專利名稱:色轉(zhuǎn)換彩色濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，尤有關(guān)一種運(yùn)用于具短波長(zhǎng)(10nm-490nm)發(fā)光頻譜背光源的顯示裝置的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器。
背景技術(shù)：
圖1為示意圖，顯示一公知彩色濾光器(color filter)的設(shè)計(jì)。如圖1所示，公知彩色濾光器100是于一玻璃基板102上形成一彩色濾光層104及一表面保護(hù)層(overcoat layer)106。彩色濾光層104包含紅色濾光跡區(qū)(filter trace)104a、綠色濾光跡區(qū)104b、藍(lán)色濾光跡區(qū)104c、及兩濾光跡區(qū)間提供遮光作用的黑矩陣(black matrix；BM)104d。各個(gè)濾光跡區(qū)例如可由不同顏色的有機(jī)顏料所構(gòu)成。當(dāng)白色背光108通過彩色濾光層104后，可濾出紅光110、綠光112及藍(lán)光114的不同色光，借由調(diào)整不同色光的強(qiáng)度并混合后可呈現(xiàn)所期望的顯示顏色。
目前以發(fā)光二極管(light emitting diode；LED)當(dāng)作背光源，并結(jié)合一導(dǎo)光板(未圖標(biāo))將點(diǎn)或線光源轉(zhuǎn)換成面光源的設(shè)計(jì)，進(jìn)入彩色濾光器的光線顏色是由發(fā)光二極管的發(fā)光顏色決定。因此，因入射至彩色濾光層104的光線必須為白光，故目前彩色化顯示器的LED背光源均采用白光LED。然而，白光LED的價(jià)格較高，若能采用如藍(lán)光LED或紫外光LED的類具短波長(zhǎng)(150nm-490nm)發(fā)光頻譜的LED背光源，不僅可降低制造成本，且可獲得提高光源亮度及色溫的效果，并有較佳的光轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在提供一種色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其能搭配一具有短波長(zhǎng)發(fā)光頻譜背光源的顯示裝置，以獲得提高光源亮度及色溫的效果并有較佳的光轉(zhuǎn)換效率，且可有效降低制造成本。
依本發(fā)明的設(shè)計(jì)，一種色轉(zhuǎn)換彩色濾光器包含一透明基材、一光學(xué)色轉(zhuǎn)換層及一彩色濾光層。光學(xué)色轉(zhuǎn)換層形成于透明基材上，且其接收入射的短波長(zhǎng)光(10nm-490nm)并將其轉(zhuǎn)換為白光。彩色濾光層形成于透明基材上，其具有多個(gè)濾光跡區(qū)以接收白光并濾出顯示用的原色色彩分量。
借由本發(fā)明將光學(xué)色轉(zhuǎn)換層整合至彩色濾光器制程的設(shè)計(jì)，無需復(fù)雜的制造程序或額外的搭配組件，即可以成本較低如藍(lán)光或紫外光LED之類具短波長(zhǎng)發(fā)光頻譜的LED背光源，取代如白光LED之類較昂貴的LED背光源。因此，依本發(fā)明的設(shè)計(jì)，不僅可有效降低制造成本，且利用能量較高的短波長(zhǎng)光可獲得提高光源亮度及色溫的效果并有較佳的光轉(zhuǎn)換效率。
圖1為示意圖，顯示一公知彩色濾光器的設(shè)計(jì)。
圖2為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器的一實(shí)施例。
圖3為一光譜圖，顯示利用以鈰活化的釔鋁石榴石將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成白光的一例。
圖4為一光譜圖，顯示利用無機(jī)螢光材料將波長(zhǎng)為300nm的紫外光轉(zhuǎn)換成白光的一例。
圖5為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖6為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖7為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖8為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖9為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖10為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。
圖11為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器搭配RGBW四色顯示模式的一實(shí)施例。
圖12為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器搭配RGBW四色顯示模式的另一實(shí)施例。
圖13為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器搭配RGBW四色顯示模式的另一實(shí)施例。
符號(hào)說明10、30、32、34、36、38、40、42、44、46 彩色濾光器12 透明基材14 彩色濾光層14a、14b、14c 濾光跡區(qū)14d 黑色區(qū)域14e 透明透光區(qū)域
16、17 光學(xué)色轉(zhuǎn)換層18 表面保護(hù)層20 背光模塊22 入射光24 紅光26 綠光28 藍(lán)光29 白光100 彩色濾光器102 玻璃基板104 彩色濾光層104a、104b、104c 濾光跡區(qū)104d 黑矩陣106 表面保護(hù)層108 白色背光110 紅光112 綠光114 藍(lán)光具體實(shí)施方式
圖2為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器10的一實(shí)施例。如圖2所示，色轉(zhuǎn)換彩色濾光器10是由一疊層結(jié)構(gòu)所組成，包含一透明基材12，一彩色濾光層14、一光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16、及一表面保護(hù)層18。透明基材12可為一玻璃基板(glass substrate)所構(gòu)成，且該透明基材12具有一鄰近背光源20的迎光面(light-receiving surface)及位于該迎光面對(duì)側(cè)的一出光面(light-emitting surface)。依本實(shí)施例，彩色濾光層14、光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16、及表面保護(hù)層18依序疊加形成于透明基材12的迎光面上。于此，須注意本說明書中「A層結(jié)構(gòu)形成于B層結(jié)構(gòu)上」的用語，并不限定為A層結(jié)構(gòu)直接貼覆接觸B層結(jié)構(gòu)的一表面的態(tài)樣，例如A層結(jié)構(gòu)與B層結(jié)構(gòu)中間尚間隔其它疊層結(jié)構(gòu)亦為該用語所涵蓋范圍。
彩色濾光層14包含紅、綠及藍(lán)色濾光跡區(qū)(filter traces)14a、14b及14c，且兩濾光跡區(qū)間形成黑色區(qū)域14d以作為不同色光間的屏蔽用，避免混色產(chǎn)生。各個(gè)濾光跡區(qū)例如可由不同顏色的有機(jī)顏料所構(gòu)成。又，光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16可由光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料(phosphor)與黏結(jié)劑(binder)兩者混合形成。
借由本發(fā)明于彩色濾光器10中包含光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16的設(shè)計(jì)，背光模塊20入射至彩色濾光器10的光線可不限定為白光。當(dāng)背光模塊20發(fā)出可見光光譜時(shí)，光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料為可吸收可見光光譜能量的材料所構(gòu)成。舉例而言，若背光模塊20發(fā)出藍(lán)色可見光(400nm-490nm)，則光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料可為被藍(lán)光有效激發(fā)的無機(jī)發(fā)光材料，舉例而言如1.釔鋁石榴石(YAG)。
2.鋱鋁石榴石(TAG)。
3.硫化物，如MGa2S4、ZnS。
4.鋁酸鹽類，如SrAl2O4。
5.含鹵化合物，如Ca10(PO4)6Cl2。
6.稀土硼酸鹽類，如YBO3。
該些化合物并摻雜微量活化金屬元素以獲得螢光激發(fā)效果，該活化金屬元素例如可為鈰(Ce)、銪(Eu)、鋱(Tb)、鉍(Bi)、錳(Mn)等金屬元素其中之一。光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料亦可為有機(jī)發(fā)光材料，例如螢光顏料(pigment)或螢光色料(die)。有機(jī)發(fā)光材料為有機(jī)化合物所構(gòu)成，隨置換基的數(shù)目、位置及活化金屬的效果而影響其螢光性的大小。當(dāng)背光模塊20發(fā)出的藍(lán)光通過光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16后，部分藍(lán)光被發(fā)光材料吸收，其余藍(lán)光與發(fā)光材料發(fā)出的黃光混合而可得到白光。圖3顯示利用以鈰(Ce)活化的釔鋁石榴石(YAG)將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成白光的一例。由圖3可看出該發(fā)光頻譜是由一個(gè)窄帶和一個(gè)寬帶組成，峰值分別在藍(lán)光LED發(fā)射峰460nm和主要在550nm的YAG發(fā)射峰，使光譜能量包含從藍(lán)到紅的全可見光波長(zhǎng)。經(jīng)轉(zhuǎn)換后的白光通過彩色濾光層14后，可濾出紅光24、綠光26及藍(lán)光28的不同色光，借由調(diào)整不同色光的強(qiáng)度并混合后可呈現(xiàn)所期望的顯示顏色。
再者，背光模塊20所發(fā)出的光線并不限定為可見光。舉例而言，背光模塊20的光源亦可采用一紫外光(UV)二極管，當(dāng)入射光22為能量較高的紫外光(10nm-380nm)時(shí)，除前述可被藍(lán)光有效激發(fā)的有機(jī)及無機(jī)發(fā)光材料均可將紫外光轉(zhuǎn)換為白光外，另外如硅酸鹽類、釩酸鹽類等材料亦有相同效果?；蛘撸鈱W(xué)色轉(zhuǎn)換層16的材料亦可同時(shí)包含紅綠藍(lán)三原色的螢光粉，再利用紫外光激發(fā)后調(diào)整適當(dāng)?shù)娜獬煞旨纯苫旌铣霭坠?。圖4顯示波長(zhǎng)為300nm的紫外光轉(zhuǎn)換成白光的一例，因紫外光的能量強(qiáng)，可更進(jìn)一步提高光學(xué)轉(zhuǎn)換效率而提高白光發(fā)光效率。
借由本發(fā)明將光學(xué)色轉(zhuǎn)換層整合至彩色濾光器制程的設(shè)計(jì)，無需復(fù)雜的制造程序或額外的搭配組件，即可利用成本較低如藍(lán)光或紫外光LED之類具短波長(zhǎng)(10nm-490nm)發(fā)光頻譜的LED背光源，取代如白光LED之類較昂貴的LED背光源。因此，依本發(fā)明的設(shè)計(jì)，不僅可有效降低制造成本，且利用能量較高的短波長(zhǎng)光可獲得提高光源亮度及色溫的效果并有較佳的光轉(zhuǎn)換效率。
圖5為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。依本發(fā)明的設(shè)計(jì)，彩色濾光層14、光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16、及表面保護(hù)層18于透明基材12上的形成位置并不限定。如圖5所示的彩色濾光器30，光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16、彩色濾光層14、及表面保護(hù)層18亦可依序疊加于透明基材12較遠(yuǎn)離背光模塊20一側(cè)的出光面上。
圖6為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。如圖6所示，彩色濾光器32的光學(xué)色轉(zhuǎn)換層17除由光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料(color-changing material)與黏結(jié)劑(binder)兩者混合形成外，亦可同時(shí)包含如丙烯酸聚合物的表面保護(hù)層材料，使光學(xué)色轉(zhuǎn)換層17同時(shí)兼具表面保護(hù)層作用。
圖7為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。如圖7所示，彩色濾光器34的彩色濾光層14與光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16并不限定位于透明基材12的同側(cè)，而可分別位于透明基材12的兩側(cè)。光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16形成于透明基材12的迎光面上以先將藍(lán)光或紫外光構(gòu)成的入射光22轉(zhuǎn)換為白光，再經(jīng)由形成于透明基材12的出光面上的彩色濾光層14濾出紅光24、綠光26及藍(lán)光28。
圖8為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。于前述的各個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)色轉(zhuǎn)換層均為對(duì)應(yīng)全部濾光跡區(qū)14a、14b、14c及黑色區(qū)域14d披覆形成的一平面色轉(zhuǎn)換層。然而，本發(fā)明的光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16其形成方式及位置并不限定。如圖8所示，彩色濾光器36的光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16可僅分散形成于對(duì)應(yīng)紅、綠及藍(lán)色濾光跡區(qū)14a、14b及14c位置的區(qū)域，兩分散的色轉(zhuǎn)換層區(qū)域再以黑色區(qū)域14d隔開，最后再披覆一表面保護(hù)層18。
圖9為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。當(dāng)光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16僅分散形成于對(duì)應(yīng)紅、綠及藍(lán)濾光跡區(qū)14a、14b及14c位置的區(qū)域時(shí)，其于透明基材12上的形成位置亦不限定。如圖9所示，彩色濾光器38的光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16可形成于透明基材12的出光面上，且原表面保護(hù)層18亦可省略。
圖10為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖。如圖10所示，當(dāng)入射光22選擇為藍(lán)色可見光時(shí)，原彩色濾光層14的藍(lán)色濾光跡區(qū)14c、及光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16對(duì)應(yīng)藍(lán)色濾光跡區(qū)的區(qū)域可均省略而形成透明透光區(qū)域14e，讓藍(lán)光28直接透過作為藍(lán)色子像素(blue sub-pixel)顯示之用。再者，透明透光區(qū)域14e的形成方式并不限定，例如可將原彩色濾光層14的藍(lán)色濾光跡區(qū)14c、及光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16對(duì)應(yīng)藍(lán)色濾光跡區(qū)的區(qū)域置換為透明材料、或直接去除該區(qū)域原先材料而形成開口(opening)讓藍(lán)光28透過均可。
圖11為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器搭配RGBW四色顯示模式的一實(shí)施例。為提高液晶顯示器的輝度表現(xiàn)，彩色濾光器42的彩色濾光層14上除紅、綠、及藍(lán)色濾光跡區(qū)14a、14b及14c外，可另包含構(gòu)成一可提高亮度的白色子像素的透明透光區(qū)域14e。依本實(shí)施例，光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16形成于透明基材12的迎光面上以先將藍(lán)光或紫外光構(gòu)成的入射光22轉(zhuǎn)換為白光。接著，形成于透明基材12出光面上的彩色濾光層14，其不同濾光跡區(qū)可分別濾出紅光24、綠光26及藍(lán)光28，而通過透明透光區(qū)域14e的白光29可達(dá)到提高顯示亮度的效果。
圖12為一示意圖，顯示本發(fā)明色轉(zhuǎn)換彩色濾光器搭配RGBW四色顯示模式的另一實(shí)施例。依本實(shí)施例，光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16可分散形成于對(duì)應(yīng)紅、綠及藍(lán)色濾光跡區(qū)14a、14b及14c及透明透光區(qū)域14e位置處，兩分散的色轉(zhuǎn)換層區(qū)域再以黑色區(qū)域14d隔開，最后再披覆表面保護(hù)層18。再者，光學(xué)色轉(zhuǎn)換層16與彩色濾光層14的形成位置并不限定，例如可如圖12所示形成于透光基材12出光面的一側(cè)，或如圖13所示，形成于透光基材12迎光面的一側(cè)亦可，且分散的色轉(zhuǎn)換層區(qū)域于透明透光區(qū)域14e中的位置亦可任意變化。
以上所述僅為舉例，而非為限制本發(fā)明。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于申請(qǐng)專利范圍中，而非限定于上述的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，包含一透明基材；一光學(xué)色轉(zhuǎn)換層，形成于該透明基材上，該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層接收入射至該色轉(zhuǎn)換彩色濾光器的短波長(zhǎng)光并將其轉(zhuǎn)換為白光；及一彩色濾光層，形成于該透明基材上，該彩色濾光層具有多個(gè)濾光跡區(qū)以過濾該白光并濾出顯示用的原色色彩分量。
2.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，還包含一表面保護(hù)層形成于該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層或該彩色濾光層上。
3.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層是由光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料、黏結(jié)劑及表面保護(hù)層材料混合形成。
4.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該透明基材具有相對(duì)的一迎光面及一出光面，該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層形成于該迎光面上，且該彩色濾光層形成于該出光面上。
5.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該透明基材具有相對(duì)的一迎光面及一出光面，且該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層與該彩色濾光層同時(shí)形成于該出光面或該迎光面上。
6.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該彩色濾光層包含設(shè)置于兩相鄰該濾光跡區(qū)間的黑色區(qū)域，該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層為一平面色轉(zhuǎn)換層，且該平面色轉(zhuǎn)換層覆蓋該濾光跡區(qū)及該黑色區(qū)域。
7.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該彩色濾光層包含設(shè)置于兩相鄰該濾光跡區(qū)間的黑色區(qū)域，且該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層僅對(duì)應(yīng)各該濾光跡區(qū)位置分散形成。
8.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該短波長(zhǎng)光為藍(lán)色可見光或紫外光。
9.如權(quán)利要求
8所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層的光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料為選自于釔鋁石榴石、鋱鋁石榴石、硫化物、鋁酸鹽化合物、含鹵化合物、稀土硼酸鹽化合物所組成的無機(jī)發(fā)光材料群組其中之一。
10.如權(quán)利要求
8所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層的光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料包含微量活化金屬元素，且該活化金屬元素為選自于鈰、銪、鋱、鉍及錳所組成的群組其中之一。
11.如權(quán)利要求
8所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層的光學(xué)色轉(zhuǎn)換材料為有機(jī)螢光顏料或有機(jī)螢光色料。
12.如權(quán)利要求
1所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該短波長(zhǎng)光為藍(lán)色可見光，該多個(gè)濾光跡區(qū)僅包含紅色濾光跡區(qū)及綠色濾光跡區(qū)、該彩色濾光層還包含多個(gè)透明透光區(qū)，且該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層僅對(duì)應(yīng)該紅色及綠色濾光跡區(qū)位置分散形成。
13.一種色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，包含一透明基材；一光學(xué)色轉(zhuǎn)換層，形成于該透明基材上，該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層接收入射至該色轉(zhuǎn)換彩色濾光器的短波長(zhǎng)光并將其轉(zhuǎn)換為白光；及一彩色濾光層，形成于該透明基材上且具有多個(gè)濾光跡區(qū)及多個(gè)透明透光區(qū)，該濾光跡區(qū)過濾該白光并濾出顯示用的原色色彩分量，且該透明透光區(qū)直接透過該白光以提高顯示亮度。
14.如權(quán)利要求
13所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該短波長(zhǎng)光為藍(lán)色可見光或紫外光。
15.如權(quán)利要求
13所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該彩色濾光層還包含一黑色遮光區(qū)域，該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層為一平面色轉(zhuǎn)換層，且該平面色轉(zhuǎn)換層覆蓋該濾光跡區(qū)、該透明透光區(qū)及該黑色遮光區(qū)域。
16.如權(quán)利要求
13所述的色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，其中該彩色濾光層還包含一黑色遮光區(qū)域，且該光學(xué)色轉(zhuǎn)換層僅對(duì)應(yīng)各該濾光跡區(qū)及各該透明透光區(qū)位置分散形成。
專利摘要
一種色轉(zhuǎn)換彩色濾光器，包含一透明基材、一光學(xué)色轉(zhuǎn)換層及一彩色濾光層。光學(xué)色轉(zhuǎn)換層形成于透明基材上，且其接收入射的短波長(zhǎng)光并將其轉(zhuǎn)換為白光。彩色濾光層形成于透明基材上，其具有多個(gè)濾光跡區(qū)以過濾白光并濾出顯示用的原色色彩分量。
文檔編號(hào)G02B5/22GK1991418SQ200510097132
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日
發(fā)明者王志源, 張惠喻, 李易锝 申請(qǐng)人:勝華科技股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan