專利名稱：穿透式彩色液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種顯示器，特別是有關(guān)一種彩色液晶顯示器(LiquidCrystal Display，LCD)。
就目前的習(xí)知技藝而言，彩色液晶顯示器的色純度(colorsaturation)，受限于彩色濾光片的三原色色塊本身的色純度。目前液晶顯示器的色彩與傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)電視，雖然相去不遠(yuǎn)，還是稍嫌遜色，此其一。再者，彩色濾光片的色純度愈高、光線的穿透率就愈低，這對使用背光的穿透式液晶顯示器而言永遠(yuǎn)是一個(gè)折衷妥協(xié)；因?yàn)榇┩嘎实停硎颈彻獾氖褂眯实?。而為了色純度而增加耗電是?xí)知技藝不得已的折衷妥協(xié)，此其二。
因此，本實(shí)用新型即在針對上述的缺失，提出一種可以同時(shí)兼顧高穿透率與高色純度的顯示效果的穿透式彩色液晶顯示器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的，系在提供一種穿透式彩色液晶顯示器，它可在維持高背光使用率的情況下，同時(shí)得到高色純度的效果。
本實(shí)用新型的另一目的，系在提供一種穿透式彩色液晶顯示器，使其色純度顯示效果，可以不受穿透率的限制，進(jìn)而增加設(shè)計(jì)自由度。
為達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，包括有一穿透式液晶顯示面板，至少由一對彼此相對且其間夾置有液晶層的透明基板所組成；一背光光源，它在可見光區(qū)域內(nèi)的光譜的主要構(gòu)成成分，至少由分別為紅色、綠色與藍(lán)色的窄頻光源成分所組成，其中(a)該紅色的窄頻光源成分的波長峰值落在590-750納米之間，波長半高全寬小于80納米；(b)該綠色的窄頻光源成分的波長峰值落在500-560納米之間，波長半高全寬小于80納米；(c)該藍(lán)色的窄頻光源成分的波長峰值落在400-480納米之間，波長半高全寬小于80納米；以及一搭配該背光光源的彩色濾光片，設(shè)置于該兩透明基板之間，且至少由分別為紅色、綠色與藍(lán)色的彩色色塊所組成，其中(a)該紅色色塊的穿透光譜對該紅色窄頻光源的穿透率至少為90％，且對該綠色及藍(lán)色窄頻光源成分呈選擇性吸收，使得紅色色塊對綠色與藍(lán)色窄頻光源成分的透過率分別不超過5％；(b)該綠色色塊的穿透光譜對該綠色窄頻光源的穿透率至少為90％，且對該紅色與藍(lán)色窄頻光源成分呈選擇性吸收，使得綠色色塊對紅色與藍(lán)色窄頻光源成分的透過率分別不超過5％；及(c)該藍(lán)色色塊的穿透光譜對該藍(lán)色窄頻光源的穿透率至少為90％，且對該綠色與紅色窄頻光源成分呈選擇性吸收，使得藍(lán)色色塊對綠色與紅色窄頻光源成分的透過率分別不超過5％。
該液晶顯示面板的至少一片透明基板上，設(shè)置有用以驅(qū)動個(gè)別畫素的二極體或者是場效應(yīng)電晶體元件。
該液晶顯示面板是使用超扭絞絲狀模式，并以多工掃描的方式驅(qū)動。
該液晶顯示面板系使用扭絞絲狀模式。
該背光光源經(jīng)組合成為白色，其色度座標(biāo)滿足下列公式(x-0.316)^2+(y-0.320)^2＜(0.08)^2。
該背光光源是發(fā)光二極體。
該背光光源是冷陰極螢光發(fā)光裝置。
由于采用上述方案，本實(shí)用新型的積極效果是一、本實(shí)用新型采用的背光光源是由數(shù)個(gè)窄頻光源所組成，即至少由紅色、綠色及藍(lán)色的窄頻光源成分所組成，由此可得到高色純度；二、本實(shí)用新型采用的搭配該背光光源的彩色濾光片，設(shè)置于該兩透明基板之間，此彩色濾光板至少由紅色、綠色與藍(lán)色的彩色色塊所組成，且每一色塊光譜各形成有缺口狀的吸收帶，以此配合修改穿透光譜。
因此，本實(shí)用新型所提出的穿透式彩色液晶顯示器，其系在同時(shí)提高背光使用效率與顯示的色純度，使色純度與穿透率可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，兩者無須妥協(xié)，能在做到單色光色純度的同時(shí)，也提高背光使用效率，有效的解決了習(xí)知技術(shù)的缺陷。且本實(shí)用新型并無需改變現(xiàn)今的彩色液晶顯示器的機(jī)構(gòu)架構(gòu)與液晶光學(xué)設(shè)計(jì)，僅需改變的僅在于(1)背光光源的組成光譜以及(2)彩色濾光片的穿透光譜，故可適用于任何使用背光與彩色濾光片的彩色液晶顯示器。
圖2本實(shí)用新型穿透式薄膜電晶體彩色液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的紅、綠及藍(lán)色發(fā)光二極體組成的白色背光光源的波長光譜示意圖；圖4習(xí)知技術(shù)中所使用的彩色濾光片的紅色色塊的穿透光譜；圖5習(xí)知技術(shù)中所使用的彩色濾光片的綠色色塊的穿透光譜；圖6習(xí)知技術(shù)中所使用的彩色濾光片的藍(lán)色色塊的穿透光譜；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的彩色濾光片的紅色色塊的穿透光譜設(shè)計(jì)示意圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的彩色濾光片的綠色色塊的穿透光譜設(shè)計(jì)示意圖；圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的彩色濾光片的藍(lán)色色塊的穿透光譜設(shè)計(jì)示意圖；


圖10為本實(shí)用新型與習(xí)知技術(shù)的色度座標(biāo)(CIE色度座標(biāo))比較示意圖。件號說明10 穿透式超扭絞絲狀彩色液晶顯示器12 上基板14 下基板16 液晶層18 上補(bǔ)償片20 上偏光片22 透明電極 24 配向?qū)?6 配向?qū)?8 透明電極30 彩色濾光片32 下補(bǔ)償片34 下偏光片36 背光組38 導(dǎo)光板40 背光光源50 穿透式薄膜電晶體彩色液晶顯示器52 畫素驅(qū)動元件具體實(shí)施方式
以下藉由具體實(shí)施例配合附圖詳加說明，當(dāng)更容易了解本實(shí)用新型的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
圖1為穿透式超扭絞絲狀(STN)彩色液晶顯示器的簡單結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，其系以觀看者由圖式的上方觀的的結(jié)構(gòu)示意圖，一穿透式薄膜電晶體(STN)彩色液晶顯示器10，系包括一對彼此相對的透明基板(substrate)，上基板12及下基板14，常用者為透明的玻璃基板或由其他透明材質(zhì)所構(gòu)成，二透明的基板12、14系以上下平行間隔的關(guān)系配置，在該上、下基板12、14之間夾置有一液晶層16。上基板12的上面貼有上補(bǔ)償片(phase retardationfilm)18與上偏光片(polarizer)20，且上補(bǔ)償片18可對色散做補(bǔ)償，也可以有改善視角的功效。上基板12面對液晶層16的表面設(shè)有一透明電極22，常用的材質(zhì)為ITO(indium tin oxide)，負(fù)責(zé)提供電壓，控制液晶分子方向，透明電極22與液晶層16之間覆蓋一層配向?qū)?4，使配向?qū)?4負(fù)責(zé)引導(dǎo)液晶分子的方向。
而在液晶層16與下基板14之間由上而下依序設(shè)置有一配向?qū)?6、一透明電極28以及一彩色濾光片30，彩色濾光片30系負(fù)責(zé)產(chǎn)生色彩(亦有將彩色濾光片置于液晶層上方者)。在下基板N的外表面貼設(shè)有一下補(bǔ)償片32與下偏光片34。最后，設(shè)置在穿透式STN彩色液晶顯示器10最下方系為背光組36，其系由設(shè)置在顯示器背光位置的導(dǎo)光板38以及位于導(dǎo)光板38一側(cè)端的背光光源40所組成，導(dǎo)光板38系將背光光源40的光線均勻分布到整個(gè)顯示區(qū)域；另外，亦可將背光光源40直接置于顯示面板下方。
第二圖為穿透式薄膜電晶體(TFT)彩色液晶顯示器50之間的簡單結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，除了在透明電極28與下基板14的間的晝素驅(qū)動元件52之外，基本的架構(gòu)與
圖1差異不大。由上而下依序?yàn)樯掀馄?0、上補(bǔ)償片18、上基板12、彩色濾光片30(亦可置于下基板的半反射層之上以避免組合誤差)、透明電極22、配向?qū)?4、液晶層16(TFT常用的液晶設(shè)計(jì)與STN不同)、配向?qū)?6、透明電極28以及負(fù)責(zé)提驅(qū)動個(gè)別畫素的畫素驅(qū)動元件52，然后是下基板14、下補(bǔ)償片32、下偏光片34，最后是背光組36。
其中，本實(shí)用新型系使用發(fā)光二極體或是冷陰極螢光發(fā)光裝置等等作為背光光源，以提供所需的窄頻光源；而在上述背光組36的實(shí)施例中所使用的背光光源40在可見光區(qū)域內(nèi)的光譜的主要構(gòu)成成分系采用紅色發(fā)光二板體LED、綠色LED及藍(lán)色LED所組成。該紅色的窄頻光源成分的波長峰值落在590-750納米之間，波長半高全寬(Wr)小于80納米；綠色的窄頻光源成分的波長峰值落在500-560納米之間，波長半高全寬(Wg)小于80納米；而藍(lán)色的窄頻光源成分的波長峰值落在400-480納米之間，波長半高全寬(Wg)小于80納米。如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例所使用的紅、綠及藍(lán)色發(fā)光二極體所組成的白色背光光源的波長光譜示意圖，本發(fā)明實(shí)施例使用紅色、綠色、及藍(lán)色三顆常見的發(fā)光二極體，波長峰值分別落于紅色615nm、綠色525nm以及藍(lán)色470nm。
圖4為習(xí)知技術(shù)所使用的彩色濾光片的紅色色塊光譜。為達(dá)高穿率要求，其紅色部分光譜(620-700nm)穿透率峰值約達(dá)90％，其他波長部分則約10％以下，甚至5％以下，以達(dá)到高色純度的目標(biāo)。圖5為習(xí)知技術(shù)所使用的彩色濾光片的綠色色塊光譜，為達(dá)高穿率的要求，其綠色部分光譜(500-570nm)穿透峰值約達(dá)85％，其他波長部分則約10％以下，甚至5％以下，以達(dá)到高色純度的目標(biāo)。圖6為習(xí)知技術(shù)所使用的彩色濾光片的藍(lán)色色塊光譜，為達(dá)高穿率的要求，其藍(lán)色部分光譜(420-500nm)穿透峰值約達(dá)85％，其他波長部分則約10％以下，甚至5％以下以達(dá)到高色純度的目標(biāo)。另外為使背光經(jīng)彩色濾光片的三色塊后能于視覺上混色成白色，故習(xí)知技術(shù)中三色塊的光譜必須同時(shí)配合達(dá)到一定的白平衡(white balance)，如此增加了色光阻調(diào)配上的限制，本實(shí)用新型則無此項(xiàng)限制。
圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的彩色濾光片的紅色色塊的穿透光譜，如圖所示，本實(shí)施例紅色色塊的穿透光譜僅要求在紅色波長615nm附近有高穿透率的波峰而形成紅光通過區(qū)，并在綠色及藍(lán)色LED的發(fā)光波長處則設(shè)計(jì)有穿透缺口，以加強(qiáng)吸收該二顆發(fā)光二極體的發(fā)光；吸收藍(lán)光的藍(lán)光吸收區(qū)，波長谷值落于470nm，吸收綠光的綠光吸收區(qū)，波長谷值落于525nm。其中無關(guān)區(qū)的波長范圍為本實(shí)用新型的紅色色塊中可任意、彈性設(shè)計(jì)，而不影響顯示。
圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的彩色濾光片的綠色色塊的穿透光譜，如圖所示，本實(shí)施例綠色色塊的穿透光譜僅要求在綠色波長525nm附近有高穿透率的波峰而形成綠光通過區(qū)，并在紅色及藍(lán)色LED的發(fā)光波長處則設(shè)計(jì)穿透缺口，加強(qiáng)吸收紅藍(lán)發(fā)光二極體的發(fā)光；吸收紅光的紅光吸收區(qū)，波長谷值落于615nm，吸收藍(lán)光的藍(lán)光吸收區(qū)，波長谷值落于470nm。其中無關(guān)區(qū)的波長范圍為本實(shí)用新型的綠色色塊中可任意、彈性設(shè)計(jì)，而不影響顯示。
圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例所使用的彩色濾光片的藍(lán)色色塊的穿透光譜，如圖所示，該藍(lán)色色塊的穿透光譜僅要求在藍(lán)色波長470nm附近有高穿透率的波峰而形成藍(lán)光通過區(qū)，并在紅色及綠色LED的發(fā)光波長處設(shè)計(jì)穿透缺口，加強(qiáng)吸收這兩顆發(fā)光二極體的發(fā)光；吸收紅光的紅光吸收區(qū)，波長谷值落于615nm，吸收綠光的濾光吸收區(qū)，波長谷值落于525nm。其中無關(guān)區(qū)的波長范圍為本實(shí)用新型的藍(lán)色色塊中可任意、彈性設(shè)計(jì)，而不影響顯示。
本實(shí)用新型的目的系在使色純度與穿透率可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，兩者無須妥協(xié)，能在做到單色光色純度的同時(shí)，也提高背光使用效率。且本實(shí)用新型并無需改變現(xiàn)今的彩色液晶顯示器的機(jī)構(gòu)架構(gòu)與液晶光學(xué)設(shè)計(jì)，僅需改變的僅在于(1)背光光源的組成光譜以及(2)彩色濾光片的穿透光譜，故可適用于任何使用背光與彩色濾光片的彩色液晶顯示器。為求解釋清楚以下使用較具體的實(shí)例說明。
(1)背光光源的組成光譜--窄頻組合光源可見光的波長大約在400到750nm之間，習(xí)知的白色背光光源，都竭盡所能地將光譜做成均勻分布?？墒欠催^來說，窄頻光源的色純度卻是最高的；除了紫色區(qū)外，整個(gè)彩度座標(biāo)(CIE色座標(biāo))的邊界就是由單頻光源所定義的最純顏色的極限。本實(shí)用新型中的光源就是要由數(shù)個(gè)窄頻光源所組成。舉例說明，一般發(fā)光二極體(LED)的色純度已經(jīng)是相當(dāng)高的，本實(shí)用新型選用紅、綠、藍(lán)三顆LED，調(diào)整適當(dāng)?shù)南鄬?qiáng)度組成白色光源(參閱圖3)，此種光源配合彩色濾光片，色純度當(dāng)然會有改善，但是還沒有達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果；因?yàn)?，?xí)知的彩色濾光片已經(jīng)為了色純度而犧牲穿透率。
(2)彩色濾光片的穿透光譜--含窄頻吸收的彩色濾光片為使穿透率與色純度同時(shí)改善，彩色濾光片的穿透光譜必須也配合修改。以紅、綠、藍(lán)三顆發(fā)光二極體(LED)的光源為例，在顯示純紅色時(shí)，液晶顯示器(LCD)將通過藍(lán)色與綠色色塊的光線阻絕，只有紅色色塊的LCD是穿透的。此時(shí)，彩色濾光片的紅色色塊真正需要在意的只是紅、綠、藍(lán)三顆LED的三個(gè)波長，在染料的選擇上空間就大的多了。尤其是，本實(shí)用新型系容許所有的紅色LED的紅光通過，所以要針對綠色與藍(lán)色LED的綠光與藍(lán)光兩種波長做選擇性吸收，同時(shí)留意不對紅色LED的紅光吸收即可。因?yàn)楸彻夤庠礇]有其他波長的成分，彩色濾光片在其他波長的穿透率，根本不影響顯示效果。例如，將紅色色塊的穿透光譜設(shè)計(jì)成對紅色LED的紅光穿透95％，但是對綠色與藍(lán)色LED的綠光與藍(lán)光的穿透率分別小于3％。在純紅色顯示時(shí)，看到的絕大部分是紅色LED的紅光；穿透率與色純度可以同時(shí)兼顧，并可有效解決習(xí)知技術(shù)的缺失，且該穿透率的提高亦直接代表背光的使用效率增加。
上面所述僅就紅色光譜舉例說明，依此可以類推為了要能夠顯示高純度的綠色，本實(shí)用新型必須修改彩色濾光片的綠色色塊的光譜，使其針對紅光與藍(lán)光LED的波長，加強(qiáng)吸收。同理，為了要能夠顯示高純度的藍(lán)色，本實(shí)用新型必須修改彩色濾光片的藍(lán)色色塊的光譜使其針對紅光與綠光LED的波長，加強(qiáng)吸收。
因此，本實(shí)用新型所提出的穿透式彩色液晶顯示器，其系在同時(shí)提高背光使用效率與顯示的色純度。
圖10為本實(shí)用新型與習(xí)知技術(shù)的彩度座標(biāo)示意圖，如圖所示，本實(shí)用新型確實(shí)可以得到較佳的色濃度。
以上所述的實(shí)施例僅系為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本實(shí)用新型的專利范圍，即大凡依本實(shí)用新型所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，包括有一穿透式液晶顯示面板，至少由一對彼此相對且其間夾置有液晶層的透明基板所組成；一背光光源，它在可見光區(qū)域內(nèi)的光譜的主要構(gòu)成成分，至少由分別為紅色、綠色與藍(lán)色的窄頻光源成分所組成，其中(a)該紅色的窄頻光源成分的波長峰值落在590-750納米之間，波長半高全寬小于80納米；(b)該綠色的窄頻光源成分的波長峰值落在500-560納米之間，波長半高全寬小于80納米；(c)該藍(lán)色的窄頻光源成分的波長峰值落在400-480納米之間，波長半高全寬小于80納米；以及一搭配該背光光源的彩色濾光片，設(shè)置于該兩透明基板之間，且至少由分別為紅色、綠色與藍(lán)色的彩色色塊所組成，其中(a)該紅色色塊的穿透光譜對該紅色窄頻光源的穿透率至少為90％，且對該綠色及藍(lán)色窄頻光源成分呈選擇性吸收，使得紅色色塊對綠色與藍(lán)色窄頻光源成分的透過率分別不超過5％；(b)該綠色色塊的穿透光譜對該綠色窄頻光源的穿透率至少為90％，且對該紅色與藍(lán)色窄頻光源成分呈選擇性吸收，使得綠色色塊對紅色與藍(lán)色窄頻光源成分的透過率分別不超過5％；及(c)該藍(lán)色色塊的穿透光譜對該藍(lán)色窄頻光源的穿透率至少為90％，且對該綠色與紅色窄頻光源成分呈選擇性吸收，使得藍(lán)色色塊對綠色與紅色窄頻光源成分的透過率分別不超過5％。
2.如權(quán)利要求1所述穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，該液晶顯示面板的至少一片透明基板上，設(shè)置有用以驅(qū)動個(gè)別畫素的二極體或者是場效應(yīng)電晶體元件。
3.如權(quán)利要求1所述穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，該液晶顯示面板是使用超扭絞絲狀模式，并以多工掃描的方式驅(qū)動。
4.如權(quán)利要求1或2所述穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，該液晶顯示面板系使用扭絞絲狀模式。
5.如權(quán)利要求1所述穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，該背光光源經(jīng)組合成為白色，其色度座標(biāo)滿足下列公式(x-0.316)^2+(y-0.320)^2＜(0.08)^2。
6.如權(quán)利要求1所述穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，該背光光源是發(fā)光二極體。
7.如權(quán)利要求1所述穿透式彩色液晶顯示器，其特征在于，該背光光源是冷陰極螢光發(fā)光裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種穿透式彩色液晶顯示器，其所使用的白色背光光源系采用數(shù)個(gè)窄頻寬的單色光源組合而成，而用以顯示色彩的彩色濾光片系配合各該單色光源的波長設(shè)計(jì)，使各該彩色濾光片得以對該色的單色光源穿透，同時(shí)對其他色的單色光源的波長做選擇性吸收。本實(shí)用新型可在維持高背光使用效率的同時(shí)，也可得到高色純度的效果?？蛇m用于任何使用背光與彩色濾光片的彩色液晶顯示器。
文檔編號G02F1/1335GK2553398SQ02231530
公開日2003年5月28日 申請日期2002年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者張平, 林昶伸 申請人:凌巨科技股份有限公司