CN102636901B - 显示面板和制造显示装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示面板和制造显示装置的方法。该显示面板具有液晶层且包括:第一基板和第二基板,彼此相对地设置;滤色器偏振层,形成在第一基板和第二基板之间的一个表面上,并包括以不同节距布置的第一金属线形栅格从而发射入射光的不同颜色的第一偏振分量;以及偏振层,包括形成在第一基板和第二基板之间的与所述一个表面相对的表面上的第二金属线形栅格,其中包含在第一金属线形栅格中的金属材料不同于包含在第二金属线形栅格中的金属材料。所提供的显示面板和包括该显示面板的显示装置具有降低的制造成本和简化的制造工艺。
Description
技术领域
根据示范性实施例的装置和方法涉及显示面板以及包括该显示面板的显示装置,更具体地,涉及包括滤色器偏振层和偏振层的显示面板以及包括该显示面板的显示装置。
背景技术
液晶显示器(LCD)面板包括:第一基板和第二基板,具有位于两者之间的液晶层;以及偏振膜,用于偏振入射到第一基板和第二基板的光。此外,LCD面板包括滤色器层以用入射光产生不同的颜色。当入射光经过偏振膜和滤色器层时,其光效率降低。同时,LCD面板还可以包括在光入射侧的双层亮度增强膜(DBEF)以补偿由于偏振引起的光损失。
偏振膜和DBEF增加了LCD面板或显示装置的制造成本并使制造工艺复杂化。
发明内容
因此,一个或多个示范性实施例提供一种显示面板和包括该显示面板的显示装置,其中制造成本降低且制造工艺得到简化。
根据示范性实施例的一方面,提供一种具有改善的光学效率的显示面板以及包括该显示面板的显示装置。
根据示范性实施例的另一方面,提供一种显示装置,其具有可视性良好的无源型立体图像。
以上和/或其他方面可以通过提供一种具有液晶层的显示面板实现,该显示面板包括:第一和第二基板,彼此相对地设置;滤色器偏振层,形成在第一和第二基板之间的一个表面上,并包括以不同节距布置的第一金属线形栅格从而以不同颜色发射入射光的第一偏振分量;以及偏振层,包括形成在第一和第二基板之间的与所述一个表面相对的表面上的第二金属线形栅格,其中包含在第一金属线形栅格中的金属具有不同于包含在第二金属线形栅格中的金属的属性。
第一金属线形栅格和第二金属线形栅格中布置在用于入射光的基板上的一个可以具有比另一个更高的反射率。
第一金属线形栅格和第二金属线形栅格中布置在用于出射光的基板上的一个可以比另一个具有更高强度。
包含在第一金属线形栅格中的金属可以在材料上不同于包含在第二金属线形栅格中的金属。
第一基板和第二基板中用于入射光的一个还可以包括形成在金属线形栅格上且吸收光的光吸收层。
第一基板和第二基板中用于出射光的一个还可以包括形成在金属线形栅格下面且吸收光的光吸收层。
根据示范性实施例的另一方面,显示面板还可以包括像素层,该像素层形成在第一基板和第二基板之间的一个表面上并形成有包括多个子像素的像素,其中至少三个子像素在第一金属线形栅格的节距上不同。
第一金属线形栅格可以包括红金属线形栅格、绿金属线形栅格和蓝金属线形栅格,红金属线形栅格具有比红光波长的1/2更短的每个节距,绿金属线形栅格具有比绿光波长的1/2更短的每个节距,蓝金属线形栅格具有比蓝光波长的1/2更短的每个节距。
第一金属线形栅格可以包括依次堆叠的第一金属层、绝缘层和第二金属层。
第一金属线形栅格的高度可以大于其宽度。
滤色器偏振层还可以包括堆叠在第一金属线形栅格下面的电介质层。
根据示范性实施例的另一方面,提供一种具有液晶层的显示装置,该显示装置包括显示面板以及向该显示面板发射光的背光组件,该显示面板包括:第一和第二基板,彼此相对地设置;滤色器偏振层,形成在第一和第二基板之间的一个表面上,并包括以不同节距布置的第一金属线形栅格从而以不同颜色发射入射光的第一偏振分量;以及偏振层,包括形成在第一和第二基板之间的与所述一个表面相对的表面上的第二金属线形栅格,其中包含在第一金属线形栅格中的金属具有不同于包含在第二金属线形栅格中的金属的属性。
附图说明
从以下结合附图对示范性实施例的描述,以上和/或其他方面将变得显然并更易于理解,附图中:
图1示出根据一示范性实施例的显示面板的层结构;
图2是图1的显示面板的剖视图;
图3是示出图1的第一基板上的滤色器偏振层的视图;
图4A和4B是说明子像素的第一金属线形栅格的视图;
图5是图3的滤色器偏振层的剖视图;
图6是图1的第二基板上的偏振层的剖视图;
图7、图8和图9是示出根据另一示范性实施例的显示面板的滤色器偏振层和偏振层的视图;
图10是根据一示范性实施例的另一滤色器偏振层的剖视图;
图11A、图11B、图11C和图11D是说明根据又一示范性实施例的显示面板的第一基板的制造方法的视图;
图12A、图12B、图12C和图12D是说明根据又一示范性实施例的显示面板的第二基板的制造方法的视图;
图13A和图13B是说明根据一示范性实施例的光吸收层的形成方法的视图;
图14A和图14B是说明根据另一示范性实施例的光吸收层的形成方法的视图;
图15是说明根据一示范性实施例的显示面板的第一和第二金属线形栅格的偏振的视图;
图16是说明根据另一示范性实施例的显示面板的第一和第二金属线形栅格的偏振的视图;
图17是根据另一示范性实施例的显示面板的剖视图;
图18A和18B是说明根据一示范性实施例的额外偏振层的形成方法的视图;
图19是根据又一示范性实施例的显示面板的剖视图;
图20是示出根据又一示范性实施例的显示面板的层结构的视图;
图21是图20的显示面板的剖视图;
图22是示出图20的滤色器偏振层的示范性实施例的剖视图;
图23是示出图20的滤色器偏振层的另一示范性实施例的剖视图;
图24是根据一示范性实施例的显示装置的示意图;
图25是根据一示范性实施例的显示装置的控制方框图;
图26是说明根据一示范性实施例的显示装置中三维图像(3D图像)的显示的视图;以及
图27是说明图26的显示装置的制造方法的视图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述示范性实施例以使其被本领域普通技术人员容易地理解。示范性实施例可以以各种形式实施而不限于这里阐述的示范性实施例。为了清晰省略了对公知部分的描述,相似的附图标记始终指代相似的元件。
图1示出根据一示范性实施例的显示面板的层结构,图2是图1的显示面板的剖视图。
如图中所示,本示范性实施例中的显示面板1000包括彼此相对的第一和第二基板100和200以及依次布置在第一和第二基板100和200之间的滤色器偏振层300、像素层400、液晶层500和偏振层600。包括液晶层500的显示面板1000可以用于电视机、家用电器诸如监视器、蜂窝电话、便携式多媒体播放器(PMP)、上网本、笔记本计算机、移动终端诸如电纸书终端等、用于展览和广告的显示装置等。
滤色器偏振层300和像素层400依次形成在第一基板100上,偏振层600形成在第二基板200上。如图2所示,第二基板200形成有在与第一基板100的TFT 411对应的区域中的黑矩阵200-1以及对应于像素电极412产生电压的公共电极200-3。其配向通过所施加的电压调节的液晶层500插入在第一基板100和第二基板200之间。液晶层500的阵列根据显示面板1000的扭转向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、图案化垂直配向(PVA)模式、平面内转换(IPS)模式或类似操作模式来控制。为了改善光学视角,子像素被划分或图案化,液晶的折射率被均匀地调节,或者可以使用类似的技术。
滤色器偏振层300形成在第一基板100上,用于控制液晶阵列和显示图像的像素层400形成在滤色器偏振层300上。滤色器偏振层300包括以不同节距布置的第一金属线形栅格310,使得入射光的第一偏振分量能够发射为不同颜色的光。偏振层600可以包括第二金属线形栅格610,其透射不同于第一偏振分量的第二偏振分量的光,并仅改变入射光的偏振状态。平坦化层100-1形成在第一金属线形栅格310和第二金属线形栅格610上用于保护并平整它们。包括在滤色器偏振层300中的第一金属线形栅格310和包括在偏振层600中的第二金属线形栅格610将在下面详细描述。
形成在平坦化层100-1上的像素层400包括多个像素(未示出)用于基于从外部接收的控制信号来改变填充在液晶层500中的液晶阵列,每个像素包括多个子像素410。在此示范性实施例中,子像素410表示其中对应于红、绿和蓝的视频信号值被输入的最小单元像素,包括多个子像素410并表示一个视频信号的单元被视为像素。子像素410包括作为开关器件的薄膜晶体管(TFT)411以及像素电极412。子像素410具有二维空间概念以及包括TFT411和像素电极412的物理概念。
栅极电极411-1形成在第一基板100的平坦化层100-1上。栅极电极411-1可以是包含金属的单层或多层。在与栅极电极411-1相同的层上还形成有栅极线(未示出)和栅极焊垫(未示出),栅极线连接到栅极电极并布置在显示面板1000的横向方向上,栅极焊垫连接到栅极驱动器(未示出)并传输驱动信号到栅极线。此外,维持电极413形成在与栅极电极411-1相同的层上以用于积累电荷。
在第一基板100上,包含硅氮化物(SiNx)等的栅极绝缘层411-2覆盖栅极电极411-1和维持电极413。
包含非晶硅或类似半导体的半导体层411-3形成在栅极电极411-1的栅极绝缘层411-2上。包含n+氢化非晶硅或者用硅化物或n型杂质重掺杂的类似材料的欧姆接触层411-4形成在半导体层411-3上。此外,欧姆接触层411-4在后面描述的源极电极411-5和漏极电极411-6之间的沟道部分中被去除。
数据配线411-5和411-6形成在欧姆接触层411-4和栅极绝缘层411-2上。数据配线411-5和411-6也可以是包含金属的单层或多层。数据配线411-5和411-6包括:数据线(未示出),形成在垂直方向上并与栅极线(未示出)交叉以形成子像素410;源极电极411-5,从数据线分支并延伸到欧姆接触层411-4的上部;以及漏极电极411-6,与源极电极411-5分离并形成在欧姆接触层411-4的上部上与源极电极411-5相对。
钝化层411-7形成在数据配线411-5和411-6以及没有被数据配线411-5和411-6覆盖的半导体层411-3上。此时,硅氮化物或类似的无机绝缘膜可以进一步形成在钝化层411-7与TFT 411之间,从而保证TFT 411的可靠性。
通常,形成在钝化层411-7上的像素电极412包含铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)或者类似的透明导电材料。像素电极412电连接到源极电极411-5。
在第二基板200的平坦化层100-1上,黑矩阵200-1形成在与第一基板100的TFT 411对应的区域中。通常,黑矩阵200-1用于划分子像素410并防止TFT 411暴露到外部光。黑矩阵200-1包含具有黑染料的光敏有机材料。碳黑、钛氧化物等被用作黑染料。
保护涂层200-2形成在黑矩阵200-1上以用于平整和保护黑矩阵200-1。丙烯酸环氧材料通常用作保护涂层200-2。
公共电极200-3形成在保护涂层200-2上。公共电极200-3由透明导电材料诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等制成。公共电极200-3与第一基板100的像素电极412一起直接施加电压到液晶层500。
图3是示出图1的第一基板上的滤色器偏振层的视图,图4A和4B是说明子像素的第一金属线形栅格的视图,图5是图3的滤色器偏振层的剖视图。
如图中所示,第一金属线形栅格310在第一基板100上成形为布置在特定方向上的条状。第一金属线形栅格310以特定的高度(H)和宽度(W)周期性地布置。第一金属线形栅格310的周期也就是节距根据光的期望颜色而不同地布置或形成。
如果衍射栅格的节距被调节为等于或短于光的波长的1/2,则不形成衍射波而是仅存在透射光和反射光。如图中所示,当入射光经过成形为狭缝状的第一金属线形栅格310时,入射光的垂直于第一金属线形栅格310的第一偏振分量被第一基板100透射,而平行于第一金属线形栅格310的第二偏振分量变成将被再次反射的反射光。也就是说,经过滤色器偏振层300的入射光被关于特定方向偏振化。同时,空气可以形成在第一金属线形栅格310之间。
图4A是示出像素I和构成像素I的子像素410-R、410-G和410-B的视图。在此示范性实施例中,像素I包括形成在发射红光的区域中的红子像素410-R、形成在发射绿光的区域中的绿子像素410-G以及形成在发射蓝光的区域中的蓝子像素410-B。对应于这样的像素层400的滤色器偏振层300形成有第一金属线形栅格310,第一金属线形栅格310具有根据子像素410-R、410-G和410-B而不同的节距。
图4B是示出对应于子像素410-R、410-G和410-B的第一金属线形栅格310的视图。第一金属线形栅格310包括形成在对应于红子像素410-R的区域中的红金属线形栅格310-R、形成在对应于绿子像素410-G的区域中的绿金属线形栅格310-G以及形成在对应于蓝子像素410-B的区域中的蓝金属线形栅格310-B。
红金属线形栅格310-R布置为使得每个节距短于红光波长的1/2,绿金属线形栅格310-G布置为使得每个节距短于绿光波长的1/2,蓝金属线形栅格310-B布置为使得每个节距短于蓝光波长的1/2。因此,金属线形栅格310-R、310-G和310-B的每个节距根据子像素410-R、410-G和410-B来调节,使得入射光的波长可以被控制从而允许子像素410分别发射不同颜色的光。
红金属线形栅格310-R的节距短于红光波长的1/2,也就是约330~390nm,入射光在经过红金属线形栅格310-R时分离出具有第一偏振分量的红光光谱。绿金属线形栅格310-G的节距短于绿光波长的1/2,也就是约250~290nm,入射光分离出具有第一偏振分量的绿光光谱。蓝金属线形栅格310-B的节距可以设为短于蓝光波长的1/2,也就是约220~240nm。经过蓝金属线形栅格310-B的光分离出具有第一偏振分量的蓝光光谱。换句话说,金属线形栅格310的节距按照红金属线形栅格310-R、绿金属线形栅格310-G和蓝金属线形栅格310-B的次序减小。第一金属线形栅格310的节距可以根据期望从显示面板1000发射的颜色的光波长来调节,黄、青和品红的光可以代替前述红、绿和蓝色的光被发射。
如图5所示,第一金属线形栅格310包括依次堆叠的第一金属层311、绝缘层313和第二金属层315。第一金属层311和第二金属层315可以由金属诸如Al、Ag等制成,并可以具有小于约100nm的高度。在此示范性实施例中,第一金属层311和第二金属层315中的每个可以形成为具有约40nm的高度。堆叠在第一金属层311和第二金属层315之间的绝缘层313可以包括电介质材料诸如ZnSe和TiO2,并可以形成为具有小于约150nm的高度。第一金属线形栅格310的高度大于其宽度,高度对宽度的比可以为2~4,例如为3。在第一金属线形栅格310中,宽度、高度、节距、高度对宽度的比、以及节距对宽度的比可以根据形成第一金属线形栅格310的材料而改变。也就是说,考虑金属的种类、电介质材料的高度等进行关于光学透射率的模拟,可以选择优化条件。此外,第一金属线形栅格310的宽度、高度、节距、高度对宽度的比、以及节距对宽度的比可以根据所发射的光的颜色也就是每个子像素410的颜色而改变。
彩色光从第一金属线形栅格310的金属层311、315发射的原理是基于等离子体激元,其中金属中的自由电子被集体振荡。纳米尺寸的金属由于自由电子的振荡而在金属的表面上表现等离子体激元谐振。表面等离子体激元谐振是金属薄膜的表面上的电子的集体电荷密度振荡,由表面等离子体激元谐振引起的表面等离子体激元波是沿金属与邻近金属的电介质材料之间的边界表面传播的表面电磁波。作为沿金属与电介质材料之间的边界表面传播的一种表面电磁波,表面等离子体激元波对应于入射到金属表面并具有特定波长的光没有被全反射并引起表面波时所产生的波。如果包括第一金属层311、绝缘层313和第二金属层315的金属线形栅格310以特定周期的狭缝形式布置,则所发射的光的颜色根据周期而改变。
根据此示范性实施例,配置第一金属线形栅格310以使得白光被过滤成整个可见光区域中的单独的颜色。这是为了在特定振荡波长内实现用于量子-等离子体激元-量子转变的纳米振荡器,同时与其他颜色过滤方法相比提高通过带宽(pass bandwidth)并实现紧凑。此外,过滤的光已经被自然地偏振化,从而它可以直接施加到LCD面板等而不需要任何单独的偏振层。
因而,代替现有的偏振膜和滤色器,显示面板100能通过一个滤色器偏振层300产生偏振的有色光。此外,没有透射通过第一基板100的光没有被吸收而是代替地从第一金属线形栅格310的第一金属层311反射,使得它可能被再次朝向显示面板1000反射。也就是说,改善了总的光学效率,使得可以省略常规的双层亮度增强膜(DBEF)。
图6是图1的第二基板上的偏振层的剖视图。如图中所示,偏振层600包括成形成沿与第一金属线形栅格310垂直的方向布置的条状的第二金属线形栅格610。也就是说,第二金属线形栅格610透射垂直于第一偏振分量的第二偏振分量。第二金属线形栅格610具有能透射所有波长的入射光的节距,由于它仅要透射第二偏振分量。特别地,第二金属线形栅格610的节距可以形成为短于蓝光波长的1/2。在此示范性实施例中,第二金属线形栅格610具有约150nm的高度和100至150nm的节距。此外,第二金属线形栅格610的高度对宽度的比可以在从2至4的范围内调节。
第二金属线形栅格610包括金属层611和形成在金属层611上的硬掩模612。金属层611可以包含与第一金属线形栅格310相同的金属或与其不同的金属。换句话说,金属层611可以包含金属诸如Al、Ag、Cu等,或者可以包含MoW或类似的硬合金。可选地,金属层611可以由导电聚合物制成或者可以包含导电聚合物。硬掩模62用于保护金属层611并改善金属层611的偏振性能,且可以包含电介质材料诸如SiO2。
根据另一示范性实施例,第一金属线形栅格310和第二金属线形栅格610可以具有相同的偏振方向。由于可以设置得通过调节液晶的依赖于取向的状态,根据是否施加电压来阻挡或透射光,所以不需要使第一金属线形栅格310和第二金属线形栅格610的偏振方向彼此垂直。这可以根据液晶的取向来调节。
图7至图9是示出根据另一示范性实施例的显示面板的滤色器偏振层和偏振层的视图。图7至图9的显示面板1000包括材料(特别地,包含于其中的金属材料)彼此不同的第一金属线形栅格310和第二金属线形栅格610。包含在第一金属线形栅格310和第二金属线形栅格610中的金属可以在反射率或硬度上彼此不同。
图7的显示面板1000包括:第一金属线形栅格310,包含高反射率金属;以及第二金属线形栅格610,包含低反射率金属。如果光通过第一基板100的底部进入并通过第二基板200离开,则仅第一偏振分量的光进入液晶层500,第二偏振分离的光从第一基板100反射。通常,在显示面板100下面发射光的背光组件(未示出)包括反射板,反射板将从第一基板100反射的光再次朝向显示面板1000反射。包含在第一金属线形栅格310中的金属可以具有高反射率使得更多的光可以通过反射板再循环而进入第一基板100,也就是说,更多第二偏振分量的光可以进入反射板。例如,第一金属线形栅格310可以包括具有高反射率的金属,诸如Al、Ag、Cu等。因此,如果高反射的金属引起第一金属线形栅格310的反射率,则可以省略常规显示面板中使用的双层亮度增强膜(DBEF)。因而,有降低显示面板1000的制造成本的效果,并可以使包括显示面板1000的显示装置薄且重量轻。
另一方面,第二金属线形栅格610可以包含具有低反射率的金属从而抑制外部光的反射并吸收光。第二金属线形栅格610可以经历额外的工艺以降低金属的反射率,或者可以包括或配置有碳、铬氧化物等用于吸收光。
同时,根据另一示范性实施例的第二金属线形栅格610可以包括具有高强度的金属以例如吸收外部冲击。例如,第二金属线形栅格610可以包含MoW或类似合金,或者可以包含能够执行与金属层基本相同的功能的导电聚合物。
图8的显示面板1000还可以包括形成在包括于第一基板100中的第一金属线形栅格310上且吸收光的光吸收层330。如果外部光进入显示面板1000并被再次反射,则由于光的反射而存在显示面板1000的对比度会降低且图像质量会恶化的问题。为了防止这些问题,根据此示范性实施例的第一基板100包括在第一金属线形栅格310上的光吸收层330从而吸收不期望的外部光。
光吸收层330可以包含具有低反射率的金属,或者可以包括或配置有碳、铬氧化物等用于吸收光。
可选地,光吸收层330可以不形成在第一基板上而是形成在第二基板200的第二金属线形栅格610下面。也就是,外部光被形成在第二金属线形栅格610下面的光吸收层拦截,因此被防止进入显示面板1000。
图9示出形成在第一基板100的第一金属线形栅格310上的第一光吸收层331以及形成在第二基板200上的第二光吸收层631。为了减少与外部光的反射相关的问题,根据此示范性实施例的显示面板1000包括设置在第一和第二基板100和200两者上的光吸收层331和631。光吸收层331和631可以配置有碳、铬氧化物等。当然,对于使用的材料没有限制,只要光吸收层331和631包括能吸收光的材料。
第一光吸收层331和第二光吸收层631可以形成在基板中的任一个上,如图8所示,或者可以被省略。
图10是根据一示范性实施例的另一滤色器偏振层的剖视图。
如图中所示,滤色器偏振层300还可包括堆叠在第一金属线形栅格310下面的电介质层320。电介质层320可以由类似于第一基板100的材料制成,并可以包含MgF2。电介质层320可以以耦合到第一基板100的膜的形式设置。这里,电介质层320可以代替第一基板100或者可以被省略。
图11A至图11D是说明根据又一示范性实施例的显示面板的第一基板的制造方法的视图。
如图11A所示,第一金属层311、绝缘层313和第二金属层315通过溅射法等依次堆叠从而在第一基板100上形成滤色器偏振层300。
然后,如图11B所示,进行通常的图案化工艺。换句话说,光致抗蚀剂被沉积,通过掩模暴露到光,并被显影和蚀刻从而形成第一金属线形栅格310。也就是,在此示范性实施例中,第一金属层311、绝缘层313和第二金属层315不是分别形成而是依次堆叠且一次图案化以形成第一金属线形栅格310。形成第一金属线形栅格310的工艺可以通过任何公知或未知的图案化技术来实现。
在形成第一金属线形栅格310之后,如图11C所示,形成平坦化层100-1以保护并平整第一金属线形栅格310的表面。平坦化层100-1可以包含硅氮化物SiNx。
TFT 411和电连接到TFT 411的像素电极412形成在平坦化层100-1上。像素电极412可以通过溅射方法沉积金属并将其图案化而形成(参照图11D)。
图12A至图12D是说明根据又一示范性实施例的显示面板的第二基板的制造方法的视图。
第二基板200的偏振层600可以通过类似于第一基板100的滤色器偏振层300的方法来形成。也就是,如图12A所示,金属层611和用于保护金属层611的硬掩模612堆叠在第二基板200上。
然后,第二金属线形栅格610通过进行一次光刻或蚀刻工艺而形成。
在形成第二金属线形栅格610之后,如图12C所示,形成用于保护并平整第二金属线形栅格610的表面的平坦化层100-1。
如图12D所示,黑矩阵200-1在对应于TFT 411的区域中形成在平坦化层100-1上,保护涂层200-2被形成以用于平整黑矩阵200-1。此外,包含透明导电材料的公共电极200-3通过溅射法形成。
图12D和11D的两个基板100和200彼此耦接且密封,液晶注入其中,从而完成显示面板1000。
图13A和13B是说明根据一示范性实施例的光吸收层的形成方法的视图。
图13A示出第一金属层311、绝缘层313、第二金属层315和光吸收层330依次堆叠在第一基板上。
然后,如图13B所示,应用图案化工艺一次以形成第一金属线形栅格310和光吸收层330。
图14A和14B是说明根据另一示范性实施例的光吸收层的形成方法的视图。
在此示范性实施例中,光吸收层330形成在第二金属线形栅格610下面。如图14A所示,光吸收层330、金属层611和硬掩模612依次堆叠在第二基板200上。
然后,如图14B所示,应用图案化工艺一次以形成第二金属线形栅格610和光吸收层330。
图15是说明根据一示范性实施例的显示面板的第一和第二金属线形栅格的偏振的视图。图15中示出的线示意性示出形成在滤色器偏振层300上的第一金属线形栅格310和形成在偏振层600上的第二金属线形栅格610的取向。根据该取向,所透射的光的偏振分量是不同的。例如,如果水平线透射光的第一偏振分量,则垂直线透射第二偏振分量。根据此示范性实施例的显示面板1000对于显示三维(3D)图像的显示装置是有用的,特别是对于以无源模式显示3D图像的显示装置。在通过无源模式显示3D图像的情形下,用户能够通过具有不同偏振状态的偏振眼镜来观看图像。
如图中所示,滤色器偏振层300分成多行,第一金属线形栅格310包括用于透射第一偏振分量的第一偏振线形栅格P-1和用于透射第二偏振分量的第二偏振线形栅格P-2。第一偏振线形栅格P-1形成在奇数编号的行中,第二偏振线形栅格P-2形成在偶数编号的行中,它们彼此交替。类似地,第二金属线形栅格610包括用于透射第一偏振分量的第一偏振线形栅格P-1和用于透射第二偏振分量的第二偏振线形栅格P-2。然而,与第一金属线形栅格310相反,第二金属线形栅格610的第一偏振线形栅格P-1形成在偶数编号的行中,第二偏振线形栅格P-2形成在奇数编号的行中,它们彼此交替。
换句话说,第二金属线形栅格610的第一偏振线形栅格P-1形成为对应于第一金属线形栅格310的第二偏振线形栅格P-2,第二金属线形栅格610的第二偏振线形栅格P-2形成为对应于第一金属线形栅格310的第一偏振线形栅格P-1,它们彼此交替。
如果对应于左眼图像的视频信号和对应于右眼图像的视频信号分别交替施加到奇数编号的行和偶数编号的行,则左眼图像通过第一金属线形栅格310的第一偏振线形栅格P-1和第二金属线形栅格610的第二偏振线形栅格P-2显示在显示面板1000上,右眼图像通过第一金属线形栅格310的第二偏振线形栅格P-2和第二金属线形栅格610的第一偏振线形栅格P-1显示在显示面板1000上。尽管左眼图像和右眼图像同时显示在显示面板1000上,但是用户的两眼分别通过能够仅透射左眼和右眼图像的一个偏振分量的偏振眼镜来观看不同的图像,从而观看3D图像。
第一偏振线形栅格P-1和第二偏振线形栅格P-2的重复周期可以基于一个像素行或多个像素行。
可选地,滤色器偏振层300可以分成多个列,第一偏振线形栅格P-1和第二偏振线形栅格P-2可以交替形成在每列处。
图16是说明根据另一示范性实施例的显示面板的第一和第二金属线形栅格的偏振的视图。
如图中所示,此示范性实施例中的滤色器偏振层300以国际象棋棋盘(checkerboard)的形式划分,第一偏振线形栅格P-1和第二偏振线形栅格P-2交替形成在棋盘上的相邻单元中。当然,第一金属线形栅格310的第一偏振线形栅格P-1对应于第二金属线形栅格610的第二偏振线形栅格P-2,第一金属线形栅格310的第二偏振线形栅格P-2对应于第二金属线形栅格610的第一偏振线形栅格P-1。
在此情形下,左眼图像和右眼图像可以交替显示在棋盘的相邻单元中,用户能够通过与前述示范性实施例相同的偏振眼镜来观看3D图像。在此示范性实施例中,具有比显示面板1000实质上更低的分辨率的图像被显示,但是左眼图像和右眼图像以栅格图案重复从而用户不能感觉到分辨率的降低。也就是说,用户能够观看具有比图15所示的示范性实施例更高分辨率的图像。
棋盘的单元可以对应于像素层400的单个像素,并可以对应于多个像素。
此外,图15和图16的显示面板1000可以外部地包括用于将透射经过偏振层600的线偏振光转变成圆偏振光的偏振器。为了保证观看角度并使得即使用户在任何方向观看图像时用户都能够观看到3D图像,显示面板1000可以发射圆偏振光。
图17是根据另一示范性实施例的显示面板的剖视图。
在此示范性实施例中的显示面板1000还包括在滤色器偏振层300下面的额外偏振层800以透射第一偏振分量。额外的偏振层800还可以包括第三金属线形栅格810,第三金属线形栅格810包含与第二金属线形栅格610中包含的金属基本相同的金属并布置在与第一金属线形栅格310相同的方向上。第三金属线形栅格810布置在与第一金属线形栅格310相同的方向上,因此透射第一偏振分量。经过额外偏振层800的第一偏振分量的光在经过滤色器偏振层300时以红、蓝和绿色发射。
包含在第三金属线形栅格810中的金属层可以包含高反射性金属,例如Al、Ag和Cu中的至少一种。此外,光吸收层还可设置在金属层上并吸收外部光。
图18A和18B是说明根据示范性实施例的额外偏振层的形成方法的视图。
如图18A所示,首先,包括第三金属线形栅格810的额外偏振层800形成在第一基板100上,偏振层100-1形成在额外偏振层800上。
然后,如图18B所示,滤色器偏振层300和像素层400依次形成。如果第二基板200如图12D所示地形成且然后结合到图18B,则完成包括额外偏振层800、滤色器偏振层300和偏振层600的显示面板1000。
图19是根据又一示范性实施例的显示面板的剖视图。
如图中所示,根据此示范性实施例的显示面板1000包括形成在第一基板100上的偏振层600和形成在第二基板200上的滤色器偏振层300。换句话说,滤色器偏振层300可以不布置在像素层400上而是布置在形成有黑矩阵200-1的基板上。如果光通过第一基板100的底部进入,则经过偏振层600的第二偏振分量的光经过液晶层500,然后在经过滤色器偏振层300时作为具有不同颜色的第一偏振分量的光发射。滤色器偏振层300和偏振层600中的每个可以选择性地形成在与像素电极400相同或不同的基板上。当然,光可以通过第二基板200进入并通过第一基板100离开。
图20是示出根据又一示范性实施例的显示面板的层结构的视图,图21是图20的显示面板的剖视图。
如图中所示,此示范性实施例中的显示面板1000包括:第一和第二基板100和200,彼此相对地设置;滤色器偏振层300、像素层400和液晶层500,依次布置在第一和第二基板之间;以及偏振膜600-1,布置在第二基板200的外表面上。
偏振膜600-1透射不同于第一偏振分量的第二偏振分量的光,并代替包括在前述示范性实施例中的偏振层600。
可选地,偏振膜600-1可以贴附到第一基板100的外表面,滤色器偏振层300可以形成在第二基板200上。换句话说,滤色器偏振层300可以不布置在像素层400上,而是布置在形成有黑矩阵200-1的基板上。如果光通过第一基板100的底部进入,则经过偏振膜600-1的第二偏振分量的光经过液晶层500,然后在经过滤色器偏振层300时作为具有不同颜色的第一偏振分量的光离开。滤色器偏振层300和偏振膜600-1中的每个可以选择性地形成在与像素电极400相同或不同的基板上。当然,光可以通过第二基板200进入并通过第一基板100离开。
图22是示出图20的滤色器偏振层的示范性实施例的剖视图。
如图中所示,显示面板1000还可以包括形成在包括于第一基板100中的第一金属线形栅格310上且吸收光的光吸收层330。如果外部光进入显示面板1000并被再次反射,则由于光的反射会存在显示面板1000的对比度会降低并且图像质量会恶化的问题。为了防止这些问题,根据此示范性实施例的第一基板100包括在第一金属线形栅格310上的光吸收层330从而吸收不期望的外部光。
光吸收层330可以包含具有低反射率的金属,或者可以包括或配置有碳、铬氧化物等用于吸收光。
图23是示出图20的滤色器偏振层的另一示范性实施例的剖视图。
如图中所示,光吸收层330-1可以不形成在第一基板100上而是形成在第二基板200上。也就是,来自外部的入射光被光吸收层330-1拦截并被防止进入显示面板1000。
如图22和23所示,根据光是进入显示面板100的第一基板100还是进入第二基板200,光吸收层330、330-1可以选择性地形成在第一基板100和第二基板200中的一个上。
可选地,滤色器偏振层300还可以包括堆叠在第一金属线形栅格311下面的电介质层(未示出)。电介质层可以由类似于第一基板100的材料制成,并可以包含MgF2。电介质层可以以耦合到第一基板100的膜的形式提供,电介质层可以代替第一基板100或者被省略。这里,电介质层320可以代替第一基板100或者可以被省略。
根据前述示范性实施例的显示面板1000还可以包括安装有栅极驱动集成芯片(IC)和数据芯片膜封装(它们没有被示出)的印刷电路板。此外,补偿膜(未示出)可以进一步提供在第一基板100和第二基板200外侧。
图24是根据示范性实施例的显示装置的示意图,图25是根据示范性实施例的显示装置的控制方框图。
如图中所示,显示装置1包括显示面板1000、背光组件2000、容纳它们的容纳容器3100、3200、3300以及视频提供器4000。
显示面板1000包括:第一基板100;第二基板200,与第一基板100相对;液晶层(未示出),插设在第一基板100与第二基板200之间;以及面板驱动器900,用于驱动像素层400以显示视频信号。面板驱动器900可以包括栅极驱动IC 910、数据芯片膜封装920和印刷电路板930。
第一基板100和第二基板200可以形成有像素层400、滤色器偏振层300、偏振层600、黑矩阵200-1、公共电极200-3等。滤色器偏振层300使进入第一基板100的入射光偏振化,偏振层600使离开显示面板1000的光偏振化。
显示面板1000接收外部光并控制经过插设在第一基板100与第二基板200之间的液晶层的光的强度,从而显示图像。
栅极驱动IC 910集成且形成在第一基板100上,并连接到形成在第一基板100上的每条栅极线(未示出)。此外,数据芯片膜封装920可以连接到形成在第一基板100上的每条数据线(未示出)。这里,数据芯片膜封装920可以包括带自动接合(TAB)带,其中半导体芯片通过TAB技术粘附到形成在基膜上的配线图案。作为芯片膜封装的示例,可以使用带载封装(TCP)、膜上芯片(COF)等。
同时,印刷电路板930可以安装有驱动部件,驱动部件用于输入栅极驱动信号到栅极驱动IC 931且用于输入数据驱动信号到数据芯片膜封装920。
背光组件2000可以包括用于引导光的光导板2200、用于发射光的第一和第二光源2300a和2300b、置于光导板2200下面的反射片2400以及一个或多个光学片2100。
光导板2200用于引导将要提供到显示面板1000的光。光导板2200可以由透明塑料面板诸如压克力制成,并引导从第一和第二光源2300a和2300b发射的光以朝向形成在光导板2000上的显示面板1000行进。在光导板2200的后面,可以有各种图案以用于将进入光导板2200里面的光的行进方向改变为朝向显示面板1000。
如图所示,第一光源2300a和第二光源2300b可以包括发光二极管(LED)作为点光源。光源不限于LED,可以包括线光源诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或热荧光灯(HCFL)。第一光源2300a和第二光源2300b与供应电力的变换器(inverter)(未示出)电连接并接收电力。
反射片2400设置在光导板2200下面并将在光导板2200下面发射的光向上反射。具体地,没有被形成在光导板2200的背面上的精细点图案反射的光被再次朝向光导板2200反射,从而减小进入显示面板1000的光的损失并增强穿过光导板2200的出射面透射的光的均匀性。
一个或多个光学片2100设置在光导板2200顶上并用于散射和会聚从光导板2200透射的光。光学片2100可以包括散射片、棱镜片、保护片等。散射片可以置于光导板2200与棱镜片之间,并散射来自光导板2200的入射光,从而防止光被局部地会聚。棱镜片可以包括规则地布置在其顶上的三角形棱镜并用于将被散射片散射的光会聚在垂直于显示面板1000的方向上。保护片可以形成在棱镜片上以保护棱镜片的表面并散射且由此均匀地分布光。
容纳容器可以包括下容纳容器3100、中间容纳容器3200和上容纳容器3300。下容纳容器3100可以容纳反射片2400、第一和第二光源2300a和2300b、光导板2200、以及一个或多个光学片2100。下容纳容器3100可以由金属制成以具有抵抗外部冲击的强度和接地能力。
视频提供器4000与显示面板1000连接并提供视频信号。尽管其在图24中没有示出,但是视频提供器4000可以布置在反射片2400和下容纳容器3100上,或者可以置于下容纳容器3100背面。
图26是说明根据一示范性实施例的显示装置中三维(3D)图像的显示的视图。
图26示出以国际象棋棋盘形式提供的滤色器偏振层300、偏振层600和偏振眼镜5000。根据此示范性实施例的显示装置包括显示面板1000、以及用于分别观看在显示面板1000上显示的左眼图像和右眼图像的偏振眼镜5000。
偏振眼镜5000包括分别透射彼此垂直的偏振分量,即第一偏振分量和第二偏振分量的左眼透镜5100和右眼透镜5200。左眼透镜5100和右眼透镜5200分别透射不同的偏振光。因此,左眼透镜5100透射的光不能被右眼透镜5200透射,右眼透镜5200透射的光不能被左眼透镜5100透射。
在此示范性实施例中,视频提供器4000施加左眼图像数据和右眼图像数据到对应于单元的子像素410,使得左眼图像和右眼图像可以交替显示在棋盘的相邻单元上。左眼图像和右眼图像根据偏振状态能够仅透射两个透镜5100和5200中的一个。因此,用户组合通过他/她的双眼观看的左眼图像和右眼图像并将其感知为3D图像。
在第二基板的光离开的外表面上,可以提供偏振器以用于将线偏振光改变为圆偏振光。此外,偏振眼镜5000可以包括用于透射圆偏振光的圆偏振偏振器。
在根据此示范性实施例的显示装置中,第一金属线形栅格310和第二金属线形栅格610以国际象棋棋盘的形式形成在显示面板1000中,从而便于无源型3D图像的实现。在以无源模式显示3D图像的情形下,左眼图像和右眼图像必须空间地划分。此时,如果使用偏振膜,则有图像分辨率降低的缺点。此示范性实施例中的显示面板1000能够将偏振状态改变为棋盘形式,从而能够提供高质量的3D图像而没有降低用户感觉的分辨率。
包括在根据此示范性实施例的显示装置中的显示面板1000可以通过根据快门型眼镜的分时来显示左眼图像和右眼图像。此外,显示面板1000的偏振状态可以关于如图15所示的行或列来改变。
图27是说明图26的显示装置的制造方法的视图。
首先,在操作S10,透射第一偏振分量的第一偏振线形栅格P-1和透射第二偏振分量的第二偏振线形栅格P-2以国际象棋棋盘的形式设置在第一基板100上,从而形成滤色器偏振层300。滤色器偏振层300的第一金属线形栅格310布置有不同的节距从而发射不同颜色诸如红、绿和蓝色的光。红金属线形栅格布置为使得每个节距短于红光波长的1/2并形成得对应于发射红光的子像素410,绿金属线形栅格布置为使得每个节距短于绿光波长的1/2并形成得对应于发射绿光的子像素410,蓝金属线形栅格布置为使得每个节距短于蓝光波长的1/2并形成得对应于发射蓝光的子像素410。第一金属线形栅格310通过依次堆叠并图案化第一金属层311、绝缘层313和第二金属层315而形成。
光吸收层330可以形成在第一金属线形栅格310上面以不吸收来自背光组件2000的光而吸收来自外部的入射光。
然后,在操作S20,偏振层600形成在第二基板200上,使得第一偏振线形栅格P-1可以对应于滤色器偏振层300的第二偏振线形栅格P-2,第二偏振线形栅格P-2可以对应于滤色器偏振层300的第一偏振线形栅格P-1。
在操作S30,包括多个子像素410的像素层400形成在滤色器偏振层300或偏振层600的任一个的顶上。如果像素层400形成在与滤色器偏振层300相同的基板上,则像素层400可以在形成偏振层600之前形成。如果像素层400形成在与偏振层600相同的基板上,则像素层400可以在形成滤色器偏振层300之前形成。
接着,在操作S40,第一基板100和第二基板200被密封,液晶注入在形成于第一和第二基板之间的空间中。
能够供应视频数据到子像素410的视频提供器4000和用于驱动像素层400的面板驱动器900连接到基板,左眼图像数据和右眼图像数据施加到子像素410,使得左眼图像和右眼图像可以交替显示在棋盘的相邻单元中。因而,用户将通过偏振眼镜5000观看的左眼图像和右眼图像组合并由此将图像感知为3D图像。
如上所述,根据示范性实施例,提供一种显示面板和包括该显示面板的显示装置,其中制造成本降低且制造工艺得到简化。
根据另一示范性实施例,提供一种具有改善的光学效率的显示面板以及包括该显示面板的显示装置。
根据又一示范性实施例,提供一种显示装置,其具有可视性优良的无源型立体图像。
尽管已经示出并描述了若干示范性实施例,但是本领域技术人员将理解,可以在这些示范性实施例中进行变化而不背离本发明构思的原理和精神,本发明构思的范围由权利要求书及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种具有液晶层的显示面板,包括:
第一基板和第二基板,彼此相对地设置;
滤色器偏振层,形成在所述第一基板和所述第二基板之间的一个表面上,并包括以不同节距布置的第一金属线形栅格从而发射入射光的不同颜色的第一偏振分量;以及
偏振层,包括第二金属线形栅格,该第二金属线形栅格形成在所述第一基板和所述第二基板之间的与所述一个表面相对的表面上,
其中包含在所述第一金属线形栅格中的金属在属性上不同于包含在所述第二金属线形栅格中的金属,
其中所述第一金属线形栅格和所述第二金属线形栅格中布置在用于入射光的基板上的一个具有比另一个更高的反射率,且
其中所述第一金属线形栅格和所述第二金属线形栅格中的布置在用于出射光的基板上的一个比另一个强度更高。
2.根据权利要求1所述的显示面板,其中所述第一基板和所述第二基板中的用于入射光的一个还包括形成在金属线形栅格上且吸收光的光吸收层。
3.根据权利要求1所述的显示面板,其中所述第一基板和所述第二基板中的用于出射光的一个还包括形成在金属线形栅格下面且吸收光的光吸收层。
4.根据权利要求1所述的显示面板,还包括像素层,该像素层形成在所述滤色器偏振层上并包括具有多个子像素的像素,
其中至少三个子像素在所述第一金属线形栅格的节距上不同。
5.根据权利要求1所述的显示面板,其中所述第一金属线形栅格包括红金属线形栅格、绿金属线形栅格和蓝金属线形栅格,且
所述红金属线形栅格布置为使得每个节距短于红光波长的1/2,所述绿金属线形栅格布置为使得每个节距短于绿光波长的1/2,所述蓝金属线形栅格布置为使得每个节距短于蓝光波长的1/2。
6.根据权利要求1所述的显示面板,其中所述第一金属线形栅格包括依次堆叠的第一金属层、绝缘层和第二金属层。
7.根据权利要求1所述的显示面板,其中所述第一金属线形栅格的高度大于所述第一金属线形栅格的宽度。
8.根据权利要求1所述的显示面板,其中所述滤色器偏振层还包括堆叠在所述第一金属线形栅格下面的电介质层。
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