CN103885242A

CN103885242A - 液晶显示器

Info

Publication number: CN103885242A
Application number: CN201310066018.7A
Authority: CN
Inventors: 吴易座
Original assignee: Radiant Opto Electronics Corp
Current assignee: Radiant Opto Electronics Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-06-25
Also published as: TW201426114A; US20140168575A1

Abstract

本发明揭露一种液晶显示器，其包含背光模块及液晶显示面板。背光模块包含导光板及数个蓝光发光二极管邻设于导光板的一侧面。液晶显示面板设于背光模块的正面上。液晶显示面板包含依序堆叠在导光板之上的第一透光基板、第一电极、液晶层、荧光粉层、彩色滤光片、第二电极及第二透光基板。荧光粉层包含数个绿色荧光粉区与数个红色荧光粉区。彩色滤光片与荧光粉层邻接。彩色滤光片包含数个绿色滤光区与数个红色滤光区分别对应位于绿色荧光粉区与红色荧光粉区上。

Description

液晶显示器

技术领域

本发明是有关于一种平面显示装置，且特别是有关于一种液晶显示器(LCD)。

背景技术

请参照图1，其是绘示一种传统液晶显示器的装置示意图。液晶显示器100主要包含背光模块102与液晶显示面板104。背光模块102设于液晶显示面板104的背面，以提供液晶显示面板104光源。背光模块102通常包含导光板106与数个发光二极管(LED)120。这些发光二极管120设于导光板106的侧面旁。每个发光二极管120包含有发光二极管晶粒108与荧光粉层110，其中荧光粉层110覆盖在发光二极管晶粒108上。

液晶显示面板104主要包含第一玻璃基板112、液晶层114、彩色滤光片116与第二玻璃基板118。如图1所示，液晶层114、彩色滤光片116与第二玻璃基板118依序覆盖在第一玻璃基板112上。

在目前的液晶显示器100中，发光二极管120通常是采用白光发光二极管。但是，发光二极管晶粒108在制作上是采用磊晶制程，此制程相当繁复，因而在同一晶圆上所制作出的发光二极管晶粒108并无法表现出一致的光电特性，例如亮度或波长可能会有所差异。此外，发光二极管晶粒108再经封装后，受到荧光粉层110的影响，所形成的发光二极管120的波长也可能会有所不同。

由于制作液晶显示器100时，对于发光二极管120的白光均匀度的要求相当严格，因此制造商在完成白光发光二极管120后，会经由区分规格范围(bin)的程序，将一部分不符合颜色需求的白光发光二极管120舍弃，而导致制造成本提高。

此外，在目前的发光二极管中，由荧光粉与胶材所混置而成的荧光粉层110通常是直接覆盖在发光二极管晶粒108上。因此，发光二极管晶粒108与荧光粉层110中的荧光粉的距离相当接近。然而，由于热会影响荧光粉的发光效率，而电流通过发光二极管120时会产生热，因而会直接影响荧光粉的发光效率，导致发光二极管120的发光效率下降。

而且，这种白光发光二极管120所发出的光，经过导光板106一定距离的传递后，往往会产生色散的现象。如此一来，将使得导光板106的整体出光的颜色分布不均匀。

另一方面，由于背光模块102所提供的光源是白光，因此必须透过包含红、绿、蓝(R、G、B)三色的彩色滤光区、或红、绿、蓝、黄(R、G、B、Y)四色的彩色滤光区的彩色滤光片116来产生所需要的色光。然而，每一种单色的彩色滤光区对于白光都有一定的吸收率。目前，彩色滤光片116对白光发光二极管120所发出的白光的穿透率小于10%。如此一来，发光二极管120所发出的光的使用效率不佳。

请参照图2，其是绘示另一种传统液晶显示器的装置示意图。液晶显示器200主要包含背光模块202与液晶显示面板204。背光模块202设于液晶显示面板204的背面。背光模块202包含数个蓝光发光二极管206、以及扩散板208。扩散板208设在蓝光发光二极管206的上方，以将蓝光发光二极管206射出的蓝光予以均匀扩散。

液晶显示面板204主要包含依序堆叠的荧光粉层210、第一玻璃基板216、第一电极218、液晶层220、第二电极222与第二玻璃基板224。荧光粉层210包含数个红色荧光粉区212、数个绿色荧光粉区214与数个开孔区226。这些红色荧光粉区212、绿色荧光粉区214与开孔区226依序交错排列。

蓝光发光二极管206所发出的蓝光激发红色荧光粉区212与绿色荧光粉区214后，以分别发出红光与绿光。另一方面，蓝光通过荧光粉层208的开孔区226后，自然也射出蓝光。如此，可使液晶显示器200具有RGB色彩系统。

然而，蓝光发光二极管206所发出的蓝光在空间中的发散呈球形。因此，经蓝光激发出的红光与绿光在空间中也呈球形发散。如此一来，如图2的虚线框228与230所示，红光与绿光经过液晶层220后，可能会照射到相邻的像素，而导致相邻像素受到红光或绿光的污染。

发明内容

因此，本发明的一目的就是在提供一种液晶显示器，其是使用蓝光发光二极管来作为光源，故可大大地减低白光发光二极管在封装时所造成的规格范围良率损失(bin yield loss)，而可提高发光二极管的可利用率，进而可降低液晶显示器的制造成本。

本发明的另一目的是在提供一种液晶显示器，由于作为光源的蓝光发光二极管本身的色纯度高，发光二极管所发出的蓝光即使穿过整个导光板也不会有色差的问题，因此导光板的整体出光的颜色分布相当均匀。

本发明的又一目的是在提供一种液晶显示器，可无需设置蓝光滤光区，因此不仅可降低制造成本，也可提高蓝光像素的蓝光的光效率。

本发明的再一目的是在提供一种液晶显示器，其可透过调整绿色荧光粉的浓度，来提高通过绿色滤光区的蓝光转变成绿光的比率。因此，可提高绿光的使用效率与色纯度。

本发明的再一目的是在提供一种液晶显示器，其荧光粉不与发光二极管晶粒接触，因此可避免发光二极管晶粒运转时所产生的热导致荧光粉的光转换效率下降。

本发明的再一目的是在提供一种液晶显示器，其荧光物质为不连续的荧光点，而非一整层的荧光粉层覆盖在导光板的上方。因此，本液晶显示器的荧光物质使用量少，且发光效率高。

本发明的再一目的是在提供一种液晶显示器，其具有较高的色彩饱和度。

根据本发明的上述目的，提出一种液晶显示器。此液晶显示器包含一背光模块以及一液晶显示面板。背光模块包含一导光板以及多个蓝光发光二极管。这些蓝光发光二极管邻设于导光板的一侧面，以经由此侧面朝导光板发射多个蓝光。液晶显示面板设于背光模块的一正面上。此液晶显示面板包含一第一透光基板、一第一电极、一液晶层、一荧光粉层、一彩色滤光片、一第二电极以及一第二透光基板。第一透光基板设于导光板之上。第一电极设于第一透光基板上。液晶层设于第一电极上。荧光粉层设于液晶层上，其中荧光粉层包含多个绿色荧光粉区与多个红色荧光粉区。彩色滤光片设于荧光粉层上且与荧光粉层邻接。其中，彩色滤光片包含多个绿色滤光区与多个红色滤光区分别对应位于前述的绿色荧光粉区与红色荧光粉区上。第二电极设于彩色滤光片的上方。第二透光基板设于第二电极上。

依据本发明的一实施例，上述每一第一透光基板与第二透光基板为一玻璃基板。

依据本发明的另一实施例，上述的荧光粉层还包含多个开孔区，且这些开孔区、上述的绿色荧光粉区与红色荧光粉区依序交错排列。

依据本发明的又一实施例，上述的彩色滤光片还包含多个蓝色滤光区，且这些蓝色滤光区分别对应位于上述的开孔区上。

依据本发明的再一实施例，上述的彩色滤光片还包含多个蓝光开孔区，且这些蓝光开孔区分别对应位于上述的开孔区上。

依据本发明的再一实施例，上述的荧光粉层还包含多个黄色荧光粉区与多个开孔区，且这些开孔区、绿色荧光粉区、红色荧光粉区与黄色荧光粉区依序交错排列。此外，上述的彩色滤光片还包含多个黄色滤光区，分别对应位于前述黄色荧光粉区上。

依据本发明的再一实施例，上述的彩色滤光片还包含多个蓝色滤光区，且这些蓝色滤光区分别对应位于前述的开孔区上。

依据本发明的再一实施例，上述的彩色滤光片还包含多个蓝光开孔区，且这些蓝光开孔区分别对应位于前述的开孔区上。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是绘示一种传统液晶显示器的装置示意图；

图2是绘示另一种传统液晶显示器的装置示意图；

图3是绘示依照本发明的一实施方式的一种液晶显示器的装置示意图；

图4A是绘示经过本发明的一实施方式的红色荧光粉区后的光的光谱图；

图4B是绘示经过本发明的一实施方式的绿色荧光粉区后的光的光谱图；

图5是绘示本发明的一实施方式的液晶显示器与传统采用白光发光二极管的液晶显示器所能显示的颜色范围的比较图；

图6是绘示依照本发明的另一实施方式的一种液晶显示器的装置示意图；

图7是绘示本发明的另一实施方式的液晶显示器与传统采用白光发光二极管的液晶显示器所能显示的颜色范围的比较图。

具体实施方式

请再次参照图2，为了避免液晶显示器200的相邻像素受到红光或绿光的污染，发明人提出一种在液晶层220上方设置彩色滤光片(未绘示)的解决方案。利用此彩色滤光片可滤掉像素中不必要的色光。然而，发明人认为，在此种液晶显示器200架构下，荧光粉层210的厚度应不大，再加上荧光粉的颗粒与颗粒间会有空间，如此一来蓝光很有可能会从荧光粉层210的这些空间散射出来。因此，在通过红色荧光粉区212与绿色荧光粉区214的蓝光并未被完全吸收，而有一部分蓝光穿过荧光粉层210而出的情况下，因此通过红色荧光粉区212与绿色荧光粉区214后所产生的光色并不纯，而是带点蓝的杂红色或杂绿色，而使液晶显示器200的色饱和度(color gamut)变差。

此外，由于经由红色荧光粉区212与绿色荧光粉区214所发出的光有部分朝邻近像素发散，会再经相邻像素的彩色滤光片滤掉。因此，这样的液晶显示器200设计的光利用效率差。

有鉴于此，本案在此提出一种液晶显示器的设计，可避免上述传统液晶显示器的种种缺失。请参照图3，其是绘示依照本发明的一实施方式的一种液晶显示器的装置示意图。在此实施方式中，液晶显示器300a主要包含背光模块302与液晶显示面板304a。背光模块302主要包含数个蓝光发光二极管306与导光板308。导光板308为一可透光且可传导光的板体。导光板308包含入光面316、出光面310与反射面312。出光面310与反射面312彼此相面对，而入光面316接合出光面310的一边与反射面312的一边。反射面312上可设有许多微结构314，例如点状结构。

这些蓝光发光二极管306邻设导光板308的一侧面，亦即入光面316，且可经由入光面316朝导光板308内发射许多蓝光318。蓝光318可在导光板308内部以全反射的方式行进，而反射面312上的微结构314可破坏蓝光318的全反射，使得蓝光318朝出光面310的方向反射，进而从出光面310射出导光板308。

液晶显示面板304a设置在背光模块302的正面上方，也就是导光板308的出光面310的上方。在一实施例中液晶显示面板304a主要包含第一透光基板322、第一电极324、液晶层326、荧光粉层328a、彩色滤光片336a、第二电极344与第二透光基板346。第一透光基板322设置在导光板308的出光面310的上方。第一透光基板322可例如为玻璃基板。第一电极324叠设在第一透光基板322上。液晶层326覆盖在第一电极324上。

荧光粉层328a设置在液晶层326上。在一实施例中，荧光粉层328a可包含数个绿色荧光粉区334与数个红色荧光粉区332。如图3所示，荧光粉层328a可进一步包含数个开孔区330。这些开孔区330即为没有填充荧光粉的区域。这些开孔区330、绿色荧光粉区334与红色荧光粉区332依序交错排列。举例而言，一开孔区330后可先排列一绿色荧光粉区334，再于此绿色荧光粉区334后排列一红色荧光粉区332，接着再依同样顺序进行排列。

彩色滤光片336a设置在荧光粉层328a上，并与荧光粉层328a邻接。在一实施例中，彩色滤光片336a可包含数个绿色滤光区342与数个红色滤光区340。这些绿色滤光区342分别对应位于荧光粉层328a的绿色荧光粉区334上，且红色滤光区340分别对应位于红色荧光粉区332上。也就是说，这些绿色滤光区342的尺寸与位置均分别对应于下方的绿色荧光粉区334的尺寸与位置，红色滤光区340的尺寸与位置均分别对应于下方的红色荧光粉区332的尺寸与位置。

在另一实施例中，彩色滤光片336a还可包含数个蓝光开孔区338。这些蓝光开孔区338即为没有设置滤光材而可让蓝光直接通过的区域。在又一实施例中，彩色滤光片336a可以蓝色滤光区来取代蓝光开孔区338。这些蓝色滤光区可将通过其中的入射光中的蓝光部分滤出。这些蓝光开孔区338或蓝色滤光区分别对应位于荧光粉层328a的开孔区330上。亦即，这些蓝光开孔区338或蓝色滤光区的尺寸与位置均分别对应于下方的开孔区330的尺寸与位置。

第二电极344设置在彩色滤光片336a上。第二透光基板346设置在第二电极344上。第二透光基板346同样可例如为玻璃基板。在一些实施例中，根据产品的光学需求，液晶显示器300a还可选择性地包含第一偏光板320与第二偏光板348。第一偏光板320设置在第一透光基板322与背光模块302之间。另一方面，第二偏光板348则设置在第二透光基板346之上。

在液晶显示器300a中，背光模块302的蓝光发光二极管306所发出的蓝光318经导光板308的传导后，经由出光面310而射向上方的液晶显示面板304a。蓝光318经第一偏光板320的偏光处理后，依序经过第一透光基板322、第一电极324与液晶层326，而射向荧光粉层328a。由于蓝光318的波长较短，因此可激发荧光粉层328a中红色荧光粉区332的红色荧光粉与绿色荧光粉区334的绿色荧光粉，而分别产生红光356与绿光354。另一方面，蓝光318直接穿越荧光粉层328a的开孔区330。

经过荧光粉层328a所产生的红光356与绿光354，可分别再经上方的彩色滤光片336a的红色滤光区340与绿色滤光区342过滤后，射出纯度高的红光356与绿光354。而穿过荧光粉层328a的蓝光318可直接穿过彩色滤光片336a的蓝光开孔区338、或经蓝光滤光区过滤后，射出蓝光318。红光356、绿光354与蓝光318再穿过第二透光基板346与第二偏光板348，而在液晶显示器300a的显示面上形成所需的色彩。

在液晶显示器300a中，由于荧光粉层328a与彩色滤光片336a紧邻设置，再加上荧光粉层328a与彩色滤光片336a均设置在液晶层326上方。因此，可使荧光粉层328a射出的红光356、绿光354与蓝光318的绝大部分分别直接射向彩色滤光片336a的红色滤光区340、绿色滤光区342、与蓝光开孔区338/蓝光滤光区。如此一来，可大幅提高液晶显示器300a的光利用效率。

此外，请同时参照图3、图4A与图4B，其中图4A与图4B是分别绘示经过本发明的一实施方式的红色荧光粉区与绿色荧光粉区后的光的光谱图。在图4A与图4B中，曲线358、360与362分别代表各种波长的光对于蓝色滤光片、绿色滤光片与红色滤光片的穿透率。

由图4A的光谱曲线364与光谱曲线366可知，经过荧光粉层328a的红色荧光粉区332后，蓝光318的绝大部分激发出红光356，但仍有一小部分的蓝光318会随红光356一起射出。由于光谱曲线364的波长几乎都落在可穿透红色滤光片的范围，而光谱曲线366的波长几乎都落在对红色滤光片的穿透率非常差的范围，因此经过彩色滤光片336a的红色滤光区340后，所产生的红光356具有较高的色彩纯度。

另一方面，由图4B的光谱曲线368与光谱曲线370可知，经过绿色荧光粉区334后，蓝光318的绝大部分激发出绿光354，但仍有一小部分的蓝光318会随绿光354一起射出。由于光谱曲线368的波长几乎都落在可穿透绿色滤光片的范围，而光谱曲线370的波长几乎都落在对绿色滤光片的穿透率非常差的范围，因此经过彩色滤光片336a的绿色滤光区342后，所产生的绿光354具有较高的色彩纯度。

请参照图5，其是绘示本发明的一实施方式的液晶显示器与传统采用白光发光二极管的液晶显示器所能显示的颜色范围的比较图。由图5可知，液晶显示器300a所能显示的颜色范围372明显大于传统采用白光发光二极管的液晶显示器所能显示的颜色范围374。因此，液晶显示器300a的色饱和度明显优于传统白光发光二极管的液晶显示器。

请参照图6，其是绘示依照本发明的另一实施方式的一种液晶显示器的装置示意图。在此实施方式中，液晶显示器300b与上述实施方式的液晶显示器300a的架构大致上相同。液晶显示器300b与300a之间的差异主要在于液晶显示面板304b的荧光粉层328b还包含数个黄色荧光粉区350，以及彩色滤光片336b还包含数个黄色滤光区352。

如图6所示，在液晶显示面板304b中，开孔区330、绿色荧光粉区334、红色荧光粉区332与黄色荧光粉区350依序交错排列。举例而言，一开孔区330后可先排列一绿色荧光粉区334，再于此绿色荧光粉区334后排列一红色荧光粉区332，而后于此红色荧光粉区332后排列一黄色，接着再依同样顺序进行排列。

彩色滤光片336b同样设置在荧光粉层328b上，并与荧光粉层328b邻接。在彩色滤光片336b中，绿色滤光区342分别对应位于荧光粉层328b的绿色荧光粉区334上，红色滤光区340分别对应位于红色荧光粉区332上，黄色滤光区352分别对应位于黄色荧光粉区350上，而蓝光开孔区338或蓝色滤光区分别对应位于开孔区330上。亦即，这些绿色滤光区342、红色滤光区340、黄色滤光区352与开孔区330的尺寸与位置均分别对应于下方的绿色荧光粉区334、红色荧光粉区332、黄色荧光粉区350、与开孔区330的尺寸与位置。

在液晶显示器300b中，由于黄色荧光粉受到蓝光318激发时，其能量转换率高。因此，RGBY颜色系统的液晶显示器300b的亮度较RGB颜色系统的液晶显示器300a的亮度高。

请参照图7，其是绘示本发明的另一实施方式的液晶显示器与传统采用白光发光二极管的液晶显示器所能显示的颜色范围的比较图。由图5与图7可知，液晶显示器300b所能显示的颜色范围376明显大于传统采用白光发光二极管的液晶显示器所能显示的颜色范围374，颜色范围376也大于液晶显示器300a的颜色范围372。因此，液晶显示器300b的色饱和度明显优于传统白光发光二极管的液晶显示器，也略优于液晶显示器300a。

由上述的实施方式可知，由于本发明的液晶显示器是使用蓝光发光二极管来作为光源，因此可大大地减低白光发光二极管在封装时所造成的规格范围良率损失，而可提高发光二极管的可利用率，进而可降低液晶显示器的制造成本。

由上述的实施方式可知，由于在本发明的液晶显示器中作为光源的蓝光发光二极管本身的色纯度高，发光二极管所发出的蓝光即使穿过整个导光板也不会有色差的问题，因此导光板的整体出光的颜色分布相当均匀。

由上述的实施方式可知，由于本发明的液晶显示器可无需设置蓝光滤光区，因此不仅可降低制造成本，也可提高蓝光像素的蓝光的光效率。

由上述的实施方式可知，由于本发明的液晶显示器可透过调整绿色荧光粉的浓度，来提高通过绿色滤光区的蓝光转变成绿光的比率。因此，可提高绿光的使用效率与色纯度。

由上述的实施方式可知，由于本发明的液晶显示器所采用的光源并非白光发光二极管，因此荧光粉不与发光二极管晶粒接触，故可避免发光二极管晶粒运转时所产生的热导致荧光粉的光转换效率下降。

由上述的实施方式可知，由于本发明的液晶显示器的荧光物质为不连续的荧光点，而非一整层的荧光粉层覆盖在导光板的上方。因此，液晶显示器的荧光物质使用量少，且发光效率高。

由上述的实施方式可知，由于本发明的液晶显示器可避免相邻像素的不同色光之间的光污染，因此具有较高的色彩饱和度。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何在此技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种液晶显示器，其特征在于，包含：

一背光模块，包含：

一导光板；以及

多个蓝光发光二极管，邻设于该导光板的一侧面，以经由该侧面朝该导光板发射多个蓝光；以及

一液晶显示面板，设于该背光模块的一正面上，其中该液晶显示面板包含：

一第一透光基板，设于该导光板之上；

一第一电极，设于该第一透光基板上；

一液晶层，设于该第一电极上；

一荧光粉层，设于该液晶层上，其中该荧光粉层包含多个绿色荧光粉区与多个红色荧光粉区；

一彩色滤光片，设于该荧光粉层上且与该荧光粉层邻接，其中该彩色滤光片包含多个绿色滤光区与多个红色滤光区分别对应位于所述多个绿色荧光粉区与所述多个红色荧光粉区上；

一第二电极，设于该彩色滤光片的上方；以及

一第二透光基板，设于该第二电极上。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，每一该第一透光基板与该第二透光基板为一玻璃基板。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，该荧光粉层还包含多个开孔区，且所述多个开孔区、所述多个绿色荧光粉区与所述多个红色荧光粉区依序交错排列。

4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，该彩色滤光片还包含多个蓝色滤光区，且所述多个蓝色滤光区分别对应位于所述多个开孔区上。

5.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，该彩色滤光片还包含多个蓝光开孔区，且所述多个蓝光开孔区分别对应位于所述多个开孔区上。

6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，

该荧光粉层还包含多个黄色荧光粉区与多个开孔区，且所述多个开孔区、所述多个绿色荧光粉区、所述多个红色荧光粉区与所述多个黄色荧光粉区依序交错排列；以及

该彩色滤光片还包含多个黄色滤光区，分别对应位于所述多个黄色荧光粉区上。

7.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，该彩色滤光片还包含多个蓝色滤光区，且所述多个蓝色滤光区分别对应位于所述多个开孔区上。

8.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，该彩色滤光片还包含多个蓝光开孔区，且所述多个蓝光开孔区分别对应位于所述多个开孔区上。