TWI225561B

TWI225561B - A liquid crystal display

Info

Publication number: TWI225561B
Application number: TW091136583A
Authority: TW
Inventors: Che-Chih Chang; Chun-Min Ko
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-12-21
Also published as: TW200411265A; US20040119909A1; US7061558B2

Description

1225561 ___________________________________________________________« 91136583___________________________________________^ η____________日 _______________________________________ 丨五、發明說明（1) i發明所屬之技術領域本發明係提供一種液晶顯示器（1 i q u i d c r y s t a 1 display，LCD )o 先前技術習知一液晶顯示器包含有一透明電極對，一液晶層設置於該透明電極對之間，以及一偏光板分別設置於該顯示器正面以及背面。通常該液晶顯示器另包含一發出白光（w h i t e 1 i g h t s )之光源。為了使該液晶顯示器能夠表現不同色彩，習知方法係利用一馬賽克圖案（m 〇 s a i c p a 11 e r η )或是條紋圖案（s t r i p e d p a 11 e r η )排列之紅色、綠色以及藍色滤光片（c ο 1 o r f i 11 e r )形成於一透明電極表面。當該液晶層之液晶分子受到該透明電極對之電位差影響而呈現一特定排列狀態時，該光源發出之白光可以穿透過該液晶層並且到達各該彩色濾光片，然後各該濾光片再分別使得紅色、綠色以及藍色等不同波長光線通過，以顯示一彩色影像。如圖一所示，圖一為上述習知液晶顯示器1 0之結構示意圖。液晶顯示器1 0包含有一背光源1 2位於該顯示器下端，用來發出白光13，一第一偏光板14，用來自背光源1 2發出之白光13中選擇一特定方向光線，以及一第二偏光板1 6，用來接收第一偏光板1 4所選擇之該特定方向

1225561 —________________________________________________________________________室楚;泛11互6583 年 _ i__________a _ jfiL __________________________________ 五、發明說明（2) 光線。第一偏光板1 4以及第二偏光板1 6之間依序包含有一由玻璃等透明材料構成之第一透明基板1 8，一由氧化銦錫（indium tin oxide, ITO)構成之第一透明電極20, 一液晶層2 2，一第二透明電極2 4，一由透明樹脂構成之保護層（overcoat layer)26，一由紅色28R、綠色28G以及藍色2 8 B濾光片構成之濾光層2 8，以及一第二透明基板 30。其中，紅色28R、綠色28G以及藍色28B濾光片係呈現規律排列，並對應第一透明電極2 0中之複數個呈陣列排列的像素電極（pixel electrode)(未顯示），而且各該遽光片之間均包含有一不透光層（light-impermeable 1 ayer)3 2 〇習知液晶顯示器1 0通常利用一冷陰極管（CCFL， Cold

Cathode Fluorescent Light)作為背光源12，因此背光源1 2係先產生波長在約4 0 0 nm以下之不可見光然後再轉換形成白光1 3，而在轉換過程中極可能造成能量損失。

尤有甚者，當背光源1 2發出之白光1 3透過不同顏色之濾光片28R、28G、28B以分別顯示一紅光34R、綠光34G或是藍光3 4 B時，由於只有部分特定波長之光線能夠通過各濾光片28R、2 8G、2 8B而被顯示，因此能量損耗的情況更^ 嚴重，通常將造成通過各濾光片28R、28G、28B之紅光 3 4 R、綠光3 4 G以及藍光3 4 B亮度（intensity)相較於背光源1 2發出之白光1 3免度減少了三分之一以上，因此習知液晶顯示器1 0會有透光率低以及亮度不足的問題。

第8頁 1225561 ___________________________________________91136583_________________________________________年―i——日——______________魅_______________________________________________ 五、發明說明（3) 發明内容因此本發明之主要目的在於提供一種不需要利用濾 i光片以顯示彩色影像之液晶顯示器，以解決上述習知液晶顯示器透光率低以及亮度不足的問題。在本發明之最佳實施例中，一液晶顯示器包含有一背光源，一聚光層，以及一液晶顯示面板包含有複數個像素單元。該背光源包含有一下基板’一上基板’一第一反射層設置於該下基板表面，一螢光材料層設置於該上基板表面，以及一第二反射層設置於該螢光材料層表面。該第二反射層包含有複數個透光開口，並且複數個像素單元係分別對應於各該透光開口的位置。由於本發明之液晶顯示器係於背光源形成不同螢光材料’並利用各该榮光材料轉換光線波長的特性’使付該背光源可以直接提供一紅光、綠光以及藍光至一液晶顯示面板上之各像素單元，因此該液晶顯示器不需要利用濾光片來顯示一彩色影像，以大幅改善習知液晶顯示器透光率低以及亮度不足的問題。實施方式請參考圖二，圖二為本發明之液晶顯示器5 0之結構示意圖。液晶顯示器5 0包含有一背光源5 2位於液晶顯示

第9頁 1225561 〜____________________________#.¾ 91136583 _______________________免―月曰修正 —一 -__ —__________________________________________________________..... 五、發明說明（4) 器5 0下端，一聚光層5 4設置於背光源5 2上方，用以聚合为光源5 2之光線，以及一液晶顯示面板μ設置於聚光層 5 4上方。液晶顯示面板5 6係由一第一偏光板5 8、一第〆玻璃基板6 0、一液晶層6 2、一第二玻璃基板6 4以及一第一偏光板6 6構成，此外，液晶顯示面板5 6另包含有複數個像素單元（未顯示），並且各該像素單元係分別利用一形成於第二玻璃基板6 4表面或是第一玻璃基板6 0表面之薄膜電晶體（未顯示）來驅動。如圖二所示，背光源5 2包含有一由透明材料或是不透明材料構成之下基板6 8，一由玻璃等透明材料構成之上基板7 0，平行地設置於下基板6 8上方，一由構成之第一反射層7 2，設置於下基板6 8表面，一螢光材料層7 4包含有第一螢光材料7 5、第二螢光材料7 6以及第三螢光材料7 7，設置於上基板7 〇之相對於第一反射層7 2的下側表面’以及另一由反射材質（例如氧化铭）構成之第二反射層7 8，設置於螢光材料層7 4表面並且包含有複數個透光開口 79。其中，第二反射層7 8以及螢光材料層7 4之間通常另包含一透明保護層（例如氧化鎮（以〇))(未顯示），係用來保護螢光材料層74，此外，各透光開口''79的位置係分別對應於第一螢光材料7 5、第二螢光材料7 6以及第三螢光材料77，並且進一步對應於液晶顯示面板5 6 上之各該像素單元。背光源52另包含有一冷陰極平面螢光燈（c〇id

第10頁 1225561 Γ______________―一―_____________________%% 91136583 ^ 禮日梦正丨五'發明說明（5) |cathode flat fluorescence lamp，CCFFL)或是一發光二極體（light emitting diode, LED)作為一發光體（未顯示）。在本發明之最佳實施例中，係以冷陰極平面螢光燈作為發光體的情況下，於下基板6 8以及上基板7 0之間填充汞原子（mercury，Hg)，再利用汞原子激發以產生波長約為3 5 0奈米（nm)至3 75奈米（nm)之紫外線。此外，本發明亦可於下基板6 8以及上基板7 〇之間填充惰性氣體 (insert gas)，並且利用惰性氣體激發來產生波長為 14!奈米（nm)之紫外線。另一方面，目前已開發皮出長的々無為采燈官，亦可利用填充惰性氣體以激發出產 4〇〇咖以下之不可見光，而達到類似的效果。在、、蒂# ί ί ΐ ^光體發出之光線係經由各透光開D 79進人 ?5ί 1 =由於螢光材料層74包含之第-榮光材料 75弟一螢先材料76以及第三螢光材料77且右；ς π夕亦線波長轉換特性，因此各嗲罄#^ f 7具有不同之光之夬绫分別Μ 口此各孩螢先材枓便可以將該發光體之光線刀別轉換為波長6 〇〇 nm以關~6〇〇㈣之、綠U〇G,以及波長45、= 然後紅光80R、綠光80G以及藍光〇 ^之先液晶顯不面板56上相對應之各該像素單元冉刀別如仏至料層第ί: :: $器P ::設計需求，榮光材光材課有多種排列型式以巧以以列⑷^了…），圖四所示之一三角—排斤;排 1225561 :------------------------------------------------------室1 . —___________________手月曰修正；一 .一-..‘· .——--------------------------——.......________________ :五、發明說明（6) 〜\、丨Type)，圖五所示之苐一型條紋排列（stripe Type I)， I以及圖六所示之第二型條紋排列（stripe Type Π)。 ! 請參考圖_七，圖七為本發明第二實施例之液晶顯禾器1 0 0之結構_示意圖。液晶顯示器i 〇〇包含有一背光源卫位於液晶頒示器1 〇〇下端，一聚光層i 〇 4設置於背光源上方’以聚合背光源1 〇 2之光線，以及一液晶顯示面板 10 6設置於聚光層104上方。液晶顯示面板1〇6係由一第〜偏光板108、一第一玻璃基板n〇、一液晶層ι12、一第〜玻璃基板11 4以及一第二偏光板u 6構成，此外，液晶續〜示面板|06包含有複數個像素單元（未顯示），並且各該素單元係分別利用一形成於第二玻璃基板i丨4表面或是一玻璃基板1 1 0表面之薄膜電晶體（未顯示）來驅動。如圖七所示，背光源1 〇 2包含有由透明材料或是透明材料構成之下基板11 8，一由透明材料構成 12〇’平行地設置於下基板118上方，一由氧化銘構成土乏第一反射層1 22，設置於下基板i丨8表面，—由成之第二反射層124，設置於上基板12〇表面1含複數個透光開口 125, 一螢光材料層126包m

材料127、第二螢光材料128以及第三螢光於第二反射層124表面。此外，第二反射層m:: 材料層126之間通常另包含一氧化鎂（Mg〇)^ ® 係用來保護螢光材料層1 2 6。其中，各透光曰^禾㉘不）’ 置係分別對應於第一螢光材料1 2 7、第二总了口 1 2 5的位 —實光材料1 2 8以

第12頁 1225561 --------------------------------—空!息____91136583 年月曰修正五、發明說明（7) 夕 -- 及第二k光材料1 2 9，並且進一步對應於液晶顯示面板 1 0 6上之各該像素單元。 |

I 與本發明之第一實施例相同，背光源1 〇 2另包含有一冷陰極平面螢光燈（c〇1d cathode flat nu〇rescence lamp'CCFFL)，並且利用不同排列型式之第一螢光材料 1 2 7、第一螢光材料1 2 8以及第三螢光材料1 2 9將該發光體之光線分別轉換為紅光1 3 〇 R、綠光1 3 〇 G以及藍光1 3 〇 b。然而，根據本發明之第二實施例，背光源i 〇 2之螢光材料層1 2 6係形成於上基底1 2 〇相對於聚光層1 〇 4之表面，因此各螢光材料127、128、129轉換形成之紅光i30R、綠光 13 0G以及藍光130B散開角度較小而聚合效果較好，進而可以避免紅光130R、綠光130G以及藍光130B分別提供至液晶顯示面板1 〇 6上相對應之各該像素單元時發生光線跨越干擾（cross talk)現象。此外，值得注意的是，在本5 發明之第二貫施例中，若背光源1 〇 2係以一冷陰極平面光燈作為發光體，則上基板1 2 0必須以例如石英等可讓外線穿透之透明材料構成。 μ ，綠包以及液層光層料以該光背料材光至聚該材光綠供一。光螢、提，元螢三光步源單該第紅一光素，及成進背像層以形係一個料料換光有數材材轉藍含複光光線及包有螢螢光以器含一二體光示包有第光綠顯板成、發、晶面形料之光液示面材源紅之顯表光光該明晶板螢背且發液基一該並本一上第將，及一有別光以之含分藍

頁 3 11 第 1225561 «J1136583 年月 a_________________________«, ______________________ I五、發明說明（8) ] 晶顯示面板之各該像素單元。相較於習知液晶顯示器，由於本發明之液晶顯示器係於背光源直接形成不同螢光材料’並利用各該螢光材料轉換光線波長的特性，使得該背光源可以直接提供一紅光、綠光以及藍光至一液晶顯示面板上之各像素單元，因此本發明之液晶顯示器不需要利用濾光片來顯示一彩色影像，故能大幅改善習知液晶顯示器透光率低以及亮度不足的問題。以上所述僅本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵盖範圍。

1225561 tE 91136583 ^ g____________曰優正 ___________________________________________ I圖式簡單說明圖示之簡單說明：圖一為習知液晶顯不裔之結構不意圖。圖二為本發明第一實施例之液晶顯示器之結構示意圖。圖三至圖六為本發明之液晶顯示器之螢光材料層之排列型式示意圖。圖七為本發明第二實施例之液晶顯示器之結構示意圖0 圖示之符號說明： 10 液晶顯示器 13 白光 16 第二偏光板 20 第一透明電極 24 第 ^一透明電極 28 濾光層 28G 綠色滤光片 32 不透光層 34G 綠光 50 ^ 100 液晶顯示器 54、 104 聚光層 58^ 108 第一偏光板 12 背光源 14 第一偏光板 18 第一透明基板 22 液晶層 26 保護層 28R 紅色滤光片 28B 藍色濾光片 34R 紅光 34B 藍光 52^ 102 背光源 56^ 106 液晶顯示面板 60 > 1 10 第一玻璃基板

第15頁 1225561 «91136583 圖式簡單說明 6 2、1 1 2 液晶層 6 6、1 1 6 第二偏光板 7 0、1 2 0 上基板 74、126 螢光材料層 7 6、1 2 8 第二螢光材 78、124 第二反射層 8 0 R、1 3 0 R紅光 80B、 130B藍光手月_____B ____________優JL ____________________________ 6 4、1 1 4 第二玻璃基板 6 8、1 1 8 下基板 7 2、1 2 2 第一反射層 7 5、1 2 7 第一螢光材料 :7 7、1 2 9 第三螢光材料 7 9、1 2 5 透光開口 8 0 G、1 3 0 G綠光

第16頁

Claims

1225561 _______________ 室魏 91丄365821 _______________________^ § a ^JL — 六、申請專利範圍 fluorescence lamp， CCFFL)0 3. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示器，其中該下基板以及該上基板之間包含有汞原子（mercury, Hg)，並且該發光體係利用汞原子激發以產生波長為3 5 0奈米（nm )至 3 7 5奈米（nm)之紫外線。 4. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示器，其中該下基板以及該上基板之間包含有惰性氣體（i n s e r t g a s )，並且該發光體係利用惰性氣體激發以產生波長為1 4 5奈米（nm ) 之紫外線。 5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該第一色螢光材料、該第二色螢光材料以及該第三色螢光材料係分別用來發出紅光、綠光以及藍光。 6. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示器，其中該第一螢光材料、該第二螢光材料以及該第三螢光材料呈一馬賽克排列（Μ 〇 s a i c T y p e )。 7. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示器，其中該第一螢光材料、該第二螢光材料以及該第三螢光材料呈一三角 4非歹J (Triangle Type)。

第18頁 1225561 —_________________________________________________魅 91136583__________________________________ 牟 n a ifi 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示器，其中該ί 光材料、該第二螢光材料以及該第三螢光材料呈一 4非歹](Stripe Type)。 9. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該] 射層以及該螢光材料層之間另包含一保護層，以用護該螢光材料層。 1 0. —種液晶顯示器，該液晶顯示器包含有：一背光源，用以提供一光源，該背光源包含有基板、一上基板、一第一反射層、一第二射層以及一螢光材料層；其中該上基板係該下基板平行且相對應設置；該第一反射設置於該下基板上側表面；該第二反射層置於該上基板下側表面，並且該第二反射含有複數個透光開口；該螢光材料層設置第二反射層表面，且該螢光材料層係為一色螢光材料、一第二色螢光材料以及一第螢光材料之三種螢光材料單元的組合，且透光開口分別對應於該第一色螢光料、該色螢光材料以及該第三色螢光材料，以使源分別經由各該透光開口穿過該第一色螢料、該第二色螢光材料以及該第三色螢光料； '一螢條紋、二反來保一下反與層係係設層包於該第一三色各該第二該光光材材 1225561 案號91136583 年月日修正 I i六、申請專利範圍 ! 一聚光層，設置於該背光源上方，以聚合該背光源 i I 之光線；以及 j I 一液晶顯示面板，設置於該聚光層上方，並且該液晶顯示面板包含有複數個像素單元分別對應於各該透光開口的位置。 1 1.如申請專利範圍第1 0項之液晶顯示器，其中該上基板係由可讓波長為4 0 0 nm以下的光線穿透之透明材質所構成。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之液晶顯示器，其中該背光源另包含有一冷陰極平面螢光燈（cold cathode flat fluorescence lamp， CCFFL)。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之液晶顯示器，其中該下基板以及該上基板之間包含有汞原子（mercury，Hg)，並且該發光體係利用汞原子激發以產生波長為3 5 0奈米（nm )至 3 7 5奈米（n m )之紫外線。

1 4.如申請專利範圍第1 0項之液晶顯不器’其中該下基板以及該上基板之間包含有惰性氣體（i n s e r t g a s )，並且該發光體係利用惰性氣體激發以產生波長為1 4 5奈米 (n m )之紫外線。

第20頁 1225561 _______________________911365»83________________________________ ± ^_________________曰修正 ___________________________________ 六、申請專利範圍 1 5.如申請專利範圍第1 0項之液晶顯示器，其中該以第一色螢光材料、該第二色螢光材料以及該第三色螢光材料係分別用來發出紅光、綠光以及藍光。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之液晶顯示器，其中該第一螢光材料、該第二螢光材料以及該第三螢光材料呈一馬賽克排列（Mosaic Type)。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項之液晶顯示器，其中該第一螢光材料、該第二螢光材料以及該第三螢光材料呈一三角 4非歹1J (Triangle Type)。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項之液晶顯示器，其中該第一螢光材料、該第二螢光材料以及該第三螢光材料呈一條紋排列（S t r i p e T y p e )。

第21頁 1 9 ·如申請專利範圍第1 0項之液晶顯示器，其中該第二反射層以及該螢光材料層之間另包含一保護層，以用來保護該螢光材料層。