专利名称：液晶显示器背光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种背光模块及显示装置，且特别是涉及一种具有较佳的色彩饱和度的背光模块及显示装置，以及一种增进显示装置色域的方法。
背景技术：
下一代大尺寸显示器，例如液晶电视，正广泛地被研究发展，因为液晶电视有尺寸大、画质优、辉度高以及视角广等优点；然而液晶电视本身不会自发光，因此，用于液晶电视的背光模块就扮演着非常重要的角色。
现有背光模块的光源包含冷阴极荧光灯管(cold cathodefluorescent lamps，CCFL)、发光二极管(light emitting diodes，LED)、外部电极灯管(external electrode fluorescent lamps，EEFL)、场发射装置(field emission devices，FED)、或平面灯板(flat lamp plates)。目前大部分显示器产品都是使用冷阴极荧光灯管作为光源，但是由于受限于荧光材料的使用与技术上的限制，使用冷阴极荧光灯管所呈现的画质，以及色彩饱和度与全彩像素的显示都未达到最佳化。
图1显示各种光源相对于美国国家电视标准委员会(NationalTelevision Standards Committee，以下简称NTSC)的CIE色坐标图，包含冷阴极荧光灯管与发光二极管作为背光源时的色彩饱和度。图1中具有一个马蹄形形状的外围曲线，附图标记以100表示，该外围曲线可见的颜色都是纯的。而马蹄形里面的颜色包含有各颜色的混光，例如，纯红色加上纯蓝色的混光就成为暗红色。马蹄形里面的颜色更包含有各纯颜色与白色的混光，例如，纯红色加上白色就成为粉红色的混光。也就是马蹄形形状内所包含的颜色是全彩的范围，而该全彩的范围是人的眼睛可察觉的。对人眼视觉而言，展现在彩色显示器上会尽可能与原来的景象接近。
如图1所示，以冷阴极荧光灯管作为光源的色域图形，附图标记以102表示，相对于NTSC TV的色域图形104的色彩饱和度(100％)只占了73％，其不足以获得一幅全彩的画面。另外，以发光二极管为光源的色域图形占有相当大的区域，附图标记以106表示，然而，当发光二极管作为一个具有彩色滤光片基板的显示器的背光源时，由于具有红(R)、蓝(B)、绿(G)的发光二极管的各频谱很窄，因此发射出来的波长属单色光源，所以使用发光二极管作为背光模块时，虽然可以获得较高的NTSC，但彩色滤光片的频谱很宽，因此发光二极管背光模块搭配具有彩色滤光片基板的显示器面板时，会将原发光二极管的NTSC有所抵消而造成色彩饱和度的损失。
图2为RGB发光二极管光谱与彩色滤光片光谱在不同波长下的比较图。图中显示RGB发光二极管光谱在波峰处的频谱比彩色滤光片窄，因此波长颜色的表现RGB发光二极管比彩色滤光片纯；由彩色滤光片的频谱图可知，在短波长处，即绿光波长与蓝光波长交接处有重叠区，这将大幅降低颜色的纯度。当我们使用一个发光二极管作为背光模块的背光源时，该发光二极管并搭配彩色滤光片一起测量，得到其NTSC约99％，此时发光二极管各颜色的波长分别为红光633nm、绿光519nm与蓝光450nm，其如图3所示。这表示即便以发光二极管取代冷阴极荧光灯管作为光源时，仍然无法满足显示器色彩饱和度的需求。
因此我们提出一种新的提升色彩饱和度的方法且同时又能轻易制作的结构，以提升显示器的色彩饱和度与全彩化的需求。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种液晶显示器的背光模块，用以增进液晶显示器具有更广泛的色域。
本发明的另一目的在于提供一种显示装置，使该显示装置有更广泛的色域，以达到全彩化的需求。
本发明的又一目的在于提供一种增进显示装置色域的方法，以达到全彩化的需求。
根据本发明的上述目的，本发明提供一种液晶显示器背光模块，该液晶显示器背光模块包含一个壳体、一个光源、以及一个滤光层。该光源位于壳体内，用以发射一束包含红光、绿光或蓝光的光，而滤光层位于光源上方，用以滤除部分波长的光，该滤除部分波长的光包含红光、绿光、及蓝光中至少二者的重叠部分。
根据本发明的上述目的，本发明又提供一种显示装置，该显示装置包含一个背光模块，包含一个壳体；以及一个光源，位于该壳体内，用以发射包含红光、绿光、及蓝光；一个显示面板，位于该背光模块的上方，包含一个薄膜晶体管阵列基板与一个彩色滤光片基板；以及一个滤光层，位于该背光模块上方，用以滤除部分的光，该滤除部分的光包含该红光、该绿光、及该蓝光中至少二者的一个重叠部分。
根据本发明的上述目的，本发明也提供一种增进显示装置色域的方法，该显示装置包含一个光源用以发射光、以及一个薄膜晶体管阵列基板与一个彩色滤光片基板所组成的一个显示面板，该方法包含首先通过一个光谱仪获得从该光源所发射的光的光谱，其中该光的光谱具有一束第一波长范围的红光、一束第二波长范围的绿光、及一束第三波长范围的蓝光；接着决定该光谱中的一个第四波长范围，其范围包含该第一波长范围的红光、该第二波长范围的绿光、及该第三波长范围的蓝光的至少二者的一个重叠部分；再者提供至少一个滤光层，用以滤除该第四波长范围的光。
因此，依据本发明的背光模块、显示装置、或者提供一种增进显示装置色域的方法，都可以提升显示影像的质量以达到全彩化的需求，特别是与传统技术中以冷阴极荧光灯管作为光源、或者以发光二极管作为光源并搭配彩色滤光片基板一起来作一个比较，都有过之而无不及。通过滤除由光源发射的蓝光与绿光部分波长的重叠部分，或者是滤除由光源发射的红光与绿光部分波长的重叠部分，未滤除的光通过彩色滤光片基板后将导致产生一束绝对纯色彩的光，因此显示器可以获得较高的NTSC与较佳的色彩再现性。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出一个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是显示以一般冷阴极荧光灯管与发光二极管作为背光源时的色彩饱和度相对于NTSC TV的CIE色坐标图。
图2是显示一般RGB发光二极管光谱与一般彩色滤光片光谱在不同波长下的比较图。
图3是显示以图2所示的一般RGB发光二极管作为背光源搭配一般彩色滤光片光谱时的色彩饱和度，相对于NTSC TV的CIE色坐标图。
图4a至4f是分别显示依据本发明实施例的背光模块与显示装置的结构图。
图5是显示本发明以RGB发光二极管作为光源以及搭配滤光层后的光谱图。
图6是显示以CIE色坐标图表示本发明的NTSC TV色域曲线、RGB发光二极管色域曲线、以及RGB发光二极管上方增设滤光层结构的色域曲线。
图7是显示本发明的滤光层的较佳实施例。
具体实施例方式
有鉴于此，为了降低彩色滤光片对光源发射的光的光谱所造成的损失，本发明设计一个滤光层位于如以发光二极管作为光源的出光处，利用此滤光层先行滤波，也就是滤除由光源发射的蓝光与绿光部分波长的重叠部分，或者是滤除由光源发射的红光与绿光部分波长的重叠部分，使得经过彩色滤光片的红(R)、蓝(B)、绿(G)光谱分开，使光纯化，因此显示器可获得较高的NTSC与较佳的色彩再现性。
请参考图4a，该图是显示本发明的一个较佳实施例的显示装置的结构图，该显示装置200包含了背光模块210与显示面板240。该背光模块210包含一个壳体212、一个光源214、以及一个滤光层216。光源214位于壳体212内，用以发射包含红光、绿光或蓝光的光。然而，光源214并不局限于任一发光源，可以是冷阴极荧光灯管、发光二极管、外部电极灯管、场发射装置、或平面灯板。而滤光层216位于光源214的上方，用以滤除部分的光，该部分的光包含红光、绿光、及蓝光中至少二者的重叠部分；也就是说，此部分的光具有的波长范围是红光与绿光的重叠部分，或者此部分的光具有的波长范围是绿光与蓝光的重叠部分。因此，光线将产生一束绝对纯色彩的红光、绿光、及蓝光，使显示装置200的色彩饱和度大大提升。
该滤除掉的部分的光并不严格限制在整段重叠部分的区域，而是依据显示器所要显示的质量作调整。一般来说，决定滤掉哪一段范围的波长，是利用FWHM(full-width half maximum)半幅弦宽理论；也就是说，滤除掉的重叠部分的波长范围是介于相邻的蓝光最大强度的二分之一的波长与相邻绿光最大强度的二分之一的波长之间，或相邻的绿光最大强度的二分之一的波长与相邻红光最大强度的二分之一的波长之间。
该滤除掉哪一段波长范围的光，可以由以下步骤来决定。首先，以一个光谱仪决定从一个光源所发射的光的光谱，该光谱包含红光波峰、蓝光波峰以及绿光波峰。接着，选择该光的波长范围包含红光、绿光、及蓝光中至少二者的重叠部分，且该重叠部分是可被人眼看到并决定的。
滤除掉哪一段波长范围的光，也可以由以下步骤来决定。首先，光源发射的光线通过显示器面板时所获得的光谱，该光谱包含红光波峰、蓝光波峰以及绿光波峰。以上步骤也可以一个光谱仪量测从光源发射的光线的光谱与光线通过彩色滤光片的光谱，再将两个光谱相加以获得一个包含红光波峰、蓝光波峰以及绿光波峰的光谱。接着，选择的光的波长范围包含红光、绿光、及蓝光中至少二者的重叠部分，且该重叠部分是可被人眼看到并决定的。
请参考图5，该图为本发明的一个较佳实施例的光谱图，如图5所示，RGB发光二极管发射的光线包含红光226、绿光224、及蓝光223，蓝光223与绿光224具有一个重叠部分，此重叠部将使色彩表现不纯。而本发明利用增设一个滤光层的设计以滤除该重叠部分范围内不纯的光线，以增加光线色彩纯度。例如，增设此滤光层后的光谱图如图5的虚线228所示，也就是波长范围从470nm至500nm的光线将会被滤掉，并且波长范围从542nm至616nm的光线也会被滤掉。图中的A点表示蓝光最大强度的二分之一波长，是在约470nm处，而B点表示绿光最大强度的二分之一波长，是在约500nm处。因此，本发明的实施例所要滤除的部分光，其波长范围就是介于A点与B点之间，包含了蓝光与绿光的重叠部分。同时，由图5也可以看出，波长范围从542nm至616nm的被滤除的光线，其强度低于绿光或红光的最大强度的二分之一。
图6显示各种情况下的色域图并以CIE色坐标图表示，包含NTSC TV色域曲线230、RGB发光二极管色域曲线232、以及RGB发光二极管搭配上方增设滤光层结构的色域曲线234。如图6所示，RGB发光二极管的色域曲线232所代表的色彩饱和度是NTSC TV色彩饱和度的99.79％，以及RGB发光二极管搭配上方增设滤光层结构的色域曲线234所代表的色彩饱和度是NTSC TV色彩饱和度的约120％，因此，依据本发明的方法将可以明显改善其色彩饱和度。
本发明的滤光层位于以发光二极管作为光源的出光处，用以先行滤除不纯的光线，而获得一束绝对纯色彩的光，因此显示器可以获得较高的NTSC与较佳的色彩再现性。滤光层是由一层或一层以上的金属氧化物膜涂布于基板上所形成，例如玻璃基板，且位于背光模块光源的上方。其中该金属氧化物膜的厚度与折射率对应于要滤除的光的波长。若要滤除更多部分波长的光，可以考虑二片或更多层的滤光层，此多层滤光层可以形成在基板的同一侧或相反侧，或者形成在不同的基板上。图7即为本发明的一片滤光层形成在基板上的实施例，此滤光层300包含一个玻璃基板302以及一个金属氧化物膜304涂布于玻璃基板302的表面，此金属氧化物膜304的厚度较佳地是1μm至10μm，但不限于此，是依据我们要滤除的光线的波长而定的。
上述的背光模块更包含一个光学膜片组位于光源上方，例如扩散板、棱镜片、导光板……等等，而滤光层可以置放于光源与光学膜片组之间，或置放于光学膜片组的上方，或直接涂覆在任一光学膜片的表面上，例如是涂布在扩散板、棱镜片、或导光板的表面。
参考图4a，在本发明的一个较佳实施例里，光学膜片组220是位于背光模块210中的光源214的上方，而滤光层216是位于光学膜片组220的上方。参考图4c，滤光层216是在光学膜片组220与光源214之间。
更进一步参考图4a至4f，该显示装置包含背光模块、滤光层216、以及由薄膜晶体管阵列基板218以及彩色滤光片基板222所组成的显示面板240。各图分别显示滤光层216位于各种不同位置的配置。
例如，滤光层216可以置于光源214上方，如介于光学膜片组220与显示面板240之间(图4a)；或者置于彩色滤光片基板222上方(图4b)；或介于光学膜片组220与光源214之间(图4c)；更或者置于薄膜晶体管阵列基板218及彩色滤光片基板222所组成的显示面板240内部(图4d和4e)。此外，滤光层216可以直接涂布在光学膜片组220上或显示面板240的内、外侧，如薄膜晶体管阵列基板218及彩色滤光片基板222。此外，显示装置更可以包含一个偏光板，且滤光层可直接涂布于偏光板上。如图4f所示，显示装置200包含偏光板213，置于彩色滤光片基板222上方，以及偏光板211，置于薄膜晶体管阵列基板218下方，而滤光层216置于偏光板213上方，或者可置于偏光板211下方(未示出)，更或者滤光层216可以直接涂布于偏光板上。因此，依据本发明提供的显示装置与方法，将可以轻易且有效地提升显示器的色彩饱和度，也就是可以获得较高的NTSC与较佳的色彩再现性。
虽然本发明已经以较佳实施例公开如上，然而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，可以做出一些变更与修改，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种液晶显示器的背光模块，包含一个壳体；一个光源，位于该壳体内部，用以发射光，该光包含一束红光、一束绿光、及一束蓝光；以及一个滤光层，位于该光源上方，用以滤除部分波长的光，该部分波长的光包含该红光、该绿光、及该蓝光中至少二者的一个重叠部分。
2.如权利要求1所述的液晶显示器的背光模块，其中该重叠部分的光的波长范围介于相邻蓝光最大强度的二分之一的波长与相邻绿光最大强度的二分之一的波长之间，或相邻绿光最大强度的二分之一的波长与相邻红光最大强度的二分之一的波长之间。
3.如权利要求1所述的液晶显示器的背光模块，更包含一个光学膜片组。
4.如权利要求3所述的液晶显示器的背光模块，其中该滤光层位于该光学膜片组与该光源之间。
5.如权利要求3所述的液晶显示器的背光模块，其中该滤光层位于该光学膜片组的上方。
6.如权利要求3所述的液晶显示器的背光模块，其中该光学膜片组至少由一个扩散板、一个棱镜片、及一个导光板之一构成。
7.如权利要求3所述的液晶显示器的背光模块，其中该滤光层涂覆于该光学膜片组上。
8.如权利要求1所述的液晶显示器的背光模块，其中该滤光层包含一个金属氧化物膜，该金属氧化物膜沉积在一个基板上。
9.如权利要求8所述的液晶显示器的背光模块，其中该金属氧化物膜的厚度与折射率对应于滤除部份的光的波长。
10.如权利要求1所述的液晶显示器的背光模块，其中该光源包含一个冷阴极荧光灯管、一个发光二极管、一个外部电极灯管、一个场发射装置、或一个平面灯板。
11.一种显示装置，包含一个背光模块，包含一个壳体；以及一个光源，位于该壳体的内部，用以发射光，该光包含一束红光、一束绿光、及一束蓝光；一个显示面板，位于该背光模块的上方，包含一个薄膜晶体管阵列基板与一个彩色滤光片基板；以及一个滤光层，位于该背光模块上方，用以滤除部分的光，该部分的光包含该红光、该绿光、及该蓝光中至少二者的一个重叠部分。
12.如权利要求11所述的显示装置，其中该重叠部分的光的波长范围介于相邻蓝光最大强度的二分之一的波长与相邻绿光最大强度的二分之一的波长之间，或相邻绿光最大强度的二分之一的波长与相邻红光最大强度的二分之一的波长之间。
13.如权利要求11所述的显示装置，其中该滤光层位于该背光模块与该显示面板之间。
14.如权利要求11所述的显示装置，其中该滤光层位于该显示面板上。
15.如权利要求11所述的显示装置，其中该滤光层涂覆于该显示面板上。
16.如权利要求11所述的显示装置，其中该滤光层涂覆于该彩色滤光片基板上。
17.如权利要求11所述的显示装置，其中该滤光层涂覆于该薄膜晶体管阵列基板上。
18.如权利要求11所述的显示装置，更包含一个偏光板，该偏光板位于该显示面板外侧，且该滤光层涂覆于该偏光板上。
19.如权利要求11所述的显示装置，更包含一个光学膜片组，该光学膜片组位于该背光模块上。
20.如权利要求19所述的显示装置，其中该光学膜片组至少由一个扩散板、一个棱镜片、及一个导光板之一构成。
21.如权利要求20所述的显示装置，其中该滤光层涂覆于该光学膜片组上。
22.如权利要求第11项所述的显示装置，其中该滤光层包含一个金属氧化物膜，该金属氧化物膜沉积于一个基板上。
23.如权利要求22所述的显示装置，其中该金属氧化物膜的厚度与折射率对应于滤除部份的光的波长。
24.如权利要求11所述的显示装置，其中该光源包含一个冷阴极荧光灯管、一个发光二极管、一个外部电极灯管、一个场发射装置、或一个平面灯板。
25.一种增进显示装置的色域的方法，该显示装置包含一个光源用以发射光、以及一个薄膜晶体管阵列基板与一个非彩色滤光片基板所组成的一个显示面板，该方法包含通过一个光谱仪获得从该光源所发射的光的光谱，其中该光的光谱具有一束第一波长范围的红光、一束第二波长范围的绿光、及一束第三波长范围的蓝光；决定该光谱中的一个第四波长范围，其范围包含该第一波长范围的红光、该第二波长范围的绿光、及该第三波长范围的蓝光的至少二者的一个重叠部分；以及提供至少一个滤光层，用以滤除该第四波长范围的光。
26.如权利要求25所述的方法，其中该光的光谱是由该光从该光源发射而进一步通过该显示面板后所获得的。
27.如权利要求25所述的方法，其中该光的光谱是通过从该光源发射的光的一个第一光谱与该显示面板的一个第二光谱相加而获得的。
28.如权利要求25所述的方法，其中该重叠部分的光的波长范围介于相邻蓝光最大强度的二分之一的波长与相邻绿光最大强度的二分之一的波长之间，或相邻绿光最大强度的二分之一的波长与相邻红光最大强度的二分之一的波长之间。
29.如权利要求25所述的方法，其中该滤光层包含一个金属氧化物膜，该金属氧化物膜的厚度与折射率对应于滤除部份的光的波长。
全文摘要
本发明涉及一种背光模块或显示装置，其光源上方具有一个滤光片用以滤除一部分的光，而此部分的光包含红光、绿光、及蓝光中至少二者的重叠部分。当光源所发射的光，经由滤光片滤除掉上述重叠部分的光后，可以提高光线颜色纯度，而具有此滤光片的显示器也因此提升其色彩饱和度。
文档编号G02B5/23GK101017279SQ200610006808
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月7日 优先权日2006年2月7日
发明者张之礼, 黄季仁, 高宏成, 孙庆成, 李正中 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司