CN102566137B - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括：第一基板；面向所述第一基板的第二基板；夹在在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；设置在所述第一基板上的胆甾型滤色器层；以及辅助滤色器层，所述辅助滤色器层设置在所述胆甾型滤色器层上，以及所述辅助滤色器层形成为用来透射沿所述胆甾型滤色器层的正视方向行进的固定波段的光，并且除所述固定波段的光外，所述辅助滤色器层过滤沿所述胆甾型滤色器层的侧视方向行进的每个波段的光。

Description

液晶显示装置

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.119规定，要求于2010年12月28日提交的韩国专利申请第10-2010-0137066号的优先权，在此将所述申请全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种液晶显示(LCD)装置，尤其涉及一种具有胆甾型滤色器层的LCD装置。

背景技术

最近，LCD装置由于诸如功耗低、厚度薄等特点而正在被广泛应用于显示工业领域。此类LCD装置根据视频信号来控制液晶盒的透光率并显示图像。

然而，在LCD装置中存在光效率低的问题。这是由于在LCD装置中包括的滤色器和偏振膜具有的低透光率而造成的。特别是，除光的透射波段外，所述滤色器吸收所有波段的光。这样，就极大地降低了所述滤色器的透光率。实际上，所述滤色器的红色层仅透射红色波段的光，但是吸收绿色波段的光和蓝色波段的光。由于这个原因，只有三分之一的白光可被用于显示图像。

考虑到这点，需要开发能够提高LCD装置光效率的新型滤色器。

发明内容

因此，本本发明的实施方式涉及一种LCD装置，基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点导致的一个或多个问题。

本发明的实施方式的目的是提供一种具有胆甾型滤色器层的LCD装置。

各实施方式的其他优点和特点将在随后的描述中进行阐述，并且在随后的描述中这些优点和特点在某种程度上是显而易见的，或者可通过实践本实施方式而获悉。各实施方式的这些目的和其他优点可以通过文字描述及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

提供了根据本发明的一个大体方面的LCD装置。所述LCD装置包括：第一基板；面向所述第一基板设置的第二基板；夹在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；设置在所述第一基板上的胆甾型滤色器层；以及辅助滤色器层，所述辅助滤色器层设置在所述胆甾型滤色器层上，并且所述辅助滤色器层形成为用来透射在所述胆甾型滤色器层的正视方向行进的固定波段的光，除所述固定波段的光外，所述胆甾型滤色器层过滤在所述胆甾型滤色器层的侧视方向行进的每个波段的光。

其他系统、方法、特点和优点通过检验以下的附图和详细描述，对于本领域技术人员来说将会，或将变得显而易见。本发明预期所有此类其他系统、方法、特点和优点都包括在这些描述中，包括在本发明的范围内，并且受本发明以下的权利要求书保护。本部分的描述不应该作为对这些权利要求的限制。更多方面和优点将结合数个实施方式在下文中讨论。应理解，本发明以上的概括描述和以下的详细描述是示例性的和解释性的，并且目的在于对要求保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括的所附附图提供对实施方式的进一步的理解，所附附图合并到本申请中并构成本申请的一部分。附图图示了本发明的多个实施方式，并且连同说明书一起用来解释本发明。在附图中：

图1示意性示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的截面图；

图2示出由于使用胆甾型滤色器导致的色偏现象的图；

图3示意性示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的截面图；

图4图示当实现黑色时，在所述LCD装置中的光偏振状态的截面图；以及

图5图示当实现白色时，在所述LCD装置中的光偏振状态的截面图。

具体实施方式

现将详细描述本发明的数个实施方式，附图中图示了这些实施方式的实例。下文所引入的这些实施方式以举例的方式提供，以便将它们的精神传达给本领域技术人员。

这些实施方式可以以不同形式具体化，因此，并不限于本文所描述的这些实施方式。为了便于解释，在附图中，装置的尺寸、厚度等可被放大。只要有可能，包括附图的整个本发明中将使用相同的元件符号来指示相同或相似的部分。

图1示意性示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的截面图。

参照图1，根据本发明第一实施方式的LCD装置100可包括第一基板110、胆甾型滤色器层120、辅助滤色器层130、液晶层140和第二基板150。

第一基板110由可透光材料形成。例如，第一基板110可由玻璃和塑料中的一种形成。

此类第一基板110可包括多个像素，像素是用于显示图像的最小单元。所述多个像素可包括用于实现各种颜色的第一像素P1、第二像素P2和第三像素P3。

胆甾型滤色器层120可设置在第一基板110上。胆甾型滤色器层120包括以螺旋状排列的液晶分子。这样，胆甾型滤色器层120反射与所述螺旋状排列方向相同的圆偏振光，但透射与所述螺旋状排列方向不同的圆偏振光。例如，如果所述分子的螺旋状排列取向在右侧，那么胆甾型滤色器层120反射右圆偏振光，但透射左圆偏振光。相反，当所述螺旋状排列取向在左侧时，胆甾型滤色器层120反射左圆偏振光，但透射右圆偏振光。

反射的圆偏振光可被反射介质再反射而重新进入胆甾型滤色器层120，所述反射介质诸如为背光单元180的反射板183，所述反射板183可存在于胆甾型滤色器层120下方。这时，通过在再反射时被偏振，被反射板183再反射的光能透过胆甾型滤色器层120。于是，能使光损失最小化。因此，与现有技术的光吸收滤色器层相比，胆甾型滤色器层120能提供更高的光效率。

为了实现红色、绿色和蓝色中的一种颜色，胆甾型滤色器层可形成为包括两个层叠的胆甾型滤色器。例如，第一像素P1的胆甾型滤色器层120可以以绿色胆甾型滤色器120G和蓝色胆甾型滤色器120B的层叠结构形成。绿色胆甾型滤色器120G反射对应于绿波段的光，并且蓝色胆甾型滤色器120B反射对应于蓝波段的光。这样，第一像素P1的胆甾型滤色器层120能通过反射绿波段的光和蓝波段的光，来透射红波段的光。因此，第一像素P1的胆甾型滤色器层120能实现红色。

以类似的方式，第二像素P2的胆甾型滤色器层120可以以红色胆甾型滤色器层120R和蓝色胆甾型滤色器120B的另一层叠结构形成，红色胆甾型滤色器层120R和蓝色胆甾型滤色器120B反射相应红波段的光和蓝波段的光。这样，第二像素P2的胆甾型滤色器层120能通过反射红波段的光和蓝波段的光，来透射绿波段的光。因此，第二像素P2的胆甾型滤色器层120能实现绿色。

同样，第三像素P3的胆甾型滤色器层120可以以红色胆甾型滤色器层120R和绿色胆甾型滤色器120G的又一层叠结构形成，红色胆甾型滤色器层120R和绿色胆甾型滤色器120G反射相应红波段的光和绿波段的光。这样，第三像素P3的胆甾型滤色器层120能通过反射红波段的光和绿波段的光，来透射蓝波段的光。因此，第三像素P3的胆甾型滤色器层120能实现蓝色。

此类胆甾型滤色器层120能提供增强透光率的效果，但是依视角改变会导致色彩再现率下降的问题。这是由于使用胆甾型滤色器层120引起色偏现象而造成的。现将参照图2详细解释色偏现象。

图2示出由于使用胆甾型滤色器导致色偏现象的图。

参照图2，胆甾型滤色器层120可反射具有由如下等式1限定的波长的光。

[等式1]

$\mathrm{\λ}=\frac{P}{2}*n$

在等式1中，“P”为螺距(pitch)，即在液晶分子的螺旋排列(或结构)中一个扭曲周期(twist period)的尺寸，并且“n”为整数。

在胆甾型滤色器层120的正视角C处的半螺距P/2与在胆甾型滤色器层120的侧视角S处的另一半螺距相比可变得更短。换句话说，胆甾型滤色器层120的侧视角S变得越大，半螺距可变得越短。这样，在胆甾型滤色器层120的正视角C和侧视角S处可反射不同波长的光。由于这个原因，可导致色偏。也出于此原因，色彩再现率会降低。

回到图1，辅助滤色器层130可被用于防止依胆甾型滤色器层120的视角改变产生的色偏。为此目的，辅助滤色器层130被设置在胆甾型滤色器层120上。

辅助滤色器层130再透射正透过胆甾型滤色器层120的光，以致仅所期望波段的光能够透过。这样，能防止依视角改变产生色偏。换句话说，辅助滤色器层130不仅能执行透射仅在胆甾型滤色器层120的正方向行进的固定波段的光的功能，还能执行过滤除所述固定波段的光外的沿胆甾型滤色器层120侧视角行进的每个波段的光的功能。

此类辅助滤色器层130可构造有滤色器膜，所述滤色器膜可形成为每个包括颜料和树脂。更具体地说，辅助滤色器层130包括第一滤色器膜130R、第二滤色器膜130G和第三滤色器膜130B，所述第一滤色器膜130R、第二滤色器膜130G和第三滤色器膜130B每一个设置在第一像素P1、第二像素P2和第三像素P3上。第一滤色器膜130R可包括能够吸收绿波段的光和蓝波段的光的颜料。第二滤色器膜130G可包括能够吸收红波段的光和蓝波段的光的另一颜料。第三滤色器膜130B可包括能够吸收红波段的光和绿波段的光的又一颜料。将第一滤色器膜130R作为滤色器膜130R、130G和130B的代表性实例来说明，在透过第一像素P1的胆甾型滤色器层120的光中，在侧视角行进的绿波段的光和蓝波段的光被第一滤色器膜130R过滤。因此，在侧视角只能实现红色。

尽管在附图中未示出，但是根据本发明第一实施方式的LCD装置100还可包括设置在辅助滤色器层130上的取向层。

第二基板150可面向第一基板110设置。第二基板150可包括多个像素。尽管在附图中未示出，但是形成的栅线和数据线彼此交叉来限定第二基板150的多个像素。第二基板150还可包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置在各个像素中，并连接至各自的栅线和数据线。每个所述薄膜晶体管可包括：设置在第二基板150上的栅电极；绝缘层，所述绝缘层设置在提供有所述栅电极的第二基板150的整个表面上；半导体层，所述半导体层设置在与所述栅电极相对的所述绝缘层上；以及源极和漏极，所述源极和漏极布置在所述半导体层上并且彼此分开。所述栅电极可电连接至各自栅线，并且所述源极可电连接至各自数据线。可在第二基板150上额外设置覆盖所述薄膜晶体管的保护层(或钝化层)。除此之外，可在所述保护层上布置公共电极和连接至各自薄膜晶体管的像素电极。所述像素电极和所述公共电极用于形成横向电场。

液晶层140可夹在彼此面对的第一基板110和第二基板150之间。

根据本发明的第一实施方式的LCD装置100还可包括第一偏振模160和第二偏振膜170，所述第一偏振模160和第二偏振膜170分别设置在第一基板110和第二基板150上。第一偏振模160和第二偏振膜170可分别具有相互垂直的光透射轴。

此外，根据本发明的第一实施方式的LCD装置100可包括背光单元180，配置成将光施加给第一基板110。背光单元180可包括：用来发光的光源181；导光板182，导光板182配置成将由光源181发出的光导向第一基板110；以及反射板183，反射板183设置在导光板182下方并配置成向导光板183反射易损失的光。尽管说明的是根据本发明第一实施方式的LCD装置100包括侧光式(edge type)背光单元，但是本发明并不限于此。

设置在第一基板110下方的此类背光单元180使光在通过液晶层140前，能先透过胆甾型滤色器层120。这导致当光通过液晶层140时光的偏振状态改变而且LCD装置100的透光率可能下降。

尽管根据本发明第一实施方式已描述背光单元180设置在第一基板110下方，但是根据本发明第一实施方式的LCD装置100并不限于此。换句话说，背光单元180可设置在第二基板150下方。在这种情况下，为了防止LCD装置100的透光率下降，或者在LCD装置100内可包括额外的偏振板，或者可应用改变的光学设计。

同样，尽管描述的所述LCD装置为IPS(面内开关)模式LCD装置，但是本领域技术人员应该可以理解本发明并不限于此，然而本发明的技术手段可应用于TN模式、VA模式、OCB模式和ECB模式的LCD装置，所述技术手段即，使用单延迟层部分，使与被光反射部分反射的光相应的偏振状态的光能通过光透射部分的技术配置。

以这样的方式，根据本发明第一实施方式的LCD装置能通过包括胆甾型滤色层来提高透光率。而且，根据本发明第一实施方式的LCD装置因为包括所述辅助滤色器层，所以能够防止色偏的产生，除沿所述胆甾型滤色器层正方向的固定透射波段的光外，所述辅助滤色器层配置成过滤沿所述胆甾型滤色器层倾斜方向行进的光中每个波段的光。因此，能依视角改变提高颜色再现率。

图3示意性示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的截面图。

除还包括偏振元件外，本发明第二实施方式的LCD装置与以上第一实施方式所描述的LCD装置具有相同的构造。因此，在对本发明第二实施方式的LCD装置的描述中将省略与本发明第一实施方式的LCD装置重复的描述。

参阅图3，根据本发明第二实施方式的LCD装置200可包括第一基板210、第二基板250、液晶层240、胆甾型滤色器层220和辅助滤色器层230。第一基板210和第二基板250彼此面对布置。液晶层240夹在第一基板210和第二基板250之间。胆甾型滤色层220设置在第一基板210上。辅助滤色器层230设置在胆甾型滤色层220上。此类辅助滤色器层230透射仅沿胆甾型滤色层220的正方向行进的固定波段的光，并且除所述固定波段的光外，辅助滤色器层230过滤沿胆甾型滤色层220倾斜方向行进的光中每个波段的光。

根据本发明第二实施方式的LCD装置200还可包括背光单元280。背光单元280向液晶层240和第一基板210施加光。

如果在第二实施方式的LCD装置包括设置在第一基板210外表面上的第一偏振膜260，那么从胆甾型滤色器层220出来的反射光在通过第一偏振膜260后，被反射板283再反射。由于此原因，光的反射性下降。为了防止光的反射性下降，可在辅助滤色器层230上设置第一偏振膜260。

在根据本发明第二实施方式的LCD装置200中，尽管已描述在辅助滤色器层230上设置第一偏振膜260，第一偏振膜260也可设置在胆甾型滤色层220上。这样设置就是为什么第一偏振膜260未降低被胆甾型滤色器层220反射的光的反射性的原因。

第一偏振膜260可包括QWP(quarter wave plate，四分之一波片)层261。所述QWP将透过胆甾型滤色层220的圆偏振光转换为线偏振光。第一偏振膜260还可包括设置在QWP层261上的线栅偏振层(wired grid polarizinglayer)262。虽然已描述线栅偏振层262设置在QWP层261上，但是根据本发明第二实施方式的LCD装置并不限于此。换句话说，根据本发明第二实施方式的LCD装置还可包括不同色彩的(或双色彩的)偏振层和碳纳米管偏振层中的一个。

同样，根据本发明第二实施方式的LCD装置200可包括设置在第二基板250上的第二偏振膜270。第二偏振膜270可具有与第一偏振膜260垂直的光透射轴。

此外，为了提高光效率，根据本发明第二实施方式的LCD装置200可包括DBEF(双增亮膜)291和QWP 292中的至少一个。DBEF 291不仅可具有透射固定方向偏振光的透射轴，还可具有反射垂直于所述固定方向偏振光的另一方向的偏振光的反射轴。这样，DBEF 291不仅透射固定方向的偏振光，还反射垂直于所述固定方向偏振光的不同方向的偏振光。例如，DBEF 291可透射P-波，但反射S-波。同样，因为由DBEF 291反射的光在被反射板283再反射时被偏振，所以由DBEF 291反射的光能透过DBEF 291。因此，包括DBEF 291的LCD装置可减少光损失。

QWP 292使线偏振光转变为圆偏振光。QWP 292将转变后的圆偏振光施加给适用于透射圆偏振光的胆甾型滤色器层220。因此，能提高所述LCD装置的光效率。

现将参照图4和图5解释通过根据本发明数个实施方式的LCD装置透射的光的偏振特性。因为与第一实施方式的LCD装置相比，第二实施方式的LCD装置具有更高的透光率，所以第二实施方式的LCD装置将作为本发明数个实施方式的代表性实例进行描述。

图4示出当实现黑色时，在LCD装置中光的偏振状态的截面图。

参照图4，在从背光单元280发出的入射光当中，0°线偏振光透过DBEF291，而90°线偏振光被DBEF 291反射到反射板283。当反射的线偏振光被反射板282再反射时被再偏振并且被施加给DBEF 291，从而可用于显示图像。

同样，当从DBEF291出来的光透过QWP 292时，从DBEF291出来的光可由0°线偏振状态转变为左圆偏振状态。在从QWP 292出来的左圆偏振光中，与胆甾型滤色器层220相同的双色波段的光可被胆甾型滤色器层220反射，但是单色波段的光可透过胆甾型滤色器层220。例如，在左圆偏振光中，绿波段的光可被第一像素P1的绿色胆甾型滤色器层220G反射，以及蓝波段的光可被第一像素P1的蓝色胆甾型滤色器层220B反射，但是，红波段的光可透过绿色胆甾型滤色器层220G和蓝色胆甾型滤色器层220B。在这种情况下，被绿色胆甾型滤色器层220G和蓝色胆甾型滤色器层220B反射的绿波段的光和蓝波段的光通过被反射板282反射可用于显示图像。

透过胆甾型滤色器层220的光即使通过辅助滤色器层230后，也可原本地保持左偏振状态。

透过胆甾型滤色器层220和辅助滤色器层230的光在通过第一偏振膜260的QWP层261时，所述光由左偏振状态转变为0°线偏振状态。透过QWP层261的光以继续保持0°线偏振状态通过线栅偏振层262。这样，能提高通过线栅偏振层262的光的偏振度。

透过第一偏振膜260的光在通过液晶层240时，可保持原来90°左偏振状态。光透过断电的断电液晶层240，所述断电液晶层240未被施加电源电压Vo。透过液晶层250的0°线偏振光不能通过第二偏振膜270，所述第二偏振模的偏振轴垂直于第一偏振膜260的偏振轴。因此，LCD装置200能实现黑色。

图5示出当实现白色时，在LCD装置中光的偏振状态的截面图。除当光透过液晶层240时光的偏振状态改变外，在图5中光的偏振状态与图4的相同。因此，对图5的描述中将省略与图4重复的描述。

参照图5，从背光单元280发出的光当透过DBEF 291、QWP 292、胆甾型滤色器层220、辅助滤色器层230和第一偏振膜260时，从背光单元280发出的光转变为0°线偏振光。

当0°线偏振光通过施加有电源电压Vo的液晶层240时，0°线偏振光转变为椭圆偏振光。透过液晶层240的椭圆偏振光也通过第二偏振膜270。据此，LCD装置200能实现白色。

如上所描述，根据本发明第二实施方式的LCD装置因为包括QWP(四分之一波片)和DBEF(双增亮膜)中的至少一个，所以能提高更多的透光率。

而且，根据本发明第二实施方式的LCD装置通过包括在所述胆甾型滤色器层220上的偏振膜能提高更多的透光率。

尽管本发明已经有限地解释了关于以上描述的仅有的数个实施方式，本领域技术人员应该可以理解本发明并不限于这些实施方式，而在不偏离本发明精神的情况下，可对本发明进行各种变化或修改。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书和它们的等价物确定。

Claims (8)

1.液晶显示装置，包括：

第一基板；

设置在所述第一基板上的第二基板；

夹在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

设置在所述第一基板上的胆甾型滤色器层；以及

设置在所述胆甾型滤色器层上的辅助滤色器层，所述辅助滤色器层形成为用来透射沿所述胆甾型滤色器层的正视方向行进的固定波段的光，并且除所述固定波段的光外，过滤沿胆甾型滤色器层的侧视方向行进的每个波段的光，

第一偏振膜，所述第一偏振膜设置在所述辅助滤色器层和所述液晶层之间，并且所述第一偏振膜将圆偏振状态的光转变为线偏振状态的光，

其中所述第一偏振膜包括：

与所述辅助滤色器层的上侧接触的四分之一波片层；和

设置在所述四分之一波片层上的线栅偏振层、不同色彩的或双色彩的偏振层和碳纳米管偏振层中的一个。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一基板包括配置成分别实现红色、绿色和蓝色的第一像素、第二像素和第三像素，并且其中所述胆甾型滤色器层使绿波段的光和蓝波段的光在对应于所述第一像素的区域中能被反射，使红波段的光和蓝波段的光在对应于所述第二像素的另一区域中能被反射，以及使红波段的光和绿波段的光在对应于所述第三像素的又一区域中能被反射。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述辅助滤色器层包括每个由颜料和树脂形成的滤色器。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，还包括：

第二偏振膜，所述第二偏振膜设置在所述第二基板的表面上，并且所述第二偏振膜形成为具有与所述第一偏振模的光透射轴交叉的光透射轴。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述四分之一波片层将透过所述胆甾型滤色器层和所述辅助滤色器层的左圆偏振光转变为0°线偏振光，并且其中所述偏振层原本地透射转变后的0°线偏振光。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，还包括设置在所述第一基板下方的背光单元，以及所述背光单元配置成向所述第一基板施加光。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，还包括在所述第一基板和所述背光单元之间的四分之一波片和双增亮膜中的至少一个。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述双增亮膜透射由所述背光单元施加的光当中的0°线偏振光，并反射由所述背光单元施加的光当中的90°线偏振光，并且其中所述四分之一波片使光能由所述0°线偏振光转变为左圆偏振光。