CN101038397B - 液晶显示模块 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示模块，包括一背光模块与一液晶显示面板。背光模块适于发出至少一第一色光、一第二色光以及一第三色光，其中第一色光的波长范围介于450nm至460nm之间，第二色光的波长范围介于520nm至540nm之间，第三色光的波长范围介于610nm至630nm之间。液晶显示面板包括一彩色滤光基板、一有源元件阵列基板与一液晶层，其中彩色滤光基板具有至少一第一滤光层、一第二滤光层以及一第三滤光层，其适于分别使上述三色光通过。其中，第二滤光层的透射光谱的峰值介于520nm至540nm之间，且第二滤光层的透射光谱的半功率频宽介于90nm至120nm之间，使得液晶显示模块显示的NTSC比率介于72％至90％之间。

Description

液晶显示模块

技术领域

本发明涉及一种液晶显示模块，特别是涉及一种有效提升液晶显示面板亮度的液晶显示模块。

背景技术

液晶显示器由于具有低电压操作、无辐射线散射、重量轻、以及体积小等传统阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)所制造的显示器无法达到的优点，与其它平板式显示器，如等离子体(Plasma)显示器及电发光(Electroluminance，EL)显示器，成为近年来显示器研究的主要课题，更被视为二十一世纪显示器的主流。

现有液晶显示器包括一背光模块(Backlight Module)与一液晶显示面板(Liquid Crystal Display Panel)。其中，背光模块具有一光源装置，其包括可分别发出红色、绿色以及蓝色光的发光二极管(Light Emitting Diode)。此外，液晶显示面板以上述三色光作为显示光源来显示影像，液晶显示面板包括一彩色滤光基板(Color Filter)、一有源元件阵列基板(Active Device ArraySubstrate)与一液晶层(Liquid Crystal Layer)，而液晶层配置于彩色滤光基板与有源元件阵列基板之间。

现有液晶显示器的显示原理如下。当背光模块的光源装置发光时，光线首先经过一有源元件阵列基板。有源元件阵列基板接收外来信号而控制其上每一像素电极(Pixel Electrode)的电压，使得液晶层的液晶分子呈现不同的排列方式，而依据液晶分子的排列方式则可决定光线通过液晶层的强度大小。若通过某像素电极的光线在像素电极电压控制下可顺利穿透液晶层，此光线最后经由彩色滤光基板的滤光作用而显示色彩于液晶显示面板上。

请参考图1，其绘示现有一种液晶显示器发光二极管发光光谱与彩色滤光基板透射光谱的示意图。图1中“LCFR”表示现有一种彩色滤光基板中低纯度的红色滤光层的透射光谱曲线，“LCFG”表示低纯度的绿色滤光层的透射光谱曲线，“LCFB”表示低纯度的蓝色滤光层的透射光谱曲线。此外，“LEDR”表示红色发光二极管的光谱曲线，“LEDG”表示绿色发光二极管的光谱曲线，“LEDB“表示蓝色发光二极管的光谱曲线。一般而言，在低纯度彩色滤光基板的作用下，光线穿透彩色滤光基板的强度或穿透率较高，然而由图1可知，各种颜色的滤光层除了可让其对应的发光二极管所发出的光线通过之外，由于其透射光谱更可能与其它颜色的发光二极管的发光光谱有部分重叠，导致其它颜色的发光二极管所发出的光线亦可能由此滤光层出射(以低纯度的绿色滤光层的透射光谱曲线LCFG为例，其频宽与LEDB和LEDR有所重叠)，使得发光二极管所发出的光线通过彩色滤光基板后的滤光效果不佳。

请参考图1，图1中“HCFR”表示现有另一种彩色滤光基板中高纯度的红色滤光层的透射光谱曲线，“HCFG”表示高纯度的绿色滤光层的透射光谱曲线，“HCFB”表示高纯度的蓝色滤光层的透射光谱曲线。为了改善上述不佳的滤光效果，本现有彩色滤光基板三原色滤光层的纯度增加，使得高纯度彩色滤光基板透射光谱的频宽与发光二极管发光光谱的频宽不再如上述般部分重叠，因此提升彩色滤光基板的滤光效果。此外，请参考图2，其绘示现有一种液晶显示器彩色滤光基板的CIE色度图(CIE ChromaticityDiagram)。由图2中可知，提升彩色滤光基板三原色滤光层的纯度(图2中代号HCF的纯度大于代号LCF的纯度)，将使得液晶显示器的NTSC(NationalTelevision System Committee)比率(或为显示色域)加大。

经由上述可知，在目前技术中，彩色滤光基板的滤光层多朝向高纯度发展，以提高液晶显示器的色彩纯度，进而得到优选的影像质量。可是，随着彩色滤光基板的滤光层的纯度提高，将相对产生制造成本增加、彩色滤光基板的光穿透率降低，而导致液晶显示器的显示亮度低落等缺点。值得一提的是，以往CRT显示器所显示的NTSC比率通常是维持在75％上下，然而这样的显示效果却足以满足一般使用者的需求。换言之，目前不断朝向高色彩纯度与高显示质量的设计方向，虽然大幅增加了制作成本，但其所能提高的相对效益却相当有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种液晶显示模块，其在维持特定程度的显示质量的前提之下，调整彩色滤光基板的滤光层的纯度，以期增加滤光层的穿透率，因而提升液晶显示面板的整体亮度。

基于上述目的或其它目的，本发明提出一种液晶显示模块，包括一背光模块与一液晶显示面板。其中，背光模块具有一光源装置，用以发出至少一第一色光、一第二色光以及一第三色光，其中第一色光的波长范围介于450nm至460nm之间，第二色光的波长范围介于520nm至540nm之间，而第三色光的波长范围介于610nm至630nm之间。此外，液晶显示面板以第一色光、第二色光与第三色光作为显示光源来显示影像，其中液晶显示面板包括一彩色滤光基板、一有源元件阵列基板与一液晶层。彩色滤光基板具有至少一第一滤光层、一第二滤光层以及一第三滤光层，其中第一滤光层适于使第一色光通过，第二滤光层适于使第二色光通过，而第三滤光层适于使第三色光通过。有源元件阵列基板与彩色滤光基板相对，而液晶层配置于彩色滤光基板与有源元件阵列基板之间。在本发明中，第二滤光层的透射光谱的峰值介于520nm至540nm之间，且第二滤光层的透射光谱的半功率频宽(FWHM)介于90nm至120nm之间，使得液晶显示模块显示的NTSC比率介于72％至90％之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的光源装置例如包括至少一第一发光二极管、至少一第二发光二极管以及至少一第三发光二极管，用以分别发出第一色光、第二色光与第三色光。

依照本发明的优选实施例所述，上述的有源元件阵列基板例如为一薄膜晶体管阵列基板(Thin Film Transistor Array Substrate)。薄膜晶体管阵列基板例如包括一透明基板、多条扫描线(Scan Line)与数据线(Data Line)、多个薄膜晶体管(Thin Film Transistor)与多个像素电极。其中，扫描线与数据配线配置于透明基板上，以区分出多个像素区域。此外，薄膜晶体管分别配置于像素区域内，以通过其所对应的扫描线与数据配线进行驱动。另外，像素电极分别配置于像素区域内，并耦接至其所对应的薄膜晶体管。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第一滤光层的透射光谱的峰值例如介于440nm至460nm之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第一滤光层的透射光谱的半功率频宽(FWHM)例如介于60nm至110nm之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第三滤光层的透射光谱的峰值例如介于610nm至630nm之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第三滤光层的透射光谱的半功率频宽(FWHM)例如介于100nm至180nm之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第一滤光层的膜厚例如介于1.0μm至1.8μm之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第二滤光层的膜厚例如介于1.0μm至2.0μm之间。

依照本发明的优选实施例所述，上述的第三滤光层的膜厚例如介于1.0μm至2.0μm之间。

基于上述，本发明在将液晶显示模块显示的NTSC比率维持在72％至90％之间的前提之下，依据背光模块所发出的三色光的波长范围，来调整彩色滤光基板上的滤光层的纯度，以增加滤光层的穿透率，进而提升液晶显示面板的整体亮度。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1绘示现有一种液晶显示器发光二极管发光光谱与彩色滤光基板透射光谱的示意图。

图2绘示现有一种液晶显示器彩色滤光基板的CIE色度图。

图3绘示本发明的优选实施例的一种液晶显示模块的立体剖视示意图。

图4绘示图3的发光二极管发光光谱与彩色滤光基板透射光谱的示意图。

图5绘示图3的彩色滤光基板的CIE色度图。

简单符号说明

LCF：现有一种低纯度彩色滤光基板的显示色域

LCFR：现有一种彩色滤光基板中低纯度的红色滤光层的透射光谱曲线

LCFG：现有一种彩色滤光基板中低纯度的绿色滤光层的透射光谱曲线

LCFB：现有一种彩色滤光基板中低纯度的蓝色滤光层的透射光谱曲线

HCF：现有另一种高纯度彩色滤光基板的显示色域

HCFR：现有另一种彩色滤光基板中高纯度的红色滤光层的透射光谱曲线

HCFG：现有另一种彩色滤光基板中高纯度的绿色滤光层的透射光谱曲线

HCFB：现有另一种彩色滤光基板中高纯度的蓝色滤光层的透射光谱曲线

LEDR：现有红色发光二极管的光谱曲线

LEDG：现有绿色发光二极管的光谱曲线

LEDB：现有蓝色发光二极管的光谱曲线

100：液晶显示模块

110：背光模块

112：光源装置

112a：第一发光二极管

112b：第二发光二极管

112c：第三发光二极管

120：液晶显示面板

122：彩色滤光基板

122a：第一滤光层

122b：第二滤光层

122c：第三滤光层

124：有源元件阵列基板

124a：透明基板

124b：扫描线

124c：数据线

124d：薄膜晶体管

124e：像素电极

124f：像素区域

126：液晶层

LCF’：本发明一种低纯度彩色滤光基板的显示色域

LCFR’：本发明的第三滤光层的透射光谱曲线

LCFG’：本发明的第二滤光层的透射光谱曲线

LCFB’：本发明的第一滤光层的透射光谱曲线

LEDR’：本发明的光源装置所发出的第三色光的光谱曲线

LEDG’：本发明的光源装置所发出的第二色光的光谱曲线

LEDB’：本发明的光源装置所发出的第一色光的光谱曲线

P1：本发明的第一滤光层的透射光谱曲线峰值

P2：本发明的第二滤光层的透射光谱曲线峰值

P3：本发明的第三滤光层的透射光谱曲线峰值

W1：本发明的第一滤光层的透射光谱曲线的半功率频宽

W2：本发明的第二滤光层的透射光谱曲线的半功率频宽

W3：本发明的第三滤光层的透射光谱曲线的半功率频宽

具体实施方式

请参考图3，其绘示本发明的优选实施例的一种液晶显示模块的立体剖视示意图。本实施例的液晶显示模块100包括一背光模块110与一液晶显示面板120。其中，背光模块110具有一光源装置112，用以发出至少一第一色光、一第二色光以及一第三色光，其中第一色光的波长范围介于450nm至460nm之间(例如为蓝光)，第二色光的波长范围介于520nm至540nm之间(例如为绿光)，而第三色光的波长范围介于610nm至630nm之间(例如为红光)。

光源装置112例如包括至少一第一发光二极管112a、至少一第二发光二极管112b与至少一第三发光二极管112c，其用以分别发出上述第一色光、第二色光与第三色光。此外，液晶显示面板120配置于背光模块110上方，以接收第一色光、第二色光与第三色光，作为显示用的光源。在本实施例中，液晶显示面板120例如包括一彩色滤光基板122、一有源元件阵列基板124与一液晶层126。其中，彩色滤光基板122具有至少一第一滤光层122a、一第二滤光层122b以及一第三滤光层122c，其中第一滤光层122a适于使第一色光通过，第二滤光层122b适于使第二色光通过，而第三滤光层122c适于使第三色光通过。此外，有源元件阵列基板124与彩色滤光基板122相对，而液晶层126配置于彩色滤光基板122与有源元件阵列基板124之间。

请再参考图3，有源元件阵列基板124例如为一薄膜晶体管阵列基板。薄膜晶体管阵列基板例如包括一透明基板124a、多条扫描线124b与数据线124c、多个薄膜晶体管124d与多个像素电极124e。其中，扫描线124b与数据配线124c配置于透明基板124a上，以区分出多个像素区域124f。此外，薄膜晶体管124d分别配置于这些像素区域124f内，以通过这些扫描线124b与这些数据配线124c进行驱动。另外，像素电极124e分别配置于这些像素区域124f内，并耦接至其所对应的薄膜晶体管124d，且像素电极124e的材料例如是铟锡氧化物(ITO)等透明导电材料。

本实施例的液晶显示模块100的显示原理如下。背光模块110的光源装置112所发出的上述三色光经由背光模块110的结构设计使其行进方向朝向液晶显示面板120。有源元件阵列基板124上的薄膜晶体管124b经由扫瞄配线124b与数据配线124c的驱动，而控制其上每一像素电极124e的电压，使得液晶层126的液晶分子(图3未绘示)呈现不同的排列方式，而依据液晶分子的排列方式则可决定光线通过液晶层126的强度大小。若通过某像素电极124e的光线在像素电极124e电压控制下可顺利穿透液晶层126，此光线最后经由彩色滤光基板122的滤光作用而显示色彩于液晶显示面板120上。

图4绘示图3的发光二极管发光光谱与彩色滤光基板透射光谱的示意图，图5绘示图3的彩色滤光基板的CIE色度图。为解决前述现有液晶显示器的问题，本实施例依据背光模块110所发出的三色光的波长范围，来降低彩色滤光基板122上的滤光层的纯度，以增加滤光层的穿透率。请同时参考图3～5，图4中“LEDB’”、“LEDG’”与“LEDR’”分别代表本实施例前述的光源装置112所发出的第一色光、第二色光与第三色光的光谱曲线。为了使液晶显示模块100显示的NTSC比率(图5中LCF’所涵盖范围与NTSC所涵盖范围的重叠面积除以NTSC所涵盖范围的面积)介于72％至90％之间，例如可通过第二滤光层122b的材料的选择或膜厚(介于1.0μm至2.0μm之间)的控制，使得第二滤光层122b的透射光谱LCFG’的峰值P2介于520nm至540nm之间，且第二滤光层122b的透射光谱LCFG’的半功率频宽(FWHM)W2介于90nm至120nm之间。

值得注意的是，除了上述第二滤光层122b的透射光谱LCFG’的峰值P2与半功率频宽W2的设定外，同理亦可搭配第一滤光层122a的材料的选择或膜厚(介于1.0μm至1.8μm之间)的控制，使得第一滤光层122a的透射光谱LCFB’的峰值P1介于440nm至460nm之间，并使第一滤光层122a的透射光谱LCFB’的半功率频宽(FWHM)W1介于60nm至110nm之间。另外，亦可搭配第三滤光层122c的材料的选择或膜厚(介于1.0μm至2.0μm之间)的控制，使得第三滤光层122c的透射光谱LCFR’的峰值P3介于610nm至630nm之间，并使第三滤光层122c的透射光谱LCFR’的半功率频宽(FWHM)W3介于100nm至180nm之间。因此，通过上述的设计方法，将可有效调整彩色滤光基板对于不同色光的滤光纯度，以达到液晶显示模块100所设计显示的NTSC比率。

综上所述，本发明将液晶显示器的显示色彩纯度维持在一特定范围内(NTSC比率介于72％至90％之间)，而并非无限制的朝向高纯度色彩显示发展。其中，依据背光模块所发出的三色光的波长范围，通过滤光层的材料的选择或膜厚的控制，来调整滤光层的透射光谱的峰值与半功率频宽，以增加滤光层的穿透率。因此，可有效降低彩色滤光基板的制作成本，有助于产品的量产，并可降低滤光层的膜厚，以提高整体的显示亮度。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种液晶显示模块，包括：

背光模块，具有光源装置，用以发出至少一第一色光、第二色光以及第三色光，其中该第一色光的波长范围介于450nm至460nm之间，该第二色光的波长范围介于520nm至540nm之间，而该第三色光的波长范围介于610nm至630nm之间；

液晶显示面板，以该第一色光、该第二色光与该第三色光作为显示光源来显示影像，该液晶显示面板包括：

彩色滤光基板，具有至少一第一滤光层、第二滤光层以及第三滤光层，其中该第一滤光层适于使该第一色光通过，该第二滤光层适于使该第二色光通过，而该第三滤光层适于使该第三色光通过；

有源元件阵列基板，与该彩色滤光基板相对；以及

液晶层，配置于该彩色滤光基板与该有源元件阵列基板之间，该第二滤光层的透射光谱的峰值介于520nm至540nm之间，且该第二滤光层的透射光谱的半功率频宽介于90nm至120nm之间，

其中该第一滤光层的透射光谱的半功率频宽从第一波长延伸到比该第一波长大的第二波长，并且其中该第一滤光层的透射光谱在该第二波长处不与该第二色光的波长范围重叠。

2.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该光源装置包括至少一第一发光二极管、至少一第二发光二极管以及至少一第三发光二极管，用以分别发出该第一色光、该第二色光与该第三色光。

3.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该有源元件阵列基板为薄膜晶体管阵列基板。

4.如权利要求3所述的液晶显示模块，其中该薄膜晶体管阵列基板包括：

透明基板；

多条扫描线与数据配线，配置于该透明基板上，以区分出多个像素区域；

多个薄膜晶体管，分别配置于该些像素区域内，以通过该些扫描线与该些数据配线进行驱动；以及

多个像素电极，分别配置于该些像素区域内，并耦接至其所对应的该些薄膜晶体管。

5.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第一滤光层的透射光谱的峰值介于440nm至460nm之间。

6.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第一滤光层的透射光谱的半功率频宽介于60nm至110nm之间。

7.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第三滤光层的透射光谱的峰值介于610nm至630nm之间。

8.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第三滤光层的透射光谱的半功率频宽介于100nm至180nm之间。

9.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第一滤光层的膜厚介于1.0μm至1.8μm之间。

10.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第二滤光层的膜厚介于1.0μm至2.0μm之间。

11.如权利要求1所述的液晶显示模块，其中该第三滤光层的膜厚介于1.0μm至2.0μm之间。

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