CN1949046A - 一种高色度的cstn液晶显示器及其实现高色度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高色度的CSTN液晶显示器，包括第一透明基板、第二透明基板、密封在第一透明基板和第二透明基板之间的液晶、彩色滤光片、上下偏振片和背光源，所述彩色滤光片的色度NTSC比大于或等于60％，所述背光源发出的光波中具有两个主发光波长峰，且第一主发光波长峰位于蓝光波长范围内，第二主发光波长峰位于红光和绿光的中间光的波长范围内。本发明实现了背光源发出的光分别经过红像素、绿像素和蓝像素时，该像素波长的光均几乎完全通过，而其它像素的光几乎完全被吸收，从而实现各像素光的色纯度最高，以达到CSTN液晶显示器的NTSC比大于45％。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种CSTN(coler Super Twisted Nematic，即彩色超扭曲向列相)液晶显示器，特别是涉及可以实现NTSC(美国国家电视系统委员会制式)比大于45％的高色度的CSTN液晶显示器，色彩再现范围可以和TFT相媲美。
【背景技术】
为了吸引消费者，越来越多的手机生产厂家开始制造彩屏手机，通常用的手机彩屏是TFT液晶显示器或CSTN液晶显示器。TFT色液晶显示器和CSTN液晶显示器各有优缺点。TFT彩色液晶显示器以其优秀的画质和响应速度深受消费者的喜爱，但昂贵的价格和巨大的耗电量也使不少消费者望而却步。CSTN液晶显示器虽然画质和响应速度比TFT液晶显示器差，但其价格低廉、功耗较小，如果提高CSTN液晶显示器的画质，将使CSTN液晶显示器成为TFT液晶显示器的有力竞争对手。
液晶显示器的画质主要取决于色彩的色度(即饱和度)、亮度、对比度和分辨率，其中彩色液晶显示器的色彩再现范围由红、绿、蓝像素发射出的光的色彩来决定，各像素在CIE-XYZ色度体系的色度点分别为(XR，YR)、(XG，YG)、(XB，YB)时，色彩再现范围用x-y色度图上的这三个点围成的三角形的面积表示。也就是说，这个三角形的面积越大，越可以再现鲜明的彩色像素。通常是以美国国家电视系统委员会(NTSC)规定的标准形式的三原色-红(0.67，0.33)、绿(0.21，0.71)和蓝(0.14，0.08)三点所形成的三角形为基础，以相对于该三角形的面积比(单位％，以下简称为“NTSC比”)来表示所述三角形的面积。TFT液晶显示器的NTSC比普遍高于45％，而通常CSTN液晶显示器的色度NTSC比是30％左右，画质比TFT液晶显示器的差很多。经过研究，发现液晶显示器的色度NTSC比决定于具有红、绿、蓝三种像素的彩色滤光片(Color Filter)、透射照明用背光源(Backlight)、液晶(Liquid Crystal)和偏振片(Polarizer)以及它们的匹配结构，即从液晶显示器发出的光的顏色由背光的发光波长、彩色滤光片红、绿、蓝三种像素的NTSC比以及液晶和偏振片组成的光学系统的延迟量和补偿值所决定。经过大量的生产实验证明，在其它条件相同的情况下，如果CSTN液晶显示器所用彩色滤光片的色度NTSC比越大，那么该CSTN液晶显示器所显示的顏色的NTSC比就越大。但是为了提高彩色滤光片的NTSC比，又会出现以下问题：1)提高彩色滤光片的NTSC比，即彩色滤光片的色彩饱和度更高，就需要增加膜厚，这就需要大量的颜料，由于颜料的光谱曲线本来就不尖锐的特性，增加颜料，相当于对主发光部的吸收也会增加，从而使主发光部的透过率减小，导致像素整体上发暗。2)增加彩色滤光片各像素中颜料的浓度导致光刻材料的性能下降，例如导致显影时间变长、对图案形状的控制变得困难和品质下降的问题。3)由于增加彩色滤光片的膜厚，容易产生不适合液晶显示器的制造工序的情况，进而增加了液晶显示器的制造成本。4)即使采用NTSC比高的彩色滤光片，如果没有匹配的背光源、液晶和偏振片，仍然不能得到NTSC比较高的CSTN液晶显示器。例如采用NTSC比大于65％的彩色滤光片，如果没有匹配的背光源，CSTN液晶显示器的NTSC比最高可以达到40％，仍然不及TFT液晶显示器。
【发明内容】
本发明的主要目的就是为了解决现有技术的问题，提供一种高色度的CSTN液晶显示器及其实现高色度的方法，提高CSTN液晶显示器的NTSC比，从而提高CSTN液晶显示器的画质。
本发明的次要目的就是为了解决现有技术的问题，提供一种高色度的CSTN液晶显示器及其实现高色度的方法，使CSTN液晶显示器的NTSC比大于45％，使其可以和TFT液晶显示器媲美。
为实现上述目的，本发明提出的一种高色度的CSTN液晶显示器，包括第一透明基板、与第一透明基板面对的第二透明基板、密封在第一透明基板和第二透明基板之间的液晶、彩色滤光片、上下偏振片和背光源，所述彩色滤光片附着于第一透明基板或第二透明基板的内侧面，所述上偏振片附着于第一透明基板的外侧面，所述下偏振片附着于第二透明基板的外侧面，所述背光源位于下偏振片的外侧面，所述彩色滤光片的色度NTSC比大于或等于60％，所述背光源发出的光波中具有两个主发光波长峰，且第一主发光波长峰位于蓝光波长范围内，第二主发光波长峰位于红光和绿光的中间光的波长范围内。
优选的，所述彩色滤光片的色度NTSC比为65％。第二主发光波长峰位于波长范围为530nm～610nm的黄光区域。
本发明的进一步改进是：所述液晶的成分配比所确定的延迟量和上下偏振片的补偿值使背光源的第一主发光波长峰在彩色滤光片的蓝像素的波长处、第二主发光波长峰在彩色滤光片的红像素波长与绿像素波长的连线中心的波长处。
为实现上述目的，本发明提出的CSTN液晶显示器实现高色度的方法包括以下步骤：
使彩色滤光片的色度NTSC比大于或等于60％；
使背光源发出的光波中具有两个主发光波长峰，且第一主发光波长峰位于蓝光波长范围内，第二主发光波长峰位于红光和绿光的中间光的波长范围内。
优选的，所述彩色滤光片的色度NTSC比为65％。第二主发光波长峰位于波长范围为530nm～610nm的红绿光的中间的黄光区域。
本发明的进一步改进是：还包括光波长峰匹配调节步骤，所述光波长峰匹配调节步骤包括调节液晶的延迟量和上下偏振片的补偿值使背光源的第一主发光波长峰在彩色滤光片的蓝像素的波长处、第二主发光波长峰在彩色滤光片的红像素波长与绿像素波长的连线中心的波长处。
背光发出的白光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成，而彩色滤光片上通常只有红、绿、蓝三种颜色，当背光发出的白光分别通过彩色滤光片的红、绿、蓝三种像素时，只有红光、绿光、蓝光可以分别通过，其它的光完全被吸收。要实现最高色纯度的红色、绿色、蓝色显示，则要求背光发出的光的红光成分、绿光成分和蓝光成分的纯度最高，本发明的背光发出的光波中具有两个主发光波长峰，实现背光具有两个主发光波长峰已是成熟技术，本发明的背光源的两个主发光波长峰一个在蓝色区域，可通过彩色滤光片的蓝色像素，实现蓝光成分的纯度最高。而另一个在红色和绿色光的中间光的波长范围内，根据可见光的波长排列，红光和绿光的中间的光是橙或黄，本发明中红光和绿光的中间的光优选与红光和绿光的波长范围相交的黄光。黄光可分解成红光和绿光，分别通过彩色滤光片的红色像素和绿色像素，则可以实现红光成分和绿光成分的纯度尽量高。同时彩色滤光片的色度越好，CSTN液晶显示器可实现的色度范围就越大，但提高彩色滤光片的NTSC比，就需要增加膜厚，经实验证明，NTSC比为65％是彩色滤光片是不改变油墨厚度情况下可实现的最大色饱和度，再提高色饱和度就需要相应地增加一定的厚度。所以采用NTSC比为65％是彩色滤光片既可以不增加膜厚，通过背光源的发光主波长峰的调节，又可以提高CSTN液晶显示器的NTSC比。通过调节液晶的延迟量和偏振片的补偿值，可使背光源的第一主发光波长峰在彩色滤光片的蓝像素的波长处、第二主发光波长峰在彩色滤光片的红像素波长与绿像素波长的连线中心的波长处，这种情况下，CSTN液晶显示器的NTSC比可达到45％，与TFT液晶显示器的NTSC比相当，大大提高了CSTN液晶显示器的画质。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是一种CSTN液晶显示器的结构图；
图2是本发明的一种实施例的彩色滤光片的分光曲线图；
图3是本发明的一种实施例的背光源的波长发光曲线图；
图4是本发明的一种实施例的彩色滤光片分光曲线和背光源发光曲线匹配的示意图。
【具体实施方式】
具体实施例一、如图1所示，CSTN液晶显示器通常由环境光到背光源依次包括以下结构：上偏振片1、第一透明基板2、透明电极3、液晶4、透明电极5、彩色滤光片6、第二透明基板7、下偏振片8和背光源9。第一透明基板2和第二透明基板7通常采用透明玻璃基板，在其外侧分别贴附有上偏振片1和下偏振片8。透明电极通常是ITO电极。
彩色滤光片6是通过染色法、电镀法、印刷法、颜料分散法等在玻璃等透明基板上形成的具有规则图案的红、绿、蓝细微像素的物体，红、绿、蓝细微像素之间形成有遮光的黑色矩阵(BM)，以防止漏光，提高画质。彩色滤光片(Color Filter)的红、绿、蓝像素的CIE-XYZ色度体系的色度点分别为(XR，YR)、(XG，YG)、(XB，YB)时，x-y色度图上的这三个点围成的三角形的面积相对于美国国家电视系统委员会(NTSC)规定的标准形式的三原色-红(0.67，0.33)、绿(0.21，0.71)和蓝(0.14，0.08)三点所形成的三角形面积的比值大于或等于60％，优选为大于或等于65％，可将NTSC比设为65％，即彩色滤光片6采用NTSC比为65％的彩色滤光片，也可以采用NTSC比大于65％或70％的彩色滤光片。不同的NTSC比可以通过提高RGB油墨的厚度或改进油墨的材料来实现，如台湾铼宝的高色度彩色滤光片是通过提高厚度实现，日本光村的高色度彩色滤光片是通过改进油墨材料来实现的。彩色滤光片6的红、绿、蓝三色的光波长图如图2所示，红光的波长范围为610-700nm，绿光的波长范围为500-530nm，蓝光的波长范围为400-480nm。
背光源9为一种多层状面光源，配置在液晶显示屏的后面，作为全透型和透反型液晶显示器的背面光源。背光源9通常包括透明的导光板、安装在导光板一端的线状光源，基本包围线状光源的反光镜以及一些功能层。线状光源通常使用阴极射线管，通过调整光源中各荧光体的配比，可发出不同颜色的光。红光的波长范围为610-700nm，绿光的波长范围为500-530nm，蓝光的波长范围为400-480nm，黄光的波长范围为530-610nm。为提高背光源的光线通过彩色滤光片的透光率，本实施例中的背光源具有两个主发光波长峰，调整荧光体的配比，使第一个发光波长峰位于蓝光的波长(400-480nm)范围，使第二个发光波长峰位于黄光的波长(530-610nm)范围，如图3所示。从而使蓝光在彩色滤光片的蓝色像素上基本无吸收的透过，而在红、绿像素上被全部吸收，这样显示的蓝光的色纯度最好。黄光波长位于红光和绿光波长之间，可分解为红光成分和绿光成分，其中的红光成分在彩色滤光片的红色像素上基本无吸收的透过，而在绿、蓝像素上被全部吸收。而绿光成分在彩色滤光片的绿色像素上基本无吸收的透过，而在红、蓝像素上被全部吸收。这样虽然对于单独红、绿光来说，其色纯度不是最好，但红、绿光综合来说，色纯度最好。这种类型的背光源普耐和宝明已有生产。
当彩色滤光片的红、绿、蓝像素的波长正好和背光源的两个波长峰匹配，一个波长峰在彩色滤光片蓝像素波长处，另一个波长峰位于彩色滤光片红像素波长与绿像素波长连线的中心波长处，如图4所示，这种情况下红光、绿光和蓝光透过的成分最大，就可以实现红绿蓝三色的色纯度最好，整个CSTN液晶显示器的色纯度最好。
具体实施例二、与具体实施例一不同的是本实施例设计有液晶(LiquidCrystal)和偏振片(Polarizer)组成的光学系统(Optical System)，使上述彩色滤光片(Color Filter)和背光源(Backlight)相匹配，实现各像素的光的色纯度最高。
光通过液晶时会发生双折射现象，不同波长的光通过时会产生一定的延迟量，通过调节液晶的成分配比，可以改变延迟量。上下偏振片上附着有补偿膜。通过调节液晶的延迟量和偏振片补偿膜的补偿值，使背光所发出的光在各个波长发生变化，相当于使背光的发光波长峰曲线产生轻微的移动，以调节发光波长峰峰值对应的波长，与彩色滤光片的红、绿、蓝三种像素对应的波长最为接近，如图4所示，可以实现最高色纯度的红光、绿光、蓝光。延迟量和补偿值要视彩色滤光片三种像素对应的波长和背光的发光波长峰曲线而定，按长期生产所得的经验值试灌，液晶延迟量在800-860nm之间，上下偏振片补偿值均为430nm，调节偏光片角度达到最佳显示效果，加上背光源制成模组，然后用亮度色度测试仪BM-7或其它仪器测出全屏红色、绿色、蓝色画面的色度坐标值，在CIE色度坐标轴中画出对应的三角形，与美国国家电视系统委员会(NTSC)规定的标准形式的三原色-红(0.67，0.33)、绿(0.21，0.71)和蓝(0.14，0.08)三点所形成的标准三角形相对比。如果三角形的形状相对于标准三角形部分偏向蓝色一边，则需适当减小液晶的延迟量或增加偏振片的补偿值；如果部分偏向红色一边，则需适当增加液晶的延迟量或减小偏振片的补偿值，以实现三角形的形状与标准三角形相似，达到最大面积。从而使液晶的延迟量和偏振片的补偿膜所组成的光学系统使彩色滤光片的红、绿、蓝像素的波长正好和背光源的两个主波长峰达到最佳的匹配，一个波长峰在彩色滤光片蓝像素波长处，另一个波长峰位于彩色滤光片红像素波长与绿像素波长中心处，实现背光源发出的光分别经过红像素、绿像素和蓝像素时，该像素波长的光均几乎完全通过而其它像素的光几乎完全被吸收，从而实现各像素光的色纯度最高，以达到CSTN液晶显示器的NTSC比大于45％。
Claims (9)
1.一种高色度的CSTN液晶显示器，包括第一透明基板、与第一透明基板面对的第二透明基板、密封在第一透明基板和第二透明基板之间的液晶、彩色滤光片、上下偏振片和背光源，所述彩色滤光片附着于第一透明基板或第二透明基板的内侧面，所述上偏振片附着于第一透明基板的外侧面，所述下偏振片附着于第二透明基板的外侧面，所述背光源位于下偏振片的外侧面，其特征在于：所述彩色滤光片的色度NTSC比大于或等于60％，所述背光源发出的光波中具有两个主发光波长峰，且第一主发光波长峰位于蓝光波长范围内，第二主发光波长峰位于红光和绿光的中间光的波长范围内。
2.如权利要求1所述的CSTN液晶显示器，其特征在于：所述彩色滤光片的色度NTSC比为65％。
3.如权利要求1或2所述的CSTN液晶显示器，其特征在于：所述第二主发光波长峰位于波长范围为530nm～610nm的黄光区域。
4.如权利要求3所述的CSTN液晶显示器，其特征在于：所述液晶的成分配比所确定的延迟量和上下偏振片的补偿值使背光源的第一主发光波长峰在彩色滤光片的蓝像素的波长处、第二主发光波长峰在彩色滤光片的红像素波长与绿像素波长的连线中心的波长处。
5.CSTN液晶显示器实现高色度的方法，其特征在于包括以下步骤：
使彩色滤光片的色度NTSC比大于或等于60％；
使背光源发出的光波中具有两个主发光波长峰，且第一主发光波长峰位于蓝光波长范围内，第二主发光波长峰位于红光和绿光的中间光的波长范围内。
6.如权利要求5所述的CSTN液晶显示器实现高色度的方法，其特征在于：使彩色滤光片的色度NTSC比等于65％。
7.如权利要求5或6所述的CSTN液晶显示器实现高色度的方法，其特征在于：使第二主发光波长峰位于波长范围为530nm～610nm的黄光区域。
8.如权利要求7所述的CSTN液晶显示器实现高色度的方法，其特征在于：还包括光波长峰匹配调节步骤，所述光波长峰匹配调节步骤包括调节液晶的延迟量和上下偏振片的补偿值使背光源的第一主发光波长峰在彩色滤光片的蓝像素的波长处、第二主发光波长峰在彩色滤光片的红像素波长与绿像素波长的连线中心的波长处。
9.如权利要求8所述的CSTN液晶显示器实现高色度的方法，其特征在于：所述液晶的延迟量为通过调节液晶的成分配比实现。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENZHEN BYD ELECTRONIC COMPONENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BIYADI CO., LTD. Effective date: 20150901 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150901 Address after: 518119 Guangdong province Shenzhen City Dapeng new Kwai town Yanan Road No. 1 building experimental Byd Co Patentee after: SHENZHEN BYD ELECTRONIC COMPONENT Co.,Ltd. Address before: Kwai Chung town Yanan Road, BYD Industrial Park in Longgang District of Shenzhen City, Guangdong province 518119 Patentee before: BYD Co.,Ltd. |
|
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Address after: 518119 Guangdong province Shenzhen City Dapeng new Kwai town Yanan Road No. 1 building experimental Byd Co Patentee after: Shenzhen helitai photoelectric Co.,Ltd. Address before: 518119 Guangdong province Shenzhen City Dapeng new Kwai town Yanan Road No. 1 building experimental Byd Co Patentee before: SHENZHEN BYD ELECTRONIC COMPONENT Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080903 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |