應於顯示面板100的顯示區域。
第二保護構件400U可為具有實質上矩形形狀的框架。第二保護構件400U可區分成四個部分。四個部分可具有整體形狀或彼此組裝。各四個部分包含側壁部400U-10和從側壁部400U-10彎曲的前表面部400U-20。開口400U-OP可實質上由四個部分的前表面部400U-20界定。在例示性實施例中，前表面部400U-20可予以省略。
第2A圖係為繪示根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的平面圖。第2B圖係為根據例示性實施例的發光單元200的等效電路圖。第2C圖係為根據例示性實施例的發光單元200的剖面圖。第2D圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的剖面圖。
參照第2A圖至第2C圖，各發光單元200包含發光元件200-L和電路板200-P。在第2圖中，發光單元200的一部分未被示出。如第2B圖中所示，發光元件200-L分別連接至訊號線200-SL，以便進行調光。
如第2A圖和第2B圖所示，各電路板200-P具有實質上沿第一方向DR1延伸的形狀。如第2C圖所示，電路板200-P包含至少一個絕緣層200-I和至少一個電路層200-S。第2C圖係表示根據例示性實施例的多層電路板200-P，其中兩個絕緣層200-I和兩個電路層200-S交替層疊。電路層200-S可包含複數個導電圖案。導電圖案可包含第2B圖的訊號線200-SL。
兩個電路層200-S的最上層(uppermost)電路層200-S由保護層200-SR覆蓋。保護層200-SR提供電路板200-P的外表面。最上層電路層200-S包含連接至訊號線200-SL的連接端子。保護層200-SR包含暴露出連接端子的開口200-SRO。
各發光元件200-L可包含發二極體LED。發光二極體LED產生響應於透過第一電極ED1和第二電極ED2施加的驅動電壓的光。發光二極體LED可具有在其中n型半導體層、主動層和p型半導體層依序層疊的結構。
第一電極ED1連接至連接端子中的一個(one)，第二電極ED2連接至連接端子中的另一個(the other)。第一電極ED1和第二電極ED2分別藉由導線WR1和WR2可連接至連接端子。發光二極體LED可藉由黏合構件AD附接至保護層200-SR。
各發光元件200-L可進一步包含保護發光二極體LED的封裝構件EC。封裝構件EC可防止導線WR1和WR2短路或氧化。封裝構件EC可以包含樹脂材料，諸如環氧樹脂(epoxy resin)。
如第2D圖所示，光學構件300包含支撐基板300-G、量子點層300-Q、阻障層300-B1和300-B2、保護層300-P和濾光器300-F。第2D圖所示的支撐基板300-G、量子點層300-Q、阻障層300-B1和300-B2、保護層300-P以及濾光器300-F的層疊順序僅為例示性，且在其它例示性實施例中，其之層疊順序可進行各種變更。
支撐基板300-G支撐光學構件300的功能層。支撐基板300-G可為例如玻璃基板。然而，本發明概念不限於此，且在一些例示性實施例中，支撐基板300-G可為透明且耐熱的合成樹脂基板。
玻璃基板300-G可具有約0.3mm至約2mm的厚度。由於玻璃基板300-G具有較小的熱變形(thermal deformation)，所以儘管各發光元件200-L與玻璃基板300-G之間的光學距離LD係為短的，也不會發生缺陷。光學距離LD可為約3mm至約10mm。
在本例示性實施例中，量子點層300-Q直接設置於玻璃基板300-G的上表面300-US上。如用於本文中，將元件A「直接設置(directly disposed)」於元件B上，可表示在元件A和B之間不設置黏附層，且元件A和B可彼此接觸或不接觸。在本例示性實施例中，量子點層300-Q不是藉由附接單獨的片材(separate sheet)而形成，而是形成於玻璃基板300-G上。
量子點層300-Q可包含基底樹脂BR和在基底樹脂BR中混合(或分散)的量子點Q1和Q2。基底樹脂BR可為量子點Q1和Q2分散於其中的介質。一般而言，基底樹脂BR可包含各種樹脂組合物或黏合劑。然而，本發明概念不限於此。用於本文中，無論其名稱、附加的其它功能和組成材料及其類似物，能夠分散量子點Q1和Q2的介質可稱為基底樹脂BR。基底樹脂BR可為聚合物樹脂 (polymer resin)。例如，基底樹脂BR可包含丙烯酸類樹脂(acrylic-based resin)、胺甲酸乙酯類樹脂(urethane-based resin)、矽類樹脂(silicon-based resin)以及環氧類樹脂(epoxy-based resin)。基底樹脂BR可為透明。
量子點Q1和Q2可為轉換由光源構件提供的光波長的粒子。各量子點Q1和Q2可為具有數奈米大小的晶體(crystal)結構的材料。量子點可由數百至數千個原子組成，以提供量子限制效應(quantum confinement effect)，在其中因尺寸小之緣故，能帶間隙(energy band gap)因而增加。當具有能量大於能帶間隙的波長的光入射至量子點Q1和Q2時，量子點Q1和Q2可吸收光並變成激發態(excited state)以發出具有特定波長的光，接著變成基態(ground state)。發出的光具有對應於能帶間隙的數值。當調整量子點Q1和Q2的尺寸和組成時，因量子限制效應引起的發光特性可因而調整。
各量子點Q1和Q2可選自II-VI族化合物(Group II-VI compounds)、III-V族化合物(Group III-V compounds)、IV-VI族化合物(Group IV-VI compounds)、IV族元素(Group IV elements)、IV族化合物(Group IV compounds)及其組合。
II-VI族化合物可選自：選自由CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS及其組合所組成的群族的二元(binary element)化合物；選自由CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS及其組合所組成的群組的三元(ternary element)化合物；以及選自由HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、 CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe及其組合所組成的群組的四元(quaternary element)化合物。
III-V族化合物可選自：選自由GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb及其組合所組成的群組的二元化合物；選自由GaNP、GaNA、GaNSb、GaPA、GaPSb、AlNP、AlNA、AlNSb、AlPA、AlPSb、InNP、InNA、InNSb、InPA、InPSb、GaAlNP及其組合所組成的群組的三元化合物；以及選自由GaAlNA、GaAlNSb、GaAlPA、GaAlPSb、GaInNP、GaInNA、GaInNSb、GaInPAs、GaIbPSb、InAlNP、InAlNA、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb及其組合所組成的群組的四元化合物。IV-VI族化合物可選自：選自由SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe及其組合所組成的群組的二元化合物；選自由SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe及其組合所組成的群組的三元化合物；以及選自SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe及其組合所組成的群組的四元化合物。V族元素可選自由Si、Ge及其組合所組成的群組。IV族化合物可為選自由SiC、SiGe及其組合所組成的群組的二元化合物。
二元化合物、三元化合物和四元化合物可以均勻的濃度存在於粒子中，或存在於其之濃度分佈區分成部分不同狀態的粒子中。
各量子點Q1和Q2可具有包含核(core)以及環繞核的殼(shell)的核殼結構。可代替地，量子點可具有核/殼結構，在其中一個量子點環繞另一量子點。核與殼之間的介面可具有濃度梯度(concentration gradient)，在其中存在於殼中的元素具有朝向中心逐漸減少的濃度。
各量子點Q1和Q2可具有各具有奈米尺度大小的粒子。各量子點Q1和Q2可具有約45nm或更小、較佳地約40nm或更小，更佳地約30nm或更小的 發射波長光譜的半峰全寬(full width of half maximum，FWHM)。在此範圍內，色純度和顏色再現性可因而提高。另外，透過量子點Q1和Q2發射的光，可在所有方向上發射以改善光學視角(viewing angle)。
另外，各量子點Q1和Q2具有本領域中通常使用的形狀，且無特別限制。在一些例示性實施例中，量子點可具有球形、金字塔形、多臂形、立方奈米粒子形、奈米管形、奈米線形、奈米纖維形、奈米板粒子形或其類似形狀。
在例示性實施例中，量子點層300-Q可包含係將入射光轉換成具有彼此不同波長的光之複數個量子點Q1和Q2。複數個量子點Q1和Q2可包含將第一色光L-B轉換為第二色光的第一量子點Q1、和將第一色光L-B轉換為第三色光的第二量子點Q2。從量子點層300-Q發射的第一、第二和第三色光可為被提供至顯示面板100的白光(參照第1圖)。
阻障層300-B1和300-B2保護量子點層300-Q免受外部濕氣。在本例示性實施例中，分別設置於量子點層300-Q的上表面和下表面上的兩個阻障層300-B1和300-B2被繪示來作為實例。各阻障層300-B1和300-B2可為無機層。各阻障層300-B1和300-B2可包含氧化矽(silicon oxide)、氮化矽(silicon nitride)和氧氮化矽(silicon oxynitride)。在例示性實施例中，兩個阻障層300-B1和300-B2的至少一個可予以省略。
保護層300-P可設置於量子點層300-Q上且接觸上阻障層300-B2。保護層300-P可包含有機層。在一些例示性實施例中，保護層300-P可予以省略。
濾光器300-F透射第一色光L-B的一部分，且反射第一色光L-B的一部分。透射率(transmittanc)可根據第一色光L-B的入射角而變化。濾光器300-F反射入射至區域VA(於下文中，稱為「垂直區域」)的第一色光L-B的一部分，此區域與發光元件200-L最接近，且具有與發光元件200-L相同的面積，以將經反射的第一色光L-B導引至垂直區域VA的周邊區域。在此方式中，於垂直區域VA上的熱點現象可被防止發生。熱點現像係為在其中光僅集中於顯示面板的一部分區域中的現象，諸如重疊於發光元件200-L的部分。濾光器300-F亦可將入射至垂直區域VA中的第一色光L-B導引至其它區域，也可將第一色光L-B入射至垂直區域VA的周邊區域。
根據本例示性實施例，藉由使用量子點層300-Q，直接型(direct-type)發光單元200可將白光提供至顯示面板100(參照第1圖)，以實現具有高亮度的影像。
根據例示性實施例的顯示裝置DD可進一步包含反射片RS。反射片RS設置於複數個發光單元200上，且具有對應於發光元件200-L的複數個開口RS-O形成於其中。
反射片RS可具有反射藍光的藍色。反射片RS可包含樹脂層以及設置於樹脂層上的藍色有機層。有機層可吸收綠光和紅光。
從發光元件200-L產生並由光學構件300反射的第一色光L-B的一部分可由藍色反射片RS再次反射，且再次入射至光學構件300中以提高光效率。
從光學構件300產生並行進至反射片RS的第二色光和第三色光可被吸收至反射片RS中。在此方式中，入射至對應於關斷(turned-off)發光元件200-L 的區域的反射光量，可於發光元件200-L的調光(dimming)中減少。因此，顯示裝置DD可具有較大的對比度(contrast ratio)。
在一些例示性實施例中，第2D圖的反射片RS可予以省略。在例示性實施例中，參照第2C圖所述的保護層200-SR可具有藍色。保護層200-SR可具有與反射片RS實質上相同的功能。電路板200-P可實質上覆蓋底部400L-10以增加光效率。參照第1圖，已描述電路板200-P和底部400L-10之間的佈置關係。
第3A圖係為根據例示性實施例的濾光器300-F的一部分的剖面圖。第3B圖至3E圖係繪示根據示例性實施例之依據入射至濾光器300-F的光的入射角的透射率的曲線圖。第4A圖係繪示根據例示性實施例的濾光器300-F的操作的剖面圖。第4B圖係繪示依據發光元件的有效半徑內的距離的光的亮度(luminance)的曲線圖。在第3B圖中，阻障層300-B1和300-B2可予以省略。
根據本例示性實施例，濾光器300-F直接設置於玻璃基板300-G的上表面300-US上。濾光器300-F可透過塗覆、印刷或沉積製程來形成。
參照第3A圖，濾光器300-F包含交替層疊的複數個第一層L1和複數個第二層L2。複數個第一層L1中的每一個在450nm的波長處可具有約1.8至約2.0的折射率，且複數個第二層L2中的每一個在450nm的波長處可具有約1.4至約1.5的折射率。複數個第一層L1中的每一個可具有約160nm至約200nm的厚度，且複數個第二層L2中的每一個可具有約60nm至約100nm的厚度。
複數個第一層L1和複數個第二層L2中的每一個可包含例如氧化矽、氮化矽和氮氧化矽。即便當複數個第一層L1和複數個第二層L2在一些例示性實施例中包含相同的材料，這些層依據薄膜的沉積條件可具有不同的折射 率。在例示性實施例中，複數個第一層L1中的每一個可包含氮化矽，且複數個第二層L2中的每一個可包含氧化矽。
濾光器300-F的層疊數可為約5至約20。根據例示性實施例，第3A圖係表示具有包含五個氮化矽層、和四個氧化矽層的九層結構的濾光器300-F。五個氮化矽層可具有實質上相同的厚度，且四個氧化矽層可具有實質上相同的厚度。氮化矽層可具有約180nm的厚度，且氧化矽層可具有約80nm的厚度。
依據第一色光L-B的入射角θ，濾光器300-F可改變透射率(transmittance)和反射率(reflectance)。濾光器300-F具有最低的透射率(下文稱為「第一透射率(first transmittance)」)，且在約0度的入射角(或「第一入射角(first incident angle)」)處具有最高的反射率(下文稱為「第一反射率(first reflectance)」)。對於具有大於第一入射角的第二入射角的第一色光L-G，濾光器300-F具有高於第一透射率的透射率、和小於第一反射率的反射率。在例示性實施例中，第一透射率可為約10%至約45%。
對具有約450nm的波長的光的濾光器300-F之透射率將參照第3B圖至第3E圖來描述。如第3B圖所示，當入射角θ為約0度時，濾光器300-F的透射率可為約30%。參照第3C圖，當入射角θ為約20度時，濾光器300-F的透射率可為約40%。如第3D圖和第3E圖所示，當入射角θ為約40度時，濾光器300-F的透射率可為約95%至約98%。
如第3B圖至第3E圖所示，濾光器300-F的透射率隨入射的第一色光L-B的入射角θ增加而增加。當入射角θ為預定角度或更大時，濾光器300-F的透射率可實質上相同。
未透射穿過濾光器300-F的光不會完全被反射，且可會被部分吸收或消散(dissipated)。然而，低透射率通常可指高反射率。
如第4A圖所示，從發光元件200-L發射並沿垂直方向入射在濾光器300-F上的第一色光L-B(以第一傾斜角度入射的光)可從濾光器300-F被大部分反射。經反射的光可再次被玻璃基板300-G的上表面300-US或反射片RS反射，且接著被導引遠離有效半徑ER內的垂直區域VA。隨著至濾光器300-F的入射角減少，被導引的第一色光穿過濾光器300-F。有效半徑ER可藉由測量距離來獲得，此距離係在發光元件200-L中產生的光到達光學構件300的上表面上的區域處。
參照第4B圖，設置有濾光器300-F的顯示裝置DD的垂直區域VA可具有比其中未設置濾光器300-F的顯示裝置DD的垂直區域VA的亮度「I-0」還小的「I-1」亮度。如此，熱點現象可因此減少。另外，設置有濾光器300-F的顯示裝置DD的有效半徑ER1可大於其中未設置濾光器300-F的顯示裝置DD的有效半徑ER0。在此方式中，依據此面積的亮度變化可因而減少。
第5A圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的平面圖。第5B圖至第5D圖係為根據例示性實施例之設置於第一區域R1中的濾光器形狀的平面圖。第5E圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的平面圖。於下文中，參照第1圖至第4B圖所述的顯示裝置的實質上相同的元件的詳細描述將予以省略，以避免冗餘。
參照第5A圖至第5E圖，濾光器300-F可僅設置於玻璃基板300-G的上表面300-US的區域的一部分上。濾光器300-F可以包含複數個濾光圖案FP。在第5A圖中，設置有複數個濾光圖案FP的上表面300-US的區域的一部份可表示為 第一區域R1，且其上未設置有複數個濾光圖案FP的上表面300-US的區域的一部份可表示為第二區域R2。
第一區域R1可包含參照第4A圖和第4B圖所述的垂直區域VA。第一區域R1可具有各種形狀。濾光圖案FP可與發光元件200-L對齊(aligned)，以使第一區域R1的中心與垂直區域VA的中心對齊。濾光圖案FP和發光元件200-L可彼此對應，諸如彼此一對一對應。
濾光圖案FP可設置以防止在垂直區域VA上產生熱點。濾光圖案FP可在有限的區域中，以減少被消散的第一色光L-B的量。在此方式中，顯示裝置可提高光效率。
如第5B圖所示，濾光圖案FP可具有實質上圓形形狀。如第5C圖和第5D圖所示，濾光圖案FP可包含第一部分P1和第二部分P2。第一部分P1可重疊於發光元件200-L。第二部分P2的面積可小於第一部分P1的面積，且可不重疊於發光元件200-L。
如第5C圖所示，第一部分P1和第二部分P2可彼此間隔開。如第5D圖所示，第二部分P2可被提供為複數個且從第一部分P1延伸。
如第5E圖所示，濾光器300-F可僅設置於玻璃基板300-G的上表面300-US的區域的一部分上。濾光器300-F可在不重疊於發光元件200-L的區域中具有第二區域R2。例如，第二區域R2可由開口300-FO界定。第5E圖的濾光器300-F可具有與參照第5A圖至第5D圖所述的濾光器300-F實質上相同的功能。
第5A圖至第5D圖所示的濾光器300-F的第二區域R2可包含補償層CL，且第5E圖的濾光器300-F的第二區域R2可在其中包含補償圖案CP。補償層CL和補償圖案CP可具有實質上相同的折射率。例如，補償層CL的折射率與濾 光器300-F的折射率之間的差值可在濾光器300-F的折射率的10%以內。補償層CL和補償圖案CP可不重疊於濾光器300-F，且在光學上補償其上未設置有濾光器300-F的區域。
第6A圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的剖面圖。第6B圖係為根據例示性實施例的散射層300-S的一部分的剖面圖。第6C至6E圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的剖面圖。於下文中，參照第1圖至第5E圖所述的實質上相同的元件的詳細描述將予以省略，以避免冗餘。在第6A圖至第6E圖中，阻障層300-B1和300-B2(參照第2D圖)可予以省略。
參照第6A圖，散射層300-S直接設置於玻璃基板300-G的上表面300-US上。散射層300-S可透過塗覆或印刷製程來形成。散射層300-S可設置於玻璃基板300-G的上表面300-US和量子點層300-Q之間。散射層300-S可散射穿過玻璃基板300-G的第一色光L-B，以防止熱點現象的發生。
散射層300-S可包含基底樹脂BR和在基底樹脂BR中混合(或分散)的散射粒子SP。基底樹脂BR可為散射粒子SP被分散於其中的介質。一般而言，基底樹脂BR可包含各種樹脂組合物，諸如黏合劑。
參照第6B圖，散射粒子SP可包含一種或多種類型的粒子。散射粒子SP可具有約2或更大的折射率，和約150nm至約400nm的直徑。散射粒子SP可包含無機粒子，諸如TiO2、SiO2、ZnO、Al2O3、BaSO4、CaCO3或ZrO2。
參照第6C圖，根據例示性實施例的散射層300-S可設置於玻璃基板300-G的下表面300-LS上。參照第6D圖，根據例示性實施例的濾光器300-F可設置於量子點層300-Q上方。參照第6E圖，根據例示性實施例的濾光器300-F可設置於量子點層300-Q上，且散射層300-S可設置在於濾光器300-F上。於此，量 子點層300-Q可接觸玻璃基板300-G的上表面300-US。在一些例示性實施例中，保護層300-P可予以省略，且散射層300-S可具有與保護層300-P實質上相同的功能。在例示性實施例中，阻障層可設置於量子點層300-Q的上表面上。
第7圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的剖面圖。第8圖係為根據例示性實施例的顯示裝置DD的一部分的剖面圖。於下文中，參照第1圖至第6C圖所述的實質上相同的元件的詳細描述將予以省略，以避免冗餘。
參照第7圖，顯示裝置DD可進一步包含絕緣層300-I，此絕緣層300-I與玻璃基板300-G的上表面300-US接觸且具有約1.3或更小的折射率。在朝向垂直區域VA行進的第一色光L-B之中(among)，具有大的入射角的第一色光可被玻璃基板300-G和絕緣層300-I之間的介面全反射(totally reflected)。因此，在平面圖中，行進至垂直區域VA的第一色光L-B的一部分被導引在遠離垂直區域VA的方向上。在此方式中，可防止熱點現象。
參照第8圖，根據例示性實施例的玻璃基板300-G的下表面300-LS可具有在形成於其上的凹透鏡圖案300-RP。透鏡圖案300-RP可使從發光單元200接收的第一色光L-B擴散(diffuse)。凹透鏡圖案300-RP可藉由蝕刻或壓印製程來形成。
如第8圖所示，玻璃基板300-G的上表面300-US可具有形成於其上的凸的散射圖案300-SP。散射圖案300-SP可不規則佈置。散射圖案300-SP可散射從發光單元200接收的第一色光。散射圖案300-SP可藉由蝕刻製程來形成。
接觸散射圖案300-SP並提供平坦化表面的鈍化層300-PA可設置於玻璃基板300-G的上表面300-US上。鈍化層300-PA可包含有機材料且可藉由塗覆製程來形成。
如上所述，根據例示性實施例的光學構件可將第一色光導引至第一區域的外圍區域，以在平面圖中防止光在重疊於發光單元的第一區域中集中。在此方式中，可防止熱點現象。
玻璃基板可支撐光學構件的功能層。由於玻璃基板具有的熱變形較小，即使發光元件與玻璃基板之間的光學距離短，缺陷可不發生。
由於直接型發光單元係藉由使用量子點層將白光提供至顯示面板，因此顯示面板可提供高亮度影像。
儘管本發明已闡述各例示性實施例及實施方式，但從本文之描述，其它實施例及變更將顯而易見。因此，本發明概念不侷限於這些實施例，而應侷限於所附申請專利範圍的廣泛範疇、以及對於本領域通常知識者為顯而易見的各種明顯的變更及等效佈置。
200:發光單元
200-L:發光元件
200-P:電路板
300:光學構件
300-B1,300-B2:阻障層
300-F:濾光器
300-G:支撐基板/玻璃基板
300-LS:下表面
300-P:保護層
300-Q:量子點層
300-US:上表面
400L-10:底部
BR:基底樹脂
DD:顯示裝置
DR1:第一方向軸
DR3:第三方向軸
L-B:第一色光
LD:光學距離
Q1:第一量子點
Q2:第二量子點
RS:反射片
RS-O:開口
VA:垂直區域

Claims (20)

  1. 一種顯示裝置，其包含：一光學構件；一顯示面板，其設置於該光學構件上方；以及複數個發光單元，其設置於該光學構件下方，且配置以提供一第一色光至該光學構件；其中該光學構件包含：一支撐基板，其具有在一厚度方向上彼此面對的一上表面和一下表面，且重疊於該複數個發光單元；一量子點層，其設置於該支撐基板上，且配置以轉換該第一色光至一第二色光和一第三色光；以及一濾光器，其直接設置於該支撐基板的該上表面和該下表面中的至少一個上，且該濾光器對於具有為0度的一第一入射角的該第一色光具有一第一透射率，且對於具有大於該第一入射角的一第二入射角的該第一色光具有大於該第一透射率的一第二透射率，該濾光器包含彼此間隔開的複數個濾光圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一透射率係約10%至約45%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中對於具有該第一入射角的該第一色光的該第一透射率的數值係小於對於具有該第一入射角的該第一色光的反射率的數值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一色光具 有約410nm至約480nm的波長。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中：該濾光器包含彼此交替設置的複數個第一層和複數個第二層；該複數個第一層中的每一個在450nm的波長處具有約1.8至約2.0的折射率(reflective index)，且具有約160nm至約200nm的厚度；以及該複數個第二層中的每一個在450nm的波長處具有約1.4至約1.5的折射率，且具有約60nm至約100nm的厚度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中各該第一層包含氮化矽，且各該第二層包含氧化矽。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該複數個第一層和該複數個第二層的層疊數為約5至約20。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該複數個發光單元中的每一個包含一電路板和複數個發光元件，該電路板具有實質上細長的形狀，且該複數個發光元件裝設於該電路板上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其進一步包含設置於該電路板上的一反射片，且該反射片具有對應於該複數個發光元件的複數個開口；其中該反射片為藍色。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中：該濾光器重疊於該支撐基板的該上表面和該下表面的一部 分；以及該複數個濾光圖案中的每一個在平面圖中對應於該複數個發光元件中的一對應發光元件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中各該濾光圖案包含：一第一部分，其重疊於該複數個發光元件中的該對應發光元件；以及一第二部分，具有小於該第一部分的面積，且不重疊於該複數個發光元件中的該對應發光元件。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其進一步包含設置以相鄰於該複數個濾光圖案的一補償層，該補償層不重疊於複數個濾光圖案。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中：該濾光器重疊於該支撐基板的該上表面和該下表面中的每一個的一部分；以及該濾光器包含在不重疊於該複數個發光元件的區域中的開口。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其進一步包含填充於該開口中的一補償圖案。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其進一步包含直接設置於該支撐基板的該上表面和該下表面中的至少一個上的一散射層，該散射層包含一基底樹脂層和複數個散射粒子，該複數個散射粒子係與該基底樹脂層混合。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，其中該複數個散射粒子中的每一個包含TiO2、SiO2、ZnO、Al2O3、BaSO4、CaCO3和ZrO2中的至少一種。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，其中該複數個散射粒子具有至少2的折射率和約150nm至約400nm的直徑。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其進一步包含一絕緣層，該絕緣層與該支撐基板的該上表面接觸，且具有約1.3或更小的折射率。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該支撐基板的該下表面包含凹透鏡圖案。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該支撐基板的該上表面包含凸的散射圖案。
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