CN101988998B - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置。此本发明的液晶显示装置至少包含背光模块以及设置该背光模块上的液晶显示面板。该液晶显示面板至少包含有第一基板、第二基板、液晶层、多个像素区及屏障层。第二基板相对于第一基板，并设有黑色矩阵层，其中黑色矩阵层具有多个第一宽度和多个第二宽度，每一第二宽度大于每一第一宽度。液晶层设置于第一基板和第二基板之间，这些像素区形成于第一基板和第二基板之间。屏障层设置于第二基板的一侧。根据本发明的液晶显示装置具有双视角显示的功效，且可避免不同视角的光线相互干扰。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板及其装置，且特别是涉及可朝不同的方向来显示影像的液晶显示面板及其装置。

背景技术

随着信息、通信产业不断地推陈出新，带动了液晶显示器(Liquid CrystalDisplay；LCD)市场的蓬勃发展。液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻、低驱动电压、与低消耗功率等优点，因此被广泛应用于个人数字助理(PersonalDigital Assistant；PDA)、移动电话、摄录放影机、笔记型电脑、桌上型显示器、车用显示器、及投影电视等消费性通讯或电子产品。加上集成电路(Integrated Circuit；IC)产业与液晶显示器制造技术的突飞猛进，这些消费性通讯或电子产品亦朝向轻、薄、短、小的趋势发展。尤其是在电脑产品方面，除了高性能、高速度的桌上型电脑外，携带方便的笔记型电脑更是受到极大的注意与重视。

一般的液晶显示装置中，其背光源的出光方向大都固定不变，且其光型(出光角度)分布维持在某些特定范围，因而一般的液晶显示装置仅可在特定的视角范围内进行观看。以车用面板为例，现今汽车工业已逐渐提高车内娱乐功能，汽车导航系统和DVD影音系统已成为许多车内的基本配备。然而，当汽车导航系统和DVD影音系统同时使用时，车内则需装设二台显示装置，因而增加设置成本，且缩减车内的配置空间。

请参照图1，其绘示一种已知液晶显示装置的结构示意图。已知的液晶显示装置是利用“视差屏障(Parallax Barrier)”方式来使影像可同时朝二方向显示，以达成双视角(Dual View)同时显示的功效。当双视角显示时，可通过屏障光掩模910来设置于液晶显示面板920上，以分隔不同影像的光线朝两个方向射出，因而可同时由两个方向来观看影像A和B。

然而，当进行双视角显示时，若屏障光掩模910所提供的屏障效果不足时，则容易发生不同视角的光线相互干扰的情形。此时，一般需增加屏障光掩模910的宽度，以提供充分的屏障效果，然而，液晶显示装置的整体光学透射率亦会随的降低。

发明内容

因此本发明的一方面在于提供一种液晶显示面板及其装置，由此朝不同的方向来显示影像，因而可达到双视角显示的功效。

本发明的另一方面在于提供一种液晶显示面板及其装置，由此确保面板的屏障效果，避免不同视角的光线相互干扰。

本发明的又一方面在于提供一种液晶显示面板及其装置，由此提升光学透射率和开口率。

根据本发明的实施例，本发明的液晶显示面板至少包含有第一基板、第二基板、液晶层、多个像素区及屏障层。第二基板相对于第一基板，并设有黑色矩阵层，其中黑色矩阵层设置于第二基板的一侧，且黑色矩阵层具有多个第一宽度和多个第二宽度，每一这些第二宽度大于每一这些第一宽度。液晶层设置于第一基板和第二基板之间，这些像素区形成于第一基板和第二基板之间，并通过黑色矩阵层来区隔，其中每一这些第一宽度和每一这些第二宽度黑色矩阵层分别位于每一这些像素区的相对两侧的宽度。屏障层设置于第二基板的另一侧，其中屏障层设有多个开口，用以分隔光线朝两个方向射出。

又，根据本发明的实施例，上述液晶显示面板可应用于液晶显示装置中。

因此，本发明的液晶显示模块及液晶显示装置具有双视角显示的功效，且可避免不同视角的光线相互干扰。再者，由于第一基板上的不透光区域可通过黑色矩阵层来进行遮蔽，因而可相对提升光学透射率和开口率。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：

图1为绘示一种已知液晶显示装置的结构示意图。

图2为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示装置的剖面示意图。

图3为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的第一基板的等效电路图。

图4为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的部分剖面示意图。

图5为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的第二基板的俯视示意图。

图6A和图6B为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的第一基板的俯视示意图。

图7为绘示依照本发明的第二实施例的液晶显示面板的第一基板的俯视示意图。

附图标记说明

A、B：影像

a：第一宽度          b：第二宽度

100：液晶显示模块    110：第一偏光片

120：第一基板        121：驱动元件

122：栅极线          123：数据线

124：像素电极        125、125a：储存电容

126：共同电极线

130：液晶层          140：第二基板

141：黑色矩阵层      142：彩色滤光层

143：公共电极层      150：第二偏光片

160：像素区          170：屏障层

171：开口            180：第三基板

200：背光模块        210：光学膜片组

910：屏障光掩模      920：液晶显示面板

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，本说明书将特举出一系列实施例来加以说明。但值得注意的是，这些实施例只是用以说明本发明的实施方式，而非用以限定本发明。

请参照图2，其为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示装置的剖面示意图。本实施例的液晶显示装置包含有液晶显示模块100和背光模块200。液晶显示模块100设置于背光模块200的上方。此背光模块200可为侧光式(Edge Lighting)背光模块或直下式入光(Bottom Lighting)背光模块，其中背光模块200例如可设置光学膜片组210，以提升背光效率和准直性，光学膜片组210例如可为：漫射片、棱镜片、增亮膜(Brightness Enhancement Film；BEF)、反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film；DBEF)、非多层膜式反射偏光片(Diffused Reflective Polarizer Film；DRPF)或上述的任意组合。而背光模块200的光源(未绘示)例如为：冷阴极荧光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp；CCFL)、热阴极荧光灯(Hot Cathode Fluorescent Lamp；HCFL)、发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)、有机发光二极管(OrganicLight Emitting Diode；OLED)或电致发光片(Electro-Luminescence；EL)，用以提供背光源至液晶显示模块100中。

如图2所示，本实施例的液晶显示模块100包含有第一偏光片110、第一基板120、液晶层130、第二基板140、第二偏光片150、多个像素区(未绘示)、屏障层170及第三基板180。其中第一偏光片110、第一基板120、液晶层130、第二基板140、屏障层170、第三基板180及第二偏光片150依序堆叠设置。这些像素区形成于第一基板120和第二基板140之间。屏障层170用以分隔光线朝不同的方向射出，因而可达到双视角(Dual View)的效果，亦即可同时朝不同的方向来显示不同影像。

如图2所示，本实施例的第一偏光片110用以允许背光模块200所射出的部分偏振方向光线通过，以使光线形成偏极化。本实施例的第一基板120设置于第一偏光片110上，由此使偏极化后的光线入射至液晶层130，第一基板120、第二基板140及第三基板180例如为：玻璃基板或可挠性基板，其中第一基板120可设有多个驱动元件，例如：薄膜晶体管(Thin-FilmTransistor；TFT)，以驱动液晶层130中的液晶分子的扭转。

请参照图3至图6B，图3为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的第一基板的等效电路图，图4为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的部分剖面示意图，图5为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的第二基板的俯视示意图，图6A和图6B为绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示装置的第一基板的面板示意图。在本实施例中，这些驱动元件121可为多个TFT，因而第一基板120可为TFT阵列基板。第一基板120还可设有多条栅极线122、多条数据线123、多个像素电极124及多个储存电容(Storage Capacitor；Cs)125。栅极线122和数据线123相互垂直交错，而呈矩阵式排列，因而形成这些像素区160，其中每一这些像素区160中设有至少一TFT(驱动元件121)，其电性连接于相邻的栅极线122与数据线123。栅极线122的材料例如为Al、Ag、Cu、Mo、Cr、Ta、Ti或其合金，数据线123的材料例如为Mo、Cr、Ta、Ti或其合金，优选为耐热金属。像素电极124位于像素区域160中，且电性连接于TFT。像素电极124优选以具有导电性和透光性的材料所制成，例如：ITO、IZO、AZO、GZO、TCO或ZnO。储存电容125设置于每一这些像素区160中，用以在TFT关闭后的预先设定时间内，维持像素电极124的电压在特定范围内，其中储存电容125可形成于共同电极线126与像素电极124之间(亦即Cs on common模式)，如图6A所示；或者，形成于栅极线与像素电极124之间(亦即Cs on gate模式)，如图6B所示。

如图2所示，本实施例的液晶层130用以使光线受到液晶分子的扭转配向的影响而产生不同偏振状态，来控制这些像素区160的明暗显示效果，以显示出各种图形和影像。而液晶层130中的液晶分子可例如为：垂直配向(Vertical Alignment)液晶、扭转向列(Twist Nematic)液晶或平行配向液晶。

如图4和图5所示，本实施例的第二基板140设有黑色矩阵层(BlackMatrix)141、彩色滤光层142及公共电极层143，其设置于第二基板140的一侧(面对液晶层130的方向)，因而第二基板140可形成彩色滤光片基板。黑色矩阵层(Black Matrix)141的材料例如为：金属(例如铬)、石墨或树脂型材料，用以分隔彩色滤光层142，而区隔不同颜色的色光，其中这些像素区160亦可通过黑色矩阵层141来区隔，在本实施例中，黑色矩阵层141具有多个第一宽度a和多个第二宽度b，每一这些第一宽度a和每一这些第二宽度b为黑色矩阵层141分别位于每一这些像素区的相对两侧的宽度，且第二宽度b大于第一宽度a。举例来说，黑色矩阵层141位于像素区160的一侧的第一宽度a为13μm，而位于像素区160的相对另一侧的第二宽度b可为18μm，亦即黑色矩阵层141的第一宽度a与第二宽度b相差5μm，黑色矩阵层141的第一宽度a与第二宽度b之间至少相差1μm以上，优选为相差5μm以上。

值得注意的是，在本实施例中，第一基板120的数据线123可对位于黑色矩阵层141的第二宽度b(亦即宽度较大的一侧)，此时，相邻二数据线123和相邻二驱动元件121可同时对位于黑色矩阵层141的第二宽度b。亦即数据线123和驱动元件121皆成双地相邻配置。

如图4所示，彩色滤光层142例如以彩色光致抗蚀剂材料所形成，且彩色滤光层142优选具有红色滤光层、绿色滤光层及蓝色滤光层，以任意组成不同的光色。公共电极层143形成于黑色矩阵层141和彩色滤光层142上，由此与第一基板120的像素电极124形成电场而控制液晶分子旋转。公共电极层143以具有导电性和透光性的材料所制成，例如：ITO、IZO、AZO、GZO、TCO或ZnO。

如图4所示，本实施例的屏障层170位于第二基板140和第三基板180之间，屏障层170的材料例如为：金属(例如铬)、石墨或树脂型材料，屏障层170设有多个开口171，用以允许光线朝不同的方向射出，因而达到DualView的效果。此时，屏障层170的每一这些开口171对位于黑色矩阵层141的第二宽度b，且第二宽度b实质大于等于开口171的宽度，优选为等于开口171的宽度。因此，本实施例的黑色矩阵层141可提供光线屏障效果，避免当屏障层170的屏障效果不足时，而发生不同视角的光线相互干扰的情形。

因此，当本实施例的液晶显示模块100及其装置进行双视角显示时，第二基板140的黑色矩阵层141可补足屏障层170的屏障效果，避免不同视角的光线相互干扰。且由于第一基板120的数据线123和驱动元件121可通过黑色矩阵层141所遮蔽，亦即第一基板120上的不透光区域(例如数据线123和驱动元件121)可进一步集中对位于黑色矩阵层141，因而相对增加液晶显示模块100的透光区域，亦即提升液晶显示模块100的光学透射率和开口率(Aperture Ratio)。

请参照图7，其绘示依照本发明的第二实施例的液晶显示面板的第一基板的俯视示意图。以下仅就本实施例与第一实施例的相异处进行说明，关于相似处在此不再赘述。相较于第一实施例，第二实施例的第一基板120的储存电容125a对位于黑色矩阵层141的第二宽度b，并由黑色矩阵层141所遮蔽。此时，储存电容125a可由储存电容电极与像素电极124之间所形成，且此储存电容电极形成于像素区160靠近数据线123的一侧。因此，数据线123、驱动元件121及储存电容125a可同时通过黑色矩阵层141来遮蔽，因而相对增加液晶显示模块100的透光区域，而提升光学透射率和开口率。

由上述本发明的实施例可知，本发明的液晶显示模块及其装置可朝不同的方向来显示影像和画面，达到双视角显示的功效，且可通过第二基板的黑色矩阵层来补足屏障层的屏障效果，避免不同视角的光线相互干扰。再者，第一基板上的不透光区域可集中对位于黑色矩阵层，因而相对提升光学透射率和开口率。

虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定为准。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，至少包含：

背光模块；以及

液晶显示面板，设置该背光模块上，其中该液晶显示面板至少包含：

第一基板；

第二基板，相对于该第一基板，并设有黑色矩阵层，其中该黑色矩阵层设置于该第二基板的一侧，且该黑色矩阵层具有多个第一宽度和多个第二宽度，每一所述多个第二宽度大于每一所述多个第一宽度；

液晶层，设置于该第一基板和该第二基板之间；

多个像素区，形成于该第一基板和该第二基板之间，并通过该黑色矩阵层来区隔，其中每一所述多个第一宽度和每一所述多个第二宽度为该黑色矩阵层分别位于每一所述多个像素区的相对两侧的宽度；以及

屏障层，设置于该第二基板的另一侧，其中该屏障层设有多个开口，用以分隔光线朝两个方向射出，其中该屏障层的所述多个开口为分别对位于该黑色矩阵层的所述多个第二宽度，且每一所述多个第二宽度大于等于每一所述多个开口的宽度。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该液晶显示面板还至少包含：

第三基板，设置于该屏障层的一侧，并相对于该第二基板。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一基板设有多个驱动元件，所述多个驱动元件对位于该黑色矩阵层的所述多个第二宽度，且当该液晶显示面板进行显示时，所述多个驱动元件由该黑色矩阵层所遮蔽。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一基板至少包含：

多个栅极线；

多个数据线，垂直相交于所述多个栅极线，用以形成所述多个像素区，其中每一所述多个像素区中设有至少一薄膜晶体管，该薄膜晶体管电性连接于相邻的所述多个栅极线的其中一者与相邻的所述多个数据线的其中一者；以及

多个像素电极，分别位于每一所述多个像素区域中，且电性连接于该薄膜晶体管。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其中所述多个数据线和所述至少一薄膜晶体管为对位于该黑色矩阵层的所述多个第二宽度，且当该液晶显示面板进行显示时，所述多个数据线和所述至少一薄膜晶体管由该黑色矩阵层所遮蔽。

6.如权利要求4所述的液晶显示装置，其中每二相邻的所述多个数据线和每二相邻的所述至少一薄膜晶体管为对位于该黑色矩阵层的每一所述多个第二宽度。

7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该黑色矩阵层的每一所述多个第一宽度与每一所述多个第二宽度之间至少相差1μm。

8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该黑色矩阵层的每一所述多个第一宽度与每一所述多个第二宽度之间至少相差5μm。