CN1588195A

CN1588195A - 滤光结构

Info

Publication number: CN1588195A
Application number: CN 200410063645
Authority: CN
Inventors: 陈宏崑; 洪吉永
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2005-03-02

Abstract

一种滤光结构，具有一基板、多个薄膜电晶体结构形成于基板上、滤色层以及形成于滤色层一侧的透明导电层。其中，基板是界定为多个像素区，滤色层形成于所述像素区之上。形成于同一像素区上之滤色层具有第一胆固醇液晶区块、第二胆固醇液晶区块与第三胆固醇液晶区块。第一胆固醇液晶区块反射一第二波长范围光线与第三波长范围光线以使一第一波长范围光线穿透；第二胆固醇液晶区块反射一第一波长范围光线与第三波长范围光线使第二波长范围光线穿透；而第三胆固醇液晶区块反射第一波长范围光线与第二波长范围光线以使第三波长范围光线穿透。

Description

滤光结构

技术领域

本发明是有关于一种滤光结构，特别是有关于一利用胆固醇液晶作为滤光构件的滤光结构。

背景技术

如何善用由光源所发出的光线以降低能量的损耗与增加光线的利用率，是目前与光学有关之仪器或设备所持续发展的方向。

如图1的显示模组所示，当光线进入导光板11之后，会藉由一偏振片121使光线成为具有同一偏振方向的偏振光。之后，光线先后穿透薄膜电晶体层13、液晶层15与另一透明导电层17。当彩色滤光片18过滤掉部份光线之后，偏振方向与另一偏振片123平行的偏振光即可穿透偏振片123，与偏振片123不平行的光线则会被偏振片123过滤，而无法穿透显示模组。

由于习知的彩色滤光片18多以染料或其他可吸收特定波长光线的物质形成，故被过滤掉的光线会被吸收，而无法再被利用，所以不易提高光线利用率、且不易降低能量损耗。又因习知的彩色滤光片18是将可过滤光线的物质形成于一基底(未图示)上，再将彩色滤光片18与其固着的基底设置于显示模组之中，故因不易减少彩色滤光片18的厚度，进而不易减少显示模组的整体厚度。

如上所述，需发展出一滤光结构，以降低光能量的损耗、增加光线利用率并减低显示模组的整体厚度。

发明内容

鉴于以上所述习知技术的缺点，本发明的一目的乃为提供一滤光结构以应用于光学仪器或设备之中，并克服习知技术的缺点，故本发明便藉由胆固醇液晶来过滤特定波长光线，并增加光线利用率，而达过滤光线及降低能量消耗的目的。

本发明的又一目的为提供一滤光结构，以应用于一显示模组上，藉由直接将胆固醇液晶形成于一基板并应用于一显示模组之中，而减少显示模组之整体厚度。

本发明提供一种滤光结构，其具有一基板、多个薄膜电晶体结构形成于基板上、滤色层以及形成于滤色层一侧的透明导电层。其中，基板是界定为多个像素区，滤色层形成于所述像素区之上。形成于同一像素区上的滤色层具有第一胆固醇液晶区块、第二胆固醇液晶区块与第三胆固醇液晶区块，其中，第一胆固醇液晶区块、第二胆固醇液晶区块与第三胆固醇液晶区块形成于基板上。第一胆固醇液晶区块可使一第一波长范围光线穿透，第二胆固醇液晶区块可使一第二波长范围光线穿透，而第三胆固醇液晶区块可使一第三波长范围光线穿透。

如上所述的本发明各特征，将于以下的较佳实施例中详细描述。

附图说明

图1习知技术的显示模组；

图2应用本发明滤光结构的实施例；

图3应用本发明滤光结构的显示模组；

图4应用本发明滤光结构的显示模组部份液晶层未作用时的态样。

主要部分的代表元件符号：

1 第一胆固醇液晶

11 导光板

121 偏振片

123 偏振片

13 薄膜电晶体层

15 液晶层

17 透明导电层

18 彩色滤光片

2 第二胆固醇液晶

21 第二基板

211 像素区

23 薄膜电晶体结构

233 第二透明导电层

25 液晶层

27 第一透明导电层

28 滤色层

281 第一胆固醇液晶区块

282 第二胆固醇液晶区块

283 第三胆固醇液晶区块

29 第一基板

3 第三胆固醇液晶

31 导光板

331 第二偏光板

333 第一偏光板

351 第二玻片

353 第一玻片

37 反射片

41 发光二极体光源

L1 第一波长范围光线

L2 第二波长范围光线

L3 第三波长范围光线

具体实施方式

本发明主要是提供一滤光结构，将于以下详述。本发明实施例乃以解决先前技术所述的问题为主，但本发明所具的专利范围，并不以下述的图形与实施例的描述为限，而应以所申请的权利要求与精神为准。

本发明滤光结构的实施例如图2所示，是形成于一第二基板21上，且该第二基板21上再具有多个薄膜电晶体23并界定为多个像素区211。而该滤光结构主要包括有一滤色层28，且该滤色层28所对应的每一像素区211中是具有第一胆固醇液晶区块281、第二胆固醇液晶区块282与第三胆固醇液晶区块283，且该每一胆固醇液晶区块是可供特定波长范围光线通过，为方便叙述以下将特定波长范围光线区分为第一、第二及第三波长范围光线，其中该第一波长范围光线(未图示)可穿透第一胆固醇液晶区块281、第二波长范围光线(未图示)可穿透第二胆固醇液晶区块282、第三波长范围光线(未图示)可穿透第三胆固醇液晶区块283。又如图中所示，一第二透明导电层233形成于滤色层28之上，以薄膜电晶体23为控制开关。

当将本发明的滤光结构应用至一液晶模组中时，其可配合背光模组而成为一显示模组。如图3所示，液晶模组至少具有一第一基板29、一第二基板21、一液晶层25、一第二透明导电层233、一第一透明导电层27以及一滤光结构；其中，该第一基板29与该第二基板21是相对设置，并可界定出多个像素区211，且于该第二基板21上更形成有多个薄膜电晶体23，而该液晶层25是设置于该第一基板29与该第二基板21间；该第一透明导电层27是形成于该第一基板29与该液晶层25间；该第二透明导电层233，其形成于该第二基板21与该液晶层25间，利用上述构成，该液晶层25是经由第一、二透明导电层27、233及薄膜电晶体23，以薄膜电晶体23作为控制开关，使第一、二透明导电层27、233间产生电场，而可用以控制液晶层25的状态；另，该滤光结构是设置于该第二基板21与该第二透明导电层233间，其主要包括有一滤色层28，且该滤色层28所对应的每一像素区211中是具有第一胆固醇液晶区块281、第二胆固醇液晶区块282与第三胆固醇液晶区块283，且该每一胆固醇液晶区块是可供特定波长范围光线通过，为方便叙述以下将特定波长范围光线区分为第一、第二及第三波长范围光线L1、L2与L3。

其中，第一胆固醇液晶区块281具有第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3；第二胆固醇液晶区块282具有第一胆固醇液晶1与第三胆固醇液晶3；第三胆固醇液晶区块283具有第一胆固醇液晶1与第二胆固醇液晶2。其中，该第一胆固醇液晶1的螺距范围是可反射第一波长范围光线L1，以下将称此螺距范围为第一螺距，该第二胆固醇液晶2的螺距范围是可反射第二波长范围光线L2，以下将称此螺距范围为第二螺距，该第三胆固醇液晶3的螺距范围是可反射第三波长范围光线L3，以下将称此螺距范围为第三螺距。

综合前述，该第一胆固醇液晶1、第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3分别是具有不同螺距的胆固醇液晶。当符合Bragg反射条件：

n_op＜λ＜n_ep

其中，λ是入射光波长，n_o是正常光的折射率，n_e是异常光的折射率。利用胆固醇液晶的螺旋结构，并假设使用的胆固醇液晶是为右旋胆固醇液晶，则当入射光的波长λ符合Bragg反射条件时，呈现左旋圆偏振状态的入射光可穿透右旋的胆固醇液晶，而呈现右旋圆偏振状态的入射光便会被右旋的胆固醇液晶反射。故藉由调整第一胆固醇液晶1、第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3的第一螺距、第二螺距与第三螺距后，便可依需求而反射不同波长范围的光线，而让特定波长范围的光线通过。

所以，当第一胆固醇液晶1为一右旋结构的胆固醇液晶，第一波长范围光线L1为一右旋圆偏振状态的光线，且第一波长范围光线L1的波长λ符合Bragg反射条件而配合第一胆固醇液晶1的第一螺距时，第一波长范围光线L1便会被第一胆固醇液晶1反射。同样地，控制第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3为右旋圆偏振光，并使其波长分别配合第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3的第二螺距与第三螺距以符合Bragg反射条件，便可使第二胆固醇液晶2反射第二波长范围光线L2，使第三胆固醇液晶3反射第三波长范围光线L3。

如图中所示，当第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3同时入射至滤光结构时，第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3分别反射第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3，第一波长范围光线L1穿透第一胆固醇液晶区块281；第一胆固醇液晶1与第三胆固醇液晶3分别反射第一波长范围光线L1与第三波长范围光线L3，第二波长范围光线L2则穿透第二胆固醇液晶区块282；第一胆固醇液晶1与第二胆固醇液晶2分别反射第一波长范围光线L1与第二波长范围光线L2，第三波长范围光线L3则穿透第三胆固醇液晶区块283。而被反射的第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3即可被再利用，以减少能量的损耗。而其再利用的方式，容后再述。

亦即，当胆固醇液晶的结构为右旋状态时，控制入射的光线为右旋圆偏振光，即可达到反射的效果。若胆固醇液晶的结构为左旋状态，控制入射的光线为左旋圆偏振光，便可达到反射的效果。

如图中所示，于此实施例中背光模组包含一发光二极体光源41与一导光板31、一反射片37设置于该导光板31的一侧。而该显示模组更具有第二偏光板331、第一偏光板333、一第二玻片351与一第一玻片353(二者均为1/4λ玻片)，第二偏光板331与第一偏光板333是设置于液晶模组的两侧，其中，第二偏光板331是设置于液晶模组与背光模组之间。第二玻片351设置于第二偏光板331与液晶模组之间，第一玻片353则设置于第一偏光板333与液晶模组之间。

此外，上述的发光二极体光源41是设置于导光板31的侧边，其可发出一光线，其中，该光线是包含有第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3。当发光二极体光源41发出的光线进入导光板31之后，部份光线经导光板31传导而入射至第一偏光片331，部份光线则先被入射至反射片37，再经由反射片37反射，而穿透导光板31入射至第一偏光片331。当光线经过第一偏光片331后，即会成为线偏振光；本实施例中的第二玻片351是为一四分之一波长的玻片(1/4λ玻片)，故线偏振光穿透第二玻片351后形成具有固定旋转方向的圆偏振光，故该第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3具有固定旋转方向。

于此实施例中，因第一胆固醇液晶1、第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3是为右旋胆固醇液晶，且透过第一偏光片331与第二玻片351作用的第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3亦为右旋偏振光，所以该第一胆固醇液晶1将会反射第一波长范围光线L1，而让第二、三波长范围光线L2、L3通过，该第二胆固醇液晶2将会反射第二波长范围光线L2，而让第一、三波长范围光线L1、L3通过，该第三胆固醇液晶3将会反射第三波长范围光线L3，而让第一、二波长范围光线L1、L2通过。

当第一、二、三范围波长光线L1、L2、L3通过液晶层25时，经过液晶层25的作用将使光线增加一相位差π，故原为右旋圆偏振状态的第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3，于穿透第一胆固醇液晶区块281、第二胆固醇液晶区块282与第三胆固醇液晶区块283以及液晶层25后、将会形成左旋圆偏振状态而穿出于第一基板29。若第一偏振片333的偏振方向平行于第二偏振片331，且第一玻片353亦为一四分之一波长玻片(1/4λ玻片)，则已形成左旋圆偏振状态的第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3于经过第一玻片353后会形成一偏振方向与第一偏光片333平行的线偏振光，以穿透第一偏光片333。

因此当部份液晶层25不作用时，原为右旋圆偏振状态的第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3在穿过不作用的液晶层25后仍为右旋圆偏振状态；如图4所示，穿过不作用的液晶层25的光线是为第二波长范围光线L2，故在经过第一玻片353后的线偏振方向是为垂直于第一偏光片333的偏振方向，因此无法穿透第一偏光片333。而穿过作用中的液晶层25的第一波长范围光线L1与第三波长范围光线L3则会穿透第一偏光片333。

由于本发明所利用的胆固醇液晶，其特性便是会反射特定波光的光线，所以无法通过第一胆固醇液晶1、第二胆固醇液晶2与第三胆固醇液晶3的第一波长范围光线L1、第二波长范围光线L2与第三波长范围光线L3会被反射至反射片37，而该些光线将被反射片37再度反射至液晶模组，藉以重复利用无法穿透滤光结构而被反射的光线，进而提升光线利用率，减少能量的损耗。

又因本发明的第一胆固醇液晶区块281、第二胆固醇液晶区块282与第三胆固醇液晶区块283形成于第二基板21之上，无需如习知技术般需另外利用一基底及染料等会吸收光线的物质形成一彩色滤光片，所以利用本发明的滤光结构可有效减少显示模组的整体厚度。

本发明的实施例如上所述；因本发明的显示模组的各元件可因应显示模组的整体设计而进行变化，故各元件的设置位置与元件本身的设计可进行改变，甚或减略部份元件。若有其他元件或方法可使发光二极体光源41所发出的光线为固定旋转方向的圆偏振光，则可依需求而适当省略第二玻片351或第一玻片353。而发光二极体光源41亦可依显示模组的整体设计，而使其设置于背光模组的其他部份，如将发光二极体光源41由导光板31的侧边，改为设计于导光板31的背面。而第一波长范围光线L1的波长可定义其是介于大约580奈米至660奈米之间，而为一红色光，第二波长范围光线L2的波长可定义其是介于大约520奈米至570奈米之间，而为一绿色光，第三波长范围光线L3的波长可定义其是大约介于430奈米至500奈米之间，而为一蓝色光。

本发明的滤光结构可增加光线的利用率以减少能量的损耗，且可减少整体显示模组的整体厚度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求范围内。

Claims

1、一种滤光结构，是形成于一基板上，其至少包含有一由多个胆固醇液晶区块组成的一滤色层，其中所述胆固醇液晶区块是分别提供特定波长范围光线穿透，藉以达到滤光的目的。

2、如权利要求1所述滤光结构，其中所述胆固醇液晶区块包括一第一胆固醇液晶区块，提供一第一波长范围光线之波长通过；一第二胆固醇液晶区块，提供一第二波长范围光线的波长通过；以及一第三胆固醇液晶区块，提供一第三波长范围光线的波长通过。

3、如权利要求2所述的滤光结构，其中该第一波长范围光线的波长是介于大约580奈米至660奈米之间；该第二波长范围光线的波长是介于大约520奈米至570奈米之间；以及该第三波长范围光线的波长介于大约430奈米至500奈米之间。

4、如权利要求2所述的滤光结构，其中上述的第一胆固醇液晶区块是由一第二胆固醇液晶与一第三胆固醇液晶所构成，其中，该第二胆固醇液晶的螺距范围是可反射该第二波长范围光线，而该第三胆固醇液晶的螺距范围是可反射该第三波长范围光线。

5、如权利要求4所述的滤光结构，其中上述的第二胆固醇液晶、第三胆固醇液晶是为一右旋结构的胆固醇液晶。

6、如权利要求2所述滤光结构，其中上述的第二胆固醇液晶区块是由一第一胆固醇液晶与一第三胆固醇液晶所构成，其中，该第一胆固醇液晶的螺距范围是可反射该第一波长范围光线，而该第三胆固醇液晶的螺距范围是可反射该第三波长范围光线。

7、如权利要求6所述的滤光结构，其中上述的第一胆固醇液晶、第三胆固醇液晶是为一右旋结构的胆固醇液晶。

8、如权利要求2所述滤光结构，其中上述的第三胆固醇液晶区块是由一第一胆固醇液晶与一第二胆固醇液晶所构成，其中，该第一胆固醇液晶的螺距范围是可反射该第一波长范围光线，而该第二胆固醇液晶的螺距范围是可反射该第二波长范围光线。

9、如权利要求8所述滤光结构，其中上述的第二胆固醇液晶、第三胆固醇液晶是为一右旋结构的胆固醇液晶。