TWI406017B

TWI406017B - 液晶顯示裝置、液晶顯示面板及其彩色濾光片基板

Info

Publication number: TWI406017B
Application number: TW99140911A
Authority: TW
Inventors: Chien Kai Chen; Chen Hsien Liao; Feng Ling Lin
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2013-08-21
Also published as: TW201222022A; CN102062971B; CN102062971A

Description

液晶顯示裝置、液晶顯示面板及其彩色濾光片基板

本發明係與顯示面板有關，特別是關於一種液晶顯示裝置、液晶顯示面板及其彩色濾光片基板，透過對於其四原色畫素單元之紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素之間的畫素面積比值進行特殊的設計，藉以達到色彩及穿透率優化之功效。

一般而言，傳統的液晶顯示裝置大多採用紅色(Red)、綠色(Green)及藍色(Blue)等三原色，亦即其三原色畫素單元包含紅色次畫素、綠色次畫素及藍色次畫素，以呈現其顯示之影像的顏色。隨著顯示技術不斷的創新與發展，目前市面上已出現另一種四原色液晶顯示裝置。

顧名思義，四原色液晶顯示裝置除了傳統的液晶顯示裝置所採用的紅色(Red)、綠色(Green)及藍色(Blue)等三原色之外，還另外增加了另一原色-黃色(Yellow)，因此，其四原色畫素單元總共包含了紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素以及黃色次畫素。相較於傳統的三原色液晶顯示裝置，由於四原色液晶顯示裝置多採用了黃色次畫素，故可顯示某些較為鮮豔的亮黃色及金色等高亮度的色彩，並且其NTSC標準亦較傳統的三原色液晶顯示裝置來得大，故可呈現出更多種類的色彩。

雖然四原色液晶顯示裝置具有上述的優點，然而，如圖1所示，由於一般的四原色液晶顯示裝置之四原色畫素單元30的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y係採取等面積之比例呈現，所以黃色次畫素Y的加入將會導致整個四原色畫素單元30之中的白點往CIE 1931 x,y座標系第一象限方向移動，而導致顏色會略微偏黃。此時，為了能夠維持液晶顯示裝置的色溫在9,000~10,000K的規範，四原色液晶顯示裝置的背光模組需將其色溫調整至比一般的三原色液晶顯示裝置的背光模組的色溫10,000K左右更高的色溫範圍，也就是大於10,000K，例如：12,000K或15,000K，但卻會因而導致背光模組的發光效率大幅下降。此外，當背光模組採用較高的色溫時，例如：大於10,000K，將會導致四原色液晶顯示裝置所顯示的色彩產生改變，因而無法通過產品檢測中，NTSC、sRGB或EBU關於色彩的規範。

舉例而言，根據一模擬實驗的結果可知，當液晶顯示裝置導入四原色畫素單元之設定時，若透過調整背光模組的色溫至大於10,000K，以將其液晶顯示裝置的色溫調整至9,000~10,000K附近時，將會導致背光模組之發光效率大幅降低約25%，也就是發光效率降低至75%。同時在四原色液晶面板(cell)的穿透率為1.24的情況下，四原色液晶顯示裝置的整體效率亦會下降約7%，也就是整體效率降低至93%。其中，液晶顯示裝置的整體效率係指液晶面板的穿透率與背光模組的發光效率的乘積，亦即1.24*75%=93%。相較於傳統三原色液晶顯示裝置的液晶面板的穿透率為1的情況而言，先前技術的四原色液晶顯示裝置，對於液晶面板的穿透率的要求也要高很多。

因此，本發明提出一種液晶顯示裝置、液晶顯示面板及其彩色濾光片基板，以解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。

根據本發明之一具體實施例為一種液晶顯示裝置。於此實施例中，液晶顯示裝置包含背光模組及液晶顯示面板。液晶顯示面板係對應於背光模組設置。液晶顯示面板包含主動陣列基板、彩色濾光片基板及液晶層。彩色濾光片基板係對應於主動陣列基板設置。液晶層係配置於主動陣列基板與彩色濾光片基板之間。

於此實施例中，彩色濾光片基板包含基板及重複排列於基板上之複數畫素單元。每一畫素單元包含紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素。綠色次畫素相對於紅色次畫素具有第一面積比值ar_G/R ；藍色次畫素相對於紅色次畫素具有第二面積比值ar_B/R ；黃色次畫素相對於紅色次畫素具有第三面積比值ar_Y/R 。第一面積比值與第三面積比值之加總與第二面積比值間之比值(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R 大於等於0.8且小於1。

於實際應用中，同一畫素單元中之紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素係採柵狀排列或2x2的矩陣排列。畫素單元中包含有相交錯之第一間隔及第二間隔。第一間隔及第二間隔分隔紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素。第一間隔及第二間隔分別為直線，且第一間隔與第二間隔之間夾有小於90度之角度。第二間隔包含錯位之第一界限及第二界限，第一界限及第二界限分別位於第一間隔的兩側，並分別連接於第一間隔之不同位置。

於另一具體實施例中，彩色濾光片基板包含基板、複數紅色次畫素、複數綠色次畫素、複數藍色次畫素及複數黃色次畫素。該些紅色次畫素、該些綠色次畫素、該些藍色次畫素及該些黃色次畫素均分別重複排列於基板上。該些綠色次畫素之總合面積相對於該些紅色次畫素之總合面積具有第一面積比值AR_G/R ；該些藍色次畫素之總合面積相對於該些紅色次畫素之總合面積具有第二面積比值AR_B/R ；該些黃色次畫素之總合面積相對於該些紅色次畫素之總合面積具有第三面積比值AR_Y/R 。第一面積比值與第三面積比值之加總與第二面積比值間之比值(AR_G/R +AR_Y/R )/AR_B/R 大於等於0.8且小於1。

於實際應用中，基板上之相鄰的紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素構成畫素單元。

相較於先前技術，本發明之液晶顯示裝置、液晶顯示面板及其彩色濾光片基板係透過其四原色畫素單元之紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素之間的畫素面積比值之特殊設計，以達到色彩及穿透率優化之功效。由於本發明之液晶顯示裝置的背光模組無需將其色溫調整至比一般三原色液晶顯示裝置更高的色溫範圍，所以背光模組的發光效率即不會因而降低，其顯示之色彩亦不會因為背光模組的色溫太高而改變，故能有效地改善先前技術所遭遇到之難題，藉以提昇四原色液晶顯示裝置的整體效率及市場競爭力。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明係揭露一種液晶顯示裝置、液晶顯示面板及其彩色濾光片基板，由於其四原色畫素單元之紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素之間具有特殊設計的畫素面積比值，故能達到色彩及穿透率優化之功效。

根據本發明之一具體實施例為一種液晶顯示裝置。於此實施例中，液晶顯示裝置較佳為一四原色液晶顯示器，但不以此為限。請參照圖2，圖2係繪示此實施例中之液晶顯示裝置的示意圖。

如圖2所示，液晶顯示裝置1包含背光模組10及液晶顯示面板12。液晶顯示面板12係對應於背光模組10設置。背光模組10包含複數個光源100，例如燈管或LED單元，背光模組10可以是直下式背光模組或側面入光式背光模組。液晶顯示面板12包含主動陣列基板120、液晶層122、彩色濾光片基板124、上偏光片126及下偏光片128。彩色濾光片基板124係對應於主動陣列基板120設置。液晶層122係配置於主動陣列基板120與彩色濾光片基板124之間，並且液晶層122包含複數個液晶單元1220。實際上，液晶顯示裝置1較佳為一薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)；背光模組10所採用的背光源較佳為冷陰極管(CCFL)或發光二極體(LED)，並無特定的限制。

請參照圖3，圖3係繪示此實施例中之彩色濾光片基板124包含複數畫素單元的示意圖。如圖3所示，彩色濾光片基板124包含基板1240及複數畫素單元1242，並且該些畫素單元1242係依序重複排列於基板1240上。

於此實施例中，該些畫素單元1242均為四原色畫素單元，亦即每一個畫素單元1242均分別包含紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素等四種原色的次畫素。畫素單元1242可透過兩個或兩個以上的間隔之排列來分隔紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素及黃色次畫素。

請參照圖4，畫素單元1242包含紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B、黃色次畫素Y、第一間隔S1及第二間隔S2。其中，第一間隔S1及第二間隔S2係彼此交錯排列，藉以將畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y分隔成如同圖4一樣2x2田字形的矩陣排列方式。

然而，於實際應用中，用以分隔畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y的該些間隔並不一定要彼此交錯排列。請再參照圖5，畫素單元1242包含紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B、黃色次畫素Y、第一間隔S1、第二間隔S2及第三間隔S3。其中，第一間隔S1、第二間隔S2及第三間隔S3係間隔排列而未彼此交錯，藉以將畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y分隔成如同圖5一樣的柵狀排列方式。

於實際應用中，第二間隔S2可包含錯位之第一界限及第二界限。舉例而言，如圖6所示，於畫素單元1242'中，第二間隔S2的第一界限B1及第二界限B2可分別位於第一間隔S1的兩側，並分別連接於第一間隔S1之不同位置，但不以此為限。實際上，如圖7及圖8所示，第一間隔S1及第二間隔S2可分別為直線，且兩者之間夾有小於90度之角度θ1及θ2，但不以此為限。需說明的是，該些間隔亦可採取其他排列方式分隔畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y，並不以上述的排列位置、角度與方式為限。

值得注意的是，本發明之四原色畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y之間具有特殊設計的畫素面積比值。假設綠色次畫素G相對於紅色次畫素R具有第一面積比值ar_G/R ；藍色次畫素B相對於紅色次畫素R具有第二面積比值ar_B/R ；黃色次畫素Y相對於紅色次畫素R具有第三面積比值ar_Y/R ，於此實施例中，第一面積比值ar_G/R 與第三面積比值ar_Y/R 之加總與第二面積比值ar_B/R 間之比值(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R 較佳係大於等於0.8且小於1，亦即畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y間之具有特殊設計的畫素面積比值符合關係式0.8≦(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R ＜1。

根據模擬實驗之結果可知：當畫素單元1242的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B與黃色次畫素Y均遵守上述特定面積比值的關係式0.8≦(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R ＜1時，也就是當紅色次畫素R為比較基準，且綠色次畫素G之畫素面積與黃色次畫素Y之畫素面積的總和略小於藍色次畫素B之畫素面積時，四原色液晶顯示裝置1之背光模組10並不需要提高其色溫至較高的色溫範圍，例如：大於10,000K，即可維持符合色溫在9,000~10,000K之規範。

值得注意的是，由於四原色液晶顯示裝置1的背光模組10不需如同先前技術一般將其色溫調高，故背光模組10的效率即不會因而降低，四原色液晶顯示裝置1所顯示的色彩亦不會因為背光模組10的色溫太高而改變，根據模擬實驗的結果可知：相較於先前技術，四原色液晶顯示裝置1甚至還能夠有效地將整體效率提昇約7%~9%。

換句話說，由於液晶顯示裝置的整體效率係指液晶面板的穿透率與背光模組的發光效率的乘積，而本實施例的背光模組並不需要額外調整，其發光效率與三原色液晶顯示裝置的背光模組相同皆為100%，因此對於液晶面板的穿透率的要求也不需要像先前技術的四原色液晶顯示裝置的那樣高，例如：1.24，例如在液晶面板的穿透率介於1.07~1.09的實施例中，由於與三原色液晶顯示裝置的穿透率1相當接近，故液晶顯示裝置的整體效率可以很容易地提昇至107%~109%。其中，本實施例中液晶面板的穿透率，相較於三原色液晶顯示裝置的穿透率1所增加的部分，主要係由黃色次畫素Y所造成，相較於先前技術的四原色液晶顯示裝置的黃色次畫素Y，本實施例的黃色次畫素Y所佔的面積比例較小。

另一方面，關於先前技術的四原色畫素單元，如圖1所示，由於先前技術之四原色畫素單元30的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y係採取等面積之比例呈現，亦即先前技術中之第一面積比值ar_G/R 、第二面積比值ar_B/R 與第三面積比值ar_Y/R 均會等於1，所以先前技術中之第一面積比值ar_G/R 與第三面積比值ar_Y/R 之加總與第二面積比值ar_B/R 間之比值(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R 將會是(1+1)/1=2。

因此，比較此實施例的四原色畫素單元1242與先前技術的四原色畫素單元30可知：先前技術中之(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R 比值2明顯地大於此實施例中之(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R 比值上限1，也就是說，先前技術並無法符合此實施例中之特殊設計的畫素面積比值。為了能夠維持液晶顯示裝置的色溫在9,000~10,000K的規範，先前技術中之背光模組需將其色溫調整至比一般三原色液晶顯示裝置更高的色溫範圍，例如：大於10,000K，卻因而導致背光模組的發光效率大幅下降，例如：發光效率降低至75%。此外，當背光模組採用較高的色溫時，例如：大於10,000K，將會導致四原色液晶顯示裝置所顯示的色彩產生改變，因而無法通過NTSC、sRGB或EBU關於色彩的規範。相較之下，此實施例的四原色畫素單元1242由於具有特殊設計的畫素面積比值，故背光模組10不需將其色溫提高至較高的色溫範圍，例如：大於10,000K，即可維持符合液晶顯示裝置的色溫在9,000~10,000K之規範。

於另一具體實施例中，彩色濾光片基板124包含基板1240、複數紅色次畫素R、複數綠色次畫素G、複數藍色次畫素B及複數黃色次畫素Y，並且該些紅色次畫素R、該些綠色次畫素G、該些藍色次畫素B及該些黃色次畫素Y均係重複排列於基板1240上，該些紅色次畫素R、該些綠色次畫素G、該些藍色次畫素B及該些黃色次畫素Y可以完全符合0.8≦(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R ＜1的關係式，或因製程的不確定性而部份符合、部份不符合。

假設該些綠色次畫素G之總合面積相對於該些紅色次畫素R之總合面積具有第一面積比值AR_G/R ，該些藍色次畫素B之總合面積相對於該些紅色次畫素R之總合面積具有第二面積比值AR_B/R ，該些黃色次畫素Y之總合面積相對於該些紅色次畫素R之總合面積具有第三面積比值AR_Y/R ，於此實施例中，第一面積比值AR_G/R 與第三面積比值AR_Y/R 之加總與第二面積比值AR_B/R 間之比值(AR_G/R +AR_Y/R )/AR_B/R 較佳係大於等於0.8且小於1。

也就是說，無論該些紅色次畫素R、該些綠色次畫素G、該些藍色次畫素B及該些黃色次畫素Y係採用何種排列方式重複排列於基板1240上，例如：畫素單元1242、1242’完全同向地重複排列、相鄰的畫素單元1242、1242’旋轉一特定角度地重複排列，或者部份符合、部份不符合0.8≦(ar_G/R +ar_Y/R )/ar_B/R ＜1的關係式，只要該些紅色次畫素R的總合面積、該些綠色次畫素G之總合面積、該些藍色次畫素B的總合面積以及該些黃色次畫素Y的總合面積能夠符合0.8≦(AR_G/R +AR_Y/R )/AR_B/R ＜1之條件，即代表此實施例的四原色畫素單元1242即具有特殊設計的畫素總合面積比值，故背光模組10不需將其色溫提高至較高的色溫範圍，例如：大於10,000K，即可維持符合液晶顯示裝置的色溫在9,000~10,000K之規範。

於實際應用中，基板1240上相鄰的紅色次畫素R、綠色次畫素G、藍色次畫素B及黃色次畫素Y較佳係構成一畫素單元，但不以此為限。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1．．．液晶顯示裝置

10．．．背光模組

12．．．液晶顯示面板

120．．．主動陣列基板

122．．．液晶層

124．．．彩色濾光片基板

126．．．上偏光片

100．．．光源

1220．．．液晶單元

1240．．．基板

R．．．紅色次畫素

G．．．綠色次畫素

B．．．藍色次畫素

Y．．．黃色次畫素

S1．．．第一間隔

S2．．．第二間隔

30．．．四原色畫素單元

128．．．下偏光片

1242、1242'、1242"、1242'''．．．畫素單元

θ1、θ2．．．第一間隔與第二間隔之間的夾角

B1．．．第一界限

B2．．．第二界限

S3．．．第三間隔

圖1係繪示傳統的四原色液晶顯示裝置之四原色畫素單元的示意圖。

圖2係繪示根據本發明之一具體實施例中之液晶顯示裝置的示意圖。

圖3係繪示圖2中之彩色濾光片基板包含複數畫素單元的示意圖。

圖4係繪示圖3中之畫素單元包含四種原色之次畫素的示意圖。

圖5係繪示畫素單元中之各個次畫素採取柵狀排列方式之示意圖。

圖6係繪示第二間隔的第一界限及第二界限分別連接於第一間隔之不同位置的示意圖。

圖7及圖8係分別繪示第一間隔及第二間隔之間夾有小於90度之角度的不同實施例。

1242．．．畫素單元