TWI454795B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置

本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤指一種場色序型(field-sequential-color)液晶顯示裝置。

液晶顯示裝置中顯示色彩的混色(color mixture)方式，可以分為空間混色和時間混色兩種。空間混色為目前液晶顯示裝置主要的混色方式，以薄膜電晶體液晶顯示裝置(Thin Field Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)為例，每一顯示畫素均由紅(R)、綠(G)、藍(B)三個子畫素所構成，且紅、綠、藍子次畫素均具有分別對應的紅色濾光片、綠色濾光片、藍色濾光片。藉由各顯示畫素的紅、綠、藍子畫素的混色，可使人類的視覺系統觀看到彩色的顯示畫面。時間混色為一種不需使用彩色濾光片的混色方式，其利用色序法(Color Sequential Method)，讓紅、綠、藍的光源分別依序在三個不同時間通過液晶面板來進行混色，藉由人眼之視覺暫留(photogene)現象，讓人類的視覺系統感知混色的效果。因此，利用時間混色顯示出彩色畫面之場色序型液晶顯示裝置具有下列優點：(1)相較傳統有彩色濾光片的液晶顯示裝置須由三個紅、綠、藍色子畫素組成一個畫素，場色序型液晶顯示裝置之畫素將可縮小，而提高液晶顯示裝置解析度，或維持原解析度而減少薄膜電晶體基板的成本。(2)由於無需設置彩色濾光片，因而將降低液晶顯示裝置的生產成本。

由於場色序型液晶顯示裝置未設置彩色濾光片，因此相較於傳統液晶顯示裝置，場色序型液晶顯示裝置具有較高之穿透率。藉此，場色序型液晶顯示裝置可具有一微反射模式，亦即關閉背光系統，且使用在室外的日光環境下。於此情況下，場色序型液晶顯示裝置係藉由背光模組來反射日光之光線，以顯示出畫面，因此其液晶面板中不一定需設置反射電極來反射光線。然而，由於平均日光D65的連續頻譜強度分布的藍綠色區較其他顏色區域為大，因此當場色序型液晶顯示裝置以日光為光源時，亦即操作在反射模式時，或是將背光系統關閉下微反射模式下，在一定視角下容易顯示出偏藍綠色的畫面，經實際量測，此色偏現象尤其是在顯示高灰階畫面的情況下更加明顯，亦即在液晶分子約略平行於液晶面板的出光面的情況下，光學補償彎曲(OCB)型液晶顯示裝置容易顯示出具有色偏的畫面。並且，在高灰階的情況下視角越大，色偏的情況越嚴重。

有鑑於此，在反射模式或是微反射模式，以環境光源作為主光源下，降低場色序型液晶顯示裝置之色偏實為業界努力之目標。

本發明之主要目的在於提供一種液晶顯示裝置，以降低場色序型液晶顯示裝置操作在反射模式或微反射模式下之色偏。

為達上述之目的，本發明提供一種液晶顯示裝置。液晶顯示裝置包括一液晶面板。液晶面板具有複數個畫素區，且液晶面板包括一第一基板、一第二基板、一液晶層以及一光吸收層。第二基板與第一基板相對設置，且液晶層設於畫素區中之第一基板與第二基板之間。光吸收層設於第一基板與第二基板之間，且光吸收層係用於吸收頻率範圍介於380奈米與560奈米之間之一光線。

本發明之液晶顯示裝置藉由於第一基板與第二基板之間設置光吸收層可有效降低液晶顯示裝置操作於反射模式或是微反射模式時之色偏。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第1圖，第1圖為本發明第一較佳實施例之液晶顯示裝置的剖面示意圖。如第1圖所示，液晶顯示裝置100包括一液晶面板102以及一時序控制背光模組104，其中時序控制背光模組104具有一出光面104a，且液晶面板102設於時序控制背光模組104的出光面104a上。時序控制背光模組104係用於依一定時序於不同時間點提供不同顏色之光線。換言之，本發明之時序控制背光模組104係利用色序法技術在極短時間內依序提供液晶面板102不同顏色之背光源，藉由時間性混色來取代傳統空間混色的作法，使得液晶面板102不需再利用不同顏色的彩色濾光片來進行混光，藉此可節省掉用於混光的彩色濾光片的昂貴成本。因此，本實施例之液晶顯示裝置100係為一場色序型液晶顯示裝置。並且，液晶面板102具有複數個畫素區106，且各畫素區106係為一穿透區，使液晶面板為一穿透式液晶面板。各畫素區106並非由複數個子畫素區所構成，且各畫素區106本身即可搭配時序控制背光模組之時序在不同時序分別提供呈現紅色畫面、綠色畫面與藍色畫面。在本實施例中，時序控制背光模組104係為直下式，並包括至少一第一發光元件108用以提供第一顏色光線、至少一第二發光元件110用以提供第二顏色光線、至少一第三發光元件112用以提供第三顏色光線、一導光板104b以及一反射板104c，其中第一發光元件108、第二發光元件110與第三發光元件112設於導光板104b下，且反射板104c設於導光板104b、第一發光元件108、第二發光元件110與第三發光元件112下，以用於反射光線。第一發光元件108、第二發光元件110與第三發光元件112可選用可產生不同顏色光線之發光二極體元件，例如紅光發光二極體元件、綠光發光二極體元件與藍光發光二極體元件，然而本發明之應用並不以此為限，而可利用其它可產生不同顏色光線之發光元件並依一定時序提供不同顏色光線。於本發明之其他實施例中，反射板104可為一反射薄膜。並且，時序控制背光模組104亦可為側光式。

此外，液晶面板102包括一第一基板114、一第二基板116、一液晶層118以及一光吸收層120。第一基板114與第二基板116係彼此相對設置，且第一基板114設於時序控制背光模組104與第二基板116之間。液晶層118設於第一基板114與第二基板116之間，且液晶層118包括複數個液晶分子118a，例如。於本實施例中，第一基板114係為具有掃描線、資料線、薄膜電晶體、畫素電極等液晶面板必要之元件之一陣列基板，在此不再對液晶面板102必要之元件多加贅述，且第二基板116係為例如玻璃、塑膠或石英等透明基板所構成。並且，本實施例之液晶面板102較佳為一光學補償彎曲(optical compensated bend，OCB)型之液晶面板，以具有足夠快的反應時間與時序控制背光模組104相搭配。

值得注意的是，光吸收層120設於各畫素區106中，並位於第一基板114與第二基板116之間，以用於吸收經反射後出射光線強度頻譜，其範圍介於380奈米與560奈米波段，亦即可用於吸收藍綠色光線。藉此，當日光穿透第二基板116後，部分光線會穿過光吸收層120，使藍綠色光線之部分能量可被光吸收層120吸收，然後受到第二基板116反射之光線亦會再次穿過光吸收層120，而再次被光吸收層120吸收，以減少頻率範圍介於380奈米與560奈米之間的光線能量。因此，從第二基板116外側射出之光線不會具有偏藍綠色。於本實施例中，光吸收層120係位於第二基板116與液晶層118之間，並覆蓋第二基板116，以吸收穿透之部分藍綠色光線，但不限於此，亦可僅覆蓋各畫素區106之第二基板116或部分遮蔽各畫素區106的第二基板116。並且，本實施例之光吸收層120係由具有單一顏色之一彩色濾光片所構成，例如紅色彩色濾光片、黃色彩色濾光片或橙色彩色濾光片，但本發明不限於此。

於本實施例中，液晶面板102另包括一黑色矩陣122、複數個透明電極126以及一共通電極128。黑色矩陣122設於各畫素區106之間，以用於遮蔽第一基板114中之部分元件，且光吸收層120係延伸至與黑色矩陣122重疊。各透明電極126設於各畫素區106中之第一基板114與液晶層118之間，以作為畫素電極，並讓光線得以穿透。本實施例之共通電極128設於光吸收層120與液晶層118之間，但不限於此，亦可設於光吸收層120與第二基板116之間。

由上述可知，當本實施例之液晶顯示裝置100關閉時序控制背光模組104以操作於一微反射模式下，環境光可穿透液晶面板102與導光板104b，而被反射板104c反射，以作為液晶顯示裝置100之光源，進而顯示出畫面。值得注意的是，本實施例之液晶顯示裝置100藉由於第二基板116與液晶層118之間設置光吸收層120，來過濾偏藍綠色的光線，以降低液晶顯示裝置100所顯示出畫面的色偏，且液晶顯示裝置100可顯示出正常的畫面。

本發明之光吸收層並不限由單一層彩色濾光片所構層，亦可由複數層彩色濾光片之堆疊所構成。並且，為了簡化說明並突顯各實施例或變化形之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。請參考第2圖，第2圖為本發明第二較佳實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。如第2圖所示，相較於第一實施例，本實施例之液晶顯示裝置200之光吸收層202包括一第一彩色濾光片202a與一第二彩色濾光片202b，且時序控制背光模組204係為側光式。其中，第一彩色濾光片202a與第二彩色濾光片202b堆疊於第二基板116與液晶層118之間，第一彩色濾光片202a具有一第一顏色，且第二彩色濾光片202b具有一第二顏色，而第一顏色與第二顏色之混合可吸收頻率範圍介於380奈米與560奈米之間之光線。在本實施例中，第一顏色與第二顏色分別為紅色與藍色，但本發明不限於此，亦可互換，或者為其他顏色。並且，第一發光元件108、第二發光元件110與第三發光元件112係設於導光板之一側，而非設於導光板下。

本發明之光吸收層亦不限位於第二基板與液晶層之間，亦可位於第一基板與液晶層之間。請參考第3圖，第3圖為本發明第三較佳實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。如第3圖所示，相較於第一實施例，本實施例之液晶顯示裝置300之光吸收層302係位於第一基板114與液晶層118之間，且覆蓋第一基板114。於本實施例中，光吸收層302係位於透明電極126與液晶層118之間，但不限於此，亦可位於透明電極與第一基板114之間。於本發明其他實施例中，光吸收層302可僅覆蓋各畫素區106之第一基板114或部分遮蔽各畫素區106的第一基板114。並且，光吸收層302可由複數層具有不同顏色之彩色濾光片之堆疊所構成。

本發明之液晶面板不限為一穿透式液晶面板，亦可為一半穿透半反射式液晶面板。請參考第4圖，第4圖為本發明第四較佳實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。如第4圖所示，相較於第一實施例，本實施例之液晶顯示裝置400之各畫素區106具有一穿透區106a與一反射區106b，且液晶面板102另包括一反射電極402，設於反射區106b中之第一基板114與液晶層118之間。本實施例之透明電極126設於穿透區106a中之第一基板114與液晶層118之間。藉此，本實施例之液晶顯示裝置400可在關閉時序控制背光模組104時操作於一反射模式，以提高顯示畫面之亮度。於本發明其他實施例中，光吸收層120亦可設於反射電極402與液晶層118之間，且亦可進一步延伸至透明電極126上。

此外，本發明並不限於藉由於第一基板與第二基板之間設置光吸收層來降低場色序型液晶顯示裝置之色偏，亦可利用改變部分灰階或利用開啟時序控制背光模組中部分顏色之發光元件，來降低色偏。改變部分灰階之方法可為當液晶顯示裝置操作在反射模式時控制部分的畫素區的液晶分子，以低灰階顯示，進而利用空間上的混合來降低視角上的色偏。或者，改變部分灰階之方法亦可為建立一組對照表對應於反射模式，以於反射模式下顯示出低色偏之畫面，或設置一組電阻電連接至各畫素電極對應於反射模式，以降低灰階。另外，開啟時序控制背光模組之方法可藉由開啟可補償頻率範圍介於380奈米與560奈米之間的光線的顏色，以降低色偏，例如開啟紅色發光元件或同時開啟紅色發光元件與藍色發光元件，即可進行顏色補償。

以下將進一步說明本發明之液晶顯示裝置降低色偏之功效，且以第一實施例之液晶顯示裝置為例來做說明。請參閱表1與表2，表1為液晶顯示裝置於視角為0度時在不同條件下的C.I.E.(Commission Internationale de l'clairage)1960色度座標值，且表2為液晶顯示裝置於視角為30度時在不同條件下的C.I.E.1960色度座標值。其中，基準點為色溫為6500K之日光在C.I.E.1960色度座標值；條件1為液晶顯示裝置未設有光吸收層且灰階為0之情況；條件2為液晶顯示裝置未設有光吸收層且灰階為255之情況；條件3為液晶顯示裝置設有紅色彩色濾光片且灰階為255之情況；條件4為液晶顯示裝置設有紅色彩色濾光片與藍色彩色濾光片之堆疊且灰階為255之情況；條件5為液晶顯示裝置開啟紅色發光元件且灰階為255之情況；以及條件6為液晶顯示裝置開啟紅色發光元件與藍色發光元件且灰階為255之情況。如表1所示，在視角為0度的情況下，條件2與基準點之距離係大於條件3與基準點之色偏值以及條件4與基準點之色偏值，且條件4與基準點之色偏值更小於0.003，因此於液晶顯示裝置中設置紅色彩色濾光片可有效降低色偏，並且使用紅色彩色濾光片與藍色彩色濾光片之堆疊更可進一步降低色偏至小於0.003。再者，條件5與基準點之色偏值以及條件6與基準點之距離亦小於條件2與基準點之色偏值，因此藉由開啟紅色發光元件或同時開啟紅色發光元件與藍色發光元件來進行顏色補償，亦可有效降低色偏。此外，如表2所示，在視角為30度的情況下，條件3、4、5、6與基準點之距離亦小於條件2與基準點之色偏值，且條件4、6與基準點之色偏值更等於0.003，因此於液晶顯示裝置中設置紅色彩色濾光片與開啟紅色發光元件可有效降低色偏，並且使用紅色彩色濾光片與藍色彩色濾光片之堆疊與同時開啟紅色發光元件與藍色發光元件更可將色偏降低至0.003。

綜上所述，本發明之液晶顯示裝置藉由於第一基板與第二基板之間設置光吸收層、改變部分灰階或開啟時序控制背光模組中部分顏色之發光元件可有效降低液晶顯示裝置操作於反射模式或是微反射模式時之色偏。

以上所述僅為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，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100．．．液晶顯示裝置

102．．．液晶面板

104．．．時序控制背光模組

104a．．．出光面

104b．．．導光板

104c．．．反射板

106‧‧‧畫素區

106a‧‧‧穿透區

106b‧‧‧反射區

108‧‧‧第一發光元件

110‧‧‧第二發光元件

112‧‧‧第三發光元件

114‧‧‧第一基板

116‧‧‧第二基板

118‧‧‧液晶層

118a‧‧‧液晶分子

120‧‧‧光吸收層

122‧‧‧黑色矩陣

126‧‧‧透明電極

128‧‧‧共通電極

200‧‧‧液晶顯示裝置

202‧‧‧光吸收層

202a‧‧‧第一彩色濾光片

202b‧‧‧第二彩色濾光片

204‧‧‧時序控制背光模組

300‧‧‧液晶顯示裝置

302‧‧‧光吸收層

400‧‧‧液晶顯示裝置

402‧‧‧反射電極

第1圖為本發明第一較佳實施例之液晶顯示裝置的剖面示意圖。

第2圖為本發明第二較佳實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。

第3圖為本發明第三較佳實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。

第4圖為本發明第四較佳實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。

100．．．液晶顯示裝置

102．．．液晶面板

104．．．時序控制背光模組

104a．．．出光面

104b．．．導光板

104c．．．反射板

106．．．畫素區

108．．．第一發光元件

110．．．第二發光元件

112．．．第三發光元件

114．．．第一基板

116．．．第二基板

118．．．液晶層

118a．．．液晶分子

120．．．光吸收層

122．．．黑色矩陣

126．．．透明電極

128．．．共通電極

Claims (13)

1. 一種液晶顯示裝置，包括：一液晶面板，具有複數個畫素區，且該液晶面板包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對設置；一液晶層，設於該第一基板與該第二基板之間；以及一光吸收層，設於該等畫素區中，並位於該第一基板與該第二基板之間，且該光吸收層係覆蓋該等畫素區，並用於吸收頻率範圍介於380奈米與560奈米之間之一光線。
2. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該光吸收層位於該第一基板與該液晶層之間。
3. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該光吸收層位於該第二基板與該液晶層之間。
4. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，另包括一時序控制背光模組，用於依一定時序於不同時間點提供不同顏色之光線，且該第一基板設於該時序控制背光模組與該第二基板之間。
5. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中各該畫素區係為一穿透區。
6. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中各該畫素區具有一穿透區 與一反射區。
7. 如請求項6所述之液晶顯示裝置，其中該液晶面板另包括一反射電極，設於該反射區之該第一基板與該液晶層之間。
8. 如請求項7所述之液晶顯示裝置，其中該光吸收層位於該液晶層與該反射電極之間。
9. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該光吸收層係由具有一顏色之一彩色濾光片所構成。
10. 如請求項9所述之液晶顯示裝置，其中該顏色為紅色。
11. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該光吸收層包括具有一第一顏色之一第一彩色濾光片以及具有一第二顏色之一第二彩色濾光片，且該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片堆疊於該第一基板與該第二基板之間。
12. 如請求項11所述之液晶顯示裝置，其中該第一顏色為紅色，且該第二顏色為藍色。
13. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該液晶面板另包括一黑色矩陣，設於該第二基板與該液晶層之間，且該光吸收層延伸至 與該黑色矩陣重疊。