CN101477275A - 高色彩表现的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种高色彩表现的显示装置。所述显示装置包括有背光模块及显示面板。显示面板是设置于背光模块上，供接收背光模块发出的光线。显示面板包括有由多个色阻组成的彩色滤光层，彩色滤光层是设置于背光模块的上方。背光模块发出的光线经由色阻射出于显示面板外以形成输出光线。当输出光线的NTSC色饱和度小于及大于60％时，色阻的标准C光源测试性质分别具有不同的设定范围值，以避免产生色偏并维持亮度。

Description

高色彩表现的显示装置

技术领域

本发明是关于一种显示装置，具体而言，本发明是关于一种具有高色彩表现的显示装置。

背景技术

显示面板及使用显示面板的面板显示装置已渐渐成为各类显示装置的主流。例如各式面板显示屏、家用的平面电视、个人电脑及膝上型电脑的平板型监视器、移动电话及数码相机的显示屏等，均为大量使用显示面板的产品。特别是近年来液晶显示装置的市场需求大幅成长，为配合液晶显示装置在功能上及外观上的要求，液晶显示装置所使用的背光模块设计也日趋多元化。

传统上背光模块较常使用灯管作为背光光源。灯管发出的光线在色彩演色性及饱和度上均有一定的程度。然而由于灯管所占空间较大，因此使用灯管所制成的背光模块通常具有较大的体积。此外，灯管消耗的系统电力亦较高，使系统整体的使用时间下降。为解决上述问题，目前有部分背光模块改以白光发光二极管作为光源。白光发光二极管具有环保、省电及体积小的优势；然而其色彩的表现及饱和度，仍距离灯管产生光线的效果有一段距离。例如使用黄绿色萤光粉搭配蓝色发光二极管芯片所制成的白光发光二极管，常因在红色光波段的能量较小，使得产生白光的色彩产生色偏。

此外，由于白光发光二极管的材料特性及生产限制，造成可以挑选的范围有所限制。如图1所示，因各种限制之下，可挑选或可使用的白光发光二极管其色坐标(例如CIE 1931坐标系统)区域范围为区域10。然而为顾及其他颜色的饱和度及色彩表现，实际生产出来的白光发光二极管其色坐标可能落于区域30的范围内。由于区域30内的白光发光二极管产品仅有一半符合区域10的限制，因此有一半的产品无法使用，造成成本的提高。

再者，以现今白光发光二极管的技术而言，当显示模块整体NTSC色饱和度大于60％的状况下，除上述不易挑选或生产白光发光二极管的问题外，显示模块整体的绿色色彩经常产生偏移，进而影响整体的色彩表现。所谓NTSC色饱和度，是指以NTSC规定的三原色在色坐标上的色域面积为分母，以显示模块实际色彩表现的三原色色域面积为分子，求出的百分比即为NTSC色饱和度。如上所述，当NTSC色饱和度高时所产生的色偏问题，亦为目前使用白光发光二极管作为背光光源的主要问题之一。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种显示装置，具有较佳的色彩表现并维持整体亮度。

本发明的另一目的在于提供一种显示装置，可使用具有不同色彩表现特性的白光发光二极管作为背光源。

本发明的另一目的在于提供一种显示装置，可降低生产成本。

本发明的显示装置包括有背光模块及显示面板。显示面板是设置于背光模块上，供接收背光模块发出的光线，进而于显示面板产生图像。显示面板包括由多个色阻组成的彩色滤光层，彩色滤光层是设置于背光模块的上方。背光模块发出的光线经由色阻射出于显示面板外以形成输出光线。当输出光线的NTSC色饱和度小于60％时，色阻的标准C光源测试性质具有下列的特征：

0.125<By<0.172；

2.4(Bx-0.151)+0.142≤By≤2.5(Bx-0.139)+0.142；以及

0.36<RY/GY<0.40；

其中(Bx，By)为标准C光源测试中所得结果的蓝光色坐标；RY及GY则分别为红光及绿光穿透率。

当输出光线的NTSC色饱和度大于60％时，色阻的标准C光源测试性质较佳需具有下列的特征：

0.123<By<0.154；

Gx<0.275；

0.594<Gy<0.620；以及

RY/BY>1.06；

其中(Gx，Gy)为标准C光源测试中所得结果的绿光色坐标；BY则为蓝光穿透率。

通过上述色阻的设置，可使输出光线的(Wx，Wy)维持在接近于标准白色光(0.313，0.329)附近的范围，使整体模块可在输出白色光线时有较佳的效果。此外，输出光线整体的色彩亦不易产生色偏，并同时可维持光线的穿透率，不至影响亮度。

附图说明

图1为传统白光发光二极管其色坐标区域范围的示意图；

图2为本发明显示装置的剖面示意图；

图3为一实施例选择白光发光二极管其色坐标区域范围的示意图；

图4为背光源的实施例示意图；

图5为背光源强度光谱的实施例示意图；

图6为显示装置制造方法的实施例流程图。

附图标号

100 背光模块

103 背光源

101 光学膜片

110 主动光源

130 被动光源

150 碗杯

170 透明体

200 显示面板

210 第一基板

215 彩色滤光层

230 第二基板

231 薄膜晶体管电路

250 液晶层

300 色阻

301 输出光线

310 穿透率峰值区间

510 第一峰值区间

520 第二峰值区间

具体实施方式

本发明是提供一种显示装置。以较佳实施例而言，本发明的显示装置是包括一液晶显示装置，例如液晶电视、个人电脑及膝上型电脑的液晶监视器、移动电话及数码相机的液晶显示屏等。

如图2所示，本发明的显示装置较佳包括有背光模块100及显示面板200。在此实施例中，背光模块100采用直下式的设计；然而在不同实施例中，背光模块100亦可包括导光板而形成侧入式的设计。显示面板200是设置于背光模块100上，供接收背光模块100发出的光线。显示面板200较佳包括第一基板210、第二基板230及液晶层250。液晶层250夹设置于第一基板210及第二基板230之间，并由第一基板210及第二基板230上的电极控制液晶分子的行为。通过控制液晶分子的行为，显示面板200得以于其上不同像素位置产生不同的显示亮度，进而组成使用者观察到的图像。

当第一基板210是为一彩色滤光层基板时，彩色滤光层215包括多个色阻300且设置于第一基板210的内面；然而在不同实施例中，彩色滤光层215亦可设置于第二基板230上或其他位于背光模块100的背光源103上方的位置。在此实施例中，当背光模块100的光线通过液晶层250后，会通过第一基板210的多个色阻300。不同色阻300对不同波长的光线具有选择性，因此会允许具有预设范围内波长的光线通过，并阻挡其他光线，使得显示面板200显示不同的图像。在本实施例中，彩色滤光层的色阻300较佳是包括红色、绿色和蓝色的色阻，且其厚度较佳介于1.4μm至2.5μm之间，以配合工艺及其他元件的搭配需求。当然彩色滤光层也可以包括其他例如是黄色、洋红色等不同颜色的色阻。

对于由色阻300射出的输出光线301而言，其色彩表现主要由两个因素加以决定：背光模块100产生光线本身的频谱特性以及色阻300的光学特性。由于对数情况下背光模块100产生光线的频谱特性为确定且不易变更，因此较佳是针对色阻300的光学特性加以调整。然而在不同实施例中，以具有不同频谱特性的背光模块100光线来配合光学特性调整后的色阻300，亦可产生较佳的效果。

色阻300的光学特性较佳可以国际照明委员会(CIE)规范的标准C光源进行照射所得结果来加以表示。标准C光源是由充气钨丝灯经特殊滤光后，接近相关色温(CCT)6774K的平均日光。除直接以标准C光源进行测试外，目前的光学检测上可先以标准A光源测量色阻300的穿透率，再以标准C光源频谱计算以C光源为测试光源时的穿透光频谱，接着便可推算出色阻300的色度值。其中，标准A光源是为充气钨丝灯，色温为2856K。

在较佳实施例中，当输出光线301的NTSC色饱和度小于60％时，色阻300的标准C光源测试性质具有下列的特征：

0.125<By<0.172；

2.4(Bx-0.151)+0.142≤By≤2.5(Bx-0.139)+0.142；以及

0.36<RY/GY<0.40；

其中(Bx，By)为标准C光源测试中所得结果的蓝光色坐标；RY及GY则分别为红光及绿光穿透率。通过此一色阻300的设置，可使输出光线的(Wx，Wy)维持在接近于标准白色光(0.313，0.329)附近的范围，其误差范围较佳是在±(0.010，0.010)之间；换言之，整体模块可在输出白色光线时有较佳的效果。此外，输出光线整体的色彩亦不易产生色偏，并同时可维持光线的穿透率，不至影响亮度。

表1 输出光线色彩特性量测结果

 

Rx	Ry	Gx	Gy	Bx	By	Wx	Wy
								0.595	0.345	0.322	0.556	0.156	0.143	0.310	0.331

表1所示在输出光线为NTSC色饱和度小于60％的状态下，使用上述实施例中色阻300设定的输出光线色彩特性量测结果。在此实施例中，色阻300搭配的背光源103具有图3所示区域303中的色彩输出特性。由表中可知，在此一色阻300设定之下，(Wx，Wy)的输出结果相当接近于标准白色光(0.313，0.329)的位置。红色、绿色及蓝色各别在色坐标上的输出结果(Rx，Ry)、(Gx，Gy)、(Bx，By)亦在合理的范围内而无色彩偏差。

此外，在较佳实施例中，当输出光线301的NTSC色饱和度小于60％时，可进一步控制色阻300于进行标准C光源测试时，其结果中Gx需大于0.282。通过此一调整，可增加色阻300可配合的背光源100选择；亦即可使色阻300与较多具有不同色彩输出特性的背光源100搭配。在不同实施例中，若控制色阻300的标准C光源测试结果中Ry大于0.316，亦可具有类似的效果。Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

在另一实施例中，为求增加模块整体输出光线色彩的饱和度或纯度，可进一步控制色阻300于进行标准C光源测试时，其结果中Gy需介于0.534及0.564之间。此一设置可调整输出光线在绿色上的色彩表现，藉以提升整体的色彩饱和度。此外，当色阻300的标准C光源测试结果中Rx介于0.575及0.605之间时，亦可达到类似的效果。Rx为标准C光源测试中的红光X向色坐标。

接下来讨论当输出光线301的NTSC色饱和度大于60％时的状况。在此一状况下，色阻300的标准C光源测试性质较佳需具有下列的特征：

0.123<By<0.154；

Gx<0.275；

0.594<Gy<0.620；以及

RY/BY>1.06；

其中(Gx，Gy)为标准C光源测试中所得结果的绿光色坐标；BY则为蓝光穿透率。通过此一色阻300的设置，可使输出光线的(Wx，Wy)维持在接近于标准白色光(0.313，0.329)附近的范围，其误差范围较佳是在±(0.010，0.010)之间；换言之，整体模块可在输出白色光线时有较佳的效果。此外，输出光线整体的色彩亦不易产生色偏，例如控制Gx在小于0.330的范围。

表2 输出光线色彩特性量测结果

表2所示在输出光线为NTSC色饱和度大于60％的状态下，使用数组符合上述实施例中设定的色阻300进行测试所得到的输出光线色彩特性量测结果。在表2所列的测试中，色阻300搭配的背光源103其色彩输出于色空间的定义区间是例如是在0.285<Wx<0.315，0.260<Wy<0.310范围内，根据实际上的需求，其色彩输出于色空间的定义区间可以是在不同区间。由表中可知，在此一色阻300设定之下，(Wx，Wy)的输出结果均相当接近于标准白色光(0.313，0.329)的位置，其差异量均在±(0.010，0.010)之内。红色、绿色及蓝色各别在色坐标上的输出结果(Rx，Ry)、(Gx，Gy)、(Bx，By)亦在合理的范围内而无色彩偏差，特别是Gx的部分均能控制在小于0.330的范围内。

背光模块100的背光源103较佳由白光发光二极管所组成，在图2所示的实施例中，背光模块100更包括光学膜片101，例如扩散板、扩散片、增亮膜、偏光膜，设置于背光源103之上，当然背光模块100亦可包括反射片等其他光学元件，对应背光源103设置于以提升背光模块100的亮度与均匀度。如图4所示，白光发光二极管是包括主动光源110及被动光源130。主动光源110可在提供讯号后发光，而被动光源130则受主动光源110的光线激发而产生另一色光。在此实施例中，主动光源110较佳是为蓝色二极管芯片，而被动光源130则为非蓝光的萤光粉，特别是波长大于蓝色二极管芯片的萤光粉。当蓝色发光二极管芯片发出的蓝光照射萤光粉时，即会激发产生其他不同的色光，以合成为白光。在较佳实施例中，蓝色发光二极管芯片是与黄绿萤光粉搭配，例如钇铝石榴石(YAG)萤光粉或硅酸盐(Silicate)萤光粉；然而在不同实施例中，亦可与红色及绿色萤光粉搭配。在本实施例中，萤光粉是掺杂在白光发光二极管的碗杯150的透明体170内，在不同实施例中，萤光粉亦可以利用例如涂布或粘贴等方式设置于蓝色二极管芯片的出光面至少部分表面。

图5为本实施例的背光源103强度光谱图。如图5所示，当背光源103是由蓝色发光二极管芯片搭配黄绿萤光粉形成时，其强度光谱上较佳形成有第一峰值区间510及第二峰值区间520，且每一峰值区间均具有一峰值，亦即局部最大值。为求表示清楚，图3中的纵轴是以相对光线强度表示。如图5所示，第一峰值区间510是位于左侧蓝色光附近的区域，较佳位于波长小于500nm的范围。第二峰值区间520位于右侧绿色光及红色光的区域，较佳位于波长大于500nm的范围。如图5所示，由于此实施例是采用蓝色发光二极管芯片作为主动光源110产生蓝光，再激发萤光粉形成的被动光源130产生红色及绿色光，因此第一峰值区间510中的强度峰值较佳是大于第二峰值区间520中的强度峰值。

如图5所示，由于本实施例中采用的萤光粉为黄绿色萤光粉，因此强度光谱中仅有二个峰值区间。此外，在波长大于580nm的红色光范围，其光线强度相对较小；换言之，所产生光线中红色波段相对于其他颜色而言，具有较小的能量。通过与上述实施例中的色阻配合，可有效平衡不同色光间能量的差异，进而减少色差的产生。

在较佳实施例中，当输出光线301的NTSC色饱和度大于60％时，可进一步控制色阻300于进行标准C光源测试时，其结果中Ry需小于0.330，且Bx需大于0.136；其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。通过此一调整，可控制白色光的色坐标落于适当位置，并减少绿色光的色彩偏移，以提供合适的色彩表现。

在另一实施例中，为求增加模块整体输出光线色彩的表现，可对色阻300的性质做进一步的调整。如图5所示，背光源103强度光谱中的第二峰值区间520具有一半高宽W。所谓半高宽，是为在第二峰值区间520中强度达到局部最大值一半的两点间距离。在较佳实施例中，当第二峰值区间520的半高宽W大于110nm时，可进一步限定色阻300的标准C光源测试结果包括以下性质：

Ry>0.343；

Gx<0.317；以及

Bx>0.145；

其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

在此实施例中，背光源103中选用的主动光源110较佳是为蓝色二极管芯片，而被动光源130则可采用钇铝石榴石(YAG)萤光粉。

在另一实施例中，当第二峰值区间520的半高宽W小于110nm时，可进一步限定色阻300的标准C光源测试结果包括以下性质：

Ry>0.348；

Gx<0.330；以及

Bx>0.148；

其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

在此实施例中，背光源103中选用的主动光源110较佳是为蓝色二极管芯片，而被动光源130则可采用硅酸盐(Silicate)萤光粉。

本发明另包括一种显示装置的制造方法。如图6所示的实施例制造流程，步骤1010包括判断显示模块输出光线的NTSC色饱和度。判断过程是可由试验、模拟或计算方式进行，以推估组装完成后显示模块输出光线的NTSC色饱和度。当判断出的结果为NTSC色饱和度小于60％，则进行步骤1030：设定色阻的标准C光源测试性质包括：

0.125<By<0.172；

2.4(Bx-0.151)+0.142≤By≤2.5(Bx-0.139)+0.142；

0.36<RY/GY<0.40

其中(Bx，By)为标准C光源测试中所得结果的蓝光色坐标；RY及GY则分别为红光及绿光穿透率。通过此一色阻300的设置，可使输出光线的(Wx，Wy)维持在接近于标准白色光(0.313，0.329)附近的范围，其误差范围较佳是在±(0.010，0.010)之间；换言之，整体模块可在输出白色光线时有较佳的效果。此外，输出光线整体的色彩亦不易产生色偏，并同时可维持光线的穿透率，不至影响亮度。在较佳实施例中，可通过调整色阻的成份配比、改变色阻的工艺方式、改变色阻的结构尺寸及其他方式，以使色阻的标准C光源测试性质落入上述的范围内。

当判断出的结果为NTSC色饱和度大于60％，则进行步骤1050：设定色阻的标准C光源测试性质包括：

0.123<By<0.154；

Gx<0.275；

0.594<Gy<0.620；以及

RY/BY>1.06；

其中(Gx，Gy)为标准C光源测试中所得结果的绿光色坐标；BY则为蓝光穿透率。通过此一色阻300的设置，可使输出光线的(Wx，Wy)维持在接近于标准白色光(0.313，0.329)附近的范围，其误差范围较佳是在±(0.010，0.010)之间；换言之，整体模块可在输出白色光线时有较佳的效果。如上所述，可通过调整色阻的成份配比、改变色阻的工艺方式、改变色阻的结构尺寸及其他方式，以使色阻的标准C光源测试性质落入上述的范围内。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包括在权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，所述装置包括：

一背光源，其强度频谱中具有一第一峰值区间及一第二峰值区间；以及

一色阻，形成于所述背光源上并过滤所述背光源的光线以产生一输出光线；其中，所述色阻的标准C光源测试性质是选自下列(a)及(b)组合其中之一：

(a)当所述输出光线的NTSC色饱和度小于60％时：

0.125<By<0.172；

2.4(Bx-0.151)+0.142≦By≦2.5(Bx-0.139)+0.142；以及

0.36<RY/GY<0.40；

其中(Bx，By)为标准C光源测试中的蓝光色坐标；RY及GY分别为红光及绿光穿透率；

(b)当所述输出光线的NTSC色彩饱和度大于60％时：

0.123<By<0.154；

Gx<0.275；

0.594<Gy<0.620；以及

RY/BY>1.06；

其中(Gx，Gy)为标准C光源测试中的绿光色坐标；BY为蓝光穿透率。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第二峰值区间分布的波长区间较所述第一峰值区间分布的波长区间波长为长，且所述第一峰值区间的峰值大于所述第二峰值区间的峰值。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，当所述第二峰值区间的强度频谱半高宽大于110nm时，所述(b)组合进一步包括：Ry>0.343；Gx<0.317；以及Bx>0.145；其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述背光源包括一蓝光发光二极管，所述蓝光发光二极管中具有钇铝石榴石萤光粉。

5.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，当所述第二峰值区间的强度频谱半高宽小于110nm时，所述(b)组合进一步包括：Ry>0.348；Gx<0.330；以及Bx>0.148；其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述背光源包括一蓝光发光二极管，所述蓝光发光二极管中具有硅酸盐萤光粉。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述(b)组合进一步包括：Ry<0.330及Bx>0.136；其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述(a)组合进一步包括：Gx>0.282。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述(a)组合进一步包括：Ry>0.316；其中Ry为标准C光源测试中的红光Y向色坐标。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述(a)组合进一步包括：0.534<Gy<0.564。

11.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述(a)组合进一步包括：0.575<Rx<0.605；其中Ry为标准C光源测试中的红光X向色坐标。

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