CN2553398Y - 穿透式彩色液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种穿透式彩色液晶显示器，其所使用的白色背光光源系采用数个窄频宽的单色光源组合而成，而用以显示色彩的彩色滤光片系配合各该单色光源的波长设计，使各该彩色滤光片得以对该色的单色光源穿透，同时对其他色的单色光源的波长做选择性吸收。本实用新型可在维持高背光使用效率的同时，也可得到高色纯度的效果。可适用于任何使用背光与彩色滤光片的彩色液晶显示器。

Description

穿透式彩色液晶显示器

技术领域

本实用新型涉及一种显示器，特别是有关一种彩色液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)。

技术背景

液晶显示器是用来显示的光电产品，其中超扭绞丝状液晶显示器(STNLCD)是携带型电子产品(如：手机、PDA、电子字典、等等)显示器的主流技术；而薄膜电晶体液晶显示器(TFTLCD)也几乎是笔记型电脑上的显示器的唯一选择。桌上型个人电脑的液晶显示器，其厚度大概只有传统映像管显示器的20％，重量也只有10％，可以大幅节省空间，除了重量轻厚度薄之外，液晶显示器(LCD)萤幕不会闪烁、也不会有辐射而且耗电量低，所以愈来愈受市场欢迎。液晶电视的普及，更将引发下一波资讯家电的革命。

就目前的习知技艺而言，彩色液晶显示器的色纯度(colorsaturation)，受限于彩色滤光片的三原色色块本身的色纯度。目前液晶显示器的色彩与传统的阴极射线管(CRT)电视，虽然相去不远，还是稍嫌逊色，此其一。再者，彩色滤光片的色纯度愈高、光线的穿透率就愈低，这对使用背光的穿透式液晶显示器而言永远是一个折衷妥协；因为穿透率低，表示背光的使用效率低。而为了色纯度而增加耗电是习知技艺不得已的折衷妥协，此其二。

因此，本实用新型即在针对上述的缺失，提出一种可以同时兼顾高穿透率与高色纯度的显示效果的穿透式彩色液晶显示器。

发明内容

本实用新型的主要目的，系在提供一种穿透式彩色液晶显示器，它可在维持高背光使用率的情况下，同时得到高色纯度的效果。

本实用新型的另一目的，系在提供一种穿透式彩色液晶显示器，使其色纯度显示效果，可以不受穿透率的限制，进而增加设计自由度。

为达到上述的目的，本实用新型的技术方案是：

一种穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，包括有：

一穿透式液晶显示面板，至少由一对彼此相对且其间夹置有液晶层的透明基板所组成；

一背光光源，它在可见光区域内的光谱的主要构成成分，至少由分别为红色、绿色与蓝色的窄频光源成分所组成，其中：

(a)该红色的窄频光源成分的波长峰值落在590-750纳米之间，

                          波长半高全宽小于80纳米；

(b)该绿色的窄频光源成分的波长峰值落在500-560纳米之间，

                          波长半高全宽小于80纳米；

(c)该蓝色的窄频光源成分的波长峰值落在400-480纳米之间，

                          波长半高全宽小于80纳米；以及

一搭配该背光光源的彩色滤光片，设置于该两透明基板之间，且至少由分别为红色、绿色与蓝色的彩色色块所组成，其中：

(a)该红色色块的穿透光谱对该红色窄频光源的穿透率至少为90％，且对该绿色及蓝色窄频光源成分呈选择性吸收，使得红色色块对绿色与蓝色窄频光源成分的透过率分别不超过5％；

(b)该绿色色块的穿透光谱对该绿色窄频光源的穿透率至少为90％，且对该红色与蓝色窄频光源成分呈选择性吸收，使得绿色色块对红色与蓝色窄频光源成分的透过率分别不超过5％；及

(c)该蓝色色块的穿透光谱对该蓝色窄频光源的穿透率至少为90％，且对该绿色与红色窄频光源成分呈选择性吸收，使得蓝色色块对绿色与红色窄频光源成分的透过率分别不超过5％。

该液晶显示面板的至少一片透明基板上，设置有用以驱动个别画素的二极体或者是场效应电晶体元件。

该液晶显示面板是使用超扭绞丝状模式，并以多工扫描的方式驱动。

该液晶显示面板系使用扭绞丝状模式。

该背光光源经组合成为白色，其色度座标满足下列公式：

    (x-0.316)^2+(y-0.320)^2＜(0.08)^2。

该背光光源是发光二极体。

该背光光源是冷阴极萤光发光装置。

由于采用上述方案，本实用新型的积极效果是：

一、本实用新型采用的背光光源是由数个窄频光源所组成，即至少由红色、绿色及蓝色的窄频光源成分所组成，由此可得到高色纯度；

二、本实用新型采用的搭配该背光光源的彩色滤光片，设置于该两透明基板之间，此彩色滤光板至少由红色、绿色与蓝色的彩色色块所组成，且每一色块光谱各形成有缺口状的吸收带，以此配合修改穿透光谱。

因此，本实用新型所提出的穿透式彩色液晶显示器，其系在同时提高背光使用效率与显示的色纯度，使色纯度与穿透率可以独立设计，两者无须妥协，能在做到单色光色纯度的同时，也提高背光使用效率，有效的解决了习知技术的缺陷。且本实用新型并无需改变现今的彩色液晶显示器的机构架构与液晶光学设计，仅需改变的仅在于(1)背光光源的组成光谱以及(2)彩色滤光片的穿透光谱，故可适用于任何使用背光与彩色滤光片的彩色液晶显示器。

附图说明

图1本实用新型穿透式超扭绞丝状彩色液晶显示器结构示意图；

图2本实用新型穿透式薄膜电晶体彩色液晶显示器结构示意图；

图3本实用新型实施例所使用的红、绿及蓝色发光二极体组成的白色背光光源的波长光谱示意图；

图4习知技术中所使用的彩色滤光片的红色色块的穿透光谱；

图5习知技术中所使用的彩色滤光片的绿色色块的穿透光谱；

图6习知技术中所使用的彩色滤光片的蓝色色块的穿透光谱；

图7为本实用新型实施例所使用的彩色滤光片的红色色块的穿透光谱设计示意图；

图8为本实用新型实施例所使用的彩色滤光片的绿色色块的穿透光谱设计示意图；

图9为本实用新型实施例所使用的彩色滤光片的蓝色色块的穿透光谱设计示意图；

图10为本实用新型与习知技术的色度座标(CIE色度座标)比较示意图。件号说明：

10  穿透式超扭绞丝状彩色液晶显示器

12  上基板                            14  下基板

16  液晶层                            18  上补偿片

20  上偏光片

22  透明电极                          24  配向层

26  配向层                            28  透明电极

30  彩色滤光片                        32  下补偿片

34  下偏光片

36  背光组                            38  导光板

40  背光光源

50  穿透式薄膜电晶体彩色液晶显示器

52  画素驱动元件

具体实施方式

以下藉由具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

图1为穿透式超扭绞丝状(STN)彩色液晶显示器的简单结构示意图，如图所示，其系以观看者由图式的上方观的的结构示意图，一穿透式薄膜电晶体(STN)彩色液晶显示器10，系包括一对彼此相对的透明基板(substrate)，上基板12及下基板14，常用者为透明的玻璃基板或由其他透明材质所构成，二透明的基板12、14系以上下平行间隔的关系配置，在该上、下基板12、14之间夹置有一液晶层16。上基板12的上面贴有上补偿片(phase retardationfilm)18与上偏光片(polarizer)20，且上补偿片18可对色散做补偿，也可以有改善视角的功效。上基板12面对液晶层16的表面设有一透明电极22，常用的材质为ITO(indium tin oxide)，负责提供电压，控制液晶分子方向，透明电极22与液晶层16之间覆盖一层配向层24，使配向层24负责引导液晶分子的方向。

而在液晶层16与下基板14之间由上而下依序设置有一配向层26、一透明电极28以及一彩色滤光片30，彩色滤光片30系负责产生色彩(亦有将彩色滤光片置于液晶层上方者)。在下基板N的外表面贴设有一下补偿片32与下偏光片34。最后，设置在穿透式STN彩色液晶显示器10最下方系为背光组36，其系由设置在显示器背光位置的导光板38以及位于导光板38一侧端的背光光源40所组成，导光板38系将背光光源40的光线均匀分布到整个显示区域；另外，亦可将背光光源40直接置于显示面板下方。

第二图为穿透式薄膜电晶体(TFT)彩色液晶显示器50之间的简单结构示意图，如图所示，除了在透明电极28与下基板14的间的昼素驱动元件52之外，基本的架构与图1差异不大。由上而下依序为：上偏光片20、上补偿片18、上基板12、彩色滤光片30(亦可置于下基板的半反射层之上以避免组合误差)、透明电极22、配向层24、液晶层16(TFT常用的液晶设计与STN不同)、配向层26、透明电极28以及负责提驱动个别画素的画素驱动元件52，然后是下基板14、下补偿片32、下偏光片34，最后是背光组36。

其中，本实用新型系使用发光二极体或是冷阴极萤光发光装置等等作为背光光源，以提供所需的窄频光源；而在上述背光组36的实施例中所使用的背光光源40在可见光区域内的光谱的主要构成成分系采用红色发光二板体LED、绿色LED及蓝色LED所组成。该红色的窄频光源成分的波长峰值落在590-750纳米之间，波长半高全宽(Wr)小于80纳米；绿色的窄频光源成分的波长峰值落在500-560纳米之间，波长半高全宽(Wg)小于80纳米；而蓝色的窄频光源成分的波长峰值落在400-480纳米之间，波长半高全宽(Wg)小于80纳米。如图3所示，为本发明实施例所使用的红、绿及蓝色发光二极体所组成的白色背光光源的波长光谱示意图，本发明实施例使用红色、绿色、及蓝色三颗常见的发光二极体，波长峰值分别落于红色615nm、绿色525nm以及蓝色470nm。

图4为习知技术所使用的彩色滤光片的红色色块光谱。为达高穿率要求，其红色部分光谱(620-700nm)穿透率峰值约达90％，其他波长部分则约10％以下，甚至5％以下，以达到高色纯度的目标。图5为习知技术所使用的彩色滤光片的绿色色块光谱，为达高穿率的要求，其绿色部分光谱(500-570nm)穿透峰值约达85％，其他波长部分则约10％以下，甚至5％以下，以达到高色纯度的目标。图6为习知技术所使用的彩色滤光片的蓝色色块光谱，为达高穿率的要求，其蓝色部分光谱(420-500nm)穿透峰值约达85％，其他波长部分则约10％以下，甚至5％以下以达到高色纯度的目标。另外为使背光经彩色滤光片的三色块后能于视觉上混色成白色，故习知技术中三色块的光谱必须同时配合达到一定的白平衡(white balance)，如此增加了色光阻调配上的限制，本实用新型则无此项限制。

图7为本实用新型实施例所使用的彩色滤光片的红色色块的穿透光谱，如图所示，本实施例红色色块的穿透光谱仅要求在红色波长615nm附近有高穿透率的波峰而形成红光通过区，并在绿色及蓝色LED的发光波长处则设计有穿透缺口，以加强吸收该二颗发光二极体的发光；吸收蓝光的蓝光吸收区，波长谷值落于470nm，吸收绿光的绿光吸收区，波长谷值落于525nm。其中无关区的波长范围为本实用新型的红色色块中可任意、弹性设计，而不影响显示。

图8为本实用新型实施例所使用的彩色滤光片的绿色色块的穿透光谱，如图所示，本实施例绿色色块的穿透光谱仅要求在绿色波长525nm附近有高穿透率的波峰而形成绿光通过区，并在红色及蓝色LED的发光波长处则设计穿透缺口，加强吸收红蓝发光二极体的发光；吸收红光的红光吸收区，波长谷值落于615nm，吸收蓝光的蓝光吸收区，波长谷值落于470nm。其中无关区的波长范围为本实用新型的绿色色块中可任意、弹性设计，而不影响显示。

图9为本实用新型实施例所使用的彩色滤光片的蓝色色块的穿透光谱，如图所示，该蓝色色块的穿透光谱仅要求在蓝色波长470nm附近有高穿透率的波峰而形成蓝光通过区，并在红色及绿色LED的发光波长处设计穿透缺口，加强吸收这两颗发光二极体的发光；吸收红光的红光吸收区，波长谷值落于615nm，吸收绿光的滤光吸收区，波长谷值落于525nm。其中无关区的波长范围为本实用新型的蓝色色块中可任意、弹性设计，而不影响显示。

本实用新型的目的系在使色纯度与穿透率可以独立设计，两者无须妥协，能在做到单色光色纯度的同时，也提高背光使用效率。且本实用新型并无需改变现今的彩色液晶显示器的机构架构与液晶光学设计，仅需改变的仅在于(1)背光光源的组成光谱以及(2)彩色滤光片的穿透光谱，故可适用于任何使用背光与彩色滤光片的彩色液晶显示器。为求解释清楚以下使用较具体的实例说明。

(1)背光光源的组成光谱--窄频组合光源

可见光的波长大约在400到750nm之间，习知的白色背光光源，都竭尽所能地将光谱做成均匀分布。可是反过来说，窄频光源的色纯度却是最高的；除了紫色区外，整个彩度座标(CIE色座标)的边界就是由单频光源所定义的最纯颜色的极限。本实用新型中的光源就是要由数个窄频光源所组成。举例说明，一般发光二极体(LED)的色纯度已经是相当高的，本实用新型选用红、绿、蓝三颗LED，调整适当的相对强度组成白色光源(参阅图3)，此种光源配合彩色滤光片，色纯度当然会有改善，但是还没有达到最佳的设计效果；因为，习知的彩色滤光片已经为了色纯度而牺牲穿透率。

(2)彩色滤光片的穿透光谱--含窄频吸收的彩色滤光片为使穿透率与色纯度同时改善，彩色滤光片的穿透光谱必须也配合修改。以红、绿、蓝三颗发光二极体(LED)的光源为例，在显示纯红色时，液晶显示器(LCD)将通过蓝色与绿色色块的光线阻绝，只有红色色块的LCD是穿透的。此时，彩色滤光片的红色色块真正需要在意的只是红、绿、蓝三颗LED的三个波长，在染料的选择上空间就大的多了。尤其是，本实用新型系容许所有的红色LED的红光通过，所以要针对绿色与蓝色LED的绿光与蓝光两种波长做选择性吸收，同时留意不对红色LED的红光吸收即可。因为背光光源没有其他波长的成分，彩色滤光片在其他波长的穿透率，根本不影响显示效果。例如，将红色色块的穿透光谱设计成：对红色LED的红光穿透95％，但是对绿色与蓝色LED的绿光与蓝光的穿透率分别小于3％。在纯红色显示时，看到的绝大部分是红色LED的红光；穿透率与色纯度可以同时兼顾，并可有效解决习知技术的缺失，且该穿透率的提高亦直接代表背光的使用效率增加。

上面所述仅就红色光谱举例说明，依此可以类推：为了要能够显示高纯度的绿色，本实用新型必须修改彩色滤光片的绿色色块的光谱，使其针对红光与蓝光LED的波长，加强吸收。同理，为了要能够显示高纯度的蓝色，本实用新型必须修改彩色滤光片的蓝色色块的光谱使其针对红光与绿光LED的波长，加强吸收。

因此，本实用新型所提出的穿透式彩色液晶显示器，其系在同时提高背光使用效率与显示的色纯度。图10为本实用新型与习知技术的彩度座标示意图，如图所示，本实用新型确实可以得到较佳的色浓度。

以上所述的实施例仅系为说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，当不能以之限定本实用新型的专利范围，即大凡依本实用新型所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本实用新型的专利范围内。

Claims (7)

1、一种穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，包括有：

一穿透式液晶显示面板，至少由一对彼此相对且其间夹置有液晶层的透明基板所组成；

一背光光源，它在可见光区域内的光谱的主要构成成分，至少由分别为红色、绿色与蓝色的窄频光源成分所组成，其中：

(a)该红色的窄频光源成分的波长峰值落在590-750纳米之间，

                          波长半高全宽小于80纳米；

(b)该绿色的窄频光源成分的波长峰值落在500-560纳米之间，

                          波长半高全宽小于80纳米；

(c)该蓝色的窄频光源成分的波长峰值落在400-480纳米之间，

                          波长半高全宽小于80纳米；以及

一搭配该背光光源的彩色滤光片，设置于该两透明基板之间，且至少由分别为红色、绿色与蓝色的彩色色块所组成，其中：

(a)该红色色块的穿透光谱对该红色窄频光源的穿透率至少为90％，且对该绿色及蓝色窄频光源成分呈选择性吸收，使得红色色块对绿色与蓝色窄频光源成分的透过率分别不超过5％；

(b)该绿色色块的穿透光谱对该绿色窄频光源的穿透率至少为90％，且对该红色与蓝色窄频光源成分呈选择性吸收，使得绿色色块对红色与蓝色窄频光源成分的透过率分别不超过5％；及

(c)该蓝色色块的穿透光谱对该蓝色窄频光源的穿透率至少为90％，且对该绿色与红色窄频光源成分呈选择性吸收，使得蓝色色块对绿色与红色窄频光源成分的透过率分别不超过5％。

2、如权利要求1所述穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，该液晶显示面板的至少一片透明基板上，设置有用以驱动个别画素的二极体或者是场效应电晶体元件。

3、如权利要求1所述穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，该液晶显示面板是使用超扭绞丝状模式，并以多工扫描的方式驱动。

4、如权利要求1或2所述穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，该液晶显示面板系使用扭绞丝状模式。

5、如权利要求1所述穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，该背光光源经组合成为白色，其色度座标满足下列公式：

(x-0.316)^2+(y-0.320)^2＜(0.08)^2。

6、如权利要求1所述穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，该背光光源是发光二极体。

7、如权利要求1所述穿透式彩色液晶显示器，其特征在于，该背光光源是冷阴极萤光发光装置。

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