CN103293760B - 基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，包括：背光模组（4）及位于背光模组（4）上方的双层液晶法布里珀罗滤波器模组（2），所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组（2）划分有阵列排布的数个主像素（402），每一主像素（402）包括两个子像素（204），每一子像素（204）包括层叠设置的一个上层液晶法布里珀罗滤波器单元（220）及一个下层液晶法布里珀罗滤波器单元（240），所述主像素（402）的两个子像素（204）独立驱动，使得背光模组（4）提供的连续光谱的白色透射光在透射过该两个子像素（204）时，形成两种色度的透射光，该两种色度的透射光混光后，得到主像素（402）的色度。

Description

基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置。
背景技术
液晶显示装置（Liquid Crystal Display，LCD）具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用，如移动电话、个人数字助理（PDA）、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。
现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括壳体、设于壳体内的液晶面板及设于壳体内的背光模组（Backlight module）。传统的液晶面板的结构是由一彩色滤光片基板（Color Filter）、一薄膜晶体管阵列基板（Thin Film Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate）以及一配置于两基板间的液晶层（Liquid Crystal Layer）所构成，其工作原理是通过在两片玻璃基板上施加驱动电压来控制液晶层的液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。由于液晶面板本身不发光，需要借由背光模组提供的光源来正常显示影像，因此，背光模组成为液晶显示装置的关键组件之一。背光模组依照光源入射位置的不同分成侧入式背光模组与直下式背光模组两种。直下式背光模组是将发光光源例如阴极萤光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)设置在液晶面板后方，直接形成面光源提供给液晶面板。而侧入式背光模组是将背光源LED灯条（Light bar）设于液晶面板侧后方的背板边缘处，LED灯条发出的光线从导光板（Light Guide Plate，LGP）一侧的入光面进入导光板，经反射和扩散后从导光板出光面射出，再经由光学膜片组，以形成面光源提供给液晶面板。
请参阅图1，为现有的液晶显示装置的立体分解示意图，其包括：背光模组100、设于背光模组100上的胶框300、设于胶框300上的液晶显示面板500及设于液晶显示面板500上的前框700，所述背光模组100为液晶显示面板500提供光照均匀的面光源，所述胶框300用于承载液晶显示面板500，所述前框700用于将液晶显示面板500固定于胶框300上。
请参阅图2，为现有的液晶显示面板的结构示意图，其一般包括：薄膜晶体管基板502、与薄膜晶体管基板502相对贴合设置的彩色滤光片基板504、设于薄膜晶体管基板502与彩色滤光片基板504之间的液晶层506及分别贴合于薄膜晶体管基板502与彩色滤光片基板504外表面的第一与第二偏光片522、542，背光模组发出光线经由第一偏光片522偏正后，进入液晶层506，液晶层506对该偏正光进行选择后，光线射入彩色滤光片基板504，彩色滤光片基板504的彩色滤光片544对光线进行调色，再经由第二偏光片542偏正后射出，以显示彩色画面。
然而，偏光片和彩色滤光片都会严重影响背光的利用率，使得整个显示系统的光学利用率只有5%-10%左右。同时色域也受到RGB彩色滤光片自身的色度坐标限制，色彩表现能力有限。
为了克服上述缺陷，现有一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置（如图3所示），其包括：背光模组30以及位于所述背光模组30上方的像素化的双层液晶法布里珀罗滤波器模组，背光模组30由多个RGB三色LED芯片组成的LED灯条38、导光板36、扩散片34及增透膜32组成，为所述像素化的双层液晶法布里珀罗滤波器模组提供透射用的背光；所述像素化的双层液晶法布里珀罗滤波器模组包括第一像素化的单层液晶法布里珀罗滤波器模组10及第二像素化的双层液晶法布里珀罗滤波器模组20，各层像素化的双层液晶法布里珀罗滤波器模组分别包括阵列化的若干像素单元，各层的若干像素单元分别独立驱动投射出中心波长不偏移的像素，该像素化的双层液晶法布里珀罗滤波器模组用于对背光进行灰度和色彩调制。
请参阅图4，所述像素单元具体包括第一与第二衬底111、112，分别位于所述像素单元的顶层和底层、上层多层介质反射层113、下层多层介质反射层114以及设于上层多层介质反射层113与下层多层介质反射层114之间的液晶层，所述液晶层通过隔断层150分割成红色像素液晶层152、绿色像素液晶层154和蓝色像素液晶层156，第一衬底111与液晶层之间还设有红色像素上层电极及驱动电路162、绿色像素上层电极及驱动电路164及蓝色像素上层电极及驱动电路166，分别为红色像素液晶层152、绿色像素液晶层154和蓝色像素液晶层156提供驱动电压。工作时，上下相对的像素，分别由其驱动电路提供不同的电压，以使得两像素的透射谱一个向长波长偏移，另一个向短波长偏移，两者叠加后透射出中心波长不偏移的子像素。从而实现对背光灰度的调节同时保证出射光的中心波长不发生漂移，提高背光利用率。
然而，上述方案中单个子像素的透射峰值波长与背光模组的LED灯条的中心波长相对应，不能实现单个子像素透射谱的峰值波长和透射率的调节，且，由于上述方案中的基于三色LED配合固定透射峰值波长的子像素是传统的三原色混色，其色域相对较小，不能很好的满足消费者的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，其系统光学效率高，色域范围广，且结构简单，成本低。
为实现上述目的，本发明提供一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，包括：背光模组及位于背光模组上方的双层液晶法布里珀罗滤波器模组，所述背光模组为双层液晶法布里珀罗滤波器模组提供连续光谱的白色透射光，所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组包括一上层液晶法布里珀罗滤波器模组及一下层液晶法布里珀罗滤波器模组，所述上层液晶法布里珀罗滤波器模组包括数个上层液晶法布里珀罗滤波器单元，所述下层液晶法布里珀罗滤波器模组包括数个下层液晶法布里珀罗滤波器单元，所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组划分有阵列排布的数个主像素，每一主像素包括两个子像素，每一子像素包括层叠设置的一个上层液晶法布里珀罗滤波器单元及一个下层液晶法布里珀罗滤波器单元，所述主像素的两个子像素独立驱动，使得背光模组提供的连续光谱的白色透射光在透射过该两个子像素时，形成两种色度的透射光，该两种色度的透射光混光后，得到主像素的色度。
所述上层液晶法布里珀罗滤波器单元包括第一下层玻璃基板、位于第一下层玻璃基板上的第一下层电极及驱动电路、位于第一下层电极及驱动电路上的第一下层多层介质反射膜、位于第一下层多层介质反射膜上的第一下层配向膜、位于第一下层配向膜上的第一液晶层、位于第一液晶层上的第一上层配向膜、位于第一上层配向膜上的第一上层多层介质反射膜、位于第一上层多层介质反射膜上的第一上层电极及位于第一上层电极上的第一上层玻璃基板。
所述下层液晶法布里珀罗滤波器单元包括第二下层玻璃基板、位于第二下层玻璃基板上的第二下层电极及驱动电路、位于第二下层电极及驱动电路上的第二下层多层介质反射膜、位于第二下层多层介质反射膜上的第二下层配向膜、位于第二下层配向膜上的第二液晶层、位于第二液晶层上的第二上层配向膜、位于第二上层配向膜上的第二上层多层介质反射膜、位于第二上层多层介质反射膜上的第二上层电极及位于第二上层电极上的第二上层玻璃基板。
所述第一液晶层与第二液晶层内的液晶分子偏转的预倾方向相反。
还包括设于背光模组与双层液晶法布里珀罗滤波器模组之间的增透膜。
所述相邻设置的两子像素的上层液晶法布里珀罗滤波器单元的第一液晶层之间具有第一隔断层。
所述相邻设置的两子像素的下层液晶法布里珀罗滤波器单元的第二液晶层之间具有第二隔断层。
所述背光模组包括：背光源及导光板，该背光源发出连续光谱的白光，经由导光板后，为双层液晶法布里珀罗滤波器模组提供连续光谱的白色透射光。
本发明的有益效果：本发明的基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，通过背光模组与双层液晶法布里珀罗滤波器模组配合，实现色彩调制，避免了现有传统液晶显示装置中偏光片及彩色滤光片的使用，进而提高背光模组的光利用率；通过白光光源提供连续光谱的白色透射光，配合每个主像素的两个子像素驱动，实现超广色域的覆盖；构成每个主像素的两个子像素分别独立驱动，使得每个子像素的透射谱的峰值波长和透射率可调，进一步提高背光模组的光利用率；且，通过配向膜的设置，使得构成每个子像素的上、下层液晶法布里珀罗滤波器单元的液晶层内的液晶分子偏转的预倾方向相反，进而对干涉性光学元件常有的角度色偏进行补偿，提升了显示效果。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有液晶显示装置的立体分解示意图；
图2为现有的液晶显示面板的结构示意图；
图3为现有一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置的立体结构示意图；
图4为图3中像素单元的结构示意图；
图5为本发明基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置的立体结构示意图；
图6为CIE1931色度图；
图7为本发明基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置的主像素的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图5至图7，本发明提供一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，包括：背光模组4及位于背光模组4上方的双层液晶法布里珀罗滤波器模组2，所述背光模组4为双层液晶法布里珀罗滤波器模组2提供连续光谱的白色透射光，所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组2用于色彩调制，以控制透射光的颜色与强度，避免了现有传统液晶显示装置中偏光片及彩色滤光片的使用，进而提高背光模组4的光利用率。
所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组2包括一上层液晶法布里珀罗滤波器模组22及一下层液晶法布里珀罗滤波器模组24，所述上层液晶法布里珀罗滤波器模组22包括数个上层液晶法布里珀罗滤波器单元220，所述下层液晶法布里珀罗滤波器模组24包括数个下层液晶法布里珀罗滤波器单元240。
在本实施例中，所述双层液晶法布里珀罗滤波器2划分有阵列排布的数个主像素402，每一主像素402包括两个子像素204，每一子像素204包括层叠设置的一个上层液晶法布里珀罗滤波器单元220及一个下层液晶法布里珀罗滤波器单元240，所述主像素402的两个子像素204独立驱动，能够自由控制透射谱的峰值波长和透射率，从而使得背光模组4提供的连续光谱的白色透射光在透射过该两个子像素204时，形成两种色度的透射光，该两种色度的透射光混光后，得到主像素402的色度。
根据格拉斯曼颜色混合定律（Grassman’s law）的补色律和中间色律，可知，在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，混合色的外貌也连续地变化，那么，当需要主像素402的色度发生变化时，控制其中一个子像素204的驱动电压，改变透射谱的峰值波长和透射率，使得透过该子像素204的透射光的色度发生变化即可；而同时控制两个子像素204的驱动电压，使得透过该两个子像素204的透射光的色度均发生变化，以混合出更多色度的主像素402，即可实现基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置的彩色显示。
请参阅图6，为CIE1931色度图，当一个主像素402的两个子像素204的色度坐标分别位于色度曲线外围时，那么该主像素402的色域就能够覆盖整个CIE1931色度空间，相比现有的RGB三原色混合的主像素的色域（图6中三角形所示），本发明的色域更为广泛，显示效果更好。
具体地，请参阅图7，每一上层液晶法布里珀罗滤波器单元220包括第一下层玻璃基板221、位于第一下层玻璃基板221上的第一下层电极及驱动电路222、位于第一下层电极及驱动电路222上的第一下层多层介质反射膜223、位于第一下层多层介质反射膜223上的第一下层配向膜224、位于第一下层配向膜224上的第一液晶层225、位于第一液晶层225上的第一上层配向膜226、位于第一上层配向膜226上的第一上层多层介质反射膜227、位于第一上层多层介质反射膜227上的第一上层电极228及位于第一上层电极228上的第一上层玻璃基板229。
每一下层液晶法布里珀罗滤波器单元240包括第二下层玻璃基板241、位于第二下层玻璃基板241上的第二下层电极及驱动电路242、位于第二下层电极及驱动电路242上的第二下层多层介质反射膜243、位于第二下层多层介质反射膜243上的第二下层配向膜244、位于第二下层配向膜244上的第二液晶层245、位于第二液晶层245上的第二上层配向膜246、位于第二上层配向膜246上的第二上层多层介质反射膜247、位于第二上层多层介质反射膜247上的第二上层电极248及位于第二上层电极248上的第二上层玻璃基板249。
所述背光模组4提供的连续光谱的白色透射光，依次经过下层液晶法布里珀罗滤波器单元240与上层液晶法布里珀罗滤波器单元220滤波后形成特定色度的透射光，两种特定色度的透射光混合后形成主像素402的色度，其原理为，通过第二上层电极248、第二下层电极及驱动电路242驱动第二液晶层245内的液晶分子偏转，以对经过该第二液晶层245的连续光谱的白光进行选择，使得透过该第二液晶层245的透射光的色度发生变化，再经过第一液晶层225的选择，进而使得透过该子像素204的透射光的色度为所需要的色度。
所述第一下层配向膜224、第一上层配向膜226用于对第一液晶层225内液晶分子的转向进行配向，所述第二下层配向膜244、第二上层配向膜246用于对第二液晶层245内液晶分子的转向进行配向，优选的，所述第一液晶层225与第二液晶层245内的液晶分子偏转的预倾方向相反，进而对干涉性光学元件常有的角度色偏进行补偿，提升显示效果。
具体地，所述相邻设置的两子像素204的上层液晶法布里珀罗滤波器单元220的第一液晶层225之间具有第一隔断层252，所述相邻设置的两子像素204的下层液晶法布里珀罗滤波器单元240的第二液晶层245之间具有第二隔断层254。
值得一提的是，在本发明中，所述背光模组4为侧入式背光模组，其包括：背光源42及导光板44，该背光源42发出连续光谱的白光，经由导光板44后，为双层液晶法布里珀罗滤波器模组2提供连续光谱的白色透射光。所述发出白光的背光源42可选用现有的白光背光源，均可实现本发明的技术效果。
综上所述，本发明的基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，通过背光模组与双层液晶法布里珀罗滤波器模组配合，实现色彩调制，避免了现有传统液晶显示装置中偏光片及彩色滤光片的使用，进而提高背光模组的光利用率；通过白光光源提供连续光谱的白色透射光，配合每个主像素的两个子像素驱动，实现超广色域的覆盖；构成每个主像素的两个子像素分别独立驱动，使得每个子像素的透射谱的峰值波长和透射率可调，进一步提高背光模组的光利用率；且，通过配向膜的设置，使得构成每个子像素的上、下层液晶法布里珀罗滤波器单元的液晶层内的液晶分子偏转的预倾方向相反，进而对干涉性光学元件常有的角度色偏进行补偿，提升了显示效果。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，其特征在于，包括：背光模组(4)及位于背光模组(4)上方的双层液晶法布里珀罗滤波器模组(2)，所述背光模组(4)为双层液晶法布里珀罗滤波器模组(2)提供连续光谱的白色透射光，所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组(2)包括一上层液晶法布里珀罗滤波器模组(22)及一下层液晶法布里珀罗滤波器模组(24)，所述上层液晶法布里珀罗滤波器模组(22)包括数个上层液晶法布里珀罗滤波器单元(220)，所述下层液晶法布里珀罗滤波器模组(24)包括数个下层液晶法布里珀罗滤波器单元(240)，所述双层液晶法布里珀罗滤波器模组(2)划分有阵列排布的数个主像素(402)，每一主像素(402)包括两个子像素(204)，每一子像素(204)包括层叠设置的一个上层液晶法布里珀罗滤波器单元(220)及一个下层液晶法布里珀罗滤波器单元(240)，所述主像素(402)的两个子像素(204)独立驱动，使得背光模组(4)提供的连续光谱的白色透射光在透射过该两个子像素(204)时，形成两种色度的透射光，该两种色度的透射光混光后，得到主像素(402)的色度；
所述上层液晶法布里珀罗滤波器单元(220)包括第一下层玻璃基板(221)、位于第一下层玻璃基板(221)上的第一下层电极及驱动电路(222)、位于第一下层电极及驱动电路(222)上的第一下层多层介质反射膜(223)、位于第一下层多层介质反射膜(223)上的第一下层配向膜(224)、位于第一下层配向膜(224)上的第一液晶层(225)、位于第一液晶层(225)上的第一上层配向膜(226)、位于第一上层配向膜(226)上的第一上层多层介质反射膜(227)、位于第一上层多层介质反射膜(227)上的第一上层电极(228)及位于第一上层电极(228)上的第一上层玻璃基板(229)；
所述下层液晶法布里珀罗滤波器单元(240)包括第二下层玻璃基板(241)、位于第二下层玻璃基板(241)上的第二下层电极及驱动电路(242)、位于第二下层电极及驱动电路(242)上的第二下层多层介质反射膜(243)、位于第二下层多层介质反射膜(243)上的第二下层配向膜(244)、位于第二下层配向膜(244)上的第二液晶层(245)、位于第二液晶层(245)上的第二上层配向膜(246)、位于第二上层配向膜(246)上的第二上层多层介质反射膜(247)、位于第二上层多层介质反射膜(247)上的第二上层电极(248)及位于第二上层电极(248)上的第二上层玻璃基板(249)；
所述第一液晶层(225)与第二液晶层(245)内的液晶分子偏转的预倾方向相反。
2.如权利要求1所述的基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，其特征在于，还包括设于背光模组(4)与双层液晶法布里珀罗滤波器模组(2)之间的增透膜(6)。
3.如权利要求1所述的基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，其特征在于，相邻设置的两子像素(204)的上层液晶法布里珀罗滤波器单元(220)的第一液晶层(225)之间具有第一隔断层(252)。
4.如权利要求1所述的基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，其特征在于，相邻设置的两子像素(204)的下层液晶法布里珀罗滤波器单元(240)的第二液晶层(245)之间具有第二隔断层(254)。
5.如权利要求1所述的基于双层液晶法布里珀罗滤波器模组的显示装置，其特征在于，所述背光模组(4)包括：背光源(42)及导光板(44)，该背光源(42)发出连续光谱的白光，经由导光板(44)后，为双层液晶法布里珀罗滤波器模组(2)提供连续光谱的白色透射光。
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