CN1862339A - 高色彩表现的液晶显示器 - Google Patents

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CN1862339A CN 200610084542 CN200610084542A CN1862339A CN 1862339 A CN1862339 A CN 1862339A CN 200610084542 CN200610084542 CN 200610084542 CN 200610084542 A CN200610084542 A CN 200610084542A CN 1862339 A CN1862339 A CN 1862339A
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Abstract

一种液晶显示器，具有多个红、绿、蓝三色像素的彩色滤光片及一背光源；当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与蓝色像素的彩色滤光片的透射率，在波长范围约490纳米至约540纳米之间的乘积和，大致上小于或大致上等于2.0，以使彩色滤光片的透射率频谱与背光源的频谱协调，达成最大的表现色域并能符合对应的色坐标，来符合人眼对色彩表现的需求。

Description

高色彩表现的液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种高色彩表现的(high gamut)液晶显示器，特别是涉及可以利用非荧光灯管的背光源，来符合人眼对色彩表现的需求的液晶显示器。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示模块(thin film transistor-liquid crystal displaymodule，TFT-LCD module)已广泛地应用于各式各样的显示器中，如图1所示为TFT-LCD模块的剖面示意图。然而，因TFT-LCD模块的彩色滤光片及液晶的光学特性的影响，使得TFT-LCD模块所呈现的色彩表现较非为饱和，所以，TFT-LCD模块中的高色彩重现(color reproduction)就成为重要的特征参数之一。是故，国际间的各标准组织就制定多种的色彩规范(如：NTSC，TCO，PAL，CIE，...等)，来使得TFT-LCD模块能够提供及符合优选的色彩参数，然而，现行TFT-LCD模块中所使用的背光源为阴极荧光灯管，导致TFT-LCD模块所呈现的NTSC(National Television Standard Committee，国家电视***委员会)比为75％，对于色彩饱和度的表现上仍显不足。为满足使用者需求，各厂商均致力于高色彩重现技术的开发，其中可利用改变背光源(back light source)的种类及背光源的各项可变系数来达成提高NTCS的目标。
一般而言，我们可使用多种的发光元件当作背光源，然而现行非荧光灯管的点光源特性，使得搭配传统阴极荧光灯管((Cathode Fluorescent Lamp，CFL)，如：冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL))的彩色滤光片在搭配非CFL光源时，将出现红、绿、蓝(RGB)三色色坐标偏移的状况，进而影响到LCD的白点坐标与色温，同时也会影响色域。如图2所示，一旦LCD的背光源由CFL背光源改为非CFL背光源时，蓝色色坐标会往色纯度较差的方向偏移，因而影响色域，且易被人眼明显地感知。
发明内容
本发明的要点在于使彩色滤光片的透射率频谱与背光源的频谱协调，使能达成最大的表现色域并符合人眼对色彩表现的需求。
本发明的液晶显示器包含多个红、绿、蓝三色像素的彩色滤光片及一背光源，且彩色滤光片的频谱须符合下列的关系式：
Σ 490 540 BL ( λ ) × CF Blue ( λ ) Δλ ≤ 2.0
其中BL(λ)为归一化(normalized，将背光源的最大强度设为约1.0)过后的光源。而CFBlue为蓝色像素的彩色滤光片的透射率。两者的乘积和在波长范围约为490纳米(nm)至540纳米(nm)之间，必须大致上小于或大致上等于2.0，即能使蓝色的点坐标合乎要求。此外，背光源的强度BL(λ)也可以其它数值作为归一化，但仍应符合上述公式，以使蓝色的点坐标合乎要求。
附图说明
图1所示为TFT-LCD模块的剖面示意图。
图2所绘示为现有搭配传统冷阴极灯管的彩色滤光片在搭配LED光源时，所出现红、绿、蓝(RGB)三色色坐标偏移的状况。
图3所绘示为本发明第一实施例的背光频谱、彩色滤光片的透射率、以及液晶显示器的频谱图。
图4所绘示为本发明第一实施例的CIE图。
图5所绘示为本发明第二实施例的背光频谱、彩色滤光片的透射率、以及液晶显示器的频谱图。
图6所绘示为本发明第二实施例的CIE图。
具体实施方式
依据人眼对色彩表现的需求，国际标准组织定义出数种色彩规范，而本发明以TCO’03(瑞典专业员工联盟环境标章)的标准规范为范例，然其它的标准规范也可使用，如：NTSC、PAL、或其它国际上的标准规范，且该些标准规范的红、绿、蓝三色的色坐标须约略符合如表1的要求下，也可适用。根据TCO’03所制定的红、绿、蓝三色色坐标值(u’，v’)，其与CIE 1931色坐标图(chromaticity diagram)的坐标值(x，y)的转换关系为：
u’＝4x/(-2x+12y+3)
v’＝9y/(-2x+12y+3)
本发明的液晶显示器包括一具有多个红、绿、蓝像素的彩色滤光片的液晶显示面板以及一背光源。其中背光源为非CFL背光源。背光源包括至少二种不同色彩的发光元件或白色发光元件，可还包括另一色彩的发光元件，且其色彩相异于二种不同色彩的其中之一。而本实施例以红光(R)发光元件、绿光(G)发光元件与蓝光(B)发光元件为范例，来发出具有一预定的色温的白光。然而，其它色彩的发光元件也可结合使用来发出具有一预定的色温的白光，如：白色、黄绿色、橘红色、蓝绿色、...等。再者，发光元件包括发光二极管(light emitting diode，LED)、有机电致发光元件(organicelectroluminescent device，OELD)、场致发光元件(field emission device，FED)、或相似的发光元件，而本实施例以发光二极管为范例，则使用发光二极管的背光源则称之为LED背光源，若使用有机发光元件的背光源则称之为OELD背光源，若使用场致发光元件的背光源则称之为FED背光源。RGB发光元件在接收到控制单元的驱动电流后，发出预定波长的光，经混色后使得背光模块发出具有一预定的色温的白光。其频谱具如下特征，其蓝色的波峰范围约为430nm至480nm，绿色的波峰范围约为500nm至550nm，红色的波峰范围约为600nm至650nm。
由于液晶显示器的色度取决于背光源的频谱与彩色滤光片的透射率，因此为使液晶显示器的蓝色不因由CFL背光源更改为非CFL背光源(如：LED背光源)后而使得点坐标发生偏移，甚至偏离标准规范的定义范围(如：TCO’03)，在本发明的一优选实施例中，使用LED背光源的液晶显示器，(如：薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、低温多晶硅液晶显示器(LTPS-LCD)、或其它类似的液晶显示器)，其彩色滤光片的频谱必须符合下列的关系式：
Σ 490 540 BL ( λ ) × CF Blue ( λ ) Δλ ≤ 2.0
其中BL(λ)为归一化(normalized，将背光源的最大强度设为约1.0)过后的光源。而CFBlue为蓝色像素的彩色滤光片的透射率。两者与单位波长乘积和在波长范围约490nm至约540nm之间，必须大致上小于或大致上等于2.0，即能使蓝色的点坐标合乎要求。背光源的强度BL(λ)也可以其它数值作为归一化，但仍应符合上述公式，以使蓝色的点坐标合乎要求。
而为满足本发明的公式，可通过改变背光源的频谱、蓝色像素的彩色滤光片的透射率等的参数，以使蓝色的点坐标合乎要求。兹以改变蓝色像素的彩色滤光片的透射率为例，说明如何使液晶显示器的蓝色不因由CFL背光源更改为LED背光源后而使得点坐标发生偏移。
请参考表2-1以及表2-2，表2-1以及表2-2所示为本发明的2个实施例。以第一实施例为例，”#1背光频谱”为各波长的亮度值；”归一化的#1背光频谱”为背光频谱归一化(normalized，以约1.0为最大亮度)之后的各波长的亮度值；”第一实施例的乘积”为背光频谱归一化之后的各波长的亮度值与优选的蓝色像素的彩色滤光片的透射率的乘积；”现有的蓝色像素的彩色滤光片的透射率与归一化的#1背光频谱的乘积”为背光频谱归一化之后的各波长的亮度值与现有的蓝色像素的彩色滤光片的透射率的乘积。由表2-1和2-2可得知，当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0时，背光源的频谱亮度与优选的蓝色彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和约为1.471；当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与现有的蓝色彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和约为3.704。
以第二实施例为例，”#2背光频谱”为各波长的亮度值；”归一化的#2背光频谱”为背光频谱归一化(normalized，以1为最大亮度)之后的各波长的亮度值；”第二实施例的乘积”为背光频谱归一化之后的各波长的亮度值与优选的蓝色像素的彩色滤光片的透射率的乘积；”现有的蓝色像素的彩色滤光片的透射率与归一化的#2背光频谱的乘积”为背光频谱归一化之后的各波长的亮度值与现有的蓝色像素的彩色滤光片的透射率的乘积。由表2-1和2-2可得知，当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与优选的蓝色像素的彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和约为1.143；当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与现有的蓝色像素的彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和约为2.907。
图3所示为第一实施例的背光频谱、彩色滤光片的透射率、以及液晶显示器的频谱图。当背光源的频谱的最大亮度值设为1.0，背光源的频谱亮度与蓝色彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和即是指背光源频谱值与蓝色像素的彩色滤光片的透射率的乘积曲线介于约490nm至约540nm之间与横轴所形成的面积大小。如图3所示，在比蓝色像素的彩色滤光片的蓝色透射率的峰值波长还长的蓝色透射率，与比绿色像素的彩色滤光片的绿色透射率的峰值波长还短的绿色透射率一致的波长，介于约490nm至约500nm。
表3所示为第一实施例的色坐标图。如表3所示，第一实施例的色坐标(u’，v’)为红色(0.542，0.516)，绿色(0.077，0.576)，蓝色(0.168，0.163)，符合TCO’03规范。其对应于CIE图的色坐标(x，y)为红色(0.697，0.295)，绿色(0.213，0.710)，蓝色(0.145，0.063)，由该CIE图可得知对于色彩表现有明显改善。
图4所示为第一实施例的CIE图。由图4可得知，当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与蓝色像素的彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和为大致上小于或大致上等于2.0，其色域表现即可满足TCO’03的标准规范。
图5所示为第二实施例的背光频谱、彩色滤光片的透射率、以及液晶显示器的频谱图。在图5中，当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与蓝色像素的彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和即是指背光源频谱值与蓝色像素的彩色滤光片的透射率的乘积曲线介于约490nm至约540nm之间与横轴所形成的面积大小。如图5所示，在比蓝色像素的彩色滤光片的蓝色透射率的峰值波长还长的蓝色透射率，与比绿色像素的彩色滤光片的绿色透射率的峰值波长还短的绿色透射率一致的波长，介于约490nm至约500nm。
表4所示为第二实施例的色坐标图。如表4所示，第二实施例的色坐标(u’，v’)为红色(0.546，0.516)，绿色(0.076，0.576)，蓝色(0.168，0.160)，符合TCO’03规范。其对应于CIE图的色坐标(x，y)为红色(0.700，0.294)，绿色(0.212，0.711)，蓝色(0.145，0.061)，由该CIE图可得知对于色彩表现有明显改善。
图6所示为第二实施例的CIE图。由图6可得知，当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0，背光源的频谱亮度与蓝色像素的彩色滤光片的透射率在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和为大致上小于或大致上等于2.0，其色域表现即可满足TCO’03的标准规范。
虽然，本发明的实施例都是以当背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0为最佳范例，此为将背光源的亮度问题的干扰参数降至最低，以达到较简便的做法，然而，背光源的频谱的最大亮度值不是设为约1.0时，也可使用本发明的实施方式，只要其符合本发明所述的关系式即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
表1为依据TCO’03的标准规范，红、绿、蓝三色的色坐标。
表2-1以及表2-2为本发明的2个实施例数据。
表3为第一实施例的红、绿、蓝三色的色坐标。
表4为第二实施例的红、绿、蓝三色的色坐标。
            红             绿            蓝
  色坐标   u′   v′   u′   v′   u′   v′
  要求   ≥0.411   ≥0.503   ≥0.140   ≥0.548   ≥0.150   ≥0.224
                                      表1
#1背光频谱 #2背光频谱 归一化的#1背光频谱 归一化的#2背光频谱 优选的蓝色彩色滤光片的透射率 现有的蓝色彩色滤光片的透射率 第一实施例的乘积 第一实施例的乘积   现有的蓝色彩色滤光片的透射率与归一化的#1背光频谱的乘积   现有的蓝色彩色滤光片的透射率与归一化的#2背光频谱的乘积
  乘积和   1.471   1.149   3.704   2.907
  490   0.01594   0.01364   0.07641   0.05954   0.44914   0.653   0.03432   0.02674   0.04991   0.03889
  491   0.01617   0.01372   0.07752   0.05988   0.43414   0.644   0.03365   0.02599   0.04993   0.03857
  492   0.01659   0.01395   0.07953   0.06087   0.41913   0.635   0.03333   0.02551   0.05051   0.03866
  493   0.01713   0.01430   0.08212   0.06242   0.40413   0.626   0.03319   0.02522   0.05142   0.03908
  494   0.01786   0.01485   0.08562   0.06482   0.38913   0.617   0.03332   0.02522   0.05284   0.04000
  495   0.01870   0.01547   0.08965   0.06749   0.37412   0.608   0.03354   0.02525   0.05452   0.04105
  496   0.01968   0.01621   0.09434   0.07076   0.35912   0.597   0.03388   0.02541   0.05633   0.04225
  497   0.02084   0.01714   0.09990   0.07480   0.34412   0.586   0.03438   0.02574   0.05855   0.04384
  498   0.02218   0.01824   0.10633   0.07959   0.32912   0.575   0.03499   0.02619   0.06114   0.04576
  499   0.02366   0.01947   0.11342   0.08497   0.31412   0.564   0.03563   0.02669   0.06396   0.04792
  500   0.02528   0.02087   0.12119   0.09108   0.29912   0.553   0.03625   0.02724   0.06700   0.05035
  501   0.02712   0.02243   0.13001   0.09788   0.28563   0.540   0.03713   0.02796   0.07018   0.05284
  502   0.02913   0.02414   0.13965   0.10536   0.27213   0.527   0.03800   0.02867   0.07356   0.05550
  503   0.03131   0.02608   0.15010   0.11379   0.25864   0.514   0.03882   0.02943   0.07711   0.05846
  504   0.03375   0.02818   0.16179   0.12296   0.24514   0.501   0.03966   0.03014   0.08100   0.06156
  505   0.03646   0.03047   0.17478   0.13296   0.23164   0.488   0.04049   0.03080   0.08523   0.06483
  506   0.03932   0.03293   0.18849   0.14371   0.22008   0.473   0.04148   0.03163   0.08915   0.06797
  507   0.04242   0.03562   0.20336   0.15545   0.20851   0.458   0.04240   0.03241   0.09320   0.07124
  508   0.04549   0.03839   0.21807   0.16751   0.19694   0.444   0.04295   0.03299   0.09675   0.07432
  509   0.04864   0.04132   0.23317   0.18032   0.18537   0.429   0.04322   0.03343   0.10003   0.07736
  510   0.05208   0.04441   0.24966   0.19379   0.17381   0.414   0.04339   0.03368   0.10345   0.08030
  511   0.05603   0.04760   0.26860   0.20770   0.16338   0.399   0.04388   0.03393   0.10708   0.08281
  512   0.06016   0.05079   0.28840   0.22165   0.15295   0.383   0.04411   0.03390   0.11046   0.08489
  513   0.06421   0.05399   0.30781   0.23558   0.14253   0.367   0.04387   0.03358   0.11307   0.08654
  514   0.06795   0.05718   0.32574   0.24951   0.13210   0.352   0.04303   0.03296   0.11456   0.08775
  515   0.07146   0.06029   0.34257   0.26311   0.12167   0.336   0.04168   0.03201   0.11511   0.08841
                                                        表2-1
  515   0.07146   0.06029   0.34257   0.26311   0.12167   0.336   0.04168   0.03201   0.1151   0.08841
  516   0.07480   0.06334   0.35858   0.27640   0.11254   0.320   0.04036   0.03111   0.11490   0.08857
  517   0.07807   0.06624   0.37426   0.28908   0.10341   0.305   0.03870   0.02989   0.11237   0.08812
  518   0.08104   0.06890   0.38849   0.30068   0.09427   0.289   0.03663   0.02835   0.10980   0.08697
  519   0.08370   0.07141   0.40125   0.31164   0.08514   0.274   0.03416   0.02653   0.10980   0.08528
  520   0.08591   0.7373   0.41184   0.32175   0.07601   0.258   0.03130   0.02446   0.10628   0.08303
  521   0.08776   0.07586   0.42071   0.33103   0.06980   0.244   0.02937   0.02311   0.10250   0.08065
  522   0.08916   0.07772   0.42742   0.33916   0.06359   0.229   0.02718   0.02157   0.09796   0.07773
  523   0.09013   0.07937   0.43207   0.34636   0.05739   0.215   0.02480   0.01988   0.09279   0.07438
  524   0.09062   0.08078   0.43442   0.35251   0.05118   0.200   0.02223   0.01804   0.08703   0.07062
  525   0.09101   0.08196   0.43629   0.35767   0.04497   0.186   0.01962   0.01609   0.08110   0.06649
  526   0.09123   0.08289   0.43734   0.36174   0.04215   0.174   0.01844   0.01525   0.07602   0.06288
  527   0.09109   0.08355   0.43667   0.36461   0.03933   0.162   0.01718   0.01434   0.07063   0.05898
  528   0.09073   0.08386   0.43495   0.36595   0.03651   0.150   0.01588   0.01336   0.06511   0.05478
  529   0.08995   0.08389   0.43121   0.36610   0.03370   0.138   0.01453   0.01234   0.05934   0.05038
  530   0.08895   0.08367   0.42641   0.36512   0.03088   0.126   0.01317   0.01127   0.05354   0.04584
  531   0.08777   0.08314   0.42076   0.36283   0.02916   0.117   0.01227   0.01058   0.04907   0.04231
  532   0.08648   0.08236   0.41457   0.35940   0.02744   0.108   0.01138   0.00986   0.04464   0.03870
  533   0.08515   0.08116   0.40820   0.35418   0.02573   0.099   0.01050   0.00911   0.0403   0.03498
  534   0.08364   0.07975   0.40096   0.34801   0.02401   0.090   0.00963   0.00836   0.0360   0.03126
  535   0.08198   0.07807   0.39300   0.34069   0.02229   0.081   0.00876   0.00759   0.03179   0.02756
  536   0.08020   0.07620   0.38447   0.33251   0.02104   0.074   0.00809   0.00700   0.02858   0.02472
  537   0.07822   0.07413   0.37498   0.32348   0.01980   0.068   0.00742   0.00640   0.02543   0.02193
  538   0.07617   0.07201   0.36515   0.31423   0.01855   0.061   0.00677   0.00583   0.02237   0.01925
  539   0.07406   0.06977   0.35503   0.30445   0.01730   0.055   0.00614   0.00527   0.01943   0.01666
  540   0.07177   0.06742   0.34406   0.29420   0.01605   0.048   0.00552   0.00472   0.01658   0.01418
                                            表2-2
                                                  第一实施例
x y Y u′ v′ L*   NTSC比例   色温(K)
  红   0.697   0.295   4.95   0.542   0.516   26.6 108.1％ 6718
  绿   0.213   0.710   13.99   0.077   0.576   44.2
  蓝   0.145   0.063   1.74   0.168   0.163   14.1
  白   0.310   0.322   6.89   0.199   0.464   31.6
                                                   表3
                                   第二实施例
x y Y u′ v′ L*   NTSC比例   色温(K)
  红   0.700   0.294   5.63   0.546   0.516   28.5 109.1％ 5887
  绿   0.212   0.711   13.40   0.076   0.576   43.4
  蓝   0.145   0.061   1.70   0.168   0.160   13.8
  白   0.325   0.315   6.91   0.212   0.462   31.6
                                            表4

Claims (12)

1.一种液晶显示器，具有多个红、绿、蓝像素的彩色滤光片及背光源，其特征为：
当该背光源的频谱的最大亮度值设为约1.0时，该背光源的频谱亮度与该等蓝色像素的彩色滤光片的透射率，在波长范围约490nm至约540nm之间的乘积和，大致上小于或大致上等于2.0。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中在比该等蓝色像素的彩色滤光片的蓝色透射率的峰值波长还长的蓝色透射率，与比该等绿色像素的彩色滤光片的绿色透射率的峰值波长还短的绿色透射率一致的波长，介于约490nm至约500nm。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中该背光源为非阴极灯管背光源。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其中该非阴极灯管背光源包括至少二不同色彩的发光元件或白色发光元件。
5.如权利要求4所述的液晶显示器，其中该发光元件包括发光二极管、有机发光元件、场致发光元件、或其组合。
6.如权利要求4所述的液晶显示器，其中该非阴极灯管背光源，还包括另一色彩的发光元件，且其色彩相异于该等不同色彩的其中之一者。
7.一种液晶显示器，包括：
液晶面板，具有彩色滤片，且其具有多个红、绿、蓝像素；以及
背光源，用以提供光源给予该液晶面板，且该背光源的频谱亮度与该等蓝色像素的彩色滤光片的透射率具有关系式：
Σ 490 540 BL ( λ ) × CF Blue ( λ ) Δλ ≤ 2.0
其中，BL(λ)为背光源的亮度，CFBlue(λ)为蓝色像素的彩色滤光片的透射率。
8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中在比该等蓝色像素的彩色滤光片的蓝色透射率的峰值波长还长的蓝色透射率，与比该等绿色像素的彩色滤光片的绿色透射率的峰值波长还短的绿色透射率一致的波长，介于约490nm至约500nm。
9.如权利要求7所述的液晶显示器，其中该背光源为非阴极灯管背光源。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中该非阴极灯管背光源包括至少二不同色彩的发光元件或白色发光元件。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中该发光元件包括发光二极管、有机发光元件、场致发光元件、或其组合。
12.如权利要求10所述的液晶显示器，其中该非阴极灯管背光源还包括另一色彩的发光元件，且其色彩相异于该等不同色彩的其中之一者。
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