CN105807485A - 液晶显示模组、装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示模组、装置及控制方法，所述液晶显示模组包括发光部、导光板以及显示屏，所述液晶显示模组沿所述导光板到所述显示屏的方向依次铺设有下扩散片、聚光部以及上扩散片，下扩散片和上扩散片之中至少有一个为PDLC薄膜，每一PDLC薄膜包括用于接收驱动信号的第一电极层以及第二电极层，并包括一聚合物液晶层，所述聚合物液晶层设于所述第一电极层与第二电极层之间。本申请能够在不额外增加背光功耗的情况下，实现亮度增强，同时显示视角和亮度可调节。本申请还能够有效地提高液晶显示模组出射光亮度和光型、视角的可控度。

Description

液晶显示模组、装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示模组、装置及控制方法。

背景技术

传统的阴极射线管(CRT)显示已逐渐被液晶显示、OLED(有机发光二极管)显示等平板显示技术所替代。而随着半导体工艺、液晶显示技术的不断进步，人们生活品味的不断提高，目前大尺寸、超薄、广视角、高色域、高亮度的平板显示成为发展趋势。特别是针对户外广告机和手机、平板电脑、GPS(全球定位系统)手持移动终端等户外应用产品，具备高亮度以满足阳光下可读性是必要。

由于液晶面板本身并不发光，需要背光源提供光源才能达到显示效果。背光模式按照光源的位置可以分为直下式和侧光式两种。直下式需要一定的混光距离，结构较厚，为实现薄型化，现多采用侧光式。光源以前常用的光源是冷阴极荧光灯(CCFL)背光源，但是它具有一系列的缺点逐渐为发光二极管(LED)背光源所取代。LED背光源具有很多优点：全固态结构，机械强度好；彩色表现能力强；无汞光源，绿色环保；低电压直流驱动(3-5V)，取消了冷阴极灯的高压高频驱动电路，减少了电磁辐射；寿命长，可达6万小时以上等等。目前大量应用的薄型化液晶显示模组背光的主流技术是采用侧光式LED背光模组。

不管是哪种光源(CCFL还是LED)，哪种背光方式(直下式或侧光式)，现有技术的背光模块都需要先将光源转换为面光源。如果是直下式背光源的转换方式为搭配扩散板，如果是侧光式背光源，则搭配导光板通过导光板将侧面入射的灯条发射的光导为均匀的面光源。然后再通过棱镜片聚光，扩散片匀光，入射至液晶面板。

现有技术的液晶显示模组结构如图1所示。图1中以侧光式LED光源为例，背光膜片组为标准三张膜片结构(下扩散片+棱镜片+上扩散片)图中11为LED灯条，111为LED灯，112为LED灯条的PCB(印制电路板)板，12为导光板，其下表面布有网点，可将LED灯条发出光转为均匀的面光源；13为下扩散片，其作用是提升导光板出射的光均匀度，通常是高雾度的(雾度>90％)；14为棱镜片，其作用为将导光板出射的光尽可能朝垂直棱镜片方向集光；15为上扩散片，其作用是将棱镜片出射的光再次均匀，进一步增强面光源的均匀度；16为液晶显示屏(LiguidCrystalDisplay，LCD)。

现有技术的液晶显示模组增加亮度的方法，通常为直接增加背光源亮度，该方法会增加背光功耗和发热，特别不利于保持移动设备的续航时间，而且可视角度不可调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中液晶显示模组增加亮度时能耗较高且可视角度无法调节的缺陷，提供一种能耗较小且显示视角和亮度可灵活调节的液晶显示模组、装置及控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种液晶显示模组，所述液晶显示模组包括发光部、导光板以及显示屏，其特点在于，所述液晶显示模组沿所述导光板到所述显示屏的方向依次铺设有下扩散片、聚光部以及上扩散片，下扩散片和上扩散片之中至少有一个为聚合物分散液晶(Polymerdispersedliquidcrystals，简称PDLC)薄膜，每一PDLC薄膜包括用于接收驱动信号的第一电极层以及第二电极层，并包括一聚合物液晶层，所述聚合物液晶层设于所述第一电极层与第二电极层之间。

本发明采用PDLC薄膜来实现视角和亮度可调节的液晶显示模组。聚合物分散液晶薄膜是一种液晶/高分子复合电光材料。PDLC薄膜是将向列相液晶微滴均匀分散在聚合物基体中而形成的光学薄膜。PDLC薄膜是一种新型液晶功能材料，具有良好的电光特性，包括较低的阈值电压和饱和电压、较快的响应时间以及较高的对比度，方便制作成各种厚度的薄膜。不施加电场时，PDLC薄膜中液晶微滴的指向失随机排列，由于光通过液晶微滴的寻常光折射率(no)与通过聚合物基体的折射率(np)不匹配，光线在液晶和聚合物界面上发生多次反射和折射，PDLC薄膜呈不透明态；当沿着PDLC薄膜的法向方向施加电场时，液晶微滴的指向失沿电场取向，如果选用液晶的寻常光折射率(no)与聚合物的折射率(np)相匹配，光线在膜内不发生反射和折射而直接透射出来，PDLC薄膜呈透明态。当电场关闭后，PDLC薄膜中液晶微滴里的液晶分子的指向失在与高分子网络锚定能的作用下回复随机指向，PDLC薄膜又变成不透明态。

本发明利用PDLC薄膜这种特性，使用其替代现有技术的扩散片，达到调节透射光亮度和光型(改变视角)的目的，PDLC薄膜用来做扩散片替代物的可能性基于以下考量：

透光性：PDLC薄膜透光性和其采用的聚合物液晶材料相关，采用不同的聚合物液晶材料其透光性会有不同，通常PDLC薄膜在透明状态下的可见光透过率可达到80％左右，即使不透明时PDLC薄膜采光性依然很好，通常仍可达到30％左右的透明度，且背光源中有反射片，可令实际不透明态透光率大于30％。通过改变驱动电压的大小，其透明度可在透明态最大透明度和不透明态透明度之间任意可调。

亮度和可视角度：亮度方面主要取决于背光源发光的总光通量、入光效率、PDLC薄膜本身的吸收损耗和透过率。目前制备的较好的PDLC薄膜，光损耗率已降到不足20％以下，已接近通常扩散片的透光率。可视角度可达到165°以上。加上光的透过率和出射光型及视角可以通过电压人为调节，所以只要LED的光通量足够，亮度和视角就可以根据需要进行调节。

转换速度：PDLC薄膜转换速度快，一般仅需要几个到几十个ms即可完成透明态和不透明态切换。

制备：易于制作成大面积。常用制备法有光致法和热致法。使用多环芳烃、稠环芳烃、环多烯等材料，加入光引发剂，通过紫外光固化而成。也可使用液晶和聚甲基甲酰胺(PMMA)溶液混合后，均匀涂抹在ITO(导电玻璃)玻璃上，在两层ITO玻璃间形成PDLC薄膜进行热固化后形成。

光谱和色温：整个可见光谱都位于PDLC薄膜的低损耗窗口，且透射谱在可见光范围非常平坦。非常适合传输可见光。同时因PDLC薄膜透射光谱在可见光区较平坦，背光源经PDLC薄膜传输后出射光的色温也得以较好的保持。

基于以上考虑，PDLC薄膜适宜做扩散片的替代物。尤其是当需要透光率和可视角度可调的情况，搭配多张棱镜片或复合膜可以提升最大亮度，增强户外阳光下可读性。

本发明的液晶显示模组可以采用CCFL也可以采用LED作为发光部的光源，可以采用直下式的光源排布方式，也可以采用侧光式的光源排布方式。以侧光式LED光源为例，导光板的下表面可设有网点，可将LED灯条发出的光转为均匀的面光源；扩散片用于提升导光板出射的光均匀度，通常是高雾度的(雾度>90％)；聚光部可以为棱镜片，根据需要可以采用1张或2张棱镜片，其作用为将导光板出射的光尽可能朝垂直棱镜片方向集光。通常对视角要求较高的大尺寸电视机用的液晶显示模组使用1张棱镜片，而小尺寸等单人使用的手持产品多使用采用2张棱镜片的液晶显示模组，也可以选用类棱镜片功能的微透镜膜或复合膜替代棱镜片；本申请能够控制棱镜片出射的光量和角度，进一步增强面光源的均匀度。

其中，所述PDLC薄膜的电极层可以为氧化铟锡或其可替代物材料(包括但不限于包括纳米银线、金属网格、纳米碳管以及石墨烯等材料)。

较佳地，所述上扩散片为PDLC薄膜，或上扩散片与下扩散片均为PDLC薄膜。

较佳地，所述发光部为LED灯条，所述LED灯条包括若干LED灯以及LED灯驱动电路。

较佳地，所述PDLC薄膜的电极层为镀有氧化铟锡的玻璃或塑料。

较佳地，所述聚光部为一棱镜片。

较佳地，所述聚光部包括一第一棱镜片以及一第二棱镜片，所述第一棱镜片中的棱镜与第二棱镜片中的棱镜垂直。

本发明还提供一种液晶显示装置，其特点在于，其包括如权利要求1-6中任意一项所述的液晶显示模组、一处理电路以及一PDLC驱动电路，

所述PDLC驱动电路用于向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号；

所述发光部包括背光源以及一背光驱动电路，背光驱动电路用于向所述背光源发送驱动信号；

所述处理电路设有视频接口并用于向所述显示屏传输视频信号，所述处理电路分别与所述PDLC驱动电路以及所述背光驱动电路连接。

处理单元上具有对外连接的视频接口，包括VGA(视频传输标准)、DVI(数字视频接口)、HDMI(高清晰度多媒体接口)等，负责处理上位机系统输出的图形图像数据将其输送给显示屏，同时控制PDLC驱动电路和背光驱动电路。显示屏负责显示，PDLC驱动电路负责驱动PDLC薄膜，背光驱动电路负责驱动背光源。

较佳地，所述背光源为CCFL灯管或LED灯。

较佳地，所述液晶显示装置包括一用于采集环境亮度的光感应器，所述光感应器与所述处理电路连接，所述处理电路用于根据所述光感应器采集的环境亮度控制所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号，且用于根据所述环境亮度控制所述背光驱动电路向所述背光源发送驱动信号。

本发明还提供一种如上所述的液晶显示装置的控制方法，其特点在于，所述控制方法包括：

所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号以控制所述PDLC薄膜的透光率；

或，所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号以控制所述PDLC薄膜的透光率，且所述背光驱动电路向所述背光源发送驱动信号以控制所述背光源的亮度。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本申请能够在不额外增加背光功耗的情况下，实现亮度增强，同时显示视角和亮度可调节。本申请还能够有效地提高液晶显示模组出射光亮度和光型、视角的可控度。

附图说明

图1为现有技术的液晶显示模组的结构示意图。

图2为本发明实施例1的液晶显示装置的结构示意图。

图3为本发明实施例1的液晶显示模组的结构示意图。

图4为本发明实施例1的PDLC薄膜的结构示意图。

图5为本发明实施例2的液晶显示模组的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

参见图2-4，本实施例提供一种液晶显示装置，其包括一液晶显示模组、一用于采集环境亮度的光感应器37、一处理电路31以及一用于向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号的PDLC驱动电路33，所述液晶显示模组包括发光部36、导光板52以及显示屏56，所述发光部包括背光源36以及一用于向所述背光源发送驱动信号的背光驱动电路35，所述光感应器37与所述处理电路连接，所述处理电路设有视频接口并用于向所述显示屏32传输视频信号，所述处理电路分别与所述PDLC驱动电路以及所述背光驱动电路连接。所述处理电路用于根据所述光感应器采集的环境亮度控制所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号，且用于根据所述环境亮度控制所述背光驱动电路向所述背光源发送驱动信号。

所述液晶显示模组为侧光式LED光源的液晶显示模组，本申请的LED光源不限于黄色荧光粉LED、红绿荧光粉LED、RGB(颜色标准)三芯片封装的LED。

所述液晶显示模组沿所述导光板52到所述显示屏的方向依次铺设有下扩散片、聚光部以及上扩散片，所述上扩散片和下扩散片均为PDLC薄膜34，每一PDLC薄膜包括用于接收驱动信号的第一电极层261以及第二电极层263，并包括一聚合物液晶层262，所述聚合物液晶层设于所述第一电极层与第二电极层之间。

该聚合物液晶层262由液晶和高分子聚合物材料组成。此类聚合物包括但不限于光可聚合性化合物或其混合物，如多环芳烃、稠环芳烃、环多烯等材料。液晶材料可以为各种液晶材料。

所述发光部为LED灯条51，所述LED灯条包括若干LED灯36(即背光源)以及LED灯驱动电路35(即背光驱动电路)。

所述PDLC薄膜的电极层为镀有氧化铟锡的玻璃(PDLC薄膜的电极层也可以是镀有氧化铟锡的塑料)。

所述聚光部仅包括一个棱镜片54。

所述显示屏为IPS(横向电场效应显示技术)模式的液晶显示屏，本申请的显示屏还可以是TN(扭曲向列型)、VA(垂直配向技术)显示屏。

本实施例的液晶显示装置的使用方法为：

光感应器感应到的环境光分为5个等级，1级为全黑，2级为低光照，3级为室内光照，4级为户外，5级为阳光直射，相应的把PDLC薄膜的驱动电压(即驱动信号)也分为5个等级，本实施例设定1级环境光亮度对应PDLC电压为25V，2级为28V，3级为32V，4级为35V，5级为40V。LED光源的亮度在本实施例中为恒定。当环境光亮度为5级时，处理电路上的芯片接收到光感应器感应的数据，PDLC薄膜可由PDLC驱动电路33控制其两层电极间的电压(优选交流驱动)，从而使其在透明态和散射态之间切换。PDLC驱动电路33可接受处理电路31发送的控制指令，进而依据控制指令控制PDLC薄膜电压。主动控制PDLC薄膜的驱动电压为40V，PDLC切换至透明态，背光源光型向屏幕法线方向集中，中心亮度增强，同时视角减小，阳光下可读性增强。同理当环境光亮度为1级时，处理电路上的芯片接收到光感应器感应的数据，控制PDLC薄膜的驱动电压为25V，PDLC切换至不透明态，背光源光型向屏幕平面方向分散，中心亮度减弱，同时视角增大，进入夜视模式，减小亮度保护视力。本实施例的控制方法为：通过加载在第一电极层和第二电极层之间的电场来控制聚合物液晶的折射率，改变透射光的散射强度、透过率和光型，从而改变整个液晶模组的亮度和视角。在第一电极层加峰峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，V可根据需要从0-100V之间选取，不同的聚合物液晶材料所需要的驱动电压不同。第二电极层加恒定公共电压(0V)。在无外加电压时，PDLC薄膜中不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈无序状态，其有效折射率no与聚合物的折射率np不匹配，因此入射光线被强烈散射，薄膜呈不透明或半透明状态。在施加了外电压后，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场方向一致。液晶微粒的折射率no与聚合物的折射率基本匹配，无明显界面，近似构成均匀介质，所以入射光不发生散射，薄膜呈透明状。这样就可以达到通过控制加在PDLC薄膜上下电极层之间的电压来调节透射光的散射程度、亮度和光型的目的。

本实施例能够在不额外增加背光功耗的情况下，实现亮度增强，同时显示视角和亮度可调节。本申请还能够有效地提高液晶显示模组出射光亮度和光型、视角的可控度。

实施例2

参见图5，本实施例与实施例1的不同之处仅在于：仅上扩散片为PDLC薄膜46，所述下扩散片为现有的普通扩散片43，所述聚光部包括一第一棱镜片44以及一第二棱镜片45，所述第一棱镜片44中的棱镜与第二棱镜片45中的棱镜垂直。所述LED灯的亮度可调节。所述背光源为CCFL灯管41，所述导光板为楔形导光板42。

PDLC薄膜驱动方式同实施例1。所述控制方法为：通过加载在第一电极层和第二电极层之间的电场来控制聚合物液晶的折射率，改变透射光的散射强度、透过率和光型，从而改变整个液晶模组的亮度和视角。在第一电极层加峰峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，V可根据需要从0-100V之间选取，不同的聚合物液晶材料所需要的驱动电压不同。第二电极层加恒定公共电压(0V)。在无外加电压时，PDLC薄膜中不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈无序状态，其有效折射率no与聚合物的折射率np不匹配，因此入射光线被强烈散射，薄膜呈不透明或半透明状态。在施加了外电压后，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场方向一致。液晶微粒的折射率no与聚合物的折射率基本匹配，无明显界面，近似构成均匀介质，所以入射光不发生散射，薄膜呈透明状。这样就可以达到通过控制加在PDLC薄膜上下电极层之间的电压来调节透射光的散射程度、亮度和光型的目的。

当然以上实施例仅说明本发明液晶显示装置具体工作原理和方法，其中亮度等级的设定可根据需要进行任意调整。

本实施例能够在不额外增加背光功耗的情况下，实现亮度增强，同时显示视角和亮度可调节。本申请还能够进一步地提高液晶显示模组出射光亮度和光型、视角的可控度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液晶显示模组，所述液晶显示模组包括发光部、导光板以及显示屏，其特征在于，所述液晶显示模组沿所述导光板到所述显示屏的方向依次铺设有下扩散片、聚光部以及上扩散片，下扩散片和上扩散片之中至少有一个为PDLC薄膜，每一PDLC薄膜包括用于接收驱动信号的第一电极层以及第二电极层，并包括一聚合物液晶层，所述聚合物液晶层设于所述第一电极层与第二电极层之间。

2.如权利要求1所述的液晶显示模组，其特征在于，所述上扩散片为PDLC薄膜，或上扩散片与下扩散片均为PDLC薄膜。

3.如权利要求2所述的液晶显示模组，其特征在于，所述发光部为LED灯条，所述LED灯条包括若干LED灯以及LED灯驱动电路。

4.如权利要求2所述的液晶显示模组，其特征在于，所述PDLC薄膜的电极层为氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯，该电极层镀在的玻璃或塑料基板上。

5.如权利要求2所述的液晶显示模组，其特征在于，所述聚光部为一棱镜片。

6.如权利要求2所述的液晶显示模组，其特征在于，所述聚光部包括一第一棱镜片以及一第二棱镜片，所述第一棱镜片中的棱镜与第二棱镜片中的棱镜垂直。

7.一种液晶显示装置，其特征在于，其包括如权利要求1-6中任意一项所述的液晶显示模组、一处理电路以及一PDLC驱动电路，

所述PDLC驱动电路用于向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号；

所述发光部包括背光源以及一背光驱动电路，背光驱动电路用于向所述背光源发送驱动信号；

所述处理电路设有视频接口并用于向所述显示屏传输视频信号，所述处理电路分别与所述PDLC驱动电路以及所述背光驱动电路连接。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括一用于采集环境亮度的光感应器，所述光感应器与所述处理电路连接，所述处理电路用于根据所述光感应器采集的环境亮度控制所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号，且用于根据所述环境亮度控制所述背光驱动电路向所述背光源发送驱动信号。

9.如权利要求7或8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光源为CCFL灯管或LED灯。

10.一种如权利要求7或8所述的液晶显示装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号以控制所述PDLC薄膜的透光率；

或，所述PDLC驱动电路向所述第一电极层和第二电极层发送驱动信号以控制所述PDLC薄膜的透光率，且所述背光驱动电路向所述背光源发送驱动信号以控制所述背光源的亮度。