CN104678638A - 用于车辆仪表盘的液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆仪表盘的液晶显示设备。在各种实施方式中，提供了液晶显示设备，其包括：多个像素；设置在多个像素之上的液晶层；设置在液晶层之上的红色滤色片层，所述红色滤色片层包含蒽醌颜料。

Description

用于车辆仪表盘的液晶显示设备
技术领域
本公开涉及液晶显示设备，并且具体而言涉及用于车辆仪表盘的液晶显示设备，其能够在数字仪表盘中表现深红色。
背景技术
一般而言，车辆的仪表盘显示基本信息，比如车辆的速度、RPM、燃料量、冷却剂温度和行驶距离等，特别是近来随着数字技术的进展，显示出比如车辆的状态、后侧的显示和导航等各类信息以及车辆的基本信息。另外，为了显示各类信息，在仪表盘中采用了平板显示设备，比如液晶显示器(LCD)。
然而，使用LCD作为仪表盘的显示设备具有以下问题。
一般而言，诸如安全相关信息、车辆信息、警报信息等各类信息显示在仪表盘上。在此情况中，安全相关信息以绿色显示，有关车辆的信息以蓝色显示，而警报相关的以红色显示。
在仪表盘上显示的各类信息中，与警报相关的信息以红色显示以便提高驾驶员的可见性来吸引其注意，从而保护驾驶员远离风险。
然而，相对于有关技术而言，在用LCD显示红色警示灯的情况中，相对于使用LED的常规仪表盘，红色的纯度降低，并且降低的驾驶员可见性可能造成无法吸引驾驶员的注意。
发明内容
在各种实施方式中，提供了液晶显示设备，其包括：多个像素；设置在多个像素之上的液晶层；设置在液晶层之上的红色滤色片层，所述红色滤色片层包含蒽醌颜料。
红色滤色片层可包含光敏彩色树脂，其中蒽醌颜料分散在光敏彩色树脂中。
此外，各蒽醌颜料可具有化学式：
液晶显示设备可进一步包括设置在液晶层上的滤色片层。所述滤色片层可包括：所述红色滤色片层；绿色滤色片层；和蓝色滤色片层。
所述液晶显示设备可进一步包括配置用于对多个像素提供光的背灯。
所述背灯可包括光源。
所述光源可包括至少一个发光二极管。
所述至少一个发光二极管可包括至少一个白光发射二极管。
所述至少一个发光二极管可包含绿色荧光材料和红色荧光材料。所述绿色荧光材料和所述红色荧光材料可以以约1.5:1至约2.5:1、例如约1.75:1至约2.25:1(例如约2:1)的比例混合。
所述液晶显示设备可进一步包括多个栅极线和多个数据线，其中通过多个栅极线和多个数据线限定多个像素。
蒽醌颜料可具有约50μm至约150μm、例如约70μm至约90μm的颜料尺寸。
红色滤色片层可包含约40重量％至约45重量％、优选约41重量％至约43重量％的量的蒽醌颜料。
所述至少一个发光二极管配置用于发射亮度为约25lm至约30lm、优选约27lm至约28lm的光。
在各种实施方式中提供了警示灯。所述警示灯可包括如前所述的液晶显示设备。
在各种实施方式中提供了仪表盘。所述仪表盘可包括如前所述的液晶显示设备。
附图说明
附图被纳入以便提供对本发明的进一步理解而且被并入并构成本说明书一部分，所述附图对示例性实施方式进行图示说明，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是图示模拟仪表盘和数字仪表盘的显示设备的部分色坐标的视图。
图2是图示根据本公开的示例性实施方式的液晶显示器(LCD)设备的截面图。
图3A是图示根据本公开的示例性实施方式的液晶显示面板的俯视图。
图3B是根据本公开的示例性实施方式的液晶显示面板的截面图。
图4是图示利用其中分散有蒽醌颜料的彩色树脂的R滤色片和利用其中分散有DDP颜料的彩色树脂的R滤色片的光谱特性的图。
图5是图示根据本公开的示例性实施方式的W-LED结构的截面图。
图6是图示根据本公开的示例性实施方式的W-LED和一般W-LED的亮度的图。
具体实施方式
现将参照附图详细描述示例性实施方式。为了参照附图进行简要说明，将对相同或等价的组件提供相同的参考编号，并且其描述将不再重复。
在本公开的示例性实施方式中，仪表盘的液晶显示器(LCD)的红色显示为具有与发光二极管(LED)相同等级的红色，从而增强驾驶员的可见性并且防止行进中的事故。
图1是图示一般LCD在色坐标上的颜色的视图，其中白线是当使用LED时的颜色，而黑线是LCD设备的颜色。在此情况中，附图中仅示出红色中的色坐标。
如图1中所示，在LED的情况中，表示红色组分波长的z坐标延伸至z＝620，因此在表示红色时，z坐标为z＝620。相比之下，在LCD设备的情况中，z坐标延伸至z＝610，因此在表示红色时，z坐标为z＝610。因此，在实施红色中，LCD设备难以实施深红色。大体上，在LCD设备的情况中，当实施全红色时，实际显示的颜色不是深红色，而是橙红色。
当对车辆的仪表盘应用LCD设备时，当警示灯以红色实施时，不显示深红色，但显示橙红色。当然，驾驶员在驾驶时可根据橙红色的显示而识别警报，但由于此颜色不是深红色，警报的识别可能延迟。识别的延迟可能是由于色差以及习惯的差异。换言之，由于作为模拟仪表盘的车辆仪表盘伴随红灯或红色LED使用，并且警报通过深红色显示。因此，当显示深红色时，驾驶员可立刻识别警报，但在诸如橙红色而非深红色颜色的情况中，驾驶员可能经过一定时间后识别警报，而非立刻识别。
在车辆高速移动的情况中，即便短时间的识别差异也可能造成严重的问题。因此，本公开中，在对仪表盘应用LCD的情况中，实施与应用至仪表盘的有关技术LED相同等级的红色，从而允许驾驶员在短时间内识别警报。
图2是图示根据本公开的示例性实施方式的仪表盘LCD(液晶显示器)结构的截面图。
如图2中所示，LCD设备100包括液晶显示面板140和背灯110。在此情况中，背灯110置于液晶显示面板140之下以便对液晶显示面板140提供光。
背灯110包括：光源190，其用于发射光以便对液晶显示面板140提供光；导光板113，其设置在液晶显示面板140之下以面对光源190，从而将来自光源190的光经过其侧表面供应至液晶显示面板140；反射板117，其设置在导光板113之下以便将经导光板113下侧入射的光朝液晶显示面板140反射；以及光学片120，其设置在导光板113和液晶显示面板140之间，并且由将从导光板113输出的光散射的扩散板和聚集散射光的棱镜片(prism sheet)组成。
另外，第一偏光器105a和第二偏光器106b分别设置在液晶显示面板140的上侧和下侧。
导光板113将从其侧面输入的光从一侧传播至另一侧，并且经其上表面输出光以便对液晶显示面板140提供光。图案114在导光板113的上表面上形成，使得对图案114入射的光被反射以便经导光板113的上表面提供至液晶显示面板140。
虽然未详细示出，但光学片120包括将从导光板113输出的光散射的扩散板和将通过所述扩散板散射的光聚集的棱镜片，从而允许将光均匀地供应至液晶显示面板140。在此情况中，可提供扩散片形式的片材，同时棱镜片可包括在x、y轴方向上垂直交叉的第一棱镜片和第二棱镜片以便在x、y轴方向上折射光，从而增强光的平直度。
在导光板113的一侧上提供光源190，并且在从光源输出的光对导光板113成为入射之后，其被供应至液晶显示面板140。在此情况中，附图中光源190在导光板113的一侧上形成，但根据液晶显示面板的大小还可将光源190设置在导光板113的两侧上。
图3是图示液晶显示面板结构的视图。图3A是俯视图，而图3B是沿图3A中的线I-I’取得的截面图。附图中所示的液晶显示面板是共面转换(IPS)模式液晶显示面板。当然，本公开不限于IPS模式液晶显示面板。本公开还可适用于扭曲向列(TN)模式液晶显示面板、垂直排列(VA)模式液晶显示面板和边缘场转换(FFS)模式液晶显示面板灯。在下文中，将IPS模式液晶显示面板作为实例进行描述。
如图3A中所示，液晶显示面板140的像素通过分别水平和垂直设置的栅极线143和数据线144而限定。虽然附图中仅显示了第(n,m)和(n,m+1)个像素，但实际上，在液晶显示面板140中，可设置n个栅极线143和m个数据线144，以便在整个液晶显示面板140中形成n×m个像素。在栅极线143和数据线144的交叉处形成晶体管150，例如薄膜晶体管(TFT)150。TFT 150包括：栅电极151(对其施加来自栅极线143的扫描信号)；半导体层152，其在栅电极151上形成并且在被对其施加的扫描信号激活后形成通道层；以及形成在半导体层152上的源电极153和漏电极154(经数据线144对其施加图像信号)，以便将从外部输入的图像信号施加至液晶层180。
在像素中，设置多个共用电极145和像素电极147以便排列为基本平行于数据线144。另外，连接至共用电极145的共用线156设置在像素的中间，连接至像素电极157的像素电极线158以重叠的方式设置在共用线156上。由于共用线156和像素电极线158重叠，在IPS模式LCD设备中形成存储电容。
共用电极145和像素电极147在像素内在水平方向弯曲一次。由于共用电极145和像素电极147弯曲一次，基于像素中心，共用电极145和像素电极147的上下区域在水平方向上是对称的。
在如上述配置的立式IPS模式LCD设备中，液晶分子取向以便基本平行于共用电极145和像素电极147。当TFT 150运行以对像素电极147施加信号时，生成共面场以便基本平行于共用电极145和像素电极147之间的液晶显示面板140。因为液晶分子沿共面场旋转为平行于液晶显示面板140，可防止由于液晶分子的光学各向异性而造成的灰度倒置。
在此情况中，由于像素的共用电极145和像素电极147弯曲，基于像素中心区域的上部区域和下部区域中的共面场方向对称，因此液晶分子取向为在上部区域和下部区域中对称。以此方式，由于液晶分子取向为在单个像素中对称，视角方向在单个像素中形成为对称的以便对彼此进行补偿，从而增强了视角特性。
同时，在附图中，共用电极145和像素电极147弯曲，但共用电极145和像素电极147可形成为具有直线使得其垂直于栅极线143，而不是弯曲。
将参照图3B更详细地描述液晶显示面板的结构。
如图3B中所示，栅电极151在第一衬底160上形成，并且栅极绝缘层162堆叠在整个第一衬底160上。半导体层152在栅极绝缘层162上形成，并且源电极153和漏电极154在半导体层152上形成。另外，钝化层164在整个第一衬底160上形成，而第一取向层168a在钝化层164上形成，以便根据诸如摩擦等方法在特定方向上使液晶分子取向。
另外，多个共用电极145在第一衬底160上形成，并且像素电极147和数据线144在栅极绝缘层162上形成以便在共用电极145和像素电极147之间生成共面场E。
在此情况中，所有共用电极145和像素电极147可在第一衬底160上形成，或者可在栅极绝缘层162和钝化层164上形成。换言之，共用电极145和像素电极147可在相同层或不同层上形成。
黑色基体172和滤色片层174在第二衬底170上形成。黑色基体172用于防止光泄露到液晶分子未经运行的区域。如图所示，黑色基体172主要形成在TFT 150区域和像素间区域(即，栅极线和数据线区域)中。滤色片层174包括红色(R)、蓝色(B)和绿色(G)以便实施实际颜色。外涂层176形成在滤色片层174上以便保护滤色片层174并增强衬底的光滑度，并且具有确定的取向方向的第二取向层168B形成在外涂层176上。
液晶层180在第一衬底160和第二衬底170之间形成以使液晶显示面板140完整。
在本公开的示例性实施方式中，将液晶显示面板140应用至车辆的仪表盘而不是TV或便携式电子设备，因此相对于一般液晶显示面板140应当实施深红色。
为此，在本公开的示例性实施方式中，通过不同于形成R滤色片层的有关技术的材料实施深红色。
换言之，在本公开的示例性实施方式中，用光敏彩色树脂形成R滤色片层，所述树脂中分散有具有以下化学结构式的蒽醌颜料。
[化学式1]
蒽醌颜料具有约50μm至约150μm、优选约70μm至约90μm的尺寸。此外，红色滤色片层(174)包含约40重量％至约45重量％、优选约41重量％至约43重量％的量的蒽醌颜料。
在通过根据有关技术将具有化学式2结构的吡咯并吡咯二酮(DDP)颜料分散形成R滤色片层的情况中，在色坐标中红色的实施中实施黄调红(yellowish red)或橘红色(orangish)。相比之下，在采用本公开的蒽醌颜料的情况中，可实施深红色。
[化学式2]
图4是图示利用其中分散有蒽醌颜料的R滤色片和利用其中分散有DDP颜料的彩色树脂的R滤色片的光谱特性的图。如图4中所示，在利用根据本公开的示例性实施方式的R滤色片的情况中，相比于利用在其中分散有常规DDP颜料的R滤色片的情况，可见到光谱特征向右偏移约10nm。
一般而言，红光具有620nm至700nm的波长。在利用具有DDP颜料的R滤色片的有关技术R滤色片情况中，透射率从小于620nm增加，因此其不能实施深红色。相比之下，在根据本公开的示例性实施方式的R滤色片(其中分散有蒽醌颜料)的情况中，相对于有关技术，由于光谱特征向右偏移约10nm，透射率增加超过620nm，因此可实施深红色。
同时，白光发射二极管(W-LED)主要用作LCD设备中的光源190。W-LED 190对液晶显示面板140提供白光。
图5是图示根据本公开的示例性实施方式的W-LED结构的图。
如图5中所示，W-LED 190包括在衬底195上形成的LED设备194以及容纳LED设备194的模具框架198。通过用硅环氧树脂等填充与LED设备194上侧对应的模具框架198内部形成保护层199，保护LED设备194。在此情况中，印刷电路板(PCB)可用作衬底195。另外，虽然未显示，但可在模具框架198内部或外面的表面上形成防静电层以防止LED设备194内的静电生成。
虽然未显示，但LED设备194可包含第一半导体层，其包括在半导体衬底上的N型半导体层和P型半导体层；以及分别在N型半导体层和P型半导体层上形成的衬垫，此处，衬垫通过线196电连接至施加有信号的衬底195，并且LED设备194被荧光层197包围。
荧光层197由具有不同于LED设备194发射光的颜色的荧光材料形成，并且吸收部分量的从LED设备194入射的光，以便输出混合的光(即，白光)。
发光二极管的亮度在约25lm至约30lm，优选在约27lm至约28lm。
在本公开的示例性实施方式中，提供发射蓝光的LED设备194，并且荧光层197形成为包含绿色荧光材料和红色荧光材料的混合物的层，从而当从LED设备194对荧光层197输入蓝光时，从荧光层197发射黄光，由此，黄光与从蓝色LED设备194发射的蓝光混合以成为白光，因此，从LED包190输出白光。
形成荧光层197的绿色荧光材料和红色荧光材料以2:1的比例混合。在一般W-LED中，绿色荧光材料和红色荧光材料以1:1的混合，但在本公开的示例性实施方式中，绿色荧光材料和红色荧光材料以2:1的比例混合。原因如下。
在根据本公开的示例性实施方式的液晶显示面板140的滤色片层174中，R滤色片层由其中分散有蒽醌颜料的彩色树脂形成。
相比于DDP颜料形成的R滤色片，蒽醌颜料的R滤色片层是有利的，其中其可实施深红色，但其也有不利之处，因为其在亮度和纵横比方面劣化。因此，当具有R滤色片层的液晶显示面板应用于车辆的仪表盘时，品质可能由于亮度和纵横比的劣化而降低。
因此，在本公开的示例性实施方式中，由R滤色片层造成的以上缺点被W-LED190弥补，从而提供能够实施深红色的LCD设备，同时保证亮度和纵横比与一般LCD设备的那些相等。
图6是对光谱进行图示的图，其图解表示其中绿色荧光材料和红色荧光材料以1:1混合的一般W-LED亮度的光谱，以及表示依照示例性实施方式绿色荧光材料和红色荧光材料以2:1混合的W-LED亮度的光谱。在图6中，实线表示根据本公开的示例性实施方式的W-LED亮度，而虚线表示一般W-LED的亮度。
如图6中所示，比较之下，有关技术的W-LED和根据本公开示例性实施方式的W-LED具有基本相同的亮度，波长范围在440nm至460nm(即，蓝光的波长范围)，为短波长。在中长波长范围内，有关技术的W-LED不具有峰，显示在530nm至620nm波长范围内的无峰的宽谱，但相比之下，根据本公开的示例性实施方式的LED在520nm至540nm和620nm至630nm波长范围内具有峰。
在此情况中，520nm至540nm和610nm至630nm的波长范围分别对应于绿光和红光，于是相比于有关技术的W-LED，这种光谱表明根据本公开示例性实施方式的W-LED的绿光和红光的亮度增加。换言之，相对于有关技术的W-LED，根据本公开示例性实施方式的W-LED在红光区域内具有增加的亮度。
因此，通过应用蒽醌颜料的R滤色片层来弥补红光亮度降低，根据本公开示例性实施方式的LCD设备可具有与一般LCD设备的红光基本相等的亮度或者展现更优异的亮度。另外，在本公开的示例性实施方式中，由于可通过蒽醌颜料的R滤色片层来实施深红色，可实施具有与一般LCD设备相等的亮度的深红色。
如上所述配置的车辆的LCD设备通过根据信息的类型来实施绿色、蓝色和红色而显示信息。在此情况中，根据本公开示例性实施方式的LCD设备的滤色片层的B滤色片层具有与一般LCD设备的滤色片层相同的颜料，实施具有与一般LCD设备的那些相等的纯度和亮度的蓝色，并且G滤色片层由与一般LCD设备的滤色片层相同的颜料形成，但由于采用在绿光波长范围内具有高峰值的W-LED，可实施具有与一般LCD设备相等的纯度和增强的亮度的红色。
另外，相对于一般LCD设备的滤色片层，根据本公开示例性实施方式的LCD设备的R滤色片层由能够实施深红色的颜料(蒽醌颜料)形成，但由于采用在红光波长范围内具有高峰值的W-LED，可实施具有相对于一般LCD设备的那些增强的纯度和亮度的红色。
因此，当在车辆的仪表盘中实施红色警报显示器时，可实施与模拟仪表盘的那些相同的颜色和亮度，并且因此当显示时驾驶员可迅速识别信息或警报等。
同时，在上面的具体实施方式中，公开了具有特定结构的LCD设备，但本公开不限于此。在具体实施方式中公开的结构是为了描述本公开内容而不是限制本公开的覆盖范围。本公开可适用于具有任何结构的LCD设备，只要将其中分散有蒽醌颜料的彩色树脂用作滤色片层的R滤色片层材料并且W-LED的绿色荧光材料和红色荧光材料的混合比为2:1，从而实施具有增强的亮度的深红色。
例如，具有由分散有蒽醌颜料的彩色树脂制成的滤色片层的R滤色片层的IPS模式、TN模式、VA模式和FFS模式液晶显示面板可以被应用作为本发明的液晶显示设备。
另外，在具体实施方式中，仅公开了具有在导光板侧面上提供的W-LED的边缘型背灯，还可施用下述背灯：直接型背灯，其中W-LED(具有以2:1的比例混合的绿色荧光材料和红色荧光材料)设置在导光板之下以允许来自导光板下侧的白光对导光板入射从而对液晶显示面板提供白光；或者具有如下结构的背灯，其中在液晶显示面板之下提供W-LED以便对液晶显示面板直接提供白光。
前述实施方式和优势仅为示例性的且不被解读为限制本公开。本教导可容易地应用于其它类型的装置。此说明意欲为说明性的，且不限制权利要求的范围。许多备选方案、修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本文描述的示例性实施方式的特征、结构、方法及其它特点可以各种方式组合以获得额外和/或可选的示例性实施方式。
由于在不背离其特点的情况下可以以多种形式实施现有特征，所以还应该理解，除非另外指明，上述实施方式并不限于以上描述的任何细节，而应该在由所附权利要求限定的其范围内得到广义地阐释，因此所附权利要求旨在涵盖落入权利要求的界限或该界限的等同物内的所有变化和修改。

Claims (14)

1.一种液晶显示设备，其包括：
液晶显示面板，其包含R滤色片层、G滤色片层和B滤色片层以便实施R色、G色和B色；以及
背灯，其包含白光发射二极管(W-LED)以便对所述液晶显示面板提供白光，所述W-LED具有用于发射蓝光的蓝光发射二极管(LED)以及由以2:1比例混合的绿色荧光材料和红色荧光材料的混合物形成的荧光层，其中所述R滤色片层包含具有如下化学式的蒽醌颜料
2.权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述R滤色片层包含分散有蒽醌颜料的光敏彩色树脂。
3.权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述液晶显示面板包括：
第一衬底和具有滤色片层的第二衬底；
多个栅极线和多个数据线，其形成于所述第一衬底上以便限定多个像素区域；
在每个所述像素区域中形成的薄膜晶体管(TFT)；
共用电极和像素电极，其形成于每个像素区域中以便形成电场；以及
在所述第一衬底和所述第二衬底之间形成的液晶层。
4.权利要求1所述的液晶显示设备，其中从所述W-LED的蓝色LED发射的光被吸收至所述荧光层以便发射黄光，并且所述黄光与从所述蓝色LED发射的蓝光混合从而成为白光。
5.权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述绿色荧光材料和所述红色荧光材料以约1.5:1至约2.5:1的比例混合。
6.权利要求5所述的液晶显示设备，其中所述绿色荧光材料和所述红色荧光材料以约1.75:1至约2.25:1的比例混合。
7.权利要求1至6中任一项所述的液晶显示设备，其中所述蒽醌颜料具有约50μm至约150μm的颜料尺寸。
8.权利要求1至7中任一项所述的液晶显示设备，其中所述蒽醌颜料具有约70μm至约90μm的颜料尺寸。
9.权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述红色滤色片层包含约40重量％至约45重量％的量的所述蒽醌颜料。
10.权利要求9所述的液晶显示设备，其中所述红色滤色片层包含约41重量％至约43重量％的量的所述蒽醌颜料。
11.权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述背灯包括：
导光板，其将从所述W-LED发射后的白光作为入射光引导至所述液晶显示面板；
光学片，其设置在所述导光板之上以用于将对所述液晶显示面板提供的白光扩散和聚集；以及
设置在所述导光板之下的反射板。
12.权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述W-LED设置在所述导光板的一侧或两侧上。
13.权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述W-LED设置在所述导光板之下。
14.权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述W-LED设置在所述液晶显示面板之下。
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