CN103809325B - 显示模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种显示模块，具有一光源。显示模块包括显示单元。显示单元包括第一基板、与第一基板相对而设的第二基板、显示介质及绿色滤光层。显示介质设置于第一基板与第二基板之间。绿色滤光层设于第一基板上或第二基板。于光波长介于380nm至780nm的区间，光源通过绿色滤光层的频谱对应至第一能量，于光波长介于660nm至780nm的区间，光源通过绿色滤光层的频谱对应至第二能量，第二能量与第一能量的比值小于2％。

Description

显示模块

技术领域

本发明是有关于一种显示模块，且特别是有关于一种解决绿色滤光层于红光区段漏光问题的显示模块。

背景技术

随着科技的进步，生活中已经充斥着各式各样的显示器产品。显示器产品可以产生色彩鲜明的色泽，主要是通过彩色滤光片(Color Filter，CF)将光源滤波出所欲呈现的色彩。

以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)为例作说明，液晶显示器是一种非有源发光的元件，须先通过内部的背光单元(穿透型LCD)或外部的环境入射光(反射型或半穿透型LCD)作为光源，并使用驱动电路以控制液晶分子形成灰度显示，再通过彩色滤光片中的红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色滤光片层提供色彩，经由三原色比例的调和，显示出全彩模式的彩色显示画面。

在追求高解析度及高对比度的市场需求下，彩色滤光片的特性即成为液晶显示器彩色化效果的关键。理想的彩色滤光片，于一颜色滤光片只会允许特定范围波长的光通过，若有其他超出范围波长的光通过则属于漏光现象，漏光会影响白色或其他三原色点的色度座标，使得显示的效果与品质受到影响。然而，受限于彩色滤光片的材料性质，现行的彩色滤光片仍然无法达到完全不会有他色漏光的理想状态，尚无法满足市场的需求与趋势。

发明内容

本发明是有关于一种显示模块，借由控制光源与绿色滤光层的频谱于不同光波长区间下的比值，可以解决绿色滤光层的漏光问题。

根据本发明的第一方面，提出一种显示模块，显示模块具有一光源，且显示模块包括显示单元。显示单元包括第一基板、与第一基板相对而设的第二基板、显示介质及绿色滤光层设置于第一基板或第二基板(COA)上，于光波长介于380nm至780nm的区间，光源通过绿色滤光层的频谱对应至第一能量，于光波长介于660nm至780nm的区间，光源通过绿色滤光层的频谱对应至第二能量，第二能量与第一能量的比值小于2％。

根据本发明的第二方面，提出一种显示模块，具有一光源，此光源具有一正规化发光频谱。显示模块包括显示单元。显示单元包括第一基板、与第一基板相对而设的第二基板、显示介质及绿色滤光层。显示介质设置于第一基板与第二基板之间。绿色滤光层设置于第一基板或第二基板(COA)上，绿色滤光层具有一正规化穿透频谱。于光波长介于480nm至660nm的区间，光源的正规化发光频谱的最大峰值对应到一波长与该波长对应到绿色滤光层正规化穿透频谱的一穿透值的乘积是一第一乘积值，于光波长介于660nm至780nm的区间，正规化发光频谱与正规化穿透频谱在同一量值区间(直角座标纵轴)下，可决定一频谱相交的交叉点，正规化发光频谱对应于交叉点具有一发光强度，且正规化穿透频谱对应于交叉点具有一透光强度，透光强度与发光强度的乘积是一第二乘积值。第二乘积值与第一乘积值的比值小于2％。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A绘示一种光源的正规化发光频谱与绿色滤光层的正规化穿透频谱的示意图。

图1B绘示如图1A的光源通过绿色滤光层及液晶的相对穿透能量的频谱图。

图2绘示一种光源的正规化发光频谱与绿色滤光层的正规化穿透频谱的示意图。

图3绘示依照本发明一实施例的光源中红光的正规化发光频谱与绿色滤光层的正规化穿透频谱的示意图。

图4绘示依照本发明一实施例的光源中红光区段的发光频谱与绿色滤光层的正规化穿透频谱的示意图。

图5绘示依照本发明一实施例的光源中红光的发光频谱与绿色滤光层的穿透频谱的正规化的频谱示意图。

图6绘示依照本发明一实施例的有机发光二极管（OLED）显示模块的示意图。

图7绘示依照本发明一实施例的一液晶显示模块（LCD）的结构示意图。

主要元件符号说明：

1、2： 显示模块

10、20：显示单元

25： 背光单元

100、120、200、220：基板

102、202：彩色层

104：有机发光单元

204：液晶分子层

G1、G2、G3：穿透频谱

C：加乘频谱

BL1、BL2、BL3、R1、R2、R3：发光频谱

BL3a：最大峰值

BL3b：发光强度

G3a、G3b：透光强度

λa：波长

具体实施方式

图1A绘示一种光源的正规化发光频谱与绿色滤光层的正规化穿透频谱的示意图。请先参考图1A，曲线BL1绘示一种光源的发光频谱，横轴对应至光源的可见光范围的发光波长，单位系纳米（nm），范围介于380nm～780nm可见光频谱波段，纵轴(左侧)系对应至此光源的发光强度，此发光强度系最大强度为1相比的相对值，故无单位。光源自短波往长波方向依序具有一蓝光区段，一绿光区段，与一红光区段(图未示)。

图1A的曲线G1绘示一种绿色滤光层的正规化穿透频谱，其横轴是对应至绿色滤光层所允许穿透的可见光波长，单位是nm。纵轴(右侧)系对应至绿色滤光层所允许的光穿透的穿透率，此穿透率系与最高穿透率为1相比的相对值，故无单位。

图1B绘示如图1A的光源通过绿色滤光层及液晶的相对穿透能量的加乘频谱图。图1B所示的加乘频谱C于一可见光波段的积分面积值，即为光源通过绿色滤光层及液晶的穿透能量。如图1B所示，于波长660nm～780nm的波段范围，仍有红光区段穿透。由此可知，只要使用绿色滤光层时，于波长660nm～780nm的波段范围均会有红光区段的穿透。于此示意图系以液晶显示器为例，其提供灰度的显示介质为液晶材料；若为有机发光二极管显示器，发出白光的有机发光二极管同时为提供灰度的显示介质及光源，其所发出的光线通过绿色滤光层时，于波长660nm～780nm的波段范围亦会有红光区段的穿透。于其他实施例中，不论显示器的类型，只要是搭配绿色滤光层时，于波长660nm～780nm的波段范围都会有红光区段的穿透。当光源通过绿色滤光层时具有红光区段的光线穿透，则会影响白色色点的色度座标。

于光波长介于380nm至780nm的区间，光源通过绿色滤光层的能量定义为第一能量。于光波长介于660nm至780nm的区间，光源的红光区段通过绿色滤光层的能量定义为第二能量。也就是说，第一能量系加乘频谱C于光波长介于380nm至780nm的区间的积分面积，且第二能量系加乘频谱C于光波长介于660nm至780nm的区间的积分面积。若能降低第二能量相对于第一能量的比例，则可降低对白色色度点座标偏移的影响。

图2绘示一实施例的光源的发光频谱与绿色滤光层的穿透频谱的示意图。曲线BL2绘示一种光源的发光频谱，此发光频谱系设置三张扩散片于背光单元。图2的横轴系对应至光源的发光波长（单位为nm），图2的纵轴(左侧)系对应至光源的发光强度，此发光强度系最大强度为1相比的相对值，故无单位。

图2的曲线G2绘示一种绿色滤光层的穿透频谱，其横轴系对应至绿色滤光层所允许穿透的光波长（单位系nm）。纵轴(右侧)系对应至绿色滤光层所允许的光穿透的穿透率，此穿透率系与最高穿透率为1相比的无单位的相对值。

请参考图2，于光源的可见光整体发光区域（波长380nm至780nm的区间），绿色滤光层的穿透频谱G2与光源的发光频谱BL2的重叠部分，系光源的可见光整体发光波段会通过绿色滤光层的部分。然而，于红光区域（波长660nm至780nm的区间），绿色滤光层的穿透频谱G2与光源的发光频谱BL2有部分重叠（图2所示的斜线区域）。此区域系红光区段会通过绿色滤光层的部分，亦即为红光漏光的区域。

光源的光通过绿色滤光层及液晶后的相对发光能量G可以用以下公式计算，G=∫BLU(λ)×GCF(λ)×CELL(λ)dλ。其中，BLU(λ)表示光源的发光频谱，GCF(λ)表示绿色滤光层的穿透频谱，CELL(λ)表示显示单元扣除光阻材料（例如系CF）后的其余部分的总穿透频谱，此时，只要将特定的光波段代入积分的上下限，即可推算出发光能量G。

因此，光源的光通过绿色滤光层及液晶后的相对发光能量为G_total，且 $G_{\mathrm{total}}={\∫}_{380}^{780}\mathrm{BLU}\left(\mathrm{\λ}\right)\×\mathrm{GCF}\left(\mathrm{\λ}\right)\×\mathrm{CELL}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}.$ 光源的红光区段通过绿色滤光层及液晶后的相对发光能量系G_Rleakage，且 $G_{\mathrm{Rleakage}}={\∫}_{660}^{780}\mathrm{BLU}\left(\mathrm{\λ}\right)\×\mathrm{GCF}\left(\mathrm{\λ}\right)\×\mathrm{CELL}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}.$ 红光漏光比例为G_Rleakage与G_total的比值，即，%R_leakage=G_Rleakage/G _total。若要解决绿色滤光层的红色漏光的问题，必须要减少斜线区域的范围，降低光源的发光频谱与绿色滤光层在红光区域的重叠范围。上述公式系以液晶显示器为例。可以理解的是，当以发白光的有机发光二极管作为光源时，则能量积分公式即为其发出光线的发光频谱与绿色滤光层穿透频谱的加乘积分值。

于光波长介于380nm至780nm的区间，光源的光通过绿色滤光层的能量G_total即为前述的第一能量。于光波长介于660nm至780nm的区间，光源的光通过绿色滤光层的能量G_Rleakage即为前述的第二能量。因此，若能降低光源的光的发光频谱BL2与绿色滤光层的穿透频谱G2在红光区段的重叠范围，则可以降低第二能量与第一能量的比值。

因此，可借由设计光源的发光频谱于红光区段的材料成分与比例等方式来降低红光区段与绿色滤光层在660nm至780nm区间的重叠，即可降低第二能量相对于第一能量的比值，使得光源于绿色滤光层于660nm至780nm的区间的透光强度降低。光源的红光区段可由红色荧光粉、红色发光二极管芯片、红色量子点、有机发光二极管及其组合所构成的群组所产生，且红色荧光粉可以包括硫化物、氮化物或硅化物等，而荧光粉的种类成分与比例可以调整。

图3绘示依照本发明一实施例的光源中红光区段的发光频谱(对应左侧纵轴)与绿色滤光层的正规化穿透频谱(对应右侧纵轴)的示意图。曲线R1系绘示如图2的一般光源的红光区段的发光频谱，曲线R2为选用硫化物类型的荧光粉的光源于红光区段的发光频谱。如图3所示，光源的红光区段的曲线R2发光频谱的波形半高宽系小于曲线R1发光频谱波形半高宽，曲线R2与曲线R1的波形的波峰位置可以相同，但并不作限制。

图3所示曲线R1与绿色滤光层的穿透频谱G2的重叠比例，于第二能量（波长660nm至780nm的区间）与第一能量（波长380nm至780nm的区间）的比值约2.87％。曲线R2与绿色滤光层的穿透频谱G2的重叠比例，于第二能量（波长660nm至780nm的区间）与第一能量（波长380nm至780nm的区间）的比值系1.2％。相较于曲线R1与绿色滤光层的穿透频谱G2的重叠比例，系下降了1.67％，减少约58%的漏光，大幅降低了绿色滤光层于红光区域的红光漏光问题。因此，可借由调整光源中提供红光的材料类型或成分比例等，使得第二能量与第一能量的比值小于2％。较佳地，可使第二能量与第一能量的比值小于1％。借由控制红色漏光的比例以降低光源的光通过绿色滤光层时发生的红色漏光而影响白色色点的问题，进而提升显示品质。

图4绘示依照本发明一实施例的光源中红光区段的发光频谱(对应左侧纵轴)与绿色滤光层的穿透频谱(对应右侧纵轴)的频谱示意图。曲线G2系绘示如图2的绿色滤光层的穿透频谱。曲线R1系绘示如图2的一般光源的红光区段的发光频谱，曲线R3系使用主峰为620nm的氮化物荧光粉，相较曲线R1红光区段的发光频谱的波形的主峰，系往短波长区域偏移（向左偏移）。因此，曲线R3与绿色滤光层的穿透频谱G2的重叠比例，于第二能量（波长660nm至780nm的区间）与第一能量（波长380nm至780nm的区间）的比值系1.3％，相较于图4中曲线R1与绿色滤光层的穿透频谱G2的重叠比例，于第二能量（波长660nm至780nm的区间）与第一能量（波长380nm至780nm的区间）的比值2.87％，下降了1.57％，减少约55%的漏光，大幅降低了红光漏光的问题。因此，可借由设计光源中提供红光的材料类型或成分比例等，使得第二能量与第一能量的比值小于2％。较佳地，可使第二能量与第一能量的比值小于1％，以控制红色漏光的比例以降低光源的光通过绿色滤光层时发生的红色漏光。

图5绘示依照本发明一实施例的光源的发光频谱与绿色滤光层的穿透频谱的正规化的频谱示意图。曲线G3系绘示依照本发明一实施例的绿色滤光层的正规化穿透频谱。曲线BL3系绘示依照本发明一实施例的光源的正规化发光频谱。于此实施例中，系将发光频谱与穿透频谱正规化后，绘示在同一个频谱图的直角座标上，使得发光频谱与穿透频谱使用同一组x与y轴座标范围。如图5所示的频谱图的横轴系对应至绿色滤光层所允许穿透的光波长以及光源的发光波长(单位系nm)。纵轴系对应至绿色滤光层所允许的光穿透的正规化穿透率，以及光源的正规化发光频谱，皆为无单位的维度。

于此实施例中，光源的发光频谱（曲线BL3）可以包括蓝光区段、绿光区段以及红光区段，分别用以提供一蓝光区段、一绿光区段及一红光区段。其中，红光区段可以由红色荧光粉、红色发光二极管芯片、红色量子点、有机发光二极管及其组合所构成的群组来提供，且红色荧光粉可以包括氮化物，例如系发光峰值波长为600nm～630nm(例如系620nm)的氮化物，或者系红光区段的发光光谱的波形半高宽较窄的成份，例如为硫化物。

于此实施例中，于光波长介于480nm至660nm的区间，光源的正规化发光频谱BL3的最大峰值BL3a对应到一波长λa与此波长λa对应到绿色滤光层的正规化穿透频谱G3的透光强度G3a的乘积系一第一乘积值。于光波长介于660nm至780nm的区间，正规化发光频谱BL3与正规化穿透频谱G3系相交于一交叉点，正规化发光频谱BL3对应于交叉点具有一发光强度BL3b，且正规化穿透频谱G3对应于交叉点具有一透光强度G3b，于此交叉点所对应的透光强度与发光强度的乘积系一第二乘积值，第二乘积值与第一乘积值的比值系小于2％。较佳地，第二乘积值与第一乘积值的比值系小于1％。

举例而言，于一较佳实施例中，如图5中光波长介于480nm至660nm的区间，正规化发光频谱BL3的最大发光波峰值系0.22，于最大发光波峰值的波长所对应到正规化穿透频谱G3的透光强度值系0.97，故第一乘积值系0.2134。于光波长介于660nm至780nm的区间，正规化发光频谱与正规化穿透频谱系相交于一交叉点，正规化发光频谱BL3对应于交叉点的发光强度系0.06，且正规化穿透频谱G3对应于交叉点的透光强度系0.06，故第二乘积值0.0036，第二乘积值与第一乘积值的比值系1.69％，小于2%。可借由调整光源的红色荧光粉、红色发光二极管芯片、红色量子点、有机发光二极管等的材料种类与成分比例，令其红光区段波形的半高宽较窄或是峰值往短波移动，使得第二乘积值与第一乘积值的比值更佳地小于1%。例如，可调整红色荧光粉中的硫化物、氮化物或硅化物等成分，使其红光区段的峰值往短波移动而使第二乘积值与第一乘积值的比值小于1%。

以下系举例说明应用本发明上述实施例的显示模块。请先参考图6，其绘示依照本发明一实施例的有机发光二极管（OLED）显示模块1的示意图。如图6所示，OLED显示模块1包括显示单元10。显示单元10包括基板100、彩色层102、有机发光单元104、基板120。有机发光单元104设置于第一基板100与第二基板120之间。彩色层102设置于基板100上，可以包括蓝色滤光层、绿色滤光层及红色滤光层。当然，依据观赏者的位置不同，彩色层102也可以设置于基板120上，并不作限制。有机发光单元104系同时为提供灰度的显示介质及光源。

有机发光单元104产生的光源可包括多种颜色频谱区段，例如为蓝光区段、绿光区段以及红光区段，各区段的发光频谱，可分别对应于蓝色发光单元的穿透频谱、绿色发光单元的穿透频谱以及红色发光单元的穿透频谱。于一实施例中，不同区段的光可由不同元件或材料提供，举例来说，蓝光区段的光可由蓝色LED提供，红色区段的光可由有机发光二极管OLED提供，并不作限制。只要光源的发光频谱与绿色滤光层穿透频谱，符合符合图3～4所述的第二能量与第一能量的比值小于2％的设计范围。或者，符合图5所述的第二乘积值与第一乘积值的比值小于2％的设计范围即可。

请参考图7，其绘示依照本发明一实施例的一液晶显示模块（LCD）2的结构示意图。如图7所示，液晶显示模块2包括显示单元20及背光单元25。于此仅绘示显示单元20包括基板200、彩色层202、液晶分子层204及基板220，其余元件（例如系电极等）系省略以方便说明。彩色层202系设置于基板200上，当然，彩色层202也可以设置于基板220上，例如系设置于薄膜晶体管基板（Color Filter On Array，COA）的形式，并不限制彩色层202设置的位置。

背光单元25用以提供可包括多种颜色频谱区段的光源，例如为蓝光区段、绿光区段以及红光区段，各区段的发光频谱。背光单元25可以用不同的实施方式实现，例如以红色及绿色荧光粉与蓝色发光二极管（LED）封装在一起，或是钇铝石榴石（YAG荧光粉）与蓝色LED封装在一起，用以提供光源。此光源的发光频谱可包括不同颜色区段（例如系蓝光区段、绿光区段及红光区段）的频谱。红光区段可由的红色荧光粉、红色发光二极管芯片、红色量子点、有机发光二极管或其组合所构成的群组来产生。

于一实施例中，红色荧光粉的材料包括硫化物。于另一实施例中，红色发光单元的材料可设计为发光频谱的波峰系介于600nm至630nm之间的氮化物，例如系620nm。蓝色发光单元与绿色发光单元的种类可以与红色发光单元不同，并不特别限制，也就是说，红色发光单元可以系有机发光二极管OLED，而蓝色发光单元与绿色发光单元为LED。而且，背光单元25的红光区段与绿色滤光层，符合符合图4～5所述的第二能量与第一能量的比值小于2％的设计范围，或符合图5所述的第二乘积值与第一乘积值的比值小于2％的设计范围。

本发明的实施例更可应用于触控式显示装置中。于一些实施例中，显示模块1和显示模块2还可包含触控单元（图未示），该触控单元的触控方式可包含一触控检测电路（touch sensing circuit）(图未示)。此实施例应用内嵌式（In-Cellor On-Cell）触控技术，其例如为内嵌光学式（In-Cell Photo）、内嵌电容式（In-CellCapacitive）、内嵌电阻式（In-Cell Resistive）以及表面电容式（On-Cell Capacitive）等触控技术作为触控感测的操作方式。另外，触控检测电路可为多点触控（multi-touch）检测电路，但不限于此。

综上所述，本发明上述实施例的显示模块，可以在维持光源的穿透率及白色色点标准下，有效地控制红色漏光的比例，以降低光源的光通过绿色滤光层时发生的红色漏光的问题，使得显示模块有较佳的显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (14)

1.一种显示模块，具有一光源，该显示模块包括：

一显示单元，该显示单元包括：

一第一基板；

一第二基板，与该第一基板相对而设；

一显示介质，设置于该第一基板与该第二基板之间；以及

一绿色滤光层，设置于该第一基板上，其中：

该光源具有一发光频谱，该绿色滤光层具有一穿透频谱，该发光频谱与该穿透频谱相乘后为一加乘频谱，该发光频谱及该穿透频谱均为正规化，该加乘频谱于光波长介于380nm至780nm的区间的积分面积对应至一第一能量，该加乘频谱于光波长介于660nm至780nm的区间的积分面积对应至一第二能量，该第二能量与该第一能量的比值是小于2％。

2.如权利要求1所述的显示模块，其特征在于，该第二能量与该第一能量的比值小于1％。

3.如权利要求1所述的显示模块，其特征在于，该光源的该发光频谱包括一红光区段，且该光源包括红色发光二极管芯片、红色量子点、有机发光二极管或其组合所构成的群组。

4.如权利要求1所述的显示模块，其特征在于，该光源的该发光频谱包括一红光区段，该红光区段是由一红色荧光粉所产生，且该红色荧光粉的材料包括硫化物、氮化物或硅化物。

5.如权利要求4所述的显示模块，其特征在于，该红色荧光粉的材料是氮化物，且该发光频谱的该红光区段的波峰介于600nm至630nm之间。

6.如权利要求1所述的显示模块，其特征在于，该显示介质为一有机发光单元。

7.如权利要求1所述的显示模块，还包括：

一背光单元，用以提供该光源，且该显示介质为一液晶分子层。

8.一种显示模块，具有一光源，该光源具有一发光频谱，该显示装置包括：

一显示单元，该显示单元包括：

一第一基板；

一第二基板，与该第一基板相对而设；

一显示介质，设置于该第一基板与该第二基板之间；以及

一绿色滤光层，设置于该第一基板上，该绿色滤光层具有一穿透频谱，其中：

该发光频谱及该穿透频谱均为正规化，于光波长介于480nm至660nm的区间，该光源的该发光频谱的一最大峰值对应到一波长与该波长对应到该绿色滤光层的该穿透频谱的一穿透值的乘积是一第一乘积值，于光波长介于660nm至780nm的区间，该发光频谱与该穿透频谱是相交于一交叉点，该发光频谱对应于该交叉点具有一发光强度，且该穿透频谱对应于该交叉点具有一透光强度，该透光强度与该发光强度的乘积是一第二乘积值，该第二乘积值与该第一乘积值的比值是小于2％。

9.如权利要求8所述的显示模块，其特征在于，该第二乘积值与该第一乘积值的比值是小于1％。

10.如权利要求8所述的显示模块，其特征在于，该光源的该发光频谱包括一红光区段，该红光区段是由红色发光二极管芯片、红色量子点、有机发光二极管及其组合所构成的群组所产生。

11.如权利要求8所述的显示模块，其特征在于，该光源的该发光频谱包括一红光区段，该红光区段是由一红色荧光粉所产生，该红色荧光粉的材料包括硫化物、氮化物或硅化物。

12.如权利要求11所述的显示模块，其特征在于，该红色荧光粉的材料是氮化物，且该发光频谱的红光区段的波峰介于600nm至630nm之间。

13.如权利要求8所述的显示模块，还包括：

一背光单元，用以提供该光源，且该显示介质为一液晶分子层。

14.如权利要求8所述的显示模块，其特征在于，该显示介质为一有机发光单元，用以提供该光源。