TWI740379B

TWI740379B - 發光模組

Info

Publication number: TWI740379B
Application number: TW109104896A
Authority: TW
Inventors: 蔡秉諭; 陳忠慶; 洪鄰安
Original assignee: 瑩耀科技股份有限公司
Priority date: 2020-02-15
Filing date: 2020-02-15
Publication date: 2021-09-21
Also published as: TW202132868A

Abstract

本發明揭示一種發光模組，其包含一透明基板、一發光層、一透光層以及一濾光層。發光層設置於透明基板上。透光層設置於發光層上。濾光層設置於透光層上。濾光層包含多個量子點。該些量子點具有一紅色、一綠色、一藍色或前述顏色任意組合之光色。其中發光層發射之一光線進入濾光層激發該些量子點而形成具有全彩頻譜之光色。藉此，可簡化習知液晶顯示裝置複雜之背光控制，精簡使用元件以降低成本。再者，發光層使用具藍色或紫色之光色之有機發光二極體時，使本發明之發光模組具有高的發光功率及轉換效率。

Description

發光模組

本發明係關於一種發光模組；更特別言之，該發光模組係可作為一顯示裝置之高效率背光源者。

迄今，顯示裝置已被迅速發展而成為電子裝置之重要人機介面。諸如可攜式電子裝置、電腦或電視，已透過顯示裝置而能提供複雜之訊息呈現。

基於對顯示裝置的可視面積、輕薄性以及能源功耗之需求，液晶顯示裝置(LCD)現已受到歡迎而成為主流。一種習知液晶顯示器之結構中，由下而上大致係設置有一背光模組、一第一偏光片、一第一基板、一電晶體層、一第一電極、一液晶層、一第二電極、一彩色濾光片、一第二基板以及一第二偏光片。概略述及其運作原理，係基於液晶層之液晶分子受電壓而產生扭轉之特性，透過電晶體層之一個或複數個電晶體，控制液晶層之液晶分子之扭轉方向，作為光通過之開關；再者，背光模組所發出之光係透過第一偏光片、第二偏光片之配合產生不同方向之偏振光，以便配合液晶分子之扭轉方向而產生亮度之變化，藉此形成所需之灰階。為形成所需之彩色光，彩色濾光片上通常設置多個畫素(pixel)單元，並且各畫素單元係對應不同光色，以構成具不同色彩而為肉眼可視之圖像。另外，於第一基板及第二基板則可配置配向膜，以輔助液晶層之液晶分子扭轉回復。透過第一電極及第二電極則可提供電晶體層所需之電壓。

上述液晶顯示器，基於僅能有少部份由背光模組所發出之光得以穿透液晶層，因此其功率效率仍低，以及亮度(對比)仍不足。再者，控制液晶分子扭轉所需之電晶體，其製造複雜度高，導致整體液晶顯示裝置製造成本仍高。並且，其可視角亦有所限制。再者，習知係以藍光照射螢光材料產生黃光而混色產生對應全頻段之全彩光。此種配光方式不僅效率低且其產生光色之色階程度不足，已無法滿足現今對顯示裝置的高解析度及高彩度的需求，且其體積仍過於龐大，不具便攜性。

因此，開發具有簡易元件、高的發光功率及轉換效率、廣視角、壽命期長以及輕薄可攜之顯示裝置仍有必要。

本發明係提供一種可用於顯示裝置的背光源的發光模組，藉由發光層與具量子點堆疊排列之濾光層之光色相互配合，可簡化習知顯示裝置的複雜背光源控制，精簡使用元件以降低成本。並且，基於發光層使用藍光或紫光的有機發光二極體的特性，使本發明之發光模組具有高的發光功率及轉換效率。

於一實施例，本發明揭示一種發光模組，其包含一透明基板、一發光層、一透光層以及一濾光層。發光層設置於透明基板上。透光層設置於發光層上。濾光層設置於透光層上。濾光層包含多個量子點。該些量子點具有一紅色、一綠色、一藍色或前述顏色任意組合之光色。其中發光層發射之一光線進入濾光層激發該些量子點而形成具有全彩頻譜之光色。

於一示例中，上述發光模組更包含一光耦合層，其設置於濾光層上。

於一示例中，上述光耦合層可為一塗佈層或一光阻層。

於一示例中，上述發光模組更包含一偏光層，其設置於光耦合層上。

於一示例中，上述發光層可為一有機發光二極體。

於一示例中，上述有機發光二極體包含由一可撓曲金屬製成之一電極。

於一示例中，上述發光層發射之光線具有一藍色或一紫色之光色。

於一示例中，上述量子點於濾光層中彼此堆疊排列構成對應由發光層發射之光線所構成之可視圖像之複數畫素單元。

於一示例中，上述畫素單元係以陣列方式排列。

於一示例中，上述透明基板包含一可撓曲塑膠或一可撓曲玻璃。

於一示例中，上述透光層包含一可撓曲塑膠或一可撓曲玻璃。

於一示例中，上述偏光層包含一可撓曲塑膠或一可撓曲玻璃。

100:發光模組

110:透明基板

120:發光層

130:透光層

140:濾光層

141:量子點

142:量子點

143:量子點

150:光耦合層

160:偏光層

第1圖係繪示依據本發明之一實施例之發光模組之結構示意；以及

第2圖係繪示第1圖中之發光模組之量子點之另一種堆疊排列之結構示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式及著重於本案主要技術特徵，一些習知慣用、非必要的結構與元件，將在圖式中以簡單示意的方式繪示或省略之。

請參照第1圖及第2圖。第1圖係繪示依據本發明之一實施例之發光模組100之結構示意圖。第2圖係繪示第1圖中之發光模組100之量子點141、142、143之另一種堆疊排列之結構示意圖。發光模組100包含一透明基板110、一發光層120、一透光層130以及一濾光層140。發光層120設置於透明基板110上。透光層130設置於發光層120上。濾光層140設置於透光層130上。濾光層140則包含多個量子點141、142、143。當發光層120發射之光線進入濾光層140後，激發具不同光色之該些量子點141、142、143後，可形成具有全彩頻譜之光色。

一般可理解為肉眼所視形成具色彩變化之圖像，係由多個畫素(pixel)單元組成。因此，該些量子點141、142、143可於濾光層140中彼此堆疊排列構成對應由發光層120發射之光線所構成之可視圖像之複數畫素單元。

並且，該些量子點141、142、143可具有一紅色、一綠色、一藍色或前述顏色任意組合之光色。換言之，該些量子點141、142、143可具有單一紅色之光色、單一綠色之光色、單一藍色之光色、紅色及綠色之光色組合、藍色及綠色之光色組合、紅色及藍色之光色組合或紅色、綠色及藍色之光色組合。前述量子點141、142、143之光色組合依據不同之使用狀況可自由選擇之。

於第1圖中，具紅色光色之量子點141、具綠色光色之量子點142以及具藍色光色之量子點143各自堆疊排列形成濾光層140，並且對應至不同畫素單元。使用較多不同顏色之畫素單元，將可獲致較好之色彩飽和度，呈現較豐富接近真實之色彩還原。此外，該些量子點141、142、143可具有不同排列方式而形成不同排列之畫素單元，以形成不同色彩飽和度。舉例而言，第1圖中，具紅色光色之量子點141、具綠色光色之量子點142以及具藍色光色之量子點143各自以陣列方式排列形成各層後，再以不同光色之各層層疊構成濾光層140。第2圖中，則具紅色光色之量子點141、具綠色光色之量子點 142以及具藍色光色之量子點143各自以陣列方式排列形成各層後，在於平面上交錯排列構成濾光層140。此外，具不同光色之量子點141、142、143亦可以例如方形陣列、三角形陣列或馬賽克陣列形式排列而形成不同排列形式之畫素單元，以獲致不同之顯色效果。

上述量子點141、142、143之材質可包含II-VI族元素化合物、III-V族元素化合物、鈣鈦礦(Perovskite)量子點、由上述II-VI族元素化合物及/或III-V族元素化合物包覆形成之核殼結構化合物或摻雜納米晶顆粒。其中，II-VI族元素可包括硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎂(MgS)、硒化鎂(MgSe)、碲化鎂(MgTe)、硫化鈣(CaS)、硒化鈣(CaSe)、碲化鈣(CaTe)、硫化鍶(SrS)、硒化鍶(SrSe)、碲化鍶(SrTe)、硫化鋇(BaS)、硒化鋇(BaSe)、碲化鋇(BaTe)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)或硫化鎘(CdS)等；III-V族元素化合物可包括氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、氮化銦(lnN)、磷化銦(lnP)或砷化銦(InAs)等，惟不以上述材質為限。

上述各量子點141、142、143可呈微粒狀，其微粒直徑可介於1奈米至10奈米之間，且各量子點141、142、143之重量比例可進行不同調配以形成不同畫素單元。

形成上述各量子點141、142、143之堆疊排列可透過諸如化學溶膠法(chemical colloidal method)、自組成法 (self-assembly method)、微影蝕刻法(lithography and etching)或分閘法(split-gate approach)等方式。透過化學溶膠法合成，可製作多層層疊(multilayered)量子點，過程簡易且適於量產。自組成法(self-assembly method)可採用化學氣相沉積(chemical vapor deposition)製程，令量子點在特定基材表面自聚生長，可大量生產規則排列的量子點。微影蝕刻法(lithography and etching)以光束或電子束直接於基材上蝕刻製作出所要之圖案。分閘法(split-gate approach)則以外加電壓的方式在二維量子井平面上產生二維侷限，可改變量子點的形狀與大小。

本發明中，發光層120發射之光線可具有藍色或紫色之光色，於發光層120發射之光線透過由具不同光色之量子點141、142、143構成之濾光層140混色後，不僅可得到全彩頻譜之光色，且具有好的轉換效率及發光功率。

透光層130可使用如一量子點膜、一偏光膜、一增亮膜或一擴散膜之任一或組合，以便使通過透光層130之光形能被增益擴大，以呈現均勻之面發光。

當發光層120發射之光線經由濾光層140混色出光後，可於濾光層140上設置一光耦合層150。光耦合層150可為一塗佈層或一光阻層。透過光耦合層的作用，可使出光更為均勻且具有光增益效果。

為形成亮度(灰階)之變化，可設置一偏光層160 於光耦合層150上。藉由偏光層160，可調整穿透偏光層160之光之偏振方向，控制偏振角度，則可控制亮度(灰階)之變化，使影像具有對比，趨近真實之影像光影變化。

因應顯示裝置之發展趨向於輕薄可攜，可撓曲之顯示裝置亦被積極開發。本發明中之透明基板110、透光層120、偏光層160等，皆各自可包含一可撓曲塑膠或一可撓曲玻璃。再者，發光層120使用有機二極體時，其供電之電極亦可由可撓曲金屬製成。因此，本發明中之發光模組100，基於其簡易結構及各層可撓曲特性，尤適於應用於開發可撓曲之顯示裝置。

是故，本發明揭示之發光模組100，可精簡複雜之背光控制元件，降低製造成本。再者，相較於習知液晶顯示裝置，本發明揭示之發光模組100具有高的功率效率、更廣視角及更長的壽命。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。