CN1280661C

CN1280661C - 背光模块及液晶显示器

Info

Publication number: CN1280661C
Application number: CN 03120945
Authority: CN
Inventors: 谢宗勋; 张哲志
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: CN1532611A

Abstract

一种背光模块，是提供一彩色化的面光源，其主要是由一面光源、一遮光矩阵以及一荧光层所构成。其中，遮光矩阵配置于面光源的表面上，且遮光矩阵具有多个暴露出面光源的表面的格点，而荧光层配置于这些格点内。通过此荧光层使面光源发出的光线达到彩色化目的。此外，本发明又提出一种液晶显示器，其主要是由上述的背光模块、一偏光薄膜、一电极层、一矩阵基板以及一液晶层所构成。其中，偏光薄膜配置于上述的荧光层上，电极层配置于偏光薄膜上，而矩阵基板配置于背光模块上方，且液晶层配置于矩阵基板与背光模块之间。

Description

背光模块及液晶显示器

技术领域

本发明是关于一种背光模块(Back Light Module)及液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，且特别是关于一种能提供彩色化的面光源的背光模块及应用此背光模块的液晶显示器。

背景技术

为了配合现代生活模式，视频或图象装置的体积日渐趋于轻薄。传统的阴极射线显示器(CRT)，虽然仍有其优点，但是由于内部电子腔的结构，使得显示器体积庞大而占空间，且显示时仍有辐射线伤眼等问题。因此，配合光电技术与半导体制造技术所发展的平面式显示器(Flat Panel Display)，例如液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)或是等离子显示器(Plasma Display Panel，PDP)，已逐渐成为显示器产品的主流。

综上所述，就液晶显示器而言，按照其光源利用型态可略分为反射式液晶显示器(reflective LCD)、穿透式液晶显示器(transmissiveLCD)以及半穿透半反射式液晶显示器三种。以穿透式或是半穿透半反射式的液晶显示器为例，其主要是由一液晶面板及一背光模块所构成，其中，液晶面板是由两片透明基板及一配置于此二透明基板间的液晶层所构成，而背光模块用以提供此液晶面板所需的面光源，以使液晶显示器达到显示的效果。值得注意的是，不论是反射式液晶显示器或是穿透式液晶显示器，通常会在液晶面板的一透明基板上配置一彩色滤光薄膜(Color Filter)，以使得液晶显示器达到全彩显示的效果。

图1是现有的一种液晶显示器的结构示意图。请参照图1所示，液晶显示器100是一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，其主要是由一背光模块110及一液晶面板120所构成。背光模块110配置于液晶面板120的背面处，此背面是相对于使用者而言，且背光模块110是由一导光板112、一线光源114及一反射罩116所构成。其中导光板112例如为一楔形导光板，其具有一光入射面112a、一光扩散面112b以及一光出射面112c。反射罩116配置于光入射面112a旁，而线光源114则配置于反射罩116内。上述的线光源114例如是一适于提供白色光线的冷阴极荧光灯管(CCFL)或一发光二极管数组。线光源114所提供的光线能够由光入射面112a入射至导光板112中，并经过光扩散面112b的散射与反射之后，传递至光出射面112c出射。从上述可知，由光出射面112c出射的光线为白色的面光源的型态，用以作为液晶面板120显示所需的光源。

请继续参阅图1所示，液晶面板120主要是由一薄膜晶体管矩阵基板(TFT Array)130、一彩色滤光基板140和一液晶层150所构成。其中，液晶层150是配置于薄膜晶体管矩阵基板130与彩色滤光基板140之间。

如图1所示，薄膜晶体管矩阵基板130上配置有多个薄膜晶体管132(Thin Film Transistor，TFT)以及与每一薄膜晶体管132对应的一像素电极134(Pixel electrode)。薄膜晶体管132由栅极(Gate)132a、信道层(Channel)132b、源极132c(Source)与漏极(Drain)132d所构成。其中，栅极132a是与一扫描线(Scan line)连接，用以控制信道层132b的启闭，而源极132c则与一数据线(Data line)连接，当栅极132a耦接至一适当的电压时，信道层132b即呈导通的状态，此时关于画面显示的资料便会依序经由数据线、源极132c、信道层132b、漏极132d而写入像素电极134中。简而言之，薄膜晶体管132就如同每一个像素的开关，其能够控制每个像素电极134的状态，进而达到显示的效果。

如图1所示，彩色滤光基板140上配置有一共享电极146，并通过薄膜晶体管132作为驱动组件，以驱动共享电极层146与像素电极134之间的液晶扭转。此外，上述的共享电极层146以及像素电极134上分别配置有一配向膜(alignment layer)148及一配向膜136，以对液晶层150进行配向。

此外，薄膜晶体管矩阵基板130与彩色滤光基板140是通过一密封剂(Sealant)152而将液晶层150配置于其间，并可在液晶层150内加入多个间隙物(Spacer)154，以维持薄膜晶体管矩阵基板130与彩色滤光基板140之间的间隙(Gap)。另外，薄膜晶体管矩阵基板130以及彩色滤光基板140的外表面上配置有偏光片(Polarizer)160、170，以使得液晶显示器100达到显示的效果。

综上所述，值得注意的是，由于背光模块110投射至液晶面板120的面光源为白光的型态，故需通过彩色滤光基板140上的彩色滤光薄膜144，以将背光模块110的白光滤成各种波长范围的彩色光(如：蓝光、红光或绿光)，而使液晶显示器100达到全彩化的效果。换句话说，彩色滤光基板的运用为目前液晶显示器发展彩色化的主要技术。

然而，由于彩色滤光薄膜在制作上较为繁琐，且价格并不低廉，导致液晶显示器的整体价格无法在进一步下降。此外，由于基板上的彩色滤光薄膜与黑矩阵在基板上的配置常会有不平坦的现象，故彩色滤光片在制作过程中必须在彩色滤光薄膜与黑矩阵上覆盖一层平坦层(over coating)以达到表面平坦化的目的，如此将会增加彩色滤光片在制作上的复杂度，且在成本上亦是一种负担。另外，由于目前大部分的液晶显示器皆采用彩色滤光基板与薄膜晶体管矩阵基板将液晶层夹于其中，此设计架构将限制了液晶显示器小型化的发展。

发明内容

因此，本发明的目的就是在提供一种背光模块，可直接提供一彩色化的面光源，使液晶显示器达到全彩的效果。

本发明的又一目的是提供一种液晶显示器，该液晶显示器毋需架构彩色滤光基板，即可达到全彩的效果，并且其体积更为薄型化。

本发明提出一种背光模块，可产生一彩色化的面光源，该背光模块主要包含一面光源、一遮光矩阵以及一荧光层。其中，遮光矩阵配置于面光源的表面上，且遮光矩阵具有多个暴露出面光源的表面的格点，而荧光层配置于这些格点内。

本发明并提出一种液晶显示器，此液晶显示器主要包含一背光模块、一偏光薄膜、一电极层、一矩阵基板以及一液晶层。其中，背光模块包含一面光源、一遮光矩阵以及一荧光层。遮光矩阵配置于面光源的表面上，且遮光矩阵具有多个暴露出面光源的表面的格点，而荧光层配置于这些格点内。偏光薄膜配置于荧光层上，电极层配置于偏光薄膜上。矩阵基板配置于背光模块上方，且液晶层配置于矩阵基板与背光模块之间。

在本发明的较佳实施例中，上述背光模块的面光源包含一导光板、一反射罩以及一线光源。其中导光板具有一光入射面、一光出射面以及一光扩散面，且此光扩散面上具有多个V形刻痕。反射罩配置于光入射面旁，线光源配置于反射罩内，此线光源例如是一冷阴极荧光灯管或一发光二极管数组。此外，上述背光模块的面光源还可以是一冷阴极平面荧光灯。

在本发明的较佳实施例中，上述背光模块的荧光层是由多个第一荧光基质、多个第二荧光基质以及多个第三荧光基质所构成。其中，第一荧光基质适于将面光源转换为一第一色光，例如转换为蓝光，第二荧光基质适于将面光源转换为一第二色光，例如转换为红光，而第三荧光基质适于将面光源转换为一第三色光，例如转换为绿光。此外，上述第一荧光基质、第二荧光基质与第三荧光基质的排列方式例如是马赛克型态、三角型态、条纹型态或四像素配置型态。

综合以上所述，本发明的背光模块及液晶显示器包含下列优点：

1.本发明的背光模块可直接提供一彩色化的面光源，以使液晶显示器达到全彩的效果。

2.本发明的背光模块可直接与矩阵基板整合，可省去彩色滤光基板，进而省去彩色滤光薄膜及平坦层等膜层的制作，故液晶显示器的制作流程将可简化，且成本并可降低。

3.本发明的背光模块可直接与矩阵基板整合，可省去一道偏光片贴附的制作工艺，故液晶显示器的制作流程将可简化，并降低成本。

4.本发明的背光模块可直接与矩阵基板整合，可省去彩色滤光基板，故将使得液晶显示器整体的体积更为薄化。

附图说明

图1是现有一种液晶显示器的结构示意图；

图2是本发明一较佳实施例的背光模块的结构示意图；

图3A～3D是本发明一较佳实施例的荧光基质的排列方式的示意图；

图4是本发明另一较佳实施例的背光模块的结构示意图；以及

图5是本发明一较佳实施例的液晶显示器的结构示意图。

标号说明

100：液晶显示器 110：背光模块

112：导光板 112a：光入射面

112b：光扩散面 112c：光出射面

114：线光源 116：反射罩

120：液晶面板 130：薄膜晶体管矩阵基板

132：薄膜晶体管 132a：栅极

132b：信道层 132c：源极

132d：漏极 134：像素电极

140：彩色滤光基板 142：黑矩阵

143：格点 144：彩色滤光薄膜

146：共享电极层 136、148：配向膜

150：液晶层 152：密封剂

154：间隙物 160、170：偏光片

200：背光模块 210：导光板

212a：光入射面 212b：光扩散面

212c：光出射面 214：线光源

216：反射罩 220：遮光矩阵

160、170：偏光片 200：背光模块

210：导光板 212a：光入射面

212b：光扩散面 212c：光出射面

214：线光源 216：反射罩

220：遮光矩阵 222：格点

230、240：荧光层 230a、240a：第一荧光基质

230b、240b：第二荧光基质 230c：第三荧光基质

300：液晶显示器 310：偏光薄膜

320：电极层 330：矩阵基板

332：薄膜晶体管 332a：栅极

332b：信道层 332c：源极

332d：漏极 334：像素电极

340：液晶层 342：密封剂

344：间隙物 350、360：配向膜

370：偏光片

具体实施方式

图2是本发明一较佳实施例的背光模块结构示意图。背光模块200是由一面光源210、一遮光矩阵220以及一荧光层230所构成。其中，面光源210是由一导光板212、一线光源214及一反射罩216所构成。导光板212可以为一楔形导光板，其具有一光入射面212a、一光扩散面212b以及一光出射面212c，且此光扩散面212b上具有多个V形刻痕(可见于图中的区域A处)。反射罩216配置于光入射面212a旁，而线光源214则配置于反射罩216内。上述的线光源214例如是一适于提供白色光线的冷阴极荧光灯管(CCFL)或一发光二极管数组。其线光源214所提供的光线能够由光入射面212a入射至导光板212中，并经过光扩散面212b的散射与反射之后，传递至光出射面212c出射。从上述可知，由光出射面212c出射的光线为白色的面光源的型态，用以作为显示所需的光源。

综上所述，遮光矩阵220例如是黑矩阵，其配置于导光板212的光出射面212c上，且此遮光矩阵220具有多个暴露出光出射面212c的格点222，而荧光层230配置于这些格点222内。此荧光层230由多个第一荧光基质230a、多个第二荧光基质230b以及多个第三荧光基质230c所构成。其中，第一荧光基质230a可将面光源210转换为一色光，例如转换为蓝光，第二荧光基质230b可将面光源210转换为一色光，例如转换为红光，而第三荧光基质230c可将面光源210转换为一色光，例如转换为绿光。换句话说，原本由光出射面212c出射的白色光线，当通过荧光层230时，通过上述不同荧光基质的配置，而使面光源210发出不同颜色的色光。故从上述可知，背光模块200所提供的面光源210为彩色化的面光源。

图3A～3D是本发明一较佳实施例的荧光基质的排列方式的示意图。请参阅图3A～3D，上述第一荧光基质230a、第二荧光基质230b与第三荧光基质230c其排列方式可以为马赛克型态(见图3A)、三角型态(见图3B)、条纹型态(见图3C)或四像素配置型态(见图3D)。

图4是本发明另一较佳实施例的背光模块结构示意图。综上所述，本发明的背光模块可提供一彩色化的面光源，是由于此面光源的表面制作具有不同荧光基质的荧光层，而将面光源原本所发出的白光转换为不同的色光。然而，技术人员应可推知，实施例中的面光源并非局限发出的光线，如图4所示，可使线光源214提供一色光，例如提供蓝光，而使面光源210发出蓝光，值得注意的是，将荧光层240配置于遮光矩阵220的部份格点222内。其中，荧光层240是由多个第一荧光基质240a以及多个第二荧光基质240b所构成。第一荧光基质240a适于将上述的蓝光转换为一色光，例如由蓝光转换为红光。第二荧光基质240b适于将上述的蓝光转换为一色光，例如由蓝光转换为绿光。而未配置有荧光层240的格点222，上述的蓝光则可直接穿透。当然，上述第一荧光基质240a、荧光基质240b以及未配置有荧光层240的格点222的排列方式亦可是马赛克型态、三角型态、条纹型态或四画素配置型态。从上述可知，由于面光源已设计发出一种色光，其格点内所配置的荧光层即可进而省略其中一种荧光基质，故对于背光模块在制作上可更为简易并降低成本。

此外，图2与图4中所公开的面光源210，是由线光源214与导光板212的相互配合而达成，然而，技术人员应可推知，实施例中的面光源210亦可直接以一冷阴极平面荧光灯(CCFFL)替代，并在该冷阴极平面荧光灯的表面制作具有不同荧光基质的荧光层，同样可使背光模块所发出的光线达到彩色化的目的。

图5是本发明一较佳实施例的液晶显示器的结构示意图。请共同参照图2及图5所示，由于上述的背光模块200可提供一彩色化的面光源，故本发明将此背光模块200应用于一穿透式或是半穿透-半反射式的液晶显示器300中。

液晶显示器300主要由上述的背光模块200、一偏光薄膜310、一电极层320、一矩阵基板330以及一液晶层340所构成。其中，偏光薄膜310配置于背光模块200的荧光层230上。电极层320配置于偏光薄膜310上，而此电极层320例如是一共享电极层。矩阵基板330配置于背光模块200上方，且液晶层340配置于此矩阵基板330与背光模块200之间。

如图5所示，上述的矩阵基板330例如是一薄膜晶体管矩阵基板，其基板上配置有多个薄膜晶体管332(TFT)以及与每一薄膜晶体管332对应的一像素电极334。薄膜晶体管332是由栅极332a、信道层332b、源极332c与漏极332d所构成。其中，栅极332a与一扫描线连接，用以控制信道层332b的启闭，而源极332c则与一数据线连接，当栅极332a耦接至一适当的电压时，信道层332b即呈导通的状态，此时关于画面显示的资料便会依序经由数据线、源极332c、信道层332b、漏极332d而写入像素电极334中。简而言之，薄膜晶体管332就如同每一个像素的开关，其能够控制每个像素电极334的状态，进而达到显示的效果。

综上所述，本实施例以图2中所公开的背光模块举例说明，当然，亦可使用图4中所公开的背光模块，而达到提供彩色化的面光源的相同目的。此外，本实施例中的背光模块可适用于主动矩阵式液晶显示器(Active Matrix LCD)及被动矩阵式液晶显示器(Passive Matrix LCD)中。换句话说，配置于背光模块及矩阵基板上的电极层并不局限以共享电极搭配像素电极的模式，技术人员应可推知，本实施例中配置于背光模块及矩阵基板上的电极层亦可为多个条状电极，且配置于背光模块上的条状电极其延伸方向垂直于矩阵基板的条状电极的延伸方向。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种背光模块，是提供彩色化的面光源，其特征在于该背光模块包括：

一面光源；

一遮光矩阵，配置于该面光源表面上，且该遮光矩阵具有多个暴露出该面光源表面的格点；

一荧光层，配置于该些格点内，且该荧光层包括：

多个第一荧光基质，适于将该面光源转换为一第一色光；

多个第二荧光基质，适于将该面光源转换为一第二色光；以及

多个第三荧光基质，适于将该面光源转换为一第三色光。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于该面光源包括冷阴极平面荧光灯。

3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于该面光源包括：

一导光板，该导光板具有一光入射面、一光出射面以及一光扩散面；

一反射罩，配置于该光入射面旁；以及

一线光源，配置于该反射罩内。

4.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于该扩散面上具有多个V形刻痕。

5.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于该线光源包括一冷阴极荧光灯管及一个发光二极管数组其中的一个。

6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于该些第一荧光基质、该些第二荧光基质与该些第三荧光基质的排列方式包括马赛克型态、三角型态、条纹型态及四像素配置型态其中的一种。

7.一种背光模块，是提供彩色化的面光源，其特征在于该背光模块包括：

一面光源，适于提供一第一色光；

一荧光层，配置于部份该些格点内，且该荧光层包括：

多个第一荧光基质，适于将该第一色光转换为一第二色光；

以及

多个第二荧光基质，适于将该第一色光转换为一第三色光。

8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于该面光源包括冷阴极平面荧光灯。

9.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于该面光源包括：

一反射罩，配置于该光入射面旁；以及

一线光源，配置于该反射罩内。

10.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于该扩散面上具有多个V形刻痕。

11.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于该线光源包括一冷阴极荧光灯管及一个发光二极管数组其中的一个。

12.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于该些第一荧光基质、该些第二荧光基质以及未配置有该荧光层的该些格点的排列方式包括马赛克型态、三角型态、条纹型态及四像素配置型态其中的一种。

13.一种液晶显示器，包括：

一背光模块，包括：

一面光源；

一荧光层，配置于该些格点内，且该荧光层包括：

多个第一荧光基质，适于将该面光源转换为一第一色光；

多个第二荧光基质，适于将该面光源转换为一第二色光；

多个第三荧光基质，适于将该面光源转换为一第三色光；

一偏光薄膜，配置于该荧光层上；

一电极层，配置于该偏光薄膜上；

一矩阵基板，配置于该背光模块上方；以及

一液晶层，配置于该矩阵基板与该背光模块之间。

14.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于该面光源包括冷阴极平面荧光灯。

15.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于该面光源包括：

一反射罩，配置于该光入射面旁；以及

一线光源，配置于该反射罩内。

16.根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于该扩散面上具有多个V形刻痕。

17.根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于该线光源包括一冷阴极荧光灯管及一发光二极管数组其中的一个。

18.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于该些第一荧光基质、该些第二荧光基质与该些第三荧光基质的排列方式包括马赛克型态、三角型态、条纹型态及四像素配置型态其中的一种。

19.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于该电极层为共享电极层，而该矩阵基板为一薄膜晶体管矩阵基板，且该薄膜晶体管矩阵基板上具有多个数组排列的薄膜晶体管，以及多个对应该些薄膜晶体管配置的像素电极。

20.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于该电极层包括多个第一条状电极，而该矩阵基板上还包括多个第二条状电极。

21.根据权利要求20所述的液晶显示器，其特征在于该些第一条状电极的延伸方向垂直于该第二条状电极的延伸方向。

22.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于还包括：

一第一配向膜，配置于该电极层上，以对该液晶层进行配向；以及

一第二配向膜，配置于该矩阵基板上，以对该液晶层进行配向。

23.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于还包括一偏光片，该偏光片是配置于该矩阵基板的外表面上。

24.一种液晶显示器，包括：

一背光模块，包括：

一面光源，适于提供一第一色光；

一荧光层，配置于部份该些格点内，且该荧光层包括：

多个第一荧光基质，适于将该第一色光转换为一第二色光；

多个第二荧光基质，适于将该第一色光转换为一第三色光；

一偏光薄膜，配置于该荧光层上；

一电极层，配置于该偏光薄膜上；

一矩阵基板，配置于该背光模块上方；以及

一液晶层，配置于该矩阵基板与该背光模块之间。

25.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于该面光源包括冷阴极平面荧光灯。

26.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于该面光源包括：

一反射罩，配置于该光入射面旁；以及

一线光源，配置于该反射罩内。

27.根据权利要求26所述的液晶显示器，其特征在于该扩散面上具有多个V形刻痕。

28.根据权利要求26所述的液晶显示器，其特征在于该线光源包括一冷阴极荧光灯管及一发光二极管数组其中的一个。

29.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于该些第一荧光基质、该些第二荧光基质以及未配置有该荧光层的该些格点的排列方式包括马赛克型态、三角型态、条纹型态及四像素配置型态其中的一种。

30.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于该电极层为共享电极层，而该矩阵基板为一薄膜晶体管矩阵基板，且该薄膜晶体管矩阵基板上具有多个数组排列的薄膜晶体管，以及多个对应该些薄膜晶体管配置的像素电极。

31.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于该电极层包括多个第一条状电极，而该矩阵基板上还包括多个第二条状电极。

32.根据权利要求31所述的液晶显示器，其特征在于该些第一条状电极的延伸方向垂直于该第二条状电极的延伸方向。

33.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于还包括：

34.根据权利要求24所述的液晶显示器，其特征在于还包括一偏光片，该偏光片是配置于该矩阵基板的外表面上。