液晶透鏡顯示裝置及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種顯示技術(shù)，且特別是關(guān)于使用多層光遮蔽結(jié)構(gòu)和量子點(diǎn)去改 善光學(xué)效率的液晶透鏡顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前液晶顯示裝置（liquid crystal displays, IXDs)已普及地用于顯示裝置上。 液晶顯示裝置可以在低耗電的情況下提供良好質(zhì)量的顯示影像，因此常用于以電池供電的 電子設(shè)備的顯示裝置上，比方說(shuō)像是筆記型計(jì)算機(jī)，行動(dòng)電話，數(shù)字相機(jī)和其它可攜式裝 置。
[0003] 舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，一般的液晶顯示裝置僅包含一背光模塊（backlight module)、一 擴(kuò)散膜（diffusion film)、二偏光片（polarizer)、一液晶層（liquid crystal layer)與 一透明電極位于二偏光片之間，且透明電極用來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶層的液晶分子。如果此液晶顯示 裝置是一彩色液晶顯示裝置，那此裝置也可包含一彩色濾光層（color filter layer, CF layer)。在如此的彩色液晶顯示裝置中，從背光模塊射出的光在離開(kāi)彩色液晶顯示裝置之 前，會(huì)被導(dǎo)引通過(guò)擴(kuò)散膜、其中一片的偏光片、透明電極和液晶層、彩色濾光層以及另一片 的偏光片。
[0004] 然而，液晶顯示器的性能表現(xiàn)往往是受到液晶顯示器本身光學(xué)效率的限制。目前 液晶顯示器的疊層結(jié)構(gòu)通常僅具有約3~5%的光學(xué)效率。明確來(lái)說(shuō)，當(dāng)光從背光模塊中發(fā) 射出來(lái)且通過(guò)擴(kuò)散膜、二片偏光片、液晶層、透明電極和彩色濾光層時(shí)，光會(huì)被每一層吸收 一部分。在這樣的情況下，當(dāng)光離開(kāi)液晶顯示器的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，此光的光學(xué)效率將下降至約 3 ~5%〇
[0005] 因此，過(guò)去未解決的需求存在于先前所提及的這些缺點(diǎn)和不足中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在本發(fā)明的一實(shí)施例是關(guān)于液晶透鏡顯示裝置，其包含：(a)第一基板和一第二 基板，相分離以定義出一間隙；(b)偏光片，配置于第一基板相對(duì)于間隙的反側(cè)；（c)液晶 層，由液晶分子所形成且位于間隙，液晶層定義出多個(gè)顯示像素，其中液晶層的各顯示像素 設(shè)置可在通態(tài)和斷態(tài)之間切換；（d)量子點(diǎn)（quantum dot, QD)層，位于間隙中且設(shè)置于液 晶層和第二基板之間；（e)背光模塊，配置于偏光片相對(duì)于間隙的反側(cè)，用以向偏光片發(fā)射 藍(lán)光光束進(jìn)入液晶層；以及（f)光遮蔽結(jié)構(gòu)，位于該間隙中且設(shè)置于液晶層和量子點(diǎn)層之 間，其中光遮蔽結(jié)構(gòu)包含：（i)第一遮蔽層與液晶層相分離，其中第一遮蔽層有多個(gè)第一開(kāi) 口和多個(gè)第一遮蔽部；以及（ii)第二遮蔽層，位于相分離的第一遮蔽層和液晶層之間，其 中第二遮蔽層具有多個(gè)第二開(kāi)口和多個(gè)第二遮蔽部，使得液晶層的各顯示像素對(duì)應(yīng)于至少 一個(gè)這些第二開(kāi)口，且各第二開(kāi)口對(duì)應(yīng)于該些第一遮蔽部其中之一，而各第二開(kāi)口比與之 對(duì)應(yīng)的這些第一遮蔽部份其中之一更窄。
[0007] 在一些實(shí)施例中，第一遮蔽層和第二遮蔽層的位置，使得液晶層各顯示像素，當(dāng)顯 示像素在通態(tài)且顯示像素的液晶分子受驅(qū)動(dòng)具有預(yù)定延遲光程（retardation)以形成至 少一液晶透鏡時(shí)，藍(lán)光光束的一部分被至少一液晶透鏡折射而直接穿過(guò)這些第二開(kāi)口其中 之一和這些第一開(kāi)口其中之一抵達(dá)量子點(diǎn)層。
[0008] 在一些實(shí)施例中，第一遮蔽層和第二遮蔽層的位置，使得液晶層的各顯示像素，當(dāng) 顯示像素在通態(tài)且顯示像素的液晶分子受驅(qū)動(dòng)具有預(yù)定延遲光程以形成至少一液晶透鏡 時(shí)，藍(lán)光光束的一部分在穿過(guò)這些第一開(kāi)口其中之一抵達(dá)量子點(diǎn)層之前，被至少一液晶透 鏡折射而穿過(guò)這些第二開(kāi)口其中之一，且在第一遮蔽層的這些第一遮蔽部份和第二遮蔽層 的這些第二遮蔽部之間反射。
[0009] 在一些實(shí)施例中，液晶透鏡顯示裝置進(jìn)一步包含彩色濾光層，配置于量子點(diǎn)層和 第二基板之間。
[0010] 在一些實(shí)施例中，液晶透鏡顯示裝置進(jìn)一步包含：多個(gè)第一透明電極，配置于第一 基板上；以及多個(gè)第二透明電極，配置于相對(duì)于該第一基板的液晶層的遠(yuǎn)側(cè)；其中，各顯示 像素對(duì)應(yīng)這些第一透明電極其中至少之一和這些第二透明電極其中至少之一，使得這些對(duì) 應(yīng)至各像素電極上的第一和第二透明電極，當(dāng)提供一預(yù)定電壓差于這些對(duì)應(yīng)至各像素電極 上的第一和第二透明電極之間時(shí)，藉由驅(qū)動(dòng)顯示像素的液晶分子具有預(yù)定延遲光程以形成 至少一液晶透鏡，用以將顯示像素切換至通態(tài)。
[0011] 在一些實(shí)施例中，背光模塊包含：藍(lán)光光源，用以發(fā)射藍(lán)光光束；導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，用以 引導(dǎo)藍(lán)光光束射向偏光片；以及反射片，用以在導(dǎo)光結(jié)構(gòu)中反射藍(lán)光光束。
[0012] 在一些實(shí)施例中，各至少一液晶透鏡為具有焦距F的凸透鏡。在一實(shí)施例中，焦距 F為約11微米（μ m)。在一些實(shí)施例中，第二遮蔽層和液晶層相分離，使得至少一液晶透鏡 和第二遮蔽層的第二開(kāi)口之間的距離大約為焦距F。
[0013] 在本案發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種用于液晶透鏡顯示器的液晶結(jié)構(gòu)。在一些實(shí) 施例中，液晶結(jié)構(gòu)包含：(a)第一基板和第二基板，第一基板與第二基板相分離以定義出間 隙；(b)液晶層，由液晶分子所形成且位于間隙中，液晶層定義出多個(gè)顯示像素，其中液晶 層的各顯示像素設(shè)置可在通態(tài)和斷態(tài)之間切換；（c)量子點(diǎn)層，位于間隙中且設(shè)置于液晶 層和第二基板之間；以及（d)光遮蔽結(jié)構(gòu)，位于間隙中且設(shè)置于液晶層和量子點(diǎn)層之間，其 中光遮蔽結(jié)構(gòu)包含：（i)第一遮蔽層，其與液晶層相分離，其中第一遮蔽層有多個(gè)第一開(kāi)口 和多個(gè)第一遮蔽部；以及（ii)第二遮蔽層，位于相分離的第一遮蔽層和液晶層之間，其中 第二遮蔽層具有多個(gè)第二開(kāi)口和多個(gè)第二遮蔽部，使得在液晶層中的各顯示像素對(duì)應(yīng)至少 一個(gè)這些第二開(kāi)口，且其中沿著一大約垂直于液晶層的第一方向，各第二開(kāi)口對(duì)應(yīng)于這些 第一遮蔽部其中之一，各第二開(kāi)口比與之對(duì)應(yīng)的這些第一遮蔽部其中之一更窄。
[0014] 在一些實(shí)施例中，第一遮蔽層和第二遮蔽層的位置，使得液晶層的各顯示像素，當(dāng) 顯示像素在通態(tài)且顯示像素的液晶分子受驅(qū)動(dòng)具有預(yù)定延遲光程以形成至少一液晶透鏡 時(shí)，藍(lán)光光束的一部分被該至少一液晶透鏡折射而直接穿過(guò)這些第二開(kāi)口其中之一和這些 第一開(kāi)口其中之一抵達(dá)量子點(diǎn)層。
[0015] 在一些實(shí)施例中，第一遮蔽層和該第二遮蔽層的位置，使得液晶層的各顯示像素， 當(dāng)顯示像素在通態(tài)且顯示像素的液晶分子被設(shè)定有預(yù)定延遲光程以形成至少一液晶透鏡， 藍(lán)光光束的一部分，在穿過(guò)這些第一開(kāi)口之一抵達(dá)量子點(diǎn)層之前，被至少一液晶透鏡折射 而穿過(guò)這些第二開(kāi)口之其中一，且在第一遮蔽層的這些第一遮蔽部份和第二遮蔽層的這些 第二遮蔽部份之間反射。
[0016] 在一些實(shí)施例中，液晶結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含偏光片配置于第一基板相對(duì)于間隙的反 偵h以及彩色濾光層，配置于量子點(diǎn)層和第二基板之間。
[0017] 在一些實(shí)施例中，液晶透鏡顯示裝置進(jìn)一步包含：多個(gè)第一透明電極，配置于第一 基板上；以及多個(gè)第二透明電極，配置于相對(duì)第一基板的液晶層的遠(yuǎn)側(cè)，其中各顯示像素對(duì) 應(yīng)這些第一透明電極其中至少之一和這些第二透明電極其中至少之一，使得這些對(duì)應(yīng)至各 像素電極上的第一和第二透明電極，當(dāng)提供預(yù)定電壓差于這些對(duì)應(yīng)至各像素電極上的第一 和第二透明電極之間時(shí)，藉由顯示像素的液晶分子被驅(qū)動(dòng)具有預(yù)定延遲光程以形成至少一 液晶透鏡，用以將顯示像素切換至通態(tài)。
[0018] 在一些實(shí)施例中，各至少一液晶透鏡為具有焦距F的凸透鏡。在一些實(shí)施例中，第 二遮蔽層和液晶層相分離，使得至少一液晶透鏡和第二遮蔽層的第二開(kāi)口之間的距離大約 為焦距F。在一實(shí)施例中，焦距F為約11微米（μ m)。
[0019] 在本案發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種形成用于一液晶透鏡顯示裝置的液晶結(jié)構(gòu)的 方法，在一些實(shí)施例中，方法包括：(a)放置相分離的一第一基板和一第二基板以定義出一 間隙；(b)形成一量子點(diǎn)層在間隙中；（c)形成一光遮蔽結(jié)構(gòu)在間隙中且位于第一基板和量 子點(diǎn)層之間，其中光遮蔽結(jié)構(gòu)包含：（i)第一遮蔽層具有多個(gè)第一開(kāi)口和多個(gè)第一遮蔽部； 以及（ii)第二遮蔽層和第一遮蔽層相分離，其中第二遮蔽層具有多個(gè)第二開(kāi)口和多個(gè)第 二遮蔽部；以及填入液晶分子在該間隙中以形成一液晶層，且液晶層位于第一基板和光遮 蔽結(jié)構(gòu)之間，其中液晶層定義出多個(gè)顯示像素，各顯示像素對(duì)應(yīng)至少這些第二開(kāi)口之一，其 中各顯示像素可在通態(tài)和斷態(tài)之間切換；其中液晶層與第一基板和第二基板相分離，且其 中各第二開(kāi)口對(duì)應(yīng)這些第一遮蔽部其中之一，且各第二開(kāi)口比與之對(duì)應(yīng)的這些第一遮蔽部 其中之一更窄。
[0020] 在一些實(shí)施例中，方法進(jìn)一步包含：形成一偏光片于第一基板相對(duì)于間隙的反側(cè)； 以及形成一彩色濾光層于量子點(diǎn)層和第二基板之間。
[0021] 在一些實(shí)施例中，方法進(jìn)一步包含：形成多個(gè)第一透明電極于第一基板上；形成 多個(gè)第二透明電極于離該第一基板較遠(yuǎn)的該液晶層的一側(cè)上；其中，各顯示像素對(duì)應(yīng)這些 第一透明電極其中至少之一和這些第二透明電極其中至少之一，使得這些對(duì)應(yīng)至各像素電 極上的第一和第二透明電極，當(dāng)提供預(yù)定電壓差于這些對(duì)應(yīng)至各像素電極上的第一和第二 透明電極之間時(shí)，藉由顯示像素的液晶分子被驅(qū)動(dòng)使其具有預(yù)定的延遲光程以形成至少一 液晶透鏡，用以將顯示像素切換至該通態(tài)。
[0022] 在一些實(shí)施例中，各至少一液晶透鏡為具有焦距F的凸透鏡，其中第二遮蔽層與 液晶層相分離，使得至少一液晶透鏡和第二遮蔽層的第二開(kāi)口之間的距離大約為焦距F。
[0023] 本案發(fā)明的這些和其它實(shí)施例將在優(yōu)選的實(shí)施例的以下描述中并搭配以下圖示 清楚說(shuō)明，在不偏離發(fā)明的創(chuàng)新概念的精神和領(lǐng)域下，其中的變化和修改可據(jù)以實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 附圖和文字描述說(shuō)明本案發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例，以解釋發(fā)明的原理，無(wú)論在任 何可能的情況下，在圖示中，用同樣的參考數(shù)字表示提及實(shí)施例的一樣或相似的元件，其 中：
[0025] 圖1為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪示液晶透鏡顯示裝置的剖面圖；
[0026] 圖2A為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪示量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)；
[0027]圖2B為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪示被激發(fā)的量子點(diǎn)的尺寸相關(guān)的光放射（發(fā)光顏 色）特性；
[0028] 圖3A為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪示使用量子點(diǎn)層的液晶透鏡顯示裝置的剖面圖；
[0029] 圖3B為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪示使用量子點(diǎn)層的液晶透鏡顯示裝置的光學(xué)效 率的剖面圖；
[0030] 圖4A為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪不使用光遮蔽結(jié)構(gòu)和量子點(diǎn)層的液晶透鏡顯不 裝置的剖面圖；
[0031] 圖4B為繪示圖4A的液晶透鏡顯示裝置，其中顯示像素為斷態(tài)；
[0032] 圖4C為繪示圖4A的液晶透鏡顯示裝置，其中顯示像素為通態(tài)；
[0033] 圖5為根據(jù)發(fā)明的一實(shí)施例，繪示當(dāng)顯示像素在通態(tài)時(shí)，液晶透鏡顯示裝置的液 晶層的液晶分子的延遲光程；
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