專利名稱：彩色顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在諸如移動(dòng)式電話或移動(dòng)式電腦之類的移動(dòng)式信息單元或諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)或家用電視之類的大規(guī)模圖像設(shè)備中的彩色圖像顯示單元。
背景技術(shù)：
一般地，小而薄型低功耗彩色液晶顯示單元通常用作諸如移動(dòng)式電話或移動(dòng)式電腦這樣的移動(dòng)式信息單元中的彩色圖像顯示單元。高亮度低功耗彩色液晶顯示單元還在諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)和家用電視這樣的大規(guī)模圖像顯示設(shè)備領(lǐng)域中快速發(fā)展。和常規(guī)冷陰極管的情況相比，由于白光LED用作照射光源，這些液晶顯示單元獲得了更小和更薄的結(jié)構(gòu)，功耗減少且壽命延長(zhǎng)。另一方面，當(dāng)在移動(dòng)式電話中使用半透射液晶顯示單元時(shí)，一個(gè)目標(biāo)是進(jìn)一步促進(jìn)功耗的減少，且例如在公開(kāi)的日本專利No.2004-287324(專利文獻(xiàn)1)中公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)，其中分別產(chǎn)生紅光、綠光和藍(lán)光的紅色熒光材料、綠色熒光材料和藍(lán)色熒光材料被濾色鏡內(nèi)的紫外光混合。
然而，在濾色鏡內(nèi)混合熒光材料的常規(guī)結(jié)構(gòu)中，激勵(lì)光是紫外光，這意味著這樣的事實(shí)液晶元件內(nèi)的紫外光吸收很大，導(dǎo)致不好的效率，紫外光影響液晶分子或液晶取向，并存在促進(jìn)元件退化的危險(xiǎn)。為防止這些問(wèn)題，需要復(fù)雜的元件結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種彩色顯示單元，具有大范圍的色彩再現(xiàn)和低的功耗，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，且不導(dǎo)致元件退化。
解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的彩色顯示單元包括在平坦表面上排列的產(chǎn)生藍(lán)光的藍(lán)光光源；色彩轉(zhuǎn)換層，具有將藍(lán)光光源產(chǎn)生的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成紅光的紅色區(qū)域，將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠光的綠色區(qū)域，以及透射藍(lán)光的藍(lán)色區(qū)域；以及像素開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，用于為響應(yīng)圖像信號(hào)的每個(gè)紅色區(qū)域、綠色區(qū)域和藍(lán)色區(qū)域的藍(lán)光透射進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF)控制。這種類型的結(jié)構(gòu)中，使用轉(zhuǎn)換的紅光和綠光以及藍(lán)光顯示彩色圖像，這意味著在較寬的色彩再現(xiàn)范圍高效地顯示圖像。這里，因?yàn)榫哂屑t色區(qū)域是紅色熒光材料層且綠色區(qū)域是綠色熒光材料層的結(jié)構(gòu)，可以使用藍(lán)光作為每個(gè)熒光材料層的熒光材料的激勵(lì)光，且可能避免顯示單元的退化。
而且，為紅光區(qū)域和綠光區(qū)域相應(yīng)的透射光提供傳遞紅光的紅色濾光鏡和傳遞綠光的綠色濾光鏡。使用這種類型的結(jié)構(gòu)，可以改善用在彩色顯示器中的紅光和綠光的色彩純度，可以顯示具有較大色彩再現(xiàn)范圍的彩色圖像。而且，有可能提供藍(lán)色濾光鏡，用于選擇性地透射藍(lán)色波長(zhǎng)范圍，從而對(duì)應(yīng)于藍(lán)色區(qū)域。
可選地，提供濾光鏡以吸收藍(lán)光波長(zhǎng)區(qū)域，從而對(duì)應(yīng)于紅色區(qū)域和綠色區(qū)域。這樣，既便不使用濾色鏡，仍可以以好的色彩純度執(zhí)行顯示。
而且，在濾光鏡層外提供用于在特定偏振方向透射光的偏振元件，從而透射的藍(lán)色偏振光的偏置方向與紅色區(qū)域和綠色區(qū)域相交?？蛇x地，在濾光鏡層之外提供圓偏振元件。
這里，可以使用液晶顯示元件作為像素開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)?？蛇x地，除了藍(lán)光光源和像素開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，可以使用發(fā)射藍(lán)光的自發(fā)光顯示元件，例如，EL顯示元件或有機(jī)EL顯示元件。
而且本發(fā)明中，用于發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)光光源是藍(lán)光LED。采用這些措施，可以高可靠度地實(shí)現(xiàn)高亮度彩色圖像顯示器。


圖1是用于描述本發(fā)明的概念的示意圖；圖2的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)；圖3的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)；圖4的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)；圖5的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)；圖6的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)；圖7的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)；圖8的剖面圖示意性地示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
將使用附圖描述本發(fā)明的彩色顯示單元。圖1的概念圖示出了本發(fā)明的彩色顯示單元的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，緊鄰發(fā)射藍(lán)光的光源100上面提供開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)110，用于為光透射執(zhí)行透射/不透射(開(kāi)/關(guān))控制。緊鄰開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)110還提供色彩轉(zhuǎn)換層120。
該開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)110包括以矩陣排列的像素開(kāi)關(guān)101、102和103。色彩轉(zhuǎn)換層120包括以矩陣排列的將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成紅色波長(zhǎng)區(qū)域的光的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域(紅色區(qū)域)104，將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠色波長(zhǎng)區(qū)域的光的第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域(綠色區(qū)域)105以及透射藍(lán)光的藍(lán)色區(qū)域106。每個(gè)像素開(kāi)關(guān)和每個(gè)彩色區(qū)域彼此相互堆疊。圖1中，在色彩轉(zhuǎn)換層120和藍(lán)光光源100之間提供像素開(kāi)關(guān)。因此，像素開(kāi)關(guān)101執(zhí)行入射到紅色區(qū)域104的藍(lán)光的ON/OFF控制，像素開(kāi)關(guān)102執(zhí)行入射到綠色區(qū)域105的藍(lán)光的ON/OFF控制，且像素開(kāi)關(guān)103執(zhí)行入射到藍(lán)色區(qū)域106的藍(lán)光的ON/OFF控制。
開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)110根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路(未示出)的驅(qū)動(dòng)功率來(lái)控制以矩陣排列的像素開(kāi)關(guān)的ON/OFF狀態(tài)，從而顯示所需的圖像。由這些像素開(kāi)關(guān)ON/OFF控制的藍(lán)光透過(guò)紅色區(qū)域104、綠色區(qū)域105和藍(lán)色區(qū)域106，由此可以切換以分別顯示像素中的紅色信息、綠色信息和藍(lán)色信息，結(jié)果是可以顯示彩色圖像。
盡管在圖1中沒(méi)有示出，在對(duì)應(yīng)于紅色區(qū)域104和綠色區(qū)域105的區(qū)域提供吸收藍(lán)光波長(zhǎng)區(qū)域的吸收層。此時(shí)，色彩轉(zhuǎn)換層120布置在吸收層和藍(lán)光光源之間。使用這種類型的結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有被紅色區(qū)域104或綠色區(qū)域105波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的情況下所透射的藍(lán)光被吸收，不能透過(guò)到達(dá)觀察者。因此，改善了色彩純度。
可以使用包含將藍(lán)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成紅光的紅色熒光材料的紅色熒光材料層作為紅色區(qū)域104，使用包含將藍(lán)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成綠光的綠色熒光材料的綠光熒光材料層作為綠色區(qū)域105。形成對(duì)藍(lán)光具有最小吸收和反射的藍(lán)色區(qū)域106，且藍(lán)光被高效地透射。
而且，如果從觀察者一端的光(外部光)進(jìn)入紅色熒光材料層或綠色熒光材料層，因?yàn)楸凰鐾獠抗饧?lì)的光和在熒光層的表面反射的光，所以很難顯示黑色。因此，在比色彩轉(zhuǎn)換層更接近觀察者一端布置圓偏振元件。使用這種類型的結(jié)構(gòu)，外部光被圓偏振化并入射到色彩轉(zhuǎn)換層，在色彩轉(zhuǎn)換層的表面反射的光不可能透過(guò)圓偏振元件。(這是因?yàn)槿绻麍A偏振光被反射，則它變成反向圓偏振光。)而且，還在比上述吸收層更接近觀察者一端提供用于透射特定偏振方向的光的偏振元件，所述偏振元件這樣設(shè)置該偏振元件的透射軸幾乎正交于透過(guò)紅色區(qū)域(或綠色區(qū)域)的藍(lán)光的偏振方向。而且，還在對(duì)應(yīng)于藍(lán)色區(qū)域的區(qū)域提供漫射層，該漫射層布置在偏振元件和開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)之間。使用這種類型的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榉乐沽瞬荒鼙晃諏游盏乃{(lán)光通過(guò)偏振元件到達(dá)觀察者，因此改善了色彩純度。而且，由于漫射層，透過(guò)藍(lán)色區(qū)域的藍(lán)光沒(méi)有被偏振化，所以在藍(lán)色區(qū)域存在透過(guò)偏振元件的藍(lán)光。
可選地，盡管在圖1中沒(méi)有示出，在對(duì)應(yīng)于紅色區(qū)域104的位置提供選擇性地透射紅色波長(zhǎng)區(qū)域的紅色濾色鏡，在對(duì)應(yīng)于綠色區(qū)域105的位置提供選擇性地透射綠色波長(zhǎng)區(qū)域的綠色濾色鏡。分別將藍(lán)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成紅光和綠光的紅色區(qū)域和綠色區(qū)域的效率不是100％，且經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光具有局限性，但因?yàn)樗采w很大的波長(zhǎng)范圍，因此對(duì)于紅光和綠光來(lái)講色彩純度降低。因此，通過(guò)使經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的紅光和綠光再次透過(guò)濾色鏡(紅色或綠色)，可以增加色彩純度。尤其是，因?yàn)榭梢韵荒鼙簧兽D(zhuǎn)換層波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的藍(lán)光成分，因此可以改善紅光和綠光的色彩純度，結(jié)果是可以拓寬色彩再現(xiàn)范圍。
可以使用已知的液晶元件、EC元件、機(jī)械開(kāi)關(guān)陣列元件等作為開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)110。優(yōu)選地在均勻的平面中具有發(fā)射藍(lán)光的表面光源作為藍(lán)光光源100。
而且，能夠單色藍(lán)色顯示的有機(jī)EL元件或EL元件用作光源10和開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)110。
下面，將參考附圖描述使用液晶元件作為開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
圖2示意性地示出了本實(shí)施例的顯示單元的剖面結(jié)構(gòu)。如圖2所示，液晶元件配置成具有包圍在玻璃襯底1a和相對(duì)襯底1b之間的間隙中的液晶層4。在玻璃襯底1a上形成透明電極3aR、3aG、3aB和透明電極之上的取向薄膜2a。另一方面，在相對(duì)襯底上形成紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G。在這些熒光材料層(除了藍(lán)色區(qū)域)之間的間隙中形成黑色矩陣6。紅色熒光材料層5R、綠色熒光材料層5G和黑色矩陣6的形成區(qū)域使用平坦層7被平坦化。在平坦層7上相對(duì)于透明電極3aR、3aG和3aB形成組成像素電極的透明電極3bR、3bG和3bB。在這些透明電極3bR、3bG和3bB上也形成取向薄膜2b。這種類型表面結(jié)構(gòu)的玻璃襯底1a和相對(duì)襯底1b具有相互面對(duì)的薄膜形成表面，并通過(guò)墊片8以特定間隙相鄰。盡管圖中沒(méi)有示出，但為了形成該間隙，一般在墊片8內(nèi)和襯底之間分散具有特定顆粒直徑的小球。液晶層4則被包圍在襯底之間的間隙中。液晶層4的液晶元件的原始取向受取向薄膜2a和2b調(diào)節(jié)。
提供照明系統(tǒng)，用于照亮液晶元件。圖2中，背光用作照明系統(tǒng)。本實(shí)施例中，藍(lán)光LED 10用作背光的光源。藍(lán)光LED發(fā)射的光的波長(zhǎng)一般為450～475nm。從藍(lán)光LED 10輸出的藍(lán)光傳播到透明光導(dǎo)板11的內(nèi)部部分，并均勻地從作為液晶側(cè)面的發(fā)光表面照射到液晶元件一端。這里，在光導(dǎo)板的背面一側(cè)提供用于改善光照射效率的反射板12。取決于光導(dǎo)板11表面上形成的棱鏡的位置的形狀，可以省略反射板。還在光導(dǎo)板和液晶元件之間提供光漫射薄層13。光漫射薄層13具有在其表面上形成的微觀不規(guī)則形狀，并被小球覆蓋以提供漫射光的功能。還在光漫射薄層13和液晶元件之間提供用于調(diào)節(jié)光發(fā)射方向的棱鏡薄層14。在棱鏡薄層14的背面上以對(duì)準(zhǔn)方式形成多個(gè)微觀棱鏡，且薄層14使用這些棱鏡調(diào)節(jié)光發(fā)射方向。微觀棱鏡基本具有直角三角形的剖面形狀，脊線(ridge line)平行于光導(dǎo)板11的光入射光平面。還可以使用微觀棱鏡的脊線相互正交的兩個(gè)棱鏡薄層作為棱鏡薄層14。上述背光僅使用藍(lán)光LED作為光源，這樣組成了照射均勻藍(lán)光到液晶元件的光源。
從這種結(jié)構(gòu)的背光向液晶元件照射的藍(lán)光僅具有在漫射板9a處透射的特定漫射部分。此時(shí)，在透明電極3aR、3aG和3aB與透明電極3bR、3bG和3bB之間沒(méi)有施加驅(qū)動(dòng)電壓的狀態(tài)中，布置漫射板使得透過(guò)像素的光透過(guò)漫射板9b的情況稱為常白，布置漫射板使得透過(guò)像素的光不透過(guò)漫射板9b的情況稱為常黑。在常白的情況下，當(dāng)在透明電極3aR、3aG和3aB與透明電極3bR、3bG和3bB之間施加特定的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，光停止透過(guò)漫射板9b，而在常黑的情況，漫射板9b透射光。尤其是，圖2中示出的液晶元件以開(kāi)關(guān)方式工作，用于通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓控制藍(lán)光ON或OFF。下面將描述液晶元件形成常白的情況。
在圖2中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓施加到透明電極3aR和透明電極3bR上時(shí)，從背光發(fā)射的藍(lán)光透過(guò)漫射板9a、玻璃襯底1a、透明電極和液晶層4，被紅色熒光材料層5R波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換變成紅光，并且在透過(guò)玻璃襯底1b和漫射層9b之后觀察到紅光。即，此時(shí)像素區(qū)域中觀察的顏色是紅色。類似地，到達(dá)綠色熒光材料層5G的藍(lán)光被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換并被覺(jué)察為綠光。而且，透過(guò)透明電極3aB和透明電極3bG的藍(lán)光透過(guò)漫射板1b，覺(jué)察為藍(lán)光。由紅色熒光材料層5R形成的紅色區(qū)域、由綠色熒光材料層5G形成的綠色區(qū)域以及透過(guò)藍(lán)光的藍(lán)色區(qū)域組合在一起組成一個(gè)像素，通過(guò)調(diào)節(jié)施加到對(duì)應(yīng)于這些區(qū)域的液晶層4的電壓而確定該像素顯示的色度。此時(shí)，因?yàn)榭梢允褂脽晒獠牧系陌l(fā)光獲得紅光、綠光和藍(lán)光，因此亮度高，且結(jié)果是可以獲得較寬色彩表現(xiàn)。
紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G包括襯底、活性體和溶劑。襯底選自于無(wú)機(jī)熒光材料例如鎘、鎂、硅的氧化物，或稀土元素例如釔、硫化物、硅化物或釩酸，或有機(jī)熒光材料，例如熒光樹(shù)脂或各種油(礦物油)?；钚泽w選自于銀、銅、錳、銪、鋅、鋁、鉛、磷、砷或金。溶劑選自于氯化鈉、氯化鉀、碳酸鎂或氯化鋇。例如，作為形成紅色熒光材料層5R的材料，可以使用摻以稀土元素Eu的SrS、CaS或CaAlSiN3，例如，作為綠色熒光材料層5G，可以使用摻以稀土元素Eu的SrGa2S24或摻以Ce的Ca3Sc2Si3O12。順便提及，如圖2所示，黑色矩陣6在相應(yīng)像素區(qū)域之間的間隙中形成，從而照射的光沒(méi)有從間隙泄漏，不導(dǎo)致較低的色彩純度。
圖3中示意性地示出了本實(shí)施例的顯示單元的剖面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例和實(shí)施例1的不同之處在于對(duì)應(yīng)于紅色區(qū)域形成紅色濾色鏡15R、對(duì)應(yīng)于綠色區(qū)域形成綠色濾色鏡15G，且對(duì)應(yīng)于藍(lán)色區(qū)域形成藍(lán)色濾色鏡15B。使用包含著色劑或色素的大分子基團(tuán)材料形成對(duì)應(yīng)于每個(gè)彩色區(qū)域的這些濾色鏡以選擇性地僅透過(guò)相應(yīng)紅色波長(zhǎng)范圍、綠色波長(zhǎng)范圍或藍(lán)色波長(zhǎng)范圍。如附圖所示，本實(shí)施例中濾色鏡15R、15G和15B使用第二平坦層16被平坦化，在該平坦層上形成紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G。還在每個(gè)濾色鏡之間的間隙中形成黑色矩陣6。
分別將藍(lán)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成紅光和綠光的紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G的效率不是100％，已經(jīng)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光具有局限性，但是因?yàn)樗哂袑挼牟ㄩL(zhǎng)范圍，因此對(duì)于紅光和綠光來(lái)講色彩純度降低。因此，通過(guò)傳遞由這些熒光材料層5R和5G波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光再次經(jīng)過(guò)15R和15G，可能增加色彩純度，因此，可能拓寬本發(fā)明的顯示單元的色彩再現(xiàn)范圍。順便提及，因?yàn)樗{(lán)光LED發(fā)出的光的色彩純度極高，因此可以省略藍(lán)色濾色鏡15B。
上述兩個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)熒光材料層直接排列在觀察者一端透明電極3bR、3bG和3bB之上，雖然沒(méi)有說(shuō)明，但它們也可以布置在背面端透明電極3aR、3aG和3aB之下。示出了簡(jiǎn)單矩陣型液晶元件用作液晶元件的情況，雖然沒(méi)有說(shuō)明，但也可以使用其它液晶元件，例如TFT液晶元件。而且，盡管每個(gè)實(shí)施例中都沒(méi)有示出，通過(guò)在藍(lán)色區(qū)域上形成與紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G幾乎具有同樣薄膜厚度的透明虛擬層，可以更好地使用調(diào)整層7使得熒光材料層平坦化。
圖4中示意性地示出了本實(shí)施例的顯示單元的剖面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于沒(méi)有提供用于每種顏色的濾色鏡，而是提供裁剪藍(lán)色波長(zhǎng)(450-480nm)的藍(lán)色掩模6B。藍(lán)色掩模6B僅在藍(lán)色區(qū)域上開(kāi)孔，存在于紅色區(qū)域和綠色區(qū)域上。因此，包含在透過(guò)紅色區(qū)域和綠色區(qū)域的光中的藍(lán)色區(qū)域中的波長(zhǎng)成分被該藍(lán)色掩模6B裁剪。即，獲得實(shí)施例2的紅色濾色鏡15R和綠色濾色鏡15G的等效操作。根據(jù)這種類型的結(jié)構(gòu)，可以取消濾色鏡層，并且有可能簡(jiǎn)化制造工藝。
藍(lán)色掩模6B具有450nm～480nm的峰值波長(zhǎng)，具有稱為藍(lán)色可見(jiàn)光被裁剪的透光特性。例如，通過(guò)在透明樹(shù)脂中擴(kuò)散異吲哚啉酮系黃色材料和圖形化形成該掩模?？梢允褂媒z網(wǎng)印刷方法或光刻方法作為圖形化方法。
圖5中示意性的示出了本實(shí)施例的顯示單元的剖面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，在液晶顯示元件上布置具有熒光材料層18的透明襯底。如圖所示，具有熒光材料層18的透明襯底具有選擇性地覆蓋在透明襯底17上的紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G，并具有涂覆在相對(duì)一端表面上的藍(lán)色掩模6B。透明襯底17優(yōu)選地是諸如透明樹(shù)脂(clearresin)或玻璃的透明板。而且，紅色熒光材料層5R、綠色熒光材料層5G和藍(lán)色掩模6B必須圖形化成點(diǎn)狀圖形等，但可以使用絲網(wǎng)印刷方法或光刻方法。而且，只要紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G的厚度使所有藍(lán)光都被色彩轉(zhuǎn)換，則藍(lán)色掩模6B并不是嚴(yán)格必需的，因此可以省略。
圖6示出了具有熒光材料層18的透明襯底上的藍(lán)色掩模6B布置在與熒光材料層相同側(cè)上的結(jié)構(gòu)。尤其是，在透明襯底17上圖形化藍(lán)色掩模6B，在藍(lán)色掩模6B上圖形化紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G，并且布置熒光材料層使其面對(duì)液晶顯示單元。使用這種類型的結(jié)構(gòu)，可以使用透明襯底17作為蓋子，可以保護(hù)液晶顯示單元免于外部損害等。而且，通過(guò)在熒光材料層和透明襯底17的相對(duì)表面上形成抗反射薄膜(例如AR)可以提供不被外部光影響的顯示單元。
圖7示出了在液晶顯示元件和背光之間布置具有熒光層的透明襯底的結(jié)構(gòu)。和其它可見(jiàn)光相比藍(lán)光具有短的波長(zhǎng)，所以衰減大。因此，熒光層離光源越近它們?cè)接袃?yōu)勢(shì)，該結(jié)構(gòu)從光使用效率方面來(lái)講是理想的。具有熒光層的透明襯底上的藍(lán)色掩模6B的位置也可以是熒光層的相對(duì)表面或位于熒光層之下，或可以沒(méi)有藍(lán)色掩模6B。
圖8示意性地示出了本實(shí)施例的顯示單元的剖面結(jié)構(gòu)。如圖所示，本實(shí)施例配置有布置在液晶顯示元件單元上的具有熒光層18的透明襯底，布置在具有熒光層18的透明襯底上的偏振元件19，以及布置在藍(lán)色透光區(qū)域上的用于藍(lán)色的漫射層21。
藍(lán)光LED 10發(fā)射的光穿過(guò)液晶顯示元件，組成線性偏振部分的藍(lán)光。例如，如果該藍(lán)光入射到紅色熒光材料層5R，部分光染色成紅光，剩余的光以藍(lán)色偏振光透過(guò)。透過(guò)的偏振的藍(lán)光被藍(lán)色掩模6B吸收，但不可能完全吸收，仍有少量透過(guò)。因此，存在降低紅光色彩純度的影響。
用于特定偏振方向的透射光的偏振元件布置在觀察者一端，并且將其設(shè)置成該偏振元件19的透射軸和藍(lán)光藍(lán)色偏振光的偏振方向基本正交。這樣，可以防止藍(lán)色偏振光透過(guò)。紅色熒光材料層5R發(fā)射的光是沒(méi)有被偏振的光，所以既便偏振元件19存在仍然透過(guò)該紅色熒光材料層5R發(fā)射的光。對(duì)于綠色熒光層5G發(fā)生相同的現(xiàn)象。而且，用于藍(lán)色的漫射層21布置在藍(lán)色透光區(qū)域上。透過(guò)藍(lán)色漫射層的結(jié)果是藍(lán)色偏振光不偏振，并且變成不偏振的光。因此，盡管偏振元件19存在，該光仍然透過(guò)。
而且，如果外部光進(jìn)入紅色熒光材料層5R和綠色熒光材料層5G，沒(méi)有被藍(lán)色掩模6B裁剪的光組成激勵(lì)光并將產(chǎn)生光，因?yàn)闊晒鈱颖砻娴姆瓷湟虼舜嬖诳偸钦彰鞯臓顟B(tài)，并且很難獲得黑色。因此，通過(guò)在具有熒光層18的透明襯底外部布置圓偏振元件20，外部光被偏振成圓偏振光，熒光層的表面反射的光被圓偏振元件20裁剪。尤其是，在具有熒光層18的透明襯底外部，該結(jié)構(gòu)具有外部光裁剪功能。因?yàn)橥獠抗獾妮斎氡黄裨?9和圓偏振元件10減小一半，因此存在由于外部光而減小激勵(lì)和發(fā)射光部分的效果。
如上所述，本發(fā)明的彩色顯示單元使用熒光材料將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成紅光和綠光，使用轉(zhuǎn)換的紅光和綠光以及用作激勵(lì)光的藍(lán)光獲得彩色圖像，因此，存在這樣的效果可以以寬范圍的色彩再現(xiàn)顯示彩色圖像。
而且，通過(guò)使用液晶元件作為用于開(kāi)啟或關(guān)閉藍(lán)光的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，可以獲得低功耗彩色顯示單元，具有與無(wú)源元件一樣的亮度和維持與發(fā)射元件一樣圖像可見(jiàn)度的雙重功能。
本發(fā)明的彩色顯示單元可以顯示彩色圖像而不降低極易吸收的藍(lán)光的強(qiáng)度，所以可以實(shí)現(xiàn)更亮的彩色圖像。
權(quán)利要求
1.一種彩色顯示單元，包括發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)光光源；色彩轉(zhuǎn)換層，具有排列在平坦表面上的將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成紅色波長(zhǎng)區(qū)域的光的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域、具有將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠色波長(zhǎng)區(qū)域的光的第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域、以及發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)色區(qū)域；以及開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域和藍(lán)色區(qū)域而形成，用于控制藍(lán)光光源發(fā)出的光的透射與不透射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，其中在色彩轉(zhuǎn)換層和藍(lán)光光源之間提供開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，還包括吸收藍(lán)光波長(zhǎng)區(qū)域的吸收層，其中在對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域的位置提供吸收層，且在吸收層和藍(lán)光光源之間提供色彩轉(zhuǎn)換層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的彩色顯示單元，其中在透明襯底上形成色彩轉(zhuǎn)換層和吸收層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的彩色顯示單元，還包括用于特定偏振方向透射光的偏振元件，該偏振元件在比吸收層更接近的觀察者一端提供，設(shè)置該偏振元件的透射軸與透過(guò)第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域或第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域的偏振光的偏振方向正交。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的彩色顯示單元，還包括在對(duì)應(yīng)于藍(lán)色區(qū)域的位置提供的漫射層，其中漫射層布置在偏振元件和開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，還包括比色彩轉(zhuǎn)換層更接近觀察者一端提供的圓偏振元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，還包括在對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域位置提供的選擇性地透射紅色波長(zhǎng)范圍的紅色濾色鏡和在對(duì)應(yīng)于第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域位置提供的選擇性地透射綠色波長(zhǎng)范圍的綠色濾色鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的彩色顯示單元，還包括對(duì)應(yīng)于藍(lán)色區(qū)域提供的用于選擇性地透射藍(lán)色范圍的藍(lán)色濾色鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的彩色顯示單元，還包括在紅色濾色鏡和綠色濾色鏡之間的間隙中且不對(duì)應(yīng)于藍(lán)色區(qū)域位置提供的用于吸收光的藍(lán)色掩模。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，其中第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域由一旦被藍(lán)光激勵(lì)就發(fā)射紅光的紅色熒光材料層形成，第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域由一旦被藍(lán)光激勵(lì)就發(fā)射綠光的綠色熒光材料層形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，還包括覆蓋第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換區(qū)域和藍(lán)色區(qū)域的平坦薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，其中開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)是液晶顯示元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，其中使用自發(fā)光型顯示元件代替藍(lán)光光源和開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
提供一種彩色顯示單元，它具有寬范圍的色彩再現(xiàn)和低的功耗，且具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，且不導(dǎo)致元件惡化。該顯示單元包括布置在平坦表面上的產(chǎn)生藍(lán)光的光源裝置；色彩轉(zhuǎn)換層，具有將光源裝置產(chǎn)生的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成紅光的紅色區(qū)域，將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠光的綠色區(qū)域，以及透射藍(lán)光的藍(lán)色區(qū)域；以及像素開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，用于為響應(yīng)圖像信號(hào)的每個(gè)紅色區(qū)域、綠色區(qū)域和藍(lán)色區(qū)域調(diào)節(jié)藍(lán)光的開(kāi)或關(guān)。
文檔編號(hào)G02B5/20GK1881034SQ20061009368
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月15日
發(fā)明者栗原慎, 出島范宏, 五十嵐克之, 原光義 申請(qǐng)人:精工電子有限公司